物聯(lián)網(wǎng)-智能家居基本設計能力綜合實訓報告匯總

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上物聯(lián)網(wǎng)基本設計能力綜合實訓報告報 告 題 目： 基于Android的智能家居系統(tǒng) 班 級： B13512 所 在 分 組： 閉雨哲、丁文娟、李暢 組 員 姓 名： 閉雨哲 指導教師姓名： 王興會、王靜 完 成 時 間： 2016年7月 計算機與遙感信息技術(shù)學院目 錄第1章 概述11.1 設計目的11.2 設計要求1第2章 系統(tǒng)設計22.1 系統(tǒng)功能框架22.2 功能模塊說明2第3章 硬件設計33.1 蜂鳴器及接口設計33.2 氣壓傳感器及接口設計33.3 XXXX傳感器及接口設計3第4章 軟件設計44.1 傳輸協(xié)議設計44.2 手機終端設計4第5章 系統(tǒng)測試55.1

2、采集測試55.2 手機端測試55.3 聯(lián)調(diào)測試5第6章 總 結(jié)6專心-專注-專業(yè)第1章 概述1.1 設計目的隨著社會電子信息化的不斷發(fā)展，人們在家居中使用的電器越來越多，由此帶來的安全隱患也有了明顯的增多。在這些電器中一旦出現(xiàn)一些異常，便會給人們帶來很大的損失。為了降低電器的不合理使用帶來的異常情況，就要求在異常發(fā)生時用戶能及時得到信息，并通過實時監(jiān)控采取一定的操作排除異常。因此，遠程監(jiān)控系統(tǒng)的作用是非常巨大的。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，智能家居越來越多的走進百姓家中，加上當前智能手機的發(fā)展趨勢已經(jīng)愈加明顯，對于用戶來講，上網(wǎng)進行登陸，通過手機便可對家中情況進行遠程控制與管控，十分方便。再者

3、，作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一名學生，通過一次“智能+硬件”的綜合實訓，對我們即將步入企業(yè)實為一次能量的大補給。1.2 設計要求我們需要怎樣智能的家？手機軟件控制家居設備：WIFI模塊實時數(shù)據(jù)傳輸需網(wǎng)絡支持照明模塊開/關(guān)，光照場景風扇模塊開/關(guān)，空氣指數(shù)，如PM2.5高于某一個值，自動開啟換風干燥模塊濕度控制，低于（或高于）某一個濕度，自動開啟干燥空調(diào)模塊溫度控制，低于（或高于）某一個溫度，空調(diào)自動開啟報警模塊危險（火警），接收（解除）報警壓強海拔可用于監(jiān)控家中物品是否被惡意移動等小組分工：閉雨哲：Android界面設計、Android控制端模塊設計與實現(xiàn)。李暢、丁文娟：通信傳輸協(xié)議及硬件部分設計與實現(xiàn)

4、。第2章 系統(tǒng)設計2.1 系統(tǒng)功能框架系統(tǒng)整體框架圖及最終成品框架圖如圖2.1、圖2.2所示。圖2.1圖2.2系統(tǒng)工作原理整個系統(tǒng)分為軟件控制單元和系統(tǒng)執(zhí)行單元，我們通過智能家居的手機軟件去控制硬件部分的執(zhí)行，軟件控制端與硬件執(zhí)行端的每一個細分模塊一一對應。如圖2.3所示。圖2.32.2 功能模塊說明1數(shù)據(jù)采集模塊在計算機廣泛應用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。各種類型信號采集的難易程度差別很大。（一）AM2320（數(shù)字溫濕度傳感器）：對室內(nèi)溫濕度進行采集。AM2320 通信方式采用單總線、標準I2C 兩種通信方式。標準單總線接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快

5、捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20 米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選擇。I2C 通信方式采用標準的通信時序，用戶可直接掛在I2C通信總線上，無需額外布線，使用簡單。（二）BH1750（光照傳感器）：BH1750是基于IIC協(xié)議的器件，不同的工作環(huán)境,需要調(diào)整相關(guān)函數(shù)，當改用1T的MCU時,需調(diào)整此延時函數(shù)。bh1750光照采集采用微控制器進行控制,利用I2C總線接口進行數(shù)據(jù)傳輸,可將光照強度傳輸?shù)轿覀兊目刂戚敵龆恕＃ㄈ゜mp180（氣壓傳感器）：BMP180被設計成直接連接到經(jīng)由I2C總線的移動設備的微控制器。BMP180由一個壓阻傳感器，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)

6、換器，并與E2PROM和一個串行I 2 C接口的控制單元。該BMP180提供的壓力和溫度補償?shù)闹怠?E2PROM中已存儲的個人校準數(shù)據(jù)的176位。這是用于補償偏移量，溫度依賴性和傳感器的其他參數(shù)。微控制器發(fā)送一個啟動序列啟動壓力或溫度測量。轉(zhuǎn)換時間后，結(jié)果值（UP或UT）通過I2C接口進行讀取。2無線傳輸模塊無線傳輸有WIFI和藍牙兩種，我們采用的是WIFI傳輸。wifi鏈接需要三個參數(shù)（wifi 名稱）（wifi 密碼）（wifi 類型）class Adminwifi 里封裝了 打開、關(guān)閉， 連接、斷開的方法WIFI鏈接整體流程如下：1.checkNetworkState() - /判斷當前

7、網(wǎng)絡是否已連接2.WifiOpen() - /如果當前WiFi處于關(guān)閉狀態(tài)，則打開WiFi3.wifi_init() - /wifi初始化 獲取周邊wifi信息 并列出條目4.CreateWifiInfo(wifi_name,"",wifitype) -/進行WiFi匹配并連接5.WifiClose() - /關(guān)閉wifi3. 手機終端模塊整個項目的手機終端模塊包括：（1） Wifi · Activity - Wifi搜索與連接模塊（2） Led · Activity - 燈光照明控制模塊（3） Fan · Activity - 風扇控制模塊（

8、4） Data · Activity - 溫濕度、光照、海拔、壓強等信息采集模塊（5） First · Activity - 初始界面，停頓一會則自動跳轉(zhuǎn)到下一個界面模塊圖2.4 燈光照明控制模塊與初始界面圖圖2.5 風扇控制模塊與溫濕度光照等信息模塊圖第3章 硬件設計A硬件信息1、 LZ_STM32F103開發(fā)板2、 J-linkV8或J-linkV9仿真器一套B軟件信息1、 Keil開發(fā)環(huán)境，版本：5.172、 J-link V4.93.1 蜂鳴器及接口設計如圖2.6 蜂鳴器及接口設計原理圖。圖2.6 蜂鳴器及接口設計原理圖3.2 氣壓傳感器及接口設計如圖2.7 氣壓傳

9、感器BMP180原理圖。圖2.7 氣壓傳感器BMP180原理圖3.3 光照傳感器傳感器及接口設計如圖2.7光照傳感器BH1750原理圖。圖2.8光照傳感器BH1750原理圖第4章 軟件設計4.1 傳輸協(xié)議設計1. android 手機和開發(fā)板通過藍牙/ wifi 進行連接2. 一般通信中都要規(guī)定主機與從機 3. 本系統(tǒng)中： 手機端是主機 開發(fā)板是從機4. 通信系統(tǒng)中， 進行一次通信都是有主機發(fā)起， 從機不能發(fā)起一次通信， 藍牙/wifi 組成的網(wǎng)絡中， 從機要有地址，5. 主機發(fā)起一次通信，主機發(fā)送命令， 從機去相應主機的命令 第一次通信： 主機 -> 從機 第二次通信： 主機 <

10、- 從機 以上是一次通信過程 6. 暫定協(xié)議如下：(a).主機查詢從機是否在線 主機 -> 從機 包頭 |命令類型 | 包尾 0xaa 0x01 查詢從機 0xbb 從機接收到這個命令后， 可以返回 從機的狀態(tài) 主機 <- 從機 包頭 | 從機狀態(tài) | 包尾 0xcc 0x01 busy 0xdd 0x02 read / OK 0x03 error (b). 主機讀從機的數(shù)據(jù)信息 主機 -> 從機 包頭 |命令類型 | 包尾 0xaa 0x02 讀從機數(shù)據(jù) 0xbb 主機 <- 從機 包頭 | 命令類型 |數(shù)據(jù)長度|數(shù)據(jù). |包尾 0xcc | 0x02 字節(jié)數(shù) 字節(jié)1

11、,字節(jié)2,字節(jié)3，字節(jié)4，字節(jié)N 0xdd 例如：主機讀從機： （返回數(shù)據(jù) 溫度2字節(jié)，濕度2字節(jié)，大氣壓2字節(jié)，海拔2字節(jié)，pm2.5 2字節(jié)，光強2字節(jié)，adc電壓2字節(jié) ） 發(fā)送命令：0xaa 0x02 0xbb 返回的數(shù)據(jù)：0xbb 0x02 0x0e 溫度高位 溫度低位 濕度高位 濕度低位 大氣壓高位 大氣壓低位 海拔高位 海拔低位 PM2.5 高位 PM2.5低位 adc高位 adc低位 0xdd (c). 主機寫從機命令 主機 -> 從機 包頭 |命令類型 | 數(shù)據(jù)長度 | 數(shù)據(jù). | 包尾 0xaa 0x03 寫從機 | 字節(jié)數(shù) |字節(jié)1,字節(jié)2,字節(jié)3，字節(jié)N 0xbb

12、 從機返回 主機寫的內(nèi)容 主機 <- 從機 包頭 |從機執(zhí)行命令狀態(tài) | 包尾 0xcc 0x 11 從機執(zhí)行命令OK 0x 12 命令錯誤 0x 13 系統(tǒng)busy 例如： 發(fā)送命令：0xaa 0x03 0x4 led1開關(guān) led2開關(guān) beep開關(guān) fan開關(guān) 0xbb 返回數(shù)據(jù)： 0xcc 0x11 0xdd 命令執(zhí)行ok 0xcc 0x12 0xdd 命令執(zhí)行錯誤 0xcc 0x12 0xdd 系統(tǒng)忙4.2 手機終端設計第5章 系統(tǒng)測試5.1 采集測試對數(shù)據(jù)采集測試來說，精度是反映一個數(shù)據(jù)采集設備讀入的信號測量值有多大程度的可能性。測量誤差分析與試驗數(shù)據(jù)處理是實驗中的重要部分，

13、誤差分析也是實驗的基礎。不精確的測量可能會使開發(fā)項目與方案設計及產(chǎn)品質(zhì)或自動化測試應用等費工費時全功盡棄，因此確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精確也是我們評估設計方案的一個主要方式。我們的采集測試工作主要集中在開發(fā)板的測試上，畢竟開發(fā)板才是數(shù)據(jù)的來源。首先是測試開發(fā)板溫濕度等模塊燒寫的代碼準確性，程序是否有Bug、輸出數(shù)據(jù)精度是否符合用戶的標準，然后將數(shù)據(jù)輸出到串口助手進一步在屏幕打印出來，我們將觀察這些數(shù)據(jù)是否有誤并進行代碼修改等操作。在我們的項目中，數(shù)據(jù)精度是一個比較重要的問題，因為數(shù)據(jù)存儲不支持小數(shù)的形式，可通過乘以10得整數(shù)進行輸出，進而避免這個問題。5.2 手機端測試手機端的測試相比采集端的測試可

14、通過Android 開發(fā)軟件和手機段程序運行觀測。各模塊的功能能正常點開關(guān)閉不出現(xiàn)EROOR就說明問題就不大了，接下來就是與硬件相關(guān)模塊進行聯(lián)調(diào)測試。下面是手機端的測試結(jié)果圖，可順利打開系統(tǒng)模塊與進行WIFI連接。圖5.1 手機端模塊測試5.3 聯(lián)調(diào)測試經(jīng)過上面兩個步驟的測試，我們就可以做整體項目的聯(lián)調(diào)了，先來看看光照的測試，如圖5.2所示。圖5.2 燈光照明模塊開關(guān)測試可見光照模塊是成功的，接下來測試溫濕度、光照強度、壓強和海拔模塊也是成功的，測試結(jié)果如圖5.3所示。圖5.3 環(huán)境監(jiān)測圖第6章 總 結(jié)在這二十天的高強度訓練里，我們主要是運用Android系統(tǒng)與開發(fā)板設計了一個智能家居系統(tǒng)，并且用模塊化的設計方法來實現(xiàn)各個。在程序編寫結(jié)束后，我們還對該程序進行了調(diào)試, 能按預期的效果進行模擬,基本完成課程設計的要求。綜上所述，本次實訓通過對智能家居及其功能的介紹，展示智能家居的現(xiàn)代生活中的重要性。實訓過程中遇到不少的難題，比如對Android開發(fā)的學習周期短，還不熟悉API的使用，像只忙頭蒼蠅、硬件與軟件間