物聯(lián)網(wǎng)-智能家居基本設(shè)計(jì)能力綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)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(shè)計(jì)能力綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告報(bào) 告 題 目： 基于Android的智能家居系統(tǒng) 班 級(jí)： B13512 所 在 分 組： 閉雨哲、丁文娟、李暢 組 員 姓 名： 閉雨哲 指導(dǎo)教師姓名： 王興會(huì)、王靜 完 成 時(shí) 間： 2016年7月 計(jì)算機(jī)與遙感信息技術(shù)學(xué)院目 錄第1章 概述11.1 設(shè)計(jì)目的11.2 設(shè)計(jì)要求1第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1 系統(tǒng)功能框架22.2 功能模塊說(shuō)明2第3章 硬件設(shè)計(jì)33.1 蜂鳴器及接口設(shè)計(jì)33.2 氣壓傳感器及接口設(shè)計(jì)33.3 XXXX傳感器及接口設(shè)計(jì)3第4章 軟件設(shè)計(jì)44.1 傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)44.2 手機(jī)終端設(shè)計(jì)4第5章 系統(tǒng)測(cè)試55.1

2、采集測(cè)試55.2 手機(jī)端測(cè)試55.3 聯(lián)調(diào)測(cè)試5第6章 總 結(jié)6專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)第1章 概述1.1 設(shè)計(jì)目的隨著社會(huì)電子信息化的不斷發(fā)展，人們?cè)诩揖又惺褂玫碾娖髟絹?lái)越多，由此帶來(lái)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(huì)給人們帶來(lái)很大的損失。為了降低電器的不合理使用帶來(lái)的異常情況，就要求在異常發(fā)生時(shí)用戶能及時(shí)得到信息，并通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控采取一定的操作排除異常。因此，遠(yuǎn)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(lái)越多的走進(jìn)百姓家中，加上當(dāng)前智能手機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)愈加明顯，對(duì)于用戶來(lái)講，上網(wǎng)進(jìn)行登陸，通過(guò)手機(jī)便可對(duì)家中情況進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與管控，十分方便。再者

3、，作為物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的一名學(xué)生，通過(guò)一次“智能+硬件”的綜合實(shí)訓(xùn)，對(duì)我們即將步入企業(yè)實(shí)為一次能量的大補(bǔ)給。1.2 設(shè)計(jì)要求我們需要怎樣智能的家？手機(jī)軟件控制家居設(shè)備：WIFI模塊實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸需網(wǎng)絡(luò)支持照明模塊開(kāi)/關(guān)，光照?qǐng)鼍帮L(fēng)扇模塊開(kāi)/關(guān)，空氣指數(shù)，如PM2.5高于某一個(gè)值，自動(dòng)開(kāi)啟換風(fēng)干燥模塊濕度控制，低于（或高于）某一個(gè)濕度，自動(dòng)開(kāi)啟干燥空調(diào)模塊溫度控制，低于（或高于）某一個(gè)溫度，空調(diào)自動(dòng)開(kāi)啟報(bào)警模塊危險(xiǎn)（火警），接收（解除）報(bào)警壓強(qiáng)海拔可用于監(jiān)控家中物品是否被惡意移動(dòng)等小組分工：閉雨哲：Android界面設(shè)計(jì)、Android控制端模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。李暢、丁文娟：通信傳輸協(xié)議及硬件部分設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4、。第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)系統(tǒng)分為軟件控制單元和系統(tǒng)執(zhí)行單元，我們通過(guò)智能家居的手機(jī)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(gè)細(xì)分模塊一一對(duì)應(yīng)。如圖2.3所示。圖2.32.2 功能模塊說(shuō)明1數(shù)據(jù)采集模塊在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。各種類(lèi)型信號(hào)采集的難易程度差別很大。（一）AM2320（數(shù)字溫濕度傳感器）：對(duì)室內(nèi)溫濕度進(jìn)行采集。AM2320 通信方式采用單總線、標(biāo)準(zhǔn)I2C 兩種通信方式。標(biāo)準(zhǔn)單總線接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快

5、捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20 米以上，使其成為各類(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。I2C 通信方式采用標(biāo)準(zhǔn)的通信時(shí)序，用戶可直接掛在I2C通信總線上，無(wú)需額外布線，使用簡(jiǎn)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(dāng)改用1T的MCU時(shí),需調(diào)整此延時(shí)函數(shù)。bh1750光照采集采用微控制器進(jìn)行控制,利用I2C總線接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,可將光照強(qiáng)度傳輸?shù)轿覀兊目刂戚敵龆?。（三）bmp180（氣壓傳感器）：BMP180被設(shè)計(jì)成直接連接到經(jīng)由I2C總線的移動(dòng)設(shè)備的微控制器。BMP180由一個(gè)壓阻傳感器，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)

6、換器，并與E2PROM和一個(gè)串行I 2 C接口的控制單元。該BMP180提供的壓力和溫度補(bǔ)償?shù)闹怠?E2PROM中已存儲(chǔ)的個(gè)人校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的176位。這是用于補(bǔ)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(gè)啟動(dòng)序列啟動(dòng)壓力或溫度測(cè)量。轉(zhuǎn)換時(shí)間后，結(jié)果值（UP或UT）通過(guò)I2C接口進(jìn)行讀取。2無(wú)線傳輸模塊無(wú)線傳輸有WIFI和藍(lán)牙兩種，我們采用的是WIFI傳輸。wifi鏈接需要三個(gè)參數(shù)（wifi 名稱(chēng)）（wifi 密碼）（wifi 類(lèi)型）class Adminwifi 里封裝了 打開(kāi)、關(guān)閉， 連接、斷開(kāi)的方法WIFI鏈接整體流程如下：1.checkNetworkState() - /判斷當(dāng)前

7、網(wǎng)絡(luò)是否已連接2.WifiOpen() - /如果當(dāng)前WiFi處于關(guān)閉狀態(tài)，則打開(kāi)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(jìn)行WiFi匹配并連接5.WifiClose() - /關(guān)閉wifi3. 手機(jī)終端模塊整個(gè)項(xiàng)目的手機(jī)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(fēng)扇控制模塊（

8、4） Data · Activity - 溫濕度、光照、海拔、壓強(qiáng)等信息采集模塊（5） First · Activity - 初始界面，停頓一會(huì)則自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)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(fēng)扇控制模塊與溫濕度光照等信息模塊圖第3章 硬件設(shè)計(jì)A硬件信息1、 LZ_STM32F103開(kāi)發(fā)板2、 J-linkV8或J-linkV9仿真器一套B軟件信息1、 Keil開(kāi)發(fā)環(huán)境，版本：5.172、 J-link V4.93.1 蜂鳴器及接口設(shè)計(jì)如圖2.6 蜂鳴器及接口設(shè)計(jì)原理圖。圖2.6 蜂鳴器及接口設(shè)計(jì)原理圖3.2 氣壓傳感器及接口設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)4.1 傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)1. android 手機(jī)和開(kāi)發(fā)板通過(guò)藍(lán)牙/ wifi 進(jìn)行連接2. 一般通信中都要規(guī)定主機(jī)與從機(jī) 3. 本系統(tǒng)中： 手機(jī)端是主機(jī) 開(kāi)發(fā)板是從機(jī)4. 通信系統(tǒng)中， 進(jìn)行一次通信都是有主機(jī)發(fā)起， 從機(jī)不能發(fā)起一次通信， 藍(lán)牙/wifi 組成的網(wǎng)絡(luò)中， 從機(jī)要有地址，5. 主機(jī)發(fā)起一次通信，主機(jī)發(fā)送命令， 從機(jī)去相應(yīng)主機(jī)的命令 第一次通信： 主機(jī) -> 從機(jī) 第二次通信： 主機(jī) <

10、- 從機(jī) 以上是一次通信過(guò)程 6. 暫定協(xié)議如下：(a).主機(jī)查詢從機(jī)是否在線 主機(jī) -> 從機(jī) 包頭 |命令類(lèi)型 | 包尾 0xaa 0x01 查詢從機(jī) 0xbb 從機(jī)接收到這個(gè)命令后， 可以返回 從機(jī)的狀態(tài) 主機(jī) <- 從機(jī) 包頭 | 從機(jī)狀態(tài) | 包尾 0xcc 0x01 busy 0xdd 0x02 read / OK 0x03 error (b). 主機(jī)讀從機(jī)的數(shù)據(jù)信息 主機(jī) -> 從機(jī) 包頭 |命令類(lèi)型 | 包尾 0xaa 0x02 讀從機(jī)數(shù)據(jù) 0xbb 主機(jī) <- 從機(jī) 包頭 | 命令類(lèi)型 |數(shù)據(jù)長(zhǎng)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(jī)讀從機(jī)： （返回?cái)?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(qiáng)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(jī)寫(xiě)從機(jī)命令 主機(jī) -> 從機(jī) 包頭 |命令類(lèi)型 | 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 | 數(shù)據(jù). | 包尾 0xaa 0x03 寫(xiě)從機(jī) | 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(jī)返回 主機(jī)寫(xiě)的內(nèi)容 主機(jī) <- 從機(jī) 包頭 |從機(jī)執(zhí)行命令狀態(tài) | 包尾 0xcc 0x 11 從機(jī)執(zhí)行命令OK 0x 12 命令錯(cuò)誤 0x 13 系統(tǒng)busy 例如： 發(fā)送命令：0xaa 0x03 0x4 led1開(kāi)關(guān) led2開(kāi)關(guān) beep開(kāi)關(guān) fan開(kāi)關(guān) 0xbb 返回?cái)?shù)據(jù)： 0xcc 0x11 0xdd 命令執(zhí)行ok 0xcc 0x12 0xdd 命令執(zhí)行錯(cuò)誤 0xcc 0x12 0xdd 系統(tǒng)忙4.2 手機(jī)終端設(shè)計(jì)第5章 系統(tǒng)測(cè)試5.1 采集測(cè)試對(duì)數(shù)據(jù)采集測(cè)試來(lái)說(shuō)，精度是反映一個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備讀入的信號(hào)測(cè)量值有多大程度的可能性。測(cè)量誤差分析與試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是實(shí)驗(yàn)中的重要部分，

13、誤差分析也是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。不精確的測(cè)量可能會(huì)使開(kāi)發(fā)項(xiàng)目與方案設(shè)計(jì)及產(chǎn)品質(zhì)或自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用等費(fèi)工費(fèi)時(shí)全功盡棄，因此確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精確也是我們?cè)u(píng)估設(shè)計(jì)方案的一個(gè)主要方式。我們的采集測(cè)試工作主要集中在開(kāi)發(fā)板的測(cè)試上，畢竟開(kāi)發(fā)板才是數(shù)據(jù)的來(lái)源。首先是測(cè)試開(kāi)發(fā)板溫濕度等模塊燒寫(xiě)的代碼準(zhǔn)確性，程序是否有Bug、輸出數(shù)據(jù)精度是否符合用戶的標(biāo)準(zhǔn)，然后將數(shù)據(jù)輸出到串口助手進(jìn)一步在屏幕打印出來(lái)，我們將觀察這些數(shù)據(jù)是否有誤并進(jìn)行代碼修改等操作。在我們的項(xiàng)目中，數(shù)據(jù)精度是一個(gè)比較重要的問(wèn)題，因?yàn)閿?shù)據(jù)存儲(chǔ)不支持小數(shù)的形式，可通過(guò)乘以10得整數(shù)進(jìn)行輸出，進(jìn)而避免這個(gè)問(wèn)題。5.2 手機(jī)端測(cè)試手機(jī)端的測(cè)試相比采集端的測(cè)試可

14、通過(guò)Android 開(kāi)發(fā)軟件和手機(jī)段程序運(yùn)行觀測(cè)。各模塊的功能能正常點(diǎn)開(kāi)關(guān)閉不出現(xiàn)EROOR就說(shuō)明問(wèn)題就不大了，接下來(lái)就是與硬件相關(guān)模塊進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試。下面是手機(jī)端的測(cè)試結(jié)果圖，可順利打開(kāi)系統(tǒng)模塊與進(jìn)行WIFI連接。圖5.1 手機(jī)端模塊測(cè)試5.3 聯(lián)調(diào)測(cè)試經(jīng)過(guò)上面兩個(gè)步驟的測(cè)試，我們就可以做整體項(xiàng)目的聯(lián)調(diào)了，先來(lái)看看光照的測(cè)試，如圖5.2所示。圖5.2 燈光照明模塊開(kāi)關(guān)測(cè)試可見(jiàn)光照模塊是成功的，接下來(lái)測(cè)試溫濕度、光照強(qiáng)度、壓強(qiáng)和海拔模塊也是成功的，測(cè)試結(jié)果如圖5.3所示。圖5.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)圖第6章 總 結(jié)在這二十天的高強(qiáng)度訓(xùn)練里，我們主要是運(yùn)用Android系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)了一個(gè)智能家居系統(tǒng)，并且用模塊化的設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)。在程序編寫(xiě)結(jié)束后，我們還對(duì)該程序進(jìn)行了調(diào)試, 能按預(yù)期的效果進(jìn)行模擬,基本完成課程設(shè)計(jì)的要求。綜上所述，本次實(shí)訓(xùn)通過(guò)對(duì)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(shí)訓(xùn)過(guò)程中遇到不少的難題，比如對(duì)Android開(kāi)發(fā)的學(xué)習(xí)周期短，還不熟悉API的使用，像只忙頭蒼蠅、硬件與軟件間