三智能網關應用嵌入式開發(fā)

1、2015年浙江省中職學生“智能家居安裝維護”競賽賽項樣題模擬賽題說明1.注意事項（1）請按照以下比賽環(huán)境，檢查比賽中使用硬件設備、連接線、工具、材料和軟件等是否齊全，計算機設備是否能正常使用；并在設備確認單(含附表1,2,3)上簽字。（2）禁止攜帶和使用移動存儲設備、計算器、通信工具及參考資料。（3）操作過程中，需要及時保存設備配置。比賽過程中，不要對任何設備添加密碼。（4）比賽中禁止改變軟件原始存放位置。（5）比賽中禁止觸碰、拆卸帶有警示標記的設備、線纜、插座。（6）仔細閱讀比賽試卷，分析需求，按照試卷要求，進行設備配置和調試。（7）比賽完成后，不得切斷所有電源，需保持所有設備處于工作狀態(tài)。

2、（8）比賽完成后，比賽設備、比賽軟件和比賽試卷請保留在座位上，禁止帶出考場外。2.比賽軟件環(huán)境（1）物理機n 操作系統(tǒng)：Windows 7（32位）n 開發(fā)環(huán)境：Microsoft Visual Studio 2010 & MSDNn 智能家居開發(fā)庫、開發(fā)文檔、配置文件模板n 樣板間控制軟件（2）虛擬機n 操作系統(tǒng)：Windows 7（32位）n .NET框架：.NET Framework 4.03.賽題說明（1）本次比賽的賽題由三部分組成，考核內容相互獨立，單獨評分。（2）第一部分為智能家居設備安裝調試以及應用配置，第二部分為智能家居嵌入式網關應用配置，第三部分為智能家居應用軟件配置

3、。（3）比賽時間總計180分鐘，參賽選手可自由分配任務及時間。（4）參賽選手需仔細閱讀試題，按照試題要求填寫答案或提交競賽成果。 模擬賽題第一部分 智能家居設備安裝調試以及應用配置本部分要求完成節(jié)點板配置，網絡拓撲圖和設備連線圖的繪制，智能家居設備的安裝、連線以及軟件調試，實現(xiàn)如圖1-1樣品間電器布局圖的效果。說明：樣板間里所有涉及220V強電部分都已經安裝完畢，選手僅需針對弱電接線，節(jié)點板配置表和所需的Visio素材都存放在“素材”文件夾中。圖1-1 樣板間電器布局圖1.節(jié)點板配置（1）請在答題紙上題號1的對應位置填寫智能家居的英文名稱。（2）請根據(jù)指定的PANID號和通道號設置對應節(jié)點板及

4、板號、板類型、傳感器類型(注：PANID號為1802；通道號為0X0C)。（3）在同一個無線傳感網中下列選項表達正確的是什么？請將答案填寫在答題紙上題號3的對應位置（參考選項：A. PANID，通道號都必須相同 B.PANID可以不相同 C.通道號可以不相同 D.MAC可以不相同 ）。2.繪制網絡拓撲圖和設備連線圖（1）使用Visio軟件繪制網絡拓撲圖。（2）使用Visio軟件繪制設備連線圖。（3）完成后的網絡拓撲圖和設備連線圖分別以“網絡拓撲圖X.vsd”和“設備連線圖X.vsd”的文件名存入“結果”文件夾中。注：X代表參賽隊的工位號3.設備安裝（1）按照樣板間電器布局圖將以下設備安裝置指定

5、位置并固定，完成設備供電。（2）三塊紅外學習模塊紅外發(fā)射通道號是否可以相同？請將答案填寫在答題紙上題號3的對應位置（參考選項：A.不可以 B.可以）。（3）雙DC線正負極判斷下列說法正確是什么？請將答案填寫在答題紙上題號4的對應位置（參考選項：A. 內環(huán)正極外環(huán)負極 B. 內環(huán)負極外環(huán)正極）。表1-1 樣板間設備列表序號設備名稱1空調2門禁系統(tǒng)（電子插鎖、刷卡器、門鈴、開門按鈕）3報警燈4溫度傳感器5濕度傳感器6光照度傳感器7DVD8射燈9煙霧傳感器10電視紅外控制模塊（紅外控制模塊正確學習電視遙控器的開關機功能，紅外學習頻道號為1頻道）11空調紅外控制模塊（紅外控制模塊正確學習空調遙控器的開

6、關機功能，紅外學習頻道號為1頻道）12DVD紅外控制模塊（紅外控制模塊正確學習DVD遙控器的開關機功能，紅外學習頻道號為1頻道）4.設備連線根據(jù)設備連線圖完成以下設備的電源線連接和控制信號線連接，并進行設備調試。（1）根據(jù)LED射燈接線圖完成電源線連接、控制信號線連接（LED射燈控制信號線分別接電壓型繼電器P1/P2接線端子）。（2）根據(jù)報警燈接線圖完成電源線連接、控制信號線連接（報警燈控制信號線接電壓型繼電器P1接線端子）。（3）根據(jù)電動窗簾接線圖完成控制信號線連接（電動窗簾控制信號線分別接節(jié)點型繼電器：窗簾關閉控制信號線接節(jié)點型繼電器P1接線端子；窗簾開啟控制信號線接節(jié)點型繼電器P2接線端

7、子；窗簾停止控制信號線接節(jié)點型繼電器P3接線端子）。（4）根據(jù)門禁系統(tǒng)接線圖完成電源線連接、控制信號線連接（門禁系統(tǒng)控制信號線接節(jié)點型繼電器P2接線端子）。（5）根據(jù)煙霧報警器接線圖完成電源線連接、控制信號線連接（煙霧報警器控制信號線分別接控制板：白色線接控制板針腳4/橙色線接控制板針腳10）。 （6）根據(jù)換氣扇接線圖完成控制信號線連接（換氣扇控制信號線接電壓型繼電器P1接線端子）。（7）煙霧報警器的供電是多少？請將答案填寫在答題紙上題號5的對應位置（參考選項：A.220V B.36V C.12V D.5V）。（8）門禁控制電插鎖供電是多少？請將答案填寫在答題紙上題號6的對應位置（參考選項：A

8、.220V B.36V C.12V D.5V）。（9）射燈供電是多少？請將答案填寫在答題紙上題號7的對應位置（參考選項：A.220V B.36V C.12V D.5V）。（10）電動窗簾的供電是多少？請將答案填寫在答題紙上題號8的對應位置（參考選項：A.220V B.36V C.12V D.5V）。（11）整個樣板操作間內有幾種電壓？請將答案填寫在答題紙上題號9的對應位置（參考選項：A.220V B.36V C.12V D.5V）。要求：連線預留不超過10公分，并綁扎整齊。規(guī)范性5.軟件調試（1）設備安裝完成后，將協(xié)調器和A8相連。（2）在A8上采用默認登錄后，對節(jié)點板信息進行配置，實現(xiàn)相關執(zhí)

9、行設備的控制和信息采集。（3）檢測導線是否導通，使用萬用表的什么量程檔？請將答案填寫在答題紙上題號10的對應位置（參考選項：A.直流電壓20V B.直流電流20ma C.交流200V D.二極管檔）。（4）電動窗簾有幾種工作模式？請將答案填寫在答題紙上題號11的對應位置（參考選項：A.暫停 B.關閉 C.停止 D.開啟）。（5）排風扇使用的是哪種類型的繼電器？請將答案填寫在答題紙上題號12的對應位置。（6）無線傳感器網絡的英文縮寫是什么？請將答案填寫在答題紙上題號13的對應位置。（7）報警燈控制的工作原理是通過網關(A8)到協(xié)調器，再到節(jié)點，然后通過什么實現(xiàn)控制報警燈？請將答案填寫在答題紙上題

10、號14的對應位置。（8）實現(xiàn)開關作用的是哪一種繼電器？請將答案填寫在答題紙上題號15的對應位置（參考選項：A.節(jié)點型繼電器 B.電壓型繼電器 ）。第二部分 智能家居嵌入式網關應用配置本部分要求完成智能家居網關與協(xié)調器、節(jié)點板的連接，繪制網絡拓撲圖，實現(xiàn)界面、采集數(shù)據(jù)、實現(xiàn)對智能家居設備的控制和模擬應用配置，并進行NFS網絡文件系統(tǒng)掛載和網關移植。說明：虛擬機登錄及提升權限的密碼是123，兩個動態(tài)鏈接庫lib-X86.so、lib-ARM.so及和庫關聯(lián)的頭文件存放于虛擬機桌面上的“庫文件”文件夾中。表2-1智能網關應用設備清單設備名稱數(shù)量o 電腦1o USB轉串口1o USB公母頭串口連接線1

11、o 協(xié)調器1o 節(jié)點板3o 射頻頂板4o 棒狀天線4o 電源線4o 6410開發(fā)板（帶電源和液晶屏）1o USB下載線1o 網線1o SD(4G)卡1o SD卡讀卡器1o 物聯(lián)網實訓操作臺（基礎實驗應用模塊）11.設備連接首先完成智能家居網關與協(xié)調器的連接，之后完成以下設備與節(jié)點板的連接。(1)完成溫濕度傳感器、空調模塊（數(shù)碼管）、燈光模塊（LED）與節(jié)點板1的連接。(2)完成窗簾模塊（步進電機）、風扇模塊(直流電機)、煙霧傳感器、射燈(繼電器)與節(jié)點板2的連接。(3)完成光照傳感器、蜂鳴器(板載)、求助按鈕、人體紅外模塊與節(jié)點板3的連接。2.繪制拓撲圖根據(jù)連線操作中的描述用Visio工具畫出

12、對應關系的拓撲圖,將其結果保存至“網關拓撲圖X.vsd”，并存于“桌面競賽結果”文件夾中。注：X代表參賽隊的工位號3.SD卡的制作將Superboot燒寫到SD卡中，燒寫SD卡所需要資料放置于“桌面競賽結果(網關)競賽材料”文件夾中。4.Uboot的燒寫將Uboot燒寫到網關中，燒寫Uboot所需要的資料放置于“桌面競賽結果(網關)競賽材料”文件夾中。5.內核的燒寫將內核燒寫到網關中，燒寫內核所需要的資料放置于“桌面競賽結果(網關)競賽材料”文件夾中。6.界面實現(xiàn)依照界面效果圖和控件的基本屬性表，實現(xiàn)控制界面，要求能夠體現(xiàn)如圖2-1控制效果。圖2-1 界面效果圖 圖2-2 啟動界面 圖2-3

13、過渡界面完成歡迎界面（圖2-2）中“En”按鈕的功能，實現(xiàn)點擊后進入下一個頁面（圖2-3）。完成（圖2-3）中“智能家居”按鈕的功能，實現(xiàn)點擊后進入下一個頁面（圖2-1）。7.數(shù)據(jù)采集完成串口參數(shù)配置、實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及實時顯示。（1）完成溫度參數(shù)的采集，并將溫度值實時顯示。（2）完成濕度參數(shù)的采集，并將濕度值實時顯示。（3）完成光照度參數(shù)的采集，并將光照值實時顯示。（4）完成煙霧參數(shù)的采集，并將煙霧值實時顯示。并將結果存于“桌面競賽結果(網關)”文件夾中，命名為a.png。8.控制功能實現(xiàn)（1）電動窗簾控制功能通過點擊界面中窗簾區(qū)域實現(xiàn)控制窗簾模塊的開啟(步進電機順時針轉動)和關閉(步進電機逆時

14、針轉動)且完成界面中窗簾的開啟和關閉，要求:界面中的窗簾和窗簾模塊(步進電機)要同時動作。（2） 房間燈光控制功能 通過點擊界面中燈區(qū)域控制燈光模塊的開啟和關閉且完成界面中燈狀態(tài)的切換。要求:如圖2-1所示，燈1、燈2、燈3、燈4對應著燈光模塊從左至右的1、2、3、4個燈且各燈控制互不影響。（3）蜂鳴器控制功能通過點擊界面中報警燈區(qū)域控制蜂鳴器的開啟和關閉且完成界面中報警燈狀態(tài)切換。要求:當報警燈為紅燈的時候蜂鳴器關閉，報警燈為綠燈的時候蜂鳴器開啟。9.智能家居模擬應用配置實現(xiàn)智能家居應用中的四種模式，分別是日間模式、夜間模式、回家模式、自定義模式。具體要求如下：（1） 當空調開關按鈕為“開”

15、時，點擊該按鈕，按鈕切換為“關”，同時將空調控制設置為開啟狀態(tài)，此時才能對空調進行聯(lián)動控制；反之空調開關按鈕顯示為“開”，將空調控制設置為關閉狀態(tài)，空調不能進行聯(lián)動控制。（2） 當制動方式按鈕為“單個模式”時，點擊該按鈕，按鈕切換為“聯(lián)動模式”，再點擊“聯(lián)動模式”，按鈕切換為“單個模式”；當按鈕為“單個模式”時，不能進行聯(lián)動，當按鈕為“聯(lián)動模式”時，才能進行聯(lián)動。（3）日間模式保持溫度、濕度、光照、煙霧傳感器參數(shù)能夠實時采集并顯示在界面的對應區(qū)域中。關閉房間燈光，開啟房間窗簾(步進電機順時針轉動)，完成真實器件動作的同時更新相應功能模塊在界面對應區(qū)域中的狀態(tài)。當室溫高于28且光照度大于150L

16、ux時，閉合房間窗簾并設置空調溫度為20；完成真實器件動作的同時更新相應功能模塊在界面對應區(qū)域中的狀態(tài)，如不滿足條件則不執(zhí)行動作。（4）夜間模式保持溫度、濕度、光照、煙霧傳感器參數(shù)能夠實時采集并顯示在界面的對應區(qū)域中。開啟房間燈光、閉合窗簾(步進電機逆時針轉動)、設置空調溫度為24，完成真實器件動作的同時更新相應功能模塊在界面對應區(qū)域中的狀態(tài)。（5）回家模式保持溫度、濕度、光照、煙霧傳感器參數(shù)能夠實時采集并顯示在界面的對應區(qū)域中。當溫度高于25、光照度低于200Lux，且濕度值超過80%的時候，開啟窗簾（步進電機順時針轉動），同時開啟蜂鳴器，設置空調溫度為18；如條件不滿足時，設置空調溫度為2

17、4，同時關閉蜂鳴器；完成真實器件動作的同時更新相應功能模塊在界面對應區(qū)域中的狀態(tài)。（6）自定義模式保持溫度、濕度、光照、煙霧傳感器參數(shù)能夠實時采集并顯示在界面的對應區(qū)域中。分別對將需要開啟的電器勾選，點擊“自定義模式啟動”按鈕后，更新相應功能模塊在界面對應區(qū)域中的狀態(tài)，“自定義模式啟動”按鈕切換為“自定義模式關閉”。點擊“自定義模式關閉”按鈕，停止自定義模式的條件觸發(fā)，“自定義模式關閉”按鈕切換為“自定義模式啟動”。10.NFS網絡文件系統(tǒng)的掛載（1）將共享目錄掛載到虛擬機/mnt下，列出根目錄，并將結果截屏以b.png名字保存至“桌面競賽結果(網關)”文件夾中。（2）完成NFS網絡文件系統(tǒng)掛

18、載的配置，并將結果(即輸入的命令和正確的字符數(shù))截屏以c.png名字保存至“桌面競賽結果(網關)”文件夾中。（3）列出網關根目錄，并將結果截屏以d.png名字保存至“桌面競賽結果(網關)”文件夾中。11.網關移植將第9題中實現(xiàn)的智能家居模擬應用全部移植到網關上，并能夠正常運行。第三部分 智能家居應用軟件配置本部分要求完成設備連接、網絡拓撲圖的繪制、上機位開發(fā)界面設計、實現(xiàn)界面邏輯流程與軟件模塊。表3-1智能家居模擬應用模塊設備清單:設備名稱數(shù)量o 電腦1o USB轉串口線1o 協(xié)調器1o 節(jié)點板3o 射頻頂板4o 棒狀天線4o 人體感應傳感器模塊1o 干簧管按鍵模塊1o USB攝像頭1o 可燃

19、氣體傳感器模塊1o 煙霧傳感器模塊1o 溫濕度傳感器模塊1o 光照傳感器模塊1o LED燈組模塊1o 數(shù)碼管模塊1o 電源線11. 連線操作（1）PC1機與協(xié)調器用USB轉串口線連接；（2）將LED燈組、數(shù)碼管（模擬空調）、溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器、人體感應傳感器、煙霧傳感器、光照度傳感器、干簧管按鍵根據(jù)對應的接口名稱插在模塊對應的位置上，并確認連接正確；（3）LED燈組、數(shù)碼管（模擬空調）、溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器、人體感應傳感器、干簧管按鍵受控于節(jié)點板A；（4）煙霧傳感器、蜂鳴器、模擬風扇受控于節(jié)點板B； （5）光敏傳感器、模擬電動窗簾受控于節(jié)點板C；（6）依次打開“協(xié)調器 節(jié)點板A 節(jié)點板B 節(jié)點板C”的電源開關，給其供電，看到上述3塊節(jié)點板聯(lián)網狀態(tài)指示燈為紅色時，表明設備組網成功，可以進行后續(xù)操作。注：協(xié)調器和節(jié)點板勻為5V直流電源供電2. 繪制拓撲圖根據(jù)連線操作中的描述用Visio工具畫出對應關系的拓撲圖，完成后的圖紙放置在“桌面競賽結果（上位機）”文件夾中。3. 上位機開發(fā)界面參考參賽者在Visual Studio 2010集成開發(fā)環(huán)境下，使用C#開發(fā)語言，完成一套上位機軟件的開發(fā)，軟件界