智能家居系統(tǒng)項目報告(第五組).doc

實習項目報告書 深圳億道電子有限公司 四川師范大學計算機科學院學院 五組: 徐勇,李萍,高攀,康逸飛,王潔1.前言31.1項目背景介紹32.軟件需求說明32.1 項目概述32.2 客戶分析32.3實現(xiàn)技術43.總體設計43.1 系統(tǒng)功能和特點43.2 系統(tǒng)框架圖54.詳細設計（項目實施）54.1硬件原理圖設計/PCB設計54.2 元器件的焊接74.3電路板調(diào)試74.4 單片機程序調(diào)試84.5 單片機與ARM串口通信84.6 本地控制（嵌入式Linux操作系統(tǒng)）104.6.1交叉編譯工具的移植104.6.2 Qt/Qtopia的移植與編程114.7遠程監(jiān)控144.7.1網(wǎng)絡通信編程145.實習收獲151.前言1.1項目背景介紹據(jù)近期的一項國家統(tǒng)計資料顯示，中國富有階層正在形成，該部分家庭戶均年收入在5.6萬元以上，人口約4460萬人，1400多萬戶，占城市人口的 10，總人口的3.5，占全社會消費購買力總和6萬億元的17左右，因此主要針對這部分人的智能家居系統(tǒng)其市場總量為1400萬套。正是在這種情況下，近兩年來，智能家居系統(tǒng)的銷售數(shù)量和總銷售額都呈現(xiàn)連續(xù)攀升的勢頭，并且隨著人們消費意識的提高，還會有更多的人選用。 中國在住宅小區(qū)、商業(yè)辦公場所使用智能管理系統(tǒng)的需求將達到50-60億人民幣，在2005年以后的三年內(nèi)，每年將以不低于30%的速度增長。應該說智能家居產(chǎn)品潛在市場巨大，以前智能家居市場主要在南方沿海地區(qū)和內(nèi)地大中型城市，現(xiàn)在已經(jīng)輻射到西部地區(qū)。2.軟件需求說明2.1 項目概述該方案可通過傳感器與家電控制擴展模塊控制煙霧、紅外、煤氣傳感器及攝像頭模塊來實現(xiàn)對家庭異常狀況的采集，并通過RS232 與本地控制中心進行上下位機通訊及信息交互，通過與本地控制中心相連的GSM 通訊模塊及無線/有線網(wǎng)絡與戶主進行互動并實現(xiàn)使用網(wǎng)絡和手機短信對系統(tǒng)的遠程控制與監(jiān)視，達到家庭防火，防盜，防煤氣泄露，異常景象抓拍等安全監(jiān)控功能。2.2 客戶分析l 居住空間90-120平方,所以對信號的傳輸距離要求不是很高；l 用戶在選擇智能家居時都希望今后能夠升級換代；l 對于智能家居產(chǎn)品的需求也不會一樣，所以要能夠滿足不同用戶的個性化較需求；l 不用一般不喜歡砸墻砸洞l 家庭成員的年齡、文化均不一樣，所以要使用簡單化，才能被家人接受；l 舒適，快樂，給人享受2.3實現(xiàn)技術l 協(xié)議：RS232協(xié)議,TCP/IP協(xié)議等l 系統(tǒng)：采用Linux系統(tǒng)l 軟件開發(fā)平臺-嵌入式Qt-2.3.7;l 用戶界面嵌入式Qtopia-1.7.0l 視頻處理- Intel開源的OpenCVl GSM通信- SMS的AT指令集l 處理器芯片：PXA2703.總體設計3.1 系統(tǒng)功能和特點安全監(jiān)控:包括各種報警探測器的訊息采集，開關門報警等如門磁、緊急按鈕、紅外探測、煤氣探測、火警探測等，并完成與住宅小區(qū)物業(yè)管理和110報警的聯(lián)網(wǎng)。 基于ARM芯片的控制中心（Linux操作系統(tǒng)，PXA270芯片）單片機模塊（AT98S51）煙霧傳感器（用開關控制發(fā)送信號）紅外傳感器（開關控制）煤氣傳感器（開關控制）控制對應的LED顯示響應消息發(fā)送消息3.2 系統(tǒng)框架圖家電控制模塊傳感器基于AEM10的本地控制中心UART遠程監(jiān)控中心NETUSB攝像頭GPRS模塊USBUART4.詳細設計（項目實施）4.1硬件原理圖設計/PCB設計根據(jù)功能分析，設計出合理的原理圖，串口MCS-51單片機（AT98S5）SP3223EB(串口芯片)排針（接外設）光耦排針(外設）LED繼電器LED燈顯示PCB設計：根據(jù)原理圖，可以進行PCB原理圖的設計.4.2 元器件的焊接1 ）電阻器焊接按圖將電阻器準確裝人規(guī)定位置。要求標記向上，字向一致。裝完同一種規(guī)格后再裝另一種規(guī)格，盡量使電阻器的高低一致。焊完后將露在印制電路板表面多余引腳齊根剪去。2 ）電容器焊接將電容器按圖裝人規(guī)定位置，并注意有極性電容器其 “ ” 與 “ ” 極不能接錯，電容器上的標記方向要易看可見。先裝玻璃釉電容器、有機介質(zhì)電容器、瓷介電容器，最后裝電解電容器。3 ）二極管的焊接二極管焊接要注意以下幾點：第一，注意陽極陰極的極性，不能裝錯；第二，型號標記要易看可見；第三，焊接立式二極管時，對最短引線焊接時間不能超過 2S 。4 ）三極管焊接注意 e 、 b 、 c 三引線位置插接正確；焊接時間盡可能短，焊接時用鑷子夾住引線腳，以利散熱。焊接大功率三極管時，若需加裝散熱片，應將接觸面平整、打磨光滑后再緊固，若要求加墊絕緣薄膜時，切勿忘記加薄膜。管腳與電路板上需連接時，要用塑料導線。5 ）集成電路焊接首先按圖紙要求，檢查型號、引腳位置是否符合要求。焊接時先焊邊沿的二只引腳，以使其定位，然后再從左到右自上而下逐個焊接。對于電容器、二極管、三極管露在印制電路板面上多余引腳均需齊根剪去。焊接順序元器件裝焊順序依次為：電阻器、電容器、二極管、三極管、集成電路、大功率管，其它元器件為先小后大。4.3電路板調(diào)試可以把電源部分先裝好，然后就上電檢測電源輸出電壓是否正常。如果在上電時您沒有太大的把握（即使有很大的把握，也建議您加上一個保險絲，以防萬一），可考慮使用帶限流功能的可調(diào)穩(wěn)壓電源。先預設好過流保護電流，然后將穩(wěn)壓電電源的電壓值慢慢往上調(diào)，并監(jiān)測輸入電流、輸入電壓以及輸出電壓。如果往上調(diào)的過程中，沒有出現(xiàn)過流保護等問題，且輸出電壓也達到了正常，則說明電源部分正確。反之，則要斷開電源，尋找故障點，并重復上述步驟，直到電源正常為止。接下來逐漸安裝其它模塊，每安裝好一個模塊，就上電測試一下，上電時也是按照上面的步驟，以避免因為設計錯誤或和安裝錯誤而導致過流而燒壞元件。4.4 單片機程序調(diào)試分別有：LED顯示，LED響應按鈕顯示，測試存儲器實驗，定時實驗等4.5 單片機與ARM串口通信#include #includestring.hsbit P1_0=P10;sbit P1_1=P11;sbit P1_2=P12;sbit P1_3=P13;sbit P2_0 = P20; sbit P2_1 = P21;sbit P2_2 = P22;int count=5;bit Contrl;void Inital()TMOD = 0x20;SCON = 0x50;PCON = 0x00; TH1 = 0xFD;TL1 = 0xFD;TR1 = 1;ES= 1;EA =1 ; P2 = 0xFF ;void delay() unsigned int i,j,m; for(i=20;i0;i-)for(j=30;j0;j-)for(m=256;m0;m-);void send(unsigned char a ) SBUF = a;while(!TI);TI = 0;void recieve() interrupt 4unsigned char b;b = SBUF;RI = 0;if(b = % )count=0;else if (count5) count+;if (b=0)Contrl = 1;else Contrl = 0; switch ( count)case 1:P1_0=Contrl;break; case 2:P1_1=Contrl;break; case 3:P1_2=Contrl;break; case 4:P1_3=Contrl;break;void main()Inital() ;while( 1 ) if(P2_0 = 0)send ( # );send ( $ );send ( # );send ( 1 ); else if ( P2_1 = 0)send ( # );send ( $ );send ( # );send ( 2 ); else if ( P2_2 = 0)send ( # );send ( $ );send ( # );send ( 3 );P2 = 0xFF;delay(); 4.6 本地控制（嵌入式Linux操作系統(tǒng)）4.6.1交叉編譯工具的移植l 先把虛擬機的Tools裝上，建立共享目錄，在/mnt/hgfs下面可以找到共享目錄，可以實現(xiàn)虛擬機和主機的文件共享。l 把Boot-XSBase270_010005.tar.gz拷貝到工項目下，在linux環(huán)境下復制到linux自己的目錄下，再用tar zxvf進行解壓釋放，用ls查看目錄，再用make clean 清楚以前的編譯的結果。最后用make進行編譯。至此bootLoader安裝完成。l 隨后進行內(nèi)核的編譯。先把linux-2.4.21-51Board_EDR.tar.gz拷貝到共享目錄下，用同樣的方法進行解壓。然后進入/pxa270/kernel目錄下，用make clean 清除以前編譯，再make. 隨后make xsbase270_config,再次用make oldconfig,再次用make dep尋找依賴關系，最后make zImagell 最后進行驅動程序分析、bootLoader分析4.6.2 Qt/Qtopia的移植與編程l Qt/Qtopia的移植、使用與編程、l 基于ARM微處器編譯和運行平臺 設置環(huán)境參量 export QTDIR=$PWD/qt-2.3.7-arm export LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib export PATH=$QTDIR/bin:$PATH export TMAKEPATH=$TMAKEDIR/lib/qws/linux-arm-g+ 編譯 ./configure -xplatform linux-arm-g+ Make設置環(huán)境變量 export QTDIR=$PWD/qt-2.3.7-arm export QPEDIR=$PWD/qtopia-1.7.0-arm export LD_LIBRARY_PATH=/usr/lib:$QTDIR/lib:$QPEDIR/lib export PATH=$QTDIR/bin:$PATH export TMAKEPATH=$TMAKEDIR/lib/qws/linux-arm-g+ 編譯 ./configure -platform linux-arm-g+ make 編譯步驟：tar xfz qt-embedded-2.3.10-free.tar.gzexport QTEDIR=$PWD/qt-2.3.10-target tar xfz qt-x11-2.3.2.tar.gzexport QT2DIR=$PWD/qt-2.3.2 tar xfz qtopia-free-source-2.1.1.tar.gz(解壓后qtopia-free-2.1.1改名為qtopia-2.1.1-target)export QPEDIR=$PWD/qtopia-2.1.1-target tar xfz tmake-1.13.tar.gzexport TMAKEDIR=$PWD/tmake-1.13 export TMAKEPATH=$PWD/tmake-1.13/lib/qws/linux-arm-g+ export PATH=$TMAKEDIR/bin:$PATH cd qt-2.3.2export QTDIR=$QT2DIR export PATH=$QTDIR/bin:$PATH export LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH ./configure -no-xftmakemake -C tools/qvfbcd . cd qt-2.3.10-targetexport QTDIR=$PWD export PATH=$QTDIR/bin:$PATH export LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH mkdir bincp $QT2DIR/bin/uic bincp $QT2DIR/tools/qvfb/qvfb bincp $QPEDIR/src/qt/qconfig-qpe.h src/tools/./configure -xplatform linux-arm-g+ -qconfig qpe -qvfb -thread -system-jpeg -gif -depths 4,8,16,32makecd .hybus-arm-linux-R1.1 tar xzf e2fsprogs-1.35.tar.gzcd e2fsprogs-1.35./configure -host=arm-linux -with-cc=arm-linux-gcc -with-linker=arm-linux-ld -enable-elf-shlibs -prefix=/usr/local/hybus-arm-linux-R1.1/arm-linuxmake install lib/uuid/cd . cd qtopia-2.1.1-hostexport PATH=$QPEDIR/bin:$PATH export LD_LIBRARY_PATH=$QPEDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH cp src/libraries/qtopia/custom-linux-ipaq-g+.cpp src/libraries/qtopia/custom-linux-arm-g+.cppcp src/libraries/qtopia/custom-linux-ipaq-g+.h src/libraries/qtopia/custom-linux-arm-g+.h./configure -xplatform linux-arm-g+makel Qt編程工具的使用方法Step 2:設置Qt環(huán)境 export QTDIR=/usr/local/arm-linux/qt_toolchain/qt-2.3.7export QPEDIR=/usr/local/arm-linux/qt_toolchain /qtopia-1.7.0export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/arm-linux/qt_toolchain /qt-2.3.7/lib:$LD_LIBRARY_PATHexport LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/arm-linux/qt_toolchain /qt-2.3.2/lib:$LD_LIBRARY_PATHexport TMAKEDIR=/usr/local/arm-linux/qt_toolchain/tmake-1.11export TMAKEPATH=/usr/local/arm-linux/qt_toolchain /tmake-1.11/lib/qws/linux-arm-g+export PATH=/usr/local/arm-linux/qt_toolchain /tmake-1.11/bin:$PATHStep 3 :使用Desinger進行圖形化設計#cd /usr/local/arm-linux/qt_toolchain /qt-2.3.2/bin#./designerStep 4: 編譯.h和.cpp文件# uic -o test.h test.ui#uic -o test.cpp -impl test.h test.uiStep 5: 修改main.cpp文件#include #include test.hint main( int argc, char * argv ) QApplication a( argc, argv ); Form1 w; w.show(); return a.exec();Step 6: 修改tmake文件的相關配置#vim $TMAKEDIR/lib/qws/linux-arm-g+/tmake.confTMAKE_LINK = arm-linux-g+TMAKE_LINK_SHLIB = arm-linux-g+TMAKE_LIBS_QT = -lqte -ltsStep 7: 編譯工程文件#progen -t app.t -o #tmake -o Makefile Step 8: 編譯#make clean#makeSetp 9: 完成C+父類與子類繼承之間的轉換4.7遠程監(jiān)控4.7.1網(wǎng)絡通信編程 （1）、基于PC平臺的server網(wǎng)絡程序編譯將光盤提供的server的源代碼復制到硬盤中（假設將源碼復制在/root/work目錄下） 對源碼進行編譯rootlocalhos work$cd serverrootlocalhost server$make 在PC機上運行server程序，運行界面如圖1所示rootlocalhost se