三智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用嵌入式開發(fā)

1、2015 年浙江省中職學(xué)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(shè)備、連接線、工具、材料和軟件等是否齊全，計算機設(shè)備是否能正常使用；并在設(shè)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(shè)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(shè)備配置。比賽過程中，不要對任何設(shè)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(shè)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(shè)備配置和調(diào)試。（7）比賽完成后，不得切斷所有電源，需保持所有設(shè)備處于工作

2、狀態(tài)。（8）比賽完成后，比賽設(shè)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）物理機操作系統(tǒng)： Windows 7（32 位）開發(fā)環(huán)境： Microsoft Visual Studio 2010 & MSDN智能家居開發(fā)庫、開發(fā)文檔、配置文件模板樣板間控制軟件（ 2）虛擬機操作系統(tǒng)： Windows 7（32 位）.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(nèi)容相互獨立，單獨評分。（ 2）第一部分為智能家居設(shè)備安裝調(diào)試以及應(yīng)用配置，第二部分為智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)應(yīng)用配置，第三部分為智能家居應(yīng)用軟件配

3、置。（ 3）比賽時間總計 180 分鐘，參賽選手可自由分配任務(wù)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(shè)備安裝調(diào)試以及應(yīng)用配置本部分要求完成節(jié)點板配置，網(wǎng)絡(luò)拓撲圖和設(shè)備連線圖的繪制，智能家居設(shè)備的安裝、連線以及軟件調(diào)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(jīng)安裝完畢，置表和所需的 Visio 素材都存放在“素材”文件夾中。選手僅需針對弱電接線，節(jié)點板配圖 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(yīng)位置填寫智能家居的英文名稱。（2）請根據(jù)指定的PANID 號

4、和通道號設(shè)置對應(yīng)節(jié)點板及板號、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(wǎng)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(yīng)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(wǎng)絡(luò)拓撲圖和設(shè)備連線圖（1）使用 Visio軟件繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。（2）使用 Visio軟件繪制設(shè)備連線圖。（3）完成后的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖和設(shè)備連線圖分別以“網(wǎng)絡(luò)拓撲圖X.vsd ”和“設(shè)備連線圖 X.vsd ”的文件名存入“結(jié)果”文件夾中。注： X 代表參賽隊的工位號3.

5、設(shè)備安裝（1）按照樣板間電器布局圖將以下設(shè)備安裝置指定位置并固定，完成設(shè)備供電。（2）三塊紅外學(xué)習(xí)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(yīng)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(yīng)位置（參考選項： A. 內(nèi)環(huán)正極外環(huán)負極B.內(nèi)環(huán)負極外環(huán)正極）。表 1-1樣板間設(shè)備列表序號設(shè)備名稱1 空調(diào)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7 DVD8 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(xué)習(xí)電視遙控器的開關(guān)機功能，紅

6、外學(xué)習(xí)頻道號為 1 頻道）11 空調(diào)紅外控制模塊（紅外控制模塊正確學(xué)習(xí)空調(diào)遙控器的開關(guān)機功能，紅外學(xué)習(xí)頻道號為 1 頻道）12 DVD紅外控制模塊（紅外控制模塊正確學(xué)習(xí) DVD遙控器的開關(guān)機功能，紅外學(xué)習(xí)頻道號為 1 頻道）4.設(shè)備連線根據(jù)設(shè)備連線圖完成以下設(shè)備的電源線連接和控制信號線連接，并進行設(shè)備調(diào)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

7、接節(jié)點型繼電器：窗簾關(guān)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(yīng)位置（參考選項： A.220V

8、B.36VC.12VD.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(yīng)位置（參考選項： A.220VB.36VC.12VD.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(yīng)位置（參考選項：A.220VB.36VC.12VD.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(yīng)位置（參考選項： A.220VB.36VC.12VD.5V）。（11）整個樣板操作間內(nèi)有幾種電壓？請將答案填寫在答題紙上題號9 的對應(yīng)位置（參考選項：A.220VB.36VC.12VD.5V）。要求：連線預(yù)留不超過10 公分，并綁扎整齊。規(guī)范性5.軟件調(diào)

9、試（1）設(shè)備安裝完成后，將協(xié)調(diào)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(guān)執(zhí)行設(shè)備的控制和信息采集。（3）檢測導(dǎo)線是否導(dǎo)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(yīng)位置（參考選項：A. 直流電壓 20VB.直流電流 20maC.交流 200VD.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(yīng)位置（參考選項： A. 暫停B.關(guān)閉C.停止D.開啟）。（5）排風(fēng)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(yīng)位置。（6）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(yīng)

10、位置。（7）報警燈控制的工作原理是通過網(wǎng)關(guān)(A8) 到協(xié)調(diào)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號14 的對應(yīng)位置。（8）實現(xiàn)開關(guān)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(yīng)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(wǎng)關(guān)應(yīng)用配置本部分要求完成智能家居網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器、節(jié)點板的連接，繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，實現(xiàn)界面、采集數(shù)據(jù)、實現(xiàn)對智能家居設(shè)備的控制和模擬應(yīng)用配置，并進行NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)掛載和網(wǎng)關(guān)移植。說明：虛擬機登錄及提升權(quán)限的密碼是123 ，兩個動態(tài)鏈接庫lib-X86.so 、lib-ARM.so及和庫關(guān)聯(lián)的頭文件存放于

11、虛擬機桌面上的“庫文件”文件夾中。表 2-1 智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用設(shè)備清單設(shè)備名稱數(shù)量電腦1USB 轉(zhuǎn)串口1USB 公母頭串口連接線1協(xié)調(diào)器1節(jié)點板3射頻頂板4棒狀天線4電源線46410 開發(fā)板（帶電源和液晶屏）1USB 下載線1網(wǎng)線1SD(4G) 卡1SD 卡讀卡器1物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)操作臺（基礎(chǔ)實驗應(yīng)用模塊）11. 設(shè)備連接首先完成智能家居網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器的連接，之后完成以下設(shè)備與節(jié)點板的連接。(1) 完成溫濕度傳感器、空調(diào)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(fēng)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)

12、 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 工具畫出對應(yīng)關(guān)系的拓撲圖 , 將其結(jié)果保存至“網(wǎng)關(guān)拓撲圖 X.vsd ”，并存于“桌面 競賽結(jié)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(jié)果 ( 網(wǎng)關(guān) 競賽材料”文件夾中。4.Uboot 的燒寫將 Uboot 燒寫到網(wǎng)關(guān)中，燒寫 Uboot 所需要的資料放置于 “桌面 競賽結(jié)果 ( 網(wǎng)關(guān) 競賽材料”文件夾中。5. 內(nèi)核的燒寫將內(nèi)核燒寫到網(wǎng)關(guān)中， 燒寫內(nèi)核所需

13、要的資料放置于 “桌面 競賽結(jié)果 ( 網(wǎng)關(guān)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

14、示。（4）完成煙霧參數(shù)的采集，并將煙霧值實時顯示。并將結(jié)果存于“桌面競賽結(jié)果 ( 網(wǎng)關(guān) ) ”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?qū)崿F(xiàn)控制窗簾模塊的開啟( 步進電機順時針轉(zhuǎn)動) 和關(guān)閉 ( 步進電機逆時針轉(zhuǎn)動 ) 且完成界面中窗簾的開啟和關(guān)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(guān)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(yīng)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

15、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(guān)閉且完成界面中報警燈狀態(tài)切換。要求 : 當(dāng)報警燈為紅燈的時候蜂鳴器關(guān)閉，報警燈為綠燈的時候蜂鳴器開啟。9. 智能家居模擬應(yīng)用配置實現(xiàn)智能家居應(yīng)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(dāng)空調(diào)開關(guān)按鈕為“開”時，點擊該按鈕，按鈕切換為“關(guān)” ，同時將空調(diào)控制設(shè)置為開啟狀態(tài)，此時才能對空調(diào)進行聯(lián)動控制；反之空調(diào)開關(guān)按鈕顯示為“開”，將空調(diào)控制設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)，空調(diào)不能進行聯(lián)動控制。（ 2）當(dāng)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” ；

16、當(dāng)按鈕為“單個模式”時，不能進行聯(lián)動，當(dāng)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?qū)崟r采集并顯示在界面的對應(yīng)區(qū)域中。關(guān)閉房間燈光，開啟房間窗簾 ( 步進電機順時針轉(zhuǎn)動 ) ，完成真實器件動作的同時更新相應(yīng)功能模塊在界面對應(yīng)區(qū)域中的狀態(tài)。當(dāng)室溫高于 28且光照度大于 150Lux 時，閉合房間窗簾并設(shè)置空調(diào)溫度為20；完成真實器件動作的同時更新相應(yīng)功能模塊在界面對應(yīng)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?qū)崟r采集并顯示在界面的對應(yīng)區(qū)域中。開啟房間燈光、閉合窗簾 ( 步進電機逆時針轉(zhuǎn)動 ) 、

17、設(shè)置空調(diào)溫度為 24，完成真實器件動作的同時更新相應(yīng)功能模塊在界面對應(yīng)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?qū)崟r采集并顯示在界面的對應(yīng)區(qū)域中。當(dāng)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(zhuǎn)動） ，同時開啟蜂鳴器，設(shè)置空調(diào)溫度為 18；如條件不滿足時，設(shè)置空調(diào)溫度為 24，同時關(guān)閉蜂鳴器；完成真實器件動作的同時更新相應(yīng)功能模塊在界面對應(yīng)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?qū)崟r采集并顯示在界面的對應(yīng)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(yīng)功能模塊

18、在界面對應(yīng)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(guān)閉”。點擊“自定義模式關(guān)閉”按鈕，停止自定義模式的條件觸發(fā)， “自定義模式關(guān)閉”按鈕切換為“自定義模式啟動” 。10.NFS 網(wǎng)絡(luò)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(jié)果截屏以 b.png 名字保存至“桌面 競賽結(jié)果 ( 網(wǎng)關(guān) ) ”文件夾中。（ 2）完成 NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)掛載的配置，并將結(jié)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(jié)果 ( 網(wǎng)關(guān) ) ”文件夾中。（ 3）列出網(wǎng)關(guān)根目錄，并將結(jié)果截屏以 d.png 名字保存至“桌面 競賽結(jié)果 (

19、網(wǎng)關(guān)) ”文件夾中。11. 網(wǎng)關(guān)移植將第 9 題中實現(xiàn)的智能家居模擬應(yīng)用全部移植到網(wǎng)關(guān)上，并能夠正常運行。第三部分智能家居應(yīng)用軟件配置本部分要求完成設(shè)備連接、網(wǎng)絡(luò)拓撲圖的繪制、上機位開發(fā)界面設(shè)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(yīng)用模塊設(shè)備清單:設(shè)備名稱數(shù)量電腦1USB 轉(zhuǎn)串口線1協(xié)調(diào)器1節(jié)點板3射頻頂板4棒狀天線4人體感應(yīng)傳感器模塊1干簧管按鍵模塊1USB 攝像頭1可燃氣體傳感器模塊1煙霧傳感器模塊1溫濕度傳感器模塊1光照傳感器模塊1LED 燈組模塊1數(shù)碼管模塊1電源線11. 連線操作（ 1） PC1機與協(xié)調(diào)器用 USB轉(zhuǎn)串口線連接；（ 2）將 LED 燈組、數(shù)碼管（模擬

20、空調(diào)） 、溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器、人體感應(yīng)傳感器、煙霧傳感器、光照度傳感器、干簧管按鍵根據(jù)對應(yīng)的接口名稱插在模塊對應(yīng)的位置上，并確認連接正確；（ 3）LED燈組、數(shù)碼管（模擬空調(diào)）、溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器、人體感應(yīng)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(fēng)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(diào)器 節(jié)點板 A 節(jié)點板 B 節(jié)點板 C”的電源開關(guān)，給其供電，看到上述 3 塊節(jié)點板聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)指示燈為紅色時，表明設(shè)備組網(wǎng)成功，可以進行后續(xù)操作。注：協(xié)調(diào)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(yīng)關(guān)系的拓撲圖，完成后的圖紙放置在“桌面 競賽結(jié)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