智能家居物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

1、.智能家居物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1. 項(xiàng)目介紹智能家居系統(tǒng)是一個(gè)與生活最為貼切的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，為我們的生活帶來(lái)諸多安全和便利，同時(shí)也增添了多姿多彩的體驗(yàn)。 智能家居物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目（以下稱(chēng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目），以風(fēng)標(biāo)電子生產(chǎn)的智能家居物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)（以下稱(chēng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)）為硬件平臺(tái),在此之上實(shí)現(xiàn)多種傳感器的數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理及嵌入式智能化控制的綜合系統(tǒng)。2. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)2.1. 硬件平臺(tái)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目使用風(fēng)標(biāo)電子生產(chǎn)的智能家居物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)，以三星ARM11處理器（S3C6410）為系統(tǒng)核心，結(jié)合豐富的外圍設(shè)備形成智能家居系統(tǒng)的硬件支持。使用資源主要有如下兩部分：2.1.1. 系統(tǒng)硬件資源：l 網(wǎng)關(guān)核心板Tiny6410l

2、7寸顯示屏l COMS攝像頭l 有線及無(wú)線（SDIO）網(wǎng)絡(luò)接口l 串口、USB、按鍵等2.1.2. 智能家居應(yīng)用模塊：1) 客廳模擬：l 兩個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)模塊，用于采集和傳輸數(shù)據(jù)。l 六個(gè)家電指示燈，用于指示客廳的照明、電視、空調(diào)和插座。l 兩個(gè)警報(bào)燈，用于顯示異常狀況。l 一個(gè)熱釋電檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)客廳人體溫度l 一個(gè)超聲波測(cè)距模塊，用于檢測(cè)屋門(mén)物體存在2) 陽(yáng)臺(tái)模擬：l 兩個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)模塊，用于采集和傳輸數(shù)據(jù)。l 六個(gè)家電指示燈，用于指示陽(yáng)臺(tái)的照明、洗衣機(jī)、排氣扇和插座。l 兩個(gè)警報(bào)燈，用于顯示異常狀況。l 一個(gè)雨滴檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)室外天氣l 一個(gè)氣壓檢測(cè)模塊，用于采集室外大

3、氣壓l 一個(gè)功放模塊，用于報(bào)警3) 臥室模擬：l 兩個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)模塊，用于采集和傳輸數(shù)據(jù)。l 六個(gè)家電指示燈，用于指示臥室的照明、電腦、空調(diào)和插座。l 兩個(gè)警報(bào)燈，用于顯示異常狀況。l 一個(gè)濕度采集模塊，用于檢測(cè)室內(nèi)濕度l 一個(gè)步電機(jī)模塊，用于操作窗簾4) 廚房模擬：l 兩個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)模塊，用于采集和傳輸數(shù)據(jù)。l 六個(gè)家電指示燈，用于指示廚房的照明、冰箱、排氣扇和插座。l 兩個(gè)警報(bào)燈，用于顯示異常狀況。l 一個(gè)一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)廚房一氧化碳含量l 一個(gè)直流電機(jī)模塊，用于操作抽氣機(jī)2.2. 軟件平臺(tái)2.2.1. 傳感數(shù)據(jù)采集及外圍控制設(shè)備實(shí)訓(xùn)臺(tái)在智能家居模塊中有眾多類(lèi)型的

4、傳感器（諸如，采集溫度、光照強(qiáng)度、濕度、氣壓、熱釋電、超聲波等）和外圍控制設(shè)備（如，喇叭、電機(jī)、LED等）。通過(guò)節(jié)點(diǎn)芯片CC2530中的51單片機(jī)主控，一方面采集傳感器數(shù)據(jù)，另一方面操作外圍控制設(shè)備。2.2.2. Zigbee模塊數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)芯片CC2530集成有Zigbee協(xié)議棧，能把眾多Zigbee節(jié)點(diǎn)自組成網(wǎng)，并通過(guò)射頻模塊無(wú)線傳輸節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和控制信息。此實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以星狀結(jié)構(gòu)，把所有終端節(jié)目的數(shù)據(jù)集中于一個(gè)協(xié)調(diào)器再轉(zhuǎn)發(fā)到處理系統(tǒng)。2.2.3. 嵌入式系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目采用內(nèi)核版本為2.3.38的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，其內(nèi)集成有基本的操作系統(tǒng)資源及相關(guān)的外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)，詳情請(qǐng)參考實(shí)訓(xùn)臺(tái)Linx開(kāi)

5、發(fā)相關(guān)部分智能家居物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)Linux實(shí)驗(yàn)手冊(cè).doc。以此為智能家居系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理及控制中心，并以Qt開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)一個(gè)“兩室一廳”模擬住房環(huán)境，以圖形化交互界面展示。2.2.4. 數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐智能家居系統(tǒng)，還需要搭建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)和記錄系統(tǒng)信息。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目采用MySQL.2.2.5. Web控制終端本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目還支持web網(wǎng)頁(yè)終端，以xml+php+javascript開(kāi)發(fā)模式，編寫(xiě)一個(gè)網(wǎng)頁(yè)控制終端。2.2.6. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)傳感器采集到數(shù)據(jù)后，通過(guò)zigbee節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，再統(tǒng)一轉(zhuǎn)發(fā)至ARM11處理器。中心處理系統(tǒng)根據(jù)需求處理完數(shù)據(jù)后，一方面向外圍設(shè)備發(fā)送控制命令，另

6、一方面更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息。與此同時(shí)，web終端也可以通過(guò)修改數(shù)據(jù)庫(kù)的控制數(shù)據(jù)向中心處理系統(tǒng)發(fā)送控制命令，并由中心處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)至各節(jié)點(diǎn)。綜上所述，此實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目需要完成如下程序設(shè)計(jì)：l CC2530數(shù)據(jù)采集。 51單片機(jī)操作l Zigbee節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)組網(wǎng)傳輸。 Z-Stack棧自帶l 節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。 自定義數(shù)據(jù)包、組合和解釋l 嵌入式Linux系統(tǒng)裁剪移植。 嵌入式操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理中心l Qt應(yīng)用程序。 圖形化用戶(hù)接口l Web終端程序。 xml + php + javascrip 系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下圖：傳感器數(shù)據(jù)采集及設(shè)備資源終端節(jié)點(diǎn)n傳感設(shè)備1傳感設(shè)備2傳感設(shè)備n。終端節(jié)點(diǎn)2傳感設(shè)備1傳感設(shè)備2

7、傳感設(shè)備n。終端節(jié)點(diǎn)1傳感設(shè)備1傳感設(shè)備2傳感設(shè)備n。Zigbee節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中心處理系統(tǒng) WEB控制終端數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)嵌入式系統(tǒng)Qt圖形界面3. 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)3.1. 環(huán)境搭建3.1.1. 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目準(zhǔn)備l 智能家居物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)一套。l 電腦一臺(tái)，安裝串口調(diào)試軟件，安裝IAR EW8051集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，安裝Z-Stack協(xié)議棧，安裝Qt開(kāi)發(fā)環(huán)境，安裝wamp服務(wù)軟件。l B型USB連接線一根，串口線一根。（若用筆記本，另備USB串口）l SmartRF04EB或CC Debugger編程調(diào)試工具一套。l SD卡一張。3.1.2. 開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建l 安裝WampServer

8、2.0i.exe：此為Windows下的Apache + Mysql/MariaDB + Perl/PHP/Python，是一組用來(lái)搭建動(dòng)態(tài)網(wǎng)站或者服務(wù)器的開(kāi)源軟件。l Zigbee節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)環(huán)境：請(qǐng)參照 智能家居物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)ZigBee實(shí)驗(yàn)手冊(cè).doc 安裝好IAR EW805及Z-Stack協(xié)議棧。l Qt開(kāi)發(fā)環(huán)境：請(qǐng)參照智能家居物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)Linux實(shí)驗(yàn)手冊(cè).doc搭建好Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境及 Qt開(kāi)發(fā)環(huán)境。l Web網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)環(huán)境：學(xué)員可根據(jù)自己習(xí)慣選擇一種web網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)工具（例如： Dreamweaver），也可以直接用notePad+等支持xml語(yǔ)言的記事本編輯代碼后直接調(diào)試。3.2

9、. 操作步驟3.2.1. 調(diào)試串口接法及運(yùn)行WampServerl 當(dāng)用作調(diào)試開(kāi)發(fā)時(shí)，在實(shí)訓(xùn)臺(tái)的“串口快速轉(zhuǎn)接”處，將“電腦串口”與“協(xié)調(diào)器串口”連接。l 當(dāng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)運(yùn)行時(shí)，在實(shí)訓(xùn)臺(tái)的“串口快速轉(zhuǎn)接”處，將“網(wǎng)關(guān)串口”與“協(xié)調(diào)器串口”連接。l 在調(diào)試或運(yùn)行時(shí)，均需要先運(yùn)行WampServer。3.2.2. Zegbee節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)拷貝工程目錄“WindwaySmartHomeApp”至Z-Stack協(xié)議棧。（路徑目錄：ZStack-CC2530-2.5.1aProjectszstackSamples）。再運(yùn)行IAR EW8051，打開(kāi)工程文件WindwaySmartHomeApp.eww，即可開(kāi)發(fā)調(diào)

10、試。說(shuō)明：此為智能家居節(jié)點(diǎn)設(shè)備例程，內(nèi)含溫度及光照數(shù)據(jù)的采集和串口通訊的協(xié)議，用戶(hù)可在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)。3.2.3. Qt應(yīng)用開(kāi)發(fā)拷貝工程目錄“WindwaySmartHomeQt”至任一路徑（路徑不包含中文）下，運(yùn)行Qt 開(kāi)發(fā)工具Qt CreatorZ-Stack，打開(kāi)工程文件WindwaySmartH.user，即可開(kāi)發(fā)調(diào)試。說(shuō)明：此為智能家居系統(tǒng)的Qt應(yīng)用程序，內(nèi)含與節(jié)點(diǎn)配套的串口通訊的協(xié)議，用戶(hù)可在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)。3.2.4. Web終端開(kāi)發(fā)拷貝“WindwaySmartHomePHP”目錄的“smarthome.php”文件至“wamp”路徑下。在瀏覽器地址欄上輸入localhost/smarthome.php，即可運(yùn)行web終端程序，修改“smarthome.php”文件