智能家居物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)項目參考模板

1、智能家居物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)項目1. 項目介紹智能家居系統(tǒng)是一個與生活最為貼切的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，為我們的生活帶來諸多安全和便利，同時也增添了多姿多彩的體驗。 智能家居物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)項目（以下稱實訓(xùn)項目），以風(fēng)標(biāo)電子生產(chǎn)的智能家居物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)臺（以下稱實訓(xùn)臺）為硬件平臺,在此之上實現(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. 項目設(shè)計2.1. 硬件平臺實訓(xùn)項目使用風(fēng)標(biāo)電子生產(chǎn)的智能家居物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)臺，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 7

2、寸顯示屏l COMS攝像頭l 有線及無線（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Zigbee節(jié)點(diǎn)模塊，用于采集和傳輸數(shù)據(jù)。l 六個家電指示燈，用于指示客廳的照明、電視、空調(diào)和插座。l 兩個警報燈，用于顯示異常狀況。l 一個熱釋電檢測模塊，用于檢測客廳人體溫度l 一個超聲波測距模塊，用于檢測屋門物體存在2) 陽臺模擬：1 / 9l 兩個Zigbee節(jié)點(diǎn)模塊，用于采集和傳輸數(shù)據(jù)。l 六個家電指示燈，用于指示陽臺的照明、洗衣機(jī)、排氣扇和插座。l 兩個警報燈，用于顯示異常狀況。l 一個雨滴檢測模塊，用于檢測室外天氣l 一個氣壓檢測模塊，用于采

3、集室外大氣壓l 一個功放模塊，用于報警3) 臥室模擬：l 兩個Zigbee節(jié)點(diǎn)模塊，用于采集和傳輸數(shù)據(jù)。l 六個家電指示燈，用于指示臥室的照明、電腦、空調(diào)和插座。l 兩個警報燈，用于顯示異常狀況。l 一個濕度采集模塊，用于檢測室內(nèi)濕度l 一個步電機(jī)模塊，用于操作窗簾4) 廚房模擬：l 兩個Zigbee節(jié)點(diǎn)模塊，用于采集和傳輸數(shù)據(jù)。l 六個家電指示燈，用于指示廚房的照明、冰箱、排氣扇和插座。l 兩個警報燈，用于顯示異常狀況。l 一個一氧化碳?xì)怏w檢測模塊，用于檢測廚房一氧化碳含量l 一個直流電機(jī)模塊，用于操作抽氣機(jī)2.2. 軟件平臺2.2.1. 傳感數(shù)據(jù)采集及外圍控制設(shè)備實訓(xùn)臺在智能家居模塊中有眾

4、多類型的傳感器（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)，并通過射頻模塊無線傳輸節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和控制信息。此實訓(xùn)項目，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)實訓(xùn)項目采用內(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，詳情請參考實訓(xùn)臺L

5、inx開發(fā)相關(guān)部分智能家居物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)臺Linux實驗手冊.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開發(fā)工具實現(xiàn)一個“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)庫為支撐智能家居系統(tǒng)，還需要搭建一個數(shù)據(jù)庫，用于存儲、轉(zhuǎn)發(fā)和記錄系統(tǒng)信息。本實訓(xùn)項目采用MySQL.2.2.5. Web控制終端本實訓(xùn)項目還支持web網(wǎng)頁終端，以xml+php+javascript開發(fā)模式，編寫一個網(wǎng)頁控制終端。2.2.6. 系統(tǒng)設(shè)計傳感器采集到數(shù)據(jù)后，通過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

6、命令，另一方面更新數(shù)據(jù)庫信息。與此同時，web終端也可以通過修改數(shù)據(jù)庫的控制數(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，此實訓(xùn)項目需要完成如下程序設(shè)計：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。 圖形化用戶接口l Web終端程序。 xml + php + javascrip 系統(tǒng)設(shè)計如下圖：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

7、感設(shè)備2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. 項目實現(xiàn)3.1. 環(huán)境搭建3.1.1. 實訓(xùn)項目準(zhǔn)備l 智能家居物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)臺一套。l 電腦一臺，安裝串口調(diào)試軟件，安裝IAR EW8051集成開發(fā)環(huán)境，安裝Z-Stack協(xié)議棧，安裝Qt開發(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. 開發(fā)環(huán)境搭建l 安裝WampS

8、erver2.0i.exe：此為Windows下的Apache + Mysql/MariaDB + Perl/PHP/Python，是一組用來搭建動態(tài)網(wǎng)站或者服務(wù)器的開源軟件。l Zigbee節(jié)點(diǎn)開發(fā)環(huán)境：請參照 智能家居物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)臺ZigBee實驗手冊.doc 安裝好IAR EW805及Z-Stack協(xié)議棧。l Qt開發(fā)環(huán)境：請參照智能家居物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)臺Linux實驗手冊.doc搭建好Linux系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及 Qt開發(fā)環(huán)境。l Web網(wǎng)頁開發(fā)環(huán)境：學(xué)員可根據(jù)自己習(xí)慣選擇一種web網(wǎng)頁開發(fā)工具（例如： Dreamweaver），也可以直接用notePad+等支持xml語言的記事本編輯代碼后直接調(diào)

9、試。3.2. 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)試開發(fā)時，在實訓(xùn)臺的“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)實訓(xùn)臺運(yùn)行時，在實訓(xùn)臺的“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，均需要先運(yùn)行WampServer。3.2.2. Zegbee節(jié)點(diǎn)開發(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，打開工程文件WindwaySmartHomeApp.eww，

10、即可開發(fā)調(diào)試。說明：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，用戶可在此基礎(chǔ)上開發(fā)。3.2.3. Qt應(yīng)用開發(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 開發(fā)工具Qt CreatorZ-Stack，打開工程文件WindwaySmartH.user，即可開發(fā)調(diào)試。說明：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，用戶可在此基礎(chǔ)上開發(fā)。3.2.4. Web終端開發(fā)拷貝“WindwaySmartHomePHP”目錄的“smarthome.php”文件至“wampwww”路徑下。在瀏覽器地址欄上輸入http:/localhost/smarthome.php，即可運(yùn)行web終端程序，修改“smarthome.ph