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1、_物联网基本设计能力综合实训报告报 告 题 目： 基于Android的智能家居系统 班 级： B13512 所 在 分 组： 闭雨哲、丁文娟、李畅 组 员 姓 名： 闭雨哲 指导教师姓名： 王兴会、王静 完 成 时 间： 2016年7月 计算机与遥感信息技术学院目 录第1章 概述11.1 设计目的11.2 设计要求1第2章 系统设计22.1 系统功能框架22.2 功能模块说明2第3章 硬件设计33.1 蜂鸣器及接口设计33.2 气压传感器及接口设计33.3 XXXX传感器及接口设计3第4章 软件设计44.1 传输协议设计44.2 手机终端设计4第5章 系统测试55.1 采集测试55.2 手机端
2、测试55.3 联调测试5第6章 总 结6_第1章 概述1.1 设计目的随着社会电子信息化的不断发展，人们在家居中使用的电器越来越多，由此带来的安全隐患也有了明显的增多。在这些电器中一旦出现一些异常，便会给人们带来很大的损失。为了降低电器的不合理使用带来的异常情况，就要求在异常发生时用户能及时得到信息，并通过实时监控采取一定的操作排除异常。因此，远程监控系统的作用是非常巨大的。此外，随着物联网的深入发展，智能家居越来越多的走进百姓家中，加上当前智能手机的发展趋势已经愈加明显，对于用户来讲，上网进行登陆，通过手机便可对家中情况进行远程控制与管控，十分方便。再者，作为物联网专业的一名学生，通过一次“
3、智能+硬件”的综合实训，对我们即将步入企业实为一次能量的大补给。1.2 设计要求我们需要怎样智能的家？手机软件控制家居设备：WIFI模块实时数据传输需网络支持照明模块开/关，光照场景风扇模块开/关，空气指数，如PM2.5高于某一个值，自动开启换风干燥模块湿度控制，低于（或高于）某一个湿度，自动开启干燥空调模块温度控制，低于（或高于）某一个温度，空调自动开启报警模块危险（火警），接收（解除）报警压强海拔可用于监控家中物品是否被恶意移动等小组分工：闭雨哲：Android界面设计、Android控制端模块设计与实现。李畅、丁文娟：通信传输协议及硬件部分设计与实现。第2章 系统设计2.1 系统功能框架
4、系统整体框架图及最终成品框架图如图2.1、图2.2所示。图2.1图2.2系统工作原理整个系统分为软件控制单元和系统执行单元，我们通过智能家居的手机软件去控制硬件部分的执行，软件控制端与硬件执行端的每一个细分模块一一对应。如图2.3所示。图2.32.2 功能模块说明1数据采集模块在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别很大。（一）AM2320（数字温湿度传感器）：对室内温湿度进行采集。AM2320 通信方式采用单总线、标准I2C 两种通信方式。标准单总线接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距
5、离可达20 米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。I2C 通信方式采用标准的通信时序，用户可直接挂在I2C通信总线上，无需额外布线，使用简单。（二）BH1750（光照传感器）：BH1750是基于IIC协议的器件，不同的工作环境,需要调整相关函数，当改用1T的MCU时,需调整此延时函数。bh1750光照采集采用微控制器进行控制,利用I2C总线接口进行数据传输,可将光照强度传输到我们的控制输出端。（三）bmp180（气压传感器）：BMP180被设计成直接连接到经由I2C总线的移动设备的微控制器。BMP180由一个压阻传感器，模拟 - 数字转换器，并与E2PROM和一个串行I 2
6、 C接口的控制单元。该BMP180提供的压力和温度补偿的值。 E2PROM中已存储的个人校准数据的176位。这是用于补偿偏移量，温度依赖性和传感器的其他参数。微控制器发送一个启动序列启动压力或温度测量。转换时间后，结果值（UP或UT）通过I2C接口进行读取。2无线传输模块无线传输有WIFI和蓝牙两种，我们采用的是WIFI传输。wifi链接需要三个参数（wifi 名称）（wifi 密码）（wifi 类型）class Adminwifi 里封装了 打开、关闭， 连接、断开的方法WIFI链接整体流程如下：1.checkNetworkState() - /判断当前网络是否已连接2.WifiOpen()
7、 - /如果当前WiFi处于关闭状态，则打开WiFi3.wifi_init() - /wifi初始化 获取周边wifi信息 并列出条目4.CreateWifiInfo(wifi_name,wifitype) -/进行WiFi匹配并连接5.WifiClose() - /关闭wifi3. 手机终端模块整个项目的手机终端模块包括：（一） Wifi Activity - Wifi搜索与连接模块（二） Led Activity - 灯光照明控制模块（三） Fan Activity - 风扇控制模块（四） Data Activity - 温湿度、光照、海拔、压强等信息采集模块（五） First Activ
8、ity - 初始界面，停顿一会则自动跳转到下一个界面模块图2.4 灯光照明控制模块与初始界面图图2.5 风扇控制模块与温湿度光照等信息模块图第3章 硬件设计A硬件信息1、 LZ_STM32F103开发板2、 J-linkV8或J-linkV9仿真器一套B软件信息1、 Keil开发环境，版本：5.172、 J-link V4.93.1 蜂鸣器及接口设计如图2.6 蜂鸣器及接口设计原理图。图2.6 蜂鸣器及接口设计原理图3.2 气压传感器及接口设计如图2.7 气压传感器BMP180原理图。图2.7 气压传感器BMP180原理图3.3 光照传感器传感器及接口设计如图2.7光照传感器BH1750原理图
9、。图2.8光照传感器BH1750原理图第4章 软件设计4.1 传输协议设计1. android 手机和开发板通过蓝牙/ wifi 进行连接2. 一般通信中都要规定主机与从机 3. 本系统中： 手机端是主机 开发板是从机4. 通信系统中， 进行一次通信都是有主机发起， 从机不能发起一次通信， 蓝牙/wifi 组成的网络中， 从机要有地址，5. 主机发起一次通信，主机发送命令， 从机去相应主机的命令 第一次通信： 主机 - 从机 第二次通信： 主机 从机 包头 |命令类型 | 包尾 0xaa 0x01 查询从机 0xbb 从机接收到这个命令后， 可以返回 从机的状态 主机 从机 包头 |命令类型
10、| 包尾 0xaa 0x02 读从机数据 0xbb 主机 从机 包头 |命令类型 | 数据长度 | 数据. | 包尾 0xaa 0x03 写从机 | 字节数 |字节1,字节2,字节3，字节N 0xbb 从机返回 主机写的内容 主机 - 从机 包头 |从机执行命令状态 | 包尾 0xcc 0x 11 从机执行命令OK 0x 12 命令错误 0x 13 系统busy 例如： 发送命令：0xaa 0x03 0x4 led1开关 led2开关 beep开关 fan开关 0xbb 返回数据： 0xcc 0x11 0xdd 命令执行ok 0xcc 0x12 0xdd 命令执行错误 0xcc 0x12 0x
11、dd 系统忙4.2 手机终端设计第5章 系统测试5.1 采集测试对数据采集测试来说，精度是反映一个数据采集设备读入的信号测量值有多大程度的可能性。测量误差分析与试验数据处理是实验中的重要部分，误差分析也是实验的基础。不精确的测量可能会使开发项目与方案设计及产品质或自动化测试应用等费工费时全功尽弃，因此确保数据采集系统的精确也是我们评估设计方案的一个主要方式。我们的采集测试工作主要集中在开发板的测试上，毕竟开发板才是数据的来源。首先是测试开发板温湿度等模块烧写的代码准确性，程序是否有Bug、输出数据精度是否符合用户的标准，然后将数据输出到串口助手进一步在屏幕打印出来，我们将观察这些数据是否有误并
12、进行代码修改等操作。在我们的项目中，数据精度是一个比较重要的问题，因为数据存储不支持小数的形式，可通过乘以10得整数进行输出，进而避免这个问题。5.2 手机端测试手机端的测试相比采集端的测试可通过Android 开发软件和手机段程序运行观测。各模块的功能能正常点开关闭不出现EROOR就说明问题就不大了，接下来就是与硬件相关模块进行联调测试。下面是手机端的测试结果图，可顺利打开系统模块与进行WIFI连接。图5.1 手机端模块测试5.3 联调测试经过上面两个步骤的测试，我们就可以做整体项目的联调了，先来看看光照的测试，如图5.2所示。图5.2 灯光照明模块开关测试可见光照模块是成功的，接下来测试温
13、湿度、光照强度、压强和海拔模块也是成功的，测试结果如图5.3所示。图5.3 环境监测图第6章 总 结在这二十天的高强度训练里，我们主要是运用Android系统与开发板设计了一个智能家居系统，并且用模块化的设计方法来实现各个。在程序编写结束后，我们还对该程序进行了调试, 能按预期的效果进行模拟,基本完成课程设计的要求。综上所述，本次实训通过对智能家居及其功能的介绍，展示智能家居的现代生活中的重要性。实训过程中遇到不少的难题，比如对Android开发的学习周期短，还不熟悉API的使用，像只忙头苍蝇、硬件与软件间的传输协议是一大难题，数据间的传输转换与数据传输前后的格式也需要细细的理解等等，遇到这么多问题的同时，自己也不放弃不气馁，虚心踏实的请教老师和同学，最终解决了难点，完成了实训任务。总之，这次实验不仅仅加强了我们的动手编程能力，也大大加强了我们团队合作以及设计的能力，使我们在理论学习和编程练习方面都获得了较大的收获，对物联网行业技术有了更深入的掌握，对以后的从业打下了坚实的基础。指导教师评语及设计成绩 评 语 课程设计成绩： 指导教师： 日期： 年 月 日