智能家居物联网综合实训项目.pdf

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1、-智能家居物联网综合实训项目智能家居物联网综合实训项目1.1.项目介绍项目介绍智能家居系统是一个与生活最为贴切的物联网应用，为我们的生活带来诸多安全和便利，同时也增添了多姿多彩的体验。智能家居物联网综合实训项目（以下称实训项目），以风标电子生产的智能家居物联网实训台（以下称实训台）为硬件平台,在此之上实现多种传感器的数据采集、传输、处理及嵌入式智能化控制的综合系统。2.2.项目设计项目设计2.1.2.1.硬件平台硬件平台实训项目使用风标电子生产的智能家居物联网实训台，以三星 ARM11 处理器（S3C6410）为系统核心，结合丰富的外围设备形成智能家居系统的硬件支持。使用资源主要有如下两部分：

2、2.1.1.2.1.1.系统系统硬件资源：硬件资源：网关核心板 Tiny64107 寸显示屏COMS 摄像头有线及无线（SDIO）网络接口串口、USB、按键等2.1.2.2.1.2.智能智能家居应用模块：家居应用模块：1)1)客厅模拟：客厅模拟：两个 Zigbee 节点模块，用于采集和传输数据。六个家电指示灯，用于指示客厅的照明、电视、空调和插座。两个警报灯，用于显示异常状况。一个热释电检测模块，用于检测客厅人体温度一个超声波测距模块，用于检测屋门物体存在2)2)阳台模拟：阳台模拟：两个 Zigbee 节点模块，用于采集和传输数据。六个家电指示灯，用于指示阳台的照明、洗衣机、排气扇和插座。.z

3、.-两个警报灯，用于显示异常状况。一个雨滴检测模块，用于检测室外天气一个气压检测模块，用于采集室外大气压一个功放模块，用于报警3)3)卧室模拟：卧室模拟：两个 Zigbee 节点模块，用于采集和传输数据。六个家电指示灯，用于指示卧室的照明、电脑、空调和插座。两个警报灯，用于显示异常状况。一个湿度采集模块，用于检测室内湿度一个步电机模块，用于操作窗帘4)4)厨房模拟：厨房模拟：两个 Zigbee 节点模块，用于采集和传输数据。六个家电指示灯，用于指示厨房的照明、冰箱、排气扇和插座。两个警报灯，用于显示异常状况。一个一氧化碳气体检测模块，用于检测厨房一氧化碳含量一个直流电机模块，用于操作抽气机2.

4、2.2.2.软件平台软件平台2.2.1.2.2.1.传感数据采集及外围控制设备传感数据采集及外围控制设备实训台在智能家居模块中有众多类型的传感器（诸如，采集温度、光照强度、湿度、气压、热释电、超声波等）和外围控制设备（如，喇叭、电机、LED 等）。通过节点芯片 CC2530中的 51 单片机主控，一方面采集传感器数据，另一方面操作外围控制设备。2.2.2.2.2.2.ZigbeeZigbee 模块数据传输模块数据传输节点芯片 CC2530 集成有 Zigbee 协议栈，能把众多 Zigbee 节点自组成网，并通过射频模块无线传输节点数据和控制信息。此实训项目，以星状结构，把所有终端节目的数据集

5、中于一个协调器再转发到处理系统。2.2.3.2.2.3.嵌入式系统嵌入式系统实训项目采用内核版本为 2.3.38 的嵌入式 Linu*操作系统，其内集成有基本的操作系统资源及相关的外围设备驱动，详情请参考实训台 Lin*开发相关部分 智能家居物联网实训台Linu*实验手册.doc。.z.-以此为智能家居系统的数据处理及控制中心，并以Qt 开发工具实现一个“两室一厅”模拟住房环境，以图形化交互界面展示。2.2.4.2.2.4.数据库数据库为支撑智能家居系统，还需要搭建一个数据库，用于存储、转发和记录系统信息。本实训项目采用 MySQL.2.2.5.2.2.5.WebWeb 控制终端控制终端本实训

6、项目还支持 web 网页终端，以*ml+php+javascript 开发模式，编写一个网页控制终端。2.2.6.2.2.6.系统设计系统设计传感器采集到数据后，通过 zigbee 节点把数据发送到协调器节点，再统一转发至 ARM11处理器。中心处理系统根据需求处理完数据后，一方面向外围设备发送控制命令，另一方面更新数据库信息。与此同时，web 终端也可以通过修改数据库的控制数据向中心处理系统发送控制命令，并由中心处理系统转至各节点。综上所述，此实训项目需要完成如下程序设计：CC2530 数据采集。51 单片机操作Zigbee 节点数据组网传输。Z-Stack 栈自带节点与系统的数据通讯协议。

7、自定义数据包、组合和解释嵌入式 Linu*系统裁剪移植。嵌入式操作系统，数据处理中心Qt 应用程序。图形化用户接口Web 终端程序。*ml+php+javascrip系统设计如下图：系统设计如下图：传传传传感感感感。设设设设。备备备数据备数据终端节点1中心处理数据系统3.3.嵌入式系统项目实现项目实现Qt 图形界面12n传感设备2传感。设数据备n传感设。备数据传感设备2传感。设备n终端节点2终端节点 n协调器节数据 点库数据WEB控制终端传感器数据采集及设备资源Zigbee节点数据传输11.z.-3.1.3.1.环境搭建环境搭建3.1.1.3.1.1.实训项目准备实训项目准备智能家居物联网实训

8、台一套。电脑一台，安装串口调试软件，安装IAR EW8051 集成开发环境，安装 Z-Stack 协议栈，安装 Qt 开发环境，安装 wamp 服务软件。B 型 USB 连接线一根，串口线一根。（若用笔记本，另备 USB 串口）SmartRF04EB 或 CC Debugger 编程调试工具一套。SD 卡一张。3.1.2.3.1.2.开发环境搭建开发环境搭建安装 WampServer2.0i.e*e：此为 Windows 下的 Apache+Mysql/MariaDB+Perl/PHP/Python，是一组用来搭建动态网站或者服务器的开源软件。Zigbee 节点开发环境：请参照 智能家居物联网

9、实训台 ZigBee 实验手册.doc 安装好 IAR EW805及 Z-Stack 协议栈。Qt 开发环境：请参照智能家居物联网实训台Linu*实验手册.doc搭建好 Linu*系统开发环境及 Qt 开发环境。Web 网页开发环境：学员可根据自己习惯选择一种 web 网页开发工具（例如：Dreamweaver），也可以直接用 notePad+等支持*ml 语言的记事本编辑代码后直接调试。3.2.3.2.操作步骤操作步骤3.2.1.3.2.1.调试串口接法及运行调试串口接法及运行 WampServerWampServer当用作调试开发时，在实训台的“串口快速转接”处，将“电脑串口”与“协调器串

10、口”连接。当实训台运行时，在实训台的“串口快速转接”处，将“网关串口”与“协调器串口”连接。在调试或运行时，均需要先运行WampServer。.z.-3.2.2.3.2.2.ZegbeeZegbee 节点开发节点开发拷贝工程目录“WindwaySmartHomeApp”至 Z-Stack 协议栈。（路径目录：ZStack-CC2530-2.5.1aProjectszstackSamples）。再运行 IAR EW8051，打开工程文件WindwaySmartHomeApp.eww，即可开发调试。说明：此为智能家居节点设备例程，内含温度及光照数据的采集和串口通讯的协议，用户可在此基础上开发。3.

11、2.3.3.2.3.QtQt 应用开发应用开发拷贝工程目录“WindwaySmartHomeQt”至任一路径（路径不包含中文）下，运行 Qt 开发工具 Qt CreatorZ-Stack，打开工程文件 WindwaySmartHome.pro.user，即可开发调试。说明：此为智能家居系统的Qt 应用程序，内含与节点配套的串口通讯的协议，用户可在此基础上开发。3.2.4.3.2.4.WebWeb 终端开发终端开发拷贝“WindwaySmartHomePHP”目录的“smarthome.php”文件至“wamp”路径下。在浏览器地址栏上输入localhost/smarthome.php，即可运行 web 终端程序，修改“smarthome.php”文件即可开发 web 终端程序。说明：此为智能家居系统的 web 终端例程，内含节点一些基本数据显示及操作。用户可在此基础上开发。4.4.实训项目运行效果截图实训项目运行效果截图最后，这里将附上风标电子自行开发的“智能家居物联网综合实训项目”的一些截图，以及所有源代码和相关资料，以供参考。4.1.4.1.QtQt模拟运行效果：模拟运行效果：4.2.4.2.WebWeb终端运行效果：终端运行效果：.z.