尹澍棠

摘要：家居的智能化在最近幾年越來(lái)越受到人們的重視。在這個(gè)信息化的社會(huì)中，智能化的設(shè)備不停的沖擊著人們的眼球，從iphone到PC，從VR到AR，從GoogleGlass到AppleWatch，網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、智能手表，帶給我們無(wú)限的驚喜。在這種智能化的洪流之下，將與生活息息相關(guān)的家居智能化更是勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：智能；家居

一、編寫目的

編寫此文檔的目的是對(duì)“智能家居綜合信息系統(tǒng)”做一個(gè)詳細(xì)細(xì)致的說(shuō)明。意在明確所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)具有的功能、性能和界面，使系統(tǒng)分析人員及軟件開(kāi)發(fā)人員能清楚地了解用戶的需求；并在概要設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)信息發(fā)布的各模塊、程序分別進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)層面上的要求和說(shuō)明。

二、項(xiàng)目背景

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)信息化的程度不斷提高，智能家居的概念逐步走進(jìn)了人們的生活。自從世界上第1幢智能建筑1984年在美國(guó)出現(xiàn)后，美國(guó)、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國(guó)、德國(guó)、新加坡、日本等國(guó)都有廣泛的應(yīng)用。

住宅智能化是智能家居的先導(dǎo)，智能家居是住宅智能化的核心。美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)于1988年編制了第1個(gè)適用于家庭住宅的電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即<<家庭自動(dòng)化系統(tǒng)與通訊標(biāo)準(zhǔn)>>。我國(guó)也從1997年初開(kāi)始制定<<小康住宅電氣設(shè)計(jì)（標(biāo)準(zhǔn)）導(dǎo)則>>。在導(dǎo)則中規(guī)定了小康住宅小區(qū)電氣設(shè)計(jì)總體上應(yīng)滿足以下要求，高度的安全性，舒適的生活環(huán)境，便利的通訊方式，綜合的信息服務(wù)，家庭智能化系統(tǒng)。同時(shí)也對(duì)小康住宅與小區(qū)建設(shè)在安全防范，家庭設(shè)備自動(dòng)化和通訊與網(wǎng)絡(luò)配置等方面提出了三級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即，第一級(jí)為“理想目標(biāo)”，第二級(jí)為“普及目標(biāo)”，第三級(jí)為“最低目標(biāo)”。智能家居最終目的是讓家庭更舒適，更方便，更安全，更符合環(huán)保。

我國(guó)將住宅小區(qū)智能化定義為，利用4C，即計(jì)算機(jī)、通訊與網(wǎng)絡(luò)、自控、IC卡技術(shù)，通過(guò)有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多元信息服務(wù)與管理、物業(yè)管理與安防、住宅智能化系統(tǒng)集成，為住宅小區(qū)的服務(wù)與管理提供高技術(shù)的智能化手段，以期實(shí)現(xiàn)快捷高效的超值服務(wù)與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境。

住宅智能化是人類住宅的又一場(chǎng)新的革命，近年在我國(guó)，高科技和信息技術(shù)正在由智能大廈走向智能住宅小區(qū)，進(jìn)而走進(jìn)家庭。

定義：

三、任務(wù)概括

（一）目標(biāo)

本次智能家居系統(tǒng)的建設(shè)遵循特色鮮明，明確安全及性能、整體規(guī)劃、分步實(shí)施的原則，擬將平臺(tái)建成高端大氣、現(xiàn)代簡(jiǎn)約、先進(jìn)美觀，達(dá)到較高水平。較以往的家居展示，本平臺(tái)整體風(fēng)格更加美觀大氣，技術(shù)結(jié)構(gòu)更新嚴(yán)謹(jǐn)，安全性能更高，支持測(cè)試瀏覽。

（二）運(yùn)行環(huán)境

硬件：使用杰普軟件科技有限公司提供的硬件平臺(tái)

軟件：QT，AS（打包后可跨平臺(tái)應(yīng)用）

（三）需求概述

在智能家居平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)以下：

Led燈控，溫濕度數(shù)碼管顯示，蜂鳴器報(bào)警顯示，按鍵密碼門，窗簾步進(jìn)電機(jī)，無(wú)線通信等功能。

四、總體設(shè)計(jì)

模塊設(shè)計(jì)

1.硬件模塊

LED燈控模塊

蜂鳴器模塊

按鍵密碼門模塊

窗簾模塊

溫濕度數(shù)碼管顯示模塊

2.軟件模塊

主界面window

密碼顯示界面passwd

串口類myserial

按鈕重寫類mybutton

溫濕度顯示界面myth

視頻顯示界面imagewidget

視頻接收線程類videothread

3.界面模塊

密碼顯示模塊

主界面模塊

數(shù)碼管顯示模塊

點(diǎn)陣顯示模塊

燈控顯示模塊

總體模塊外部設(shè)計(jì)：

五、主控模塊的組成及原理

作為整個(gè)智能車的“大腦”，主控模塊包括信息處理和控制模塊，其核心是ATmega16。ATmega16AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與運(yùn)算邏單元（ALU）相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。

本芯片是以Atmel高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)的。片內(nèi)ISPFlash允許程序存儲(chǔ)器通過(guò)ISP串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過(guò)運(yùn)行于AVR內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)（ApplicationFlashMemory）。在更新應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)時(shí)引導(dǎo)Flash區(qū)（BootFlashMemory）的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了RWW操作。通過(guò)將8位RISCCPU與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash集成在一個(gè)芯片內(nèi)，ATmega16成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。ATmega16具有一整套的編程與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，包括：C語(yǔ)言編譯器、宏匯編、程序調(diào)試器/軟件仿真器、仿真器及評(píng)估板。

ATmega16產(chǎn)品特性：

1.高性能、低功耗的8位AVR微處理器。

2.全靜態(tài)工作，工作于16MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPS。

3.非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

4.可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI串行接口。

5.具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC。

六、智能家居控制系統(tǒng)方案

在整個(gè)智能家居的總體設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)是最重要的，它是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂。各個(gè)功能都在控制系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)前提下實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的策略也決定了整個(gè)系統(tǒng)的功能特點(diǎn)及其可擴(kuò)展性。

本智能家居控制系統(tǒng)，具備了燈控、報(bào)警、門禁、溫濕度檢測(cè)、自動(dòng)窗簾等一系列功能。

根據(jù)上述所提及的智能家居的功能要求，主要控制系統(tǒng)包括：電源模塊、按鍵控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、通訊擴(kuò)展模塊等部分。

系統(tǒng)總體框圖如示。

七、詳細(xì)設(shè)計(jì)

（一）軟件功能分配

1.主界面：顯示智能家居平臺(tái)背景

2.密碼顯示界面：按鍵輸入密碼，并顯示密碼

3.串口類：接收和發(fā)送數(shù)據(jù)

4.按鈕重寫類：設(shè)置房間燈控

5.溫濕度顯示界面：數(shù)碼管顯示當(dāng)前房間溫度濕度

6.視頻顯示界面：ipad播放

（二）硬件功能分配

1.LED燈控模塊：根據(jù)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊，可以控制房間左燈/右燈/大燈的亮滅從達(dá)到房間明暗。

2.蜂鳴器模塊：正確輸入密碼，蜂鳴器不叫，門禁結(jié)束；密碼輸入錯(cuò)誤，蜂鳴器發(fā)出聲音。

3.按鍵密碼門模塊：鍵盤輸密碼，密碼正確可以進(jìn)入房間；密碼錯(cuò)誤被阻門外。

4.窗簾模塊：打開(kāi)窗簾，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)；關(guān)閉窗簾，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。

5.溫濕度數(shù)碼管顯示模塊：溫濕度傳感器（DHT11）收集房間當(dāng)時(shí)溫濕度，傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)碼管并顯示。

八、程序設(shè)計(jì)

（一）通訊協(xié)議設(shè)計(jì)

（二）功能模塊程序設(shè)計(jì)

1.led燈控模塊

2.通訊擴(kuò)展模塊

3.溫濕度顯示模塊

4.蜂鳴器報(bào)警模塊

5.按鍵控制模塊

九、維護(hù)設(shè)計(jì)

所設(shè)計(jì)的代碼易于變更；模塊之間的交互使用接口；所涉及的通信協(xié)議有一定的擴(kuò)展性，當(dāng)外設(shè)的數(shù)量增大數(shù)量級(jí)時(shí)，系統(tǒng)還是能運(yùn)行。

維護(hù)方法：糾錯(cuò)性維護(hù)、適應(yīng)性維護(hù)、完善性維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)。

收集用戶體驗(yàn)信息并時(shí)常更新版本。

十、測(cè)試

在智能家居項(xiàng)目的平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程中，因?yàn)椴皇且粋€(gè)面向用戶需求開(kāi)發(fā)的成熟的大型系統(tǒng)，所以沒(méi)有用到數(shù)據(jù)庫(kù)等。在測(cè)試的過(guò)程中，我們并沒(méi)有按照軟件工程的要求針對(duì)性地去設(shè)計(jì)測(cè)試用例，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)也不需要這樣做。我們的做法是一邊編程一邊調(diào)試，一邊開(kāi)發(fā)一邊解決需求中的問(wèn)題，于是我們得到了如下的測(cè)試內(nèi)容和結(jié)論。

軟件需求測(cè)試結(jié)論：

經(jīng)過(guò)幾天精心的測(cè)試與調(diào)試，我認(rèn)為測(cè)試執(zhí)行十分充分，解決了測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，保證了系統(tǒng)的安全性、可靠性、可維護(hù)性、可移植性和功能性要求，確保系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行。