智能的生活

尹澍棠

摘要：家居的智能化在最近几年越来越受到人们的重视。在这个信息化的社会中，智能化的设备不停的冲击着人们的眼球，从iphone到PC，从VR到AR，从GoogleGlass到AppleWatch，网络、计算机、智能手机、智能手表，带给我们无限的惊喜。在这种智能化的洪流之下，将与生活息息相关的家居智能化更是势在必行。

关键词：智能；家居

一、编写目的

编写此文档的目的是对“智能家居综合信息系统”做一个详细细致的说明。意在明确所开发的系统应具有的功能、性能和界面，使系统分析人员及软件开发人员能清楚地了解用户的需求；并在概要设计的基础上对信息发布的各模块、程序分别进行了实现层面上的要求和说明。

二、项目背景

随着经济的发展，社会信息化的程度不断提高，智能家居的概念逐步走进了人们的生活。自从世界上第1幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛的应用。

住宅智能化是智能家居的先导，智能家居是住宅智能化的核心。美国电子工业协会于1988年编制了第1个适用于家庭住宅的电气设计标准，即<<家庭自动化系统与通讯标准>>。我国也从1997年初开始制定<<小康住宅电气设计（标准）导则>>。在导则中规定了小康住宅小区电气设计总体上应满足以下要求，高度的安全性，舒适的生活环境，便利的通讯方式，综合的信息服务，家庭智能化系统。同时也对小康住宅与小区建设在安全防范，家庭设备自动化和通讯与网络配置等方面提出了三级设计标准，即，第一级为“理想目标”，第二级为“普及目标”，第三级为“最低目标”。智能家居最终目的是让家庭更舒适，更方便，更安全，更符合环保。

我国将住宅小区智能化定义为，利用4C，即计算机、通讯与网络、自控、IC卡技术，通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境。

住宅智能化是人类住宅的又一场新的革命，近年在我国，高科技和信息技术正在由智能大厦走向智能住宅小区，进而走进家庭。

定义：

三、任务概括

（一）目标

本次智能家居系统的建设遵循特色鲜明，明确安全及性能、整体规划、分步实施的原则，拟将平台建成高端大气、现代简约、先进美观，达到较高水平。较以往的家居展示，本平台整体风格更加美观大气，技术结构更新严谨，安全性能更高，支持测试浏览。

（二）运行环境

硬件：使用杰普软件科技有限公司提供的硬件平台

软件：QT，AS（打包后可跨平台应用）

（三）需求概述

在智能家居平台，能够实现以下：

Led灯控，温湿度数码管显示，蜂鸣器报警显示，按键密码门，窗帘步进电机，无线通信等功能。

四、总体设计

模块设计

1.硬件模块

LED灯控模块

蜂鸣器模块

按键密码门模块

窗帘模块

温湿度数码管显示模块

2.软件模块

主界面window

密码显示界面passwd

串口类myserial

按钮重写类mybutton

温湿度显示界面myth

视频显示界面imagewidget

视频接收线程类videothread

3.界面模块

密码显示模块

主界面模块

数码管显示模块

点阵显示模块

灯控显示模块

总体模块外部设计：

五、主控模块的组成及原理

作为整个智能车的“大脑”，主控模块包括信息处理和控制模块，其核心是ATmega16。ATmega16AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与运算逻单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

本芯片是以Atmel高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区（ApplicationFlashMemory）。在更新应用Flash存储区时引导Flash区（BootFlashMemory）的程序继续运行，实现了RWW操作。通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，ATmega16成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmega16具有一整套的编程与系统开发工具，包括：C语言编译器、宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器及評估板。

ATmega16产品特性：

1.高性能、低功耗的8位AVR微处理器。

2.全静态工作，工作于16MHz时性能高达16MIPS。

3.非易失性程序和数据存储器。

4.可工作于主机/从机模式的SPI串行接口。

5.具有独立振荡器的实时计数器RTC。

六、智能家居控制系统方案

在整个智能家居的总体设计中，控制系统是最重要的，它是整个系统的灵魂。各个功能都在控制系统的统一协调前提下实现，控制系统设计的策略也决定了整个系统的功能特点及其可扩展性。

本智能家居控制系统，具备了灯控、报警、门禁、温湿度检测、自动窗帘等一系列功能。

根据上述所提及的智能家居的功能要求，主要控制系统包括：电源模块、按键控制模块、電机驱动模块、通讯扩展模块等部分。

系统总体框图如示。

七、详细设计

（一）软件功能分配

1.主界面：显示智能家居平台背景

2.密码显示界面：按键输入密码，并显示密码

3.串口类：接收和发送数据

4.按钮重写类：设置房间灯控

5.温湿度显示界面：数码管显示当前房间温度湿度

6.视频显示界面：ipad播放

（二）硬件功能分配

1.LED灯控模块：根据鼠标的点击，可以控制房间左灯/右灯/大灯的亮灭从达到房间明暗。

2.蜂鸣器模块：正确输入密码，蜂鸣器不叫，门禁结束；密码输入错误，蜂鸣器发出声音。

3.按键密码门模块：键盘输密码，密码正确可以进入房间；密码错误被阻门外。

4.窗帘模块：打开窗帘，步进电机正转；关闭窗帘，步进电机反转。

5.温湿度数码管显示模块：温湿度传感器（DHT11）收集房间当时温湿度，传输数据到数码管并显示。

八、程序设计

（一）通讯协议设计

（二）功能模块程序设计

1.led灯控模块

2.通讯扩展模块

3.温湿度显示模块

4.蜂鸣器报警模块

5.按键控制模块

九、维护设计

所设计的代码易于变更；模块之间的交互使用接口；所涉及的通信协议有一定的扩展性，当外设的数量增大数量级时，系统还是能运行。

维护方法：纠错性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护。

收集用户体验信息并时常更新版本。

十、测试

在智能家居项目的平台构建过程中，因为不是一个面向用户需求开发的成熟的大型系统，所以没有用到数据库等。在测试的过程中，我们并没有按照软件工程的要求针对性地去设计测试用例，因为本系统也不需要这样做。我们的做法是一边编程一边调试，一边开发一边解决需求中的问题，于是我们得到了如下的测试内容和结论。

软件需求测试结论：

经过几天精心的测试与调试，我认为测试执行十分充分，解决了测试过程中出现的各种问题，保证了系统的安全性、可靠性、可维护性、可移植性和功能性要求，确保系统能够顺利运行。