智能的生活

尹澍棠

摘要：家居的智能化在最近幾年越來越受到人們的重視。在這個信息化的社會中，智能化的設備不停的沖擊著人們的眼球，從iphone到PC，從VR到AR，從GoogleGlass到AppleWatch，網絡、計算機、智能手機、智能手表，帶給我們無限的驚喜。在這種智能化的洪流之下，將與生活息息相關的家居智能化更是勢在必行。

關鍵詞：智能；家居

一、編寫目的

編寫此文檔的目的是對“智能家居綜合信息系統”做一個詳細細致的說明。意在明確所開發的系統應具有的功能、性能和界面，使系統分析人員及軟件開發人員能清楚地了解用戶的需求；并在概要設計的基礎上對信息發布的各模塊、程序分別進行了實現層面上的要求和說明。

二、項目背景

隨著經濟的發展，社會信息化的程度不斷提高，智能家居的概念逐步走進了人們的生活。自從世界上第1幢智能建筑1984年在美國出現后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經濟比較發達的國家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國、德國、新加坡、日本等國都有廣泛的應用。

住宅智能化是智能家居的先導，智能家居是住宅智能化的核心。美國電子工業協會于1988年編制了第1個適用于家庭住宅的電氣設計標準，即<<家庭自動化系統與通訊標準>>。我國也從1997年初開始制定<<小康住宅電氣設計（標準）導則>>。在導則中規定了小康住宅小區電氣設計總體上應滿足以下要求，高度的安全性，舒適的生活環境，便利的通訊方式，綜合的信息服務，家庭智能化系統。同時也對小康住宅與小區建設在安全防范，家庭設備自動化和通訊與網絡配置等方面提出了三級設計標準，即，第一級為“理想目標”，第二級為“普及目標”，第三級為“最低目標”。智能家居最終目的是讓家庭更舒適，更方便，更安全，更符合環保。

我國將住宅小區智能化定義為，利用4C，即計算機、通訊與網絡、自控、IC卡技術，通過有效的傳輸網絡，將多元信息服務與管理、物業管理與安防、住宅智能化系統集成，為住宅小區的服務與管理提供高技術的智能化手段，以期實現快捷高效的超值服務與管理，提供安全舒適的家居環境。

住宅智能化是人類住宅的又一場新的革命，近年在我國，高科技和信息技術正在由智能大廈走向智能住宅小區，進而走進家庭。

定義：

三、任務概括

（一）目標

本次智能家居系統的建設遵循特色鮮明，明確安全及性能、整體規劃、分步實施的原則，擬將平臺建成高端大氣、現代簡約、先進美觀，達到較高水平。較以往的家居展示，本平臺整體風格更加美觀大氣，技術結構更新嚴謹，安全性能更高，支持測試瀏覽。

（二）運行環境

硬件：使用杰普軟件科技有限公司提供的硬件平臺

軟件：QT，AS（打包后可跨平臺應用）

（三）需求概述

在智能家居平臺，能夠實現以下：

Led燈控，溫濕度數碼管顯示，蜂鳴器報警顯示，按鍵密碼門，窗簾步進電機，無線通信等功能。

四、總體設計

模塊設計

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

數碼管顯示模塊

點陣顯示模塊

燈控顯示模塊

總體模塊外部設計：

五、主控模塊的組成及原理

作為整個智能車的“大腦”，主控模塊包括信息處理和控制模塊，其核心是ATmega16。ATmega16AVR內核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與運算邏單元（ALU）相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結構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倍的數據吞吐率。

本芯片是以Atmel高密度非易失性存儲器技術生產的。片內ISPFlash允許程序存儲器通過ISP串行接口，或者通用編程器進行編程，也可以通過運行于AVR內核之中的引導程序進行編程。引導程序可以使用任意接口將應用程序下載到應用Flash存儲區（ApplicationFlashMemory）。在更新應用Flash存儲區時引導Flash區（BootFlashMemory）的程序繼續運行，實現了RWW操作。通過將8位RISCCPU與系統內可編程的Flash集成在一個芯片內，ATmega16成為一個功能強大的單片機，為許多嵌入式控制應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開發工具，包括：C語言編譯器、宏匯編、程序調試器/軟件仿真器、仿真器及評估板。

ATmega16產品特性：

1.高性能、低功耗的8位AVR微處理器。

2.全靜態工作，工作于16MHz時性能高達16MIPS。

3.非易失性程序和數據存儲器。

4.可工作于主機/從機模式的SPI串行接口。

5.具有獨立振蕩器的實時計數器RTC。

六、智能家居控制系統方案

在整個智能家居的總體設計中，控制系統是最重要的，它是整個系統的靈魂。各個功能都在控制系統的統一協調前提下實現，控制系統設計的策略也決定了整個系統的功能特點及其可擴展性。

本智能家居控制系統，具備了燈控、報警、門禁、溫濕度檢測、自動窗簾等一系列功能。

根據上述所提及的智能家居的功能要求，主要控制系統包括：電源模塊、按鍵控制模塊、電機驅動模塊、通訊擴展模塊等部分。

系統總體框圖如示。

七、詳細設計

（一）軟件功能分配

1.主界面：顯示智能家居平臺背景

2.密碼顯示界面：按鍵輸入密碼，并顯示密碼

3.串口類：接收和發送數據

4.按鈕重寫類：設置房間燈控

5.溫濕度顯示界面：數碼管顯示當前房間溫度濕度

6.視頻顯示界面：ipad播放

（二）硬件功能分配

1.LED燈控模塊：根據鼠標的點擊，可以控制房間左燈/右燈/大燈的亮滅從達到房間明暗。

2.蜂鳴器模塊：正確輸入密碼，蜂鳴器不叫，門禁結束；密碼輸入錯誤，蜂鳴器發出聲音。

3.按鍵密碼門模塊：鍵盤輸密碼，密碼正確可以進入房間；密碼錯誤被阻門外。

4.窗簾模塊：打開窗簾，步進電機正轉；關閉窗簾，步進電機反轉。

5.溫濕度數碼管顯示模塊：溫濕度傳感器（DHT11）收集房間當時溫濕度，傳輸數據到數碼管并顯示。

八、程序設計

（一）通訊協議設計

（二）功能模塊程序設計

1.led燈控模塊

2.通訊擴展模塊

3.溫濕度顯示模塊

4.蜂鳴器報警模塊

5.按鍵控制模塊

九、維護設計

所設計的代碼易于變更；模塊之間的交互使用接口；所涉及的通信協議有一定的擴展性，當外設的數量增大數量級時，系統還是能運行。

維護方法：糾錯性維護、適應性維護、完善性維護、預防性維護。

收集用戶體驗信息并時常更新版本。

十、測試

在智能家居項目的平臺構建過程中，因為不是一個面向用戶需求開發的成熟的大型系統，所以沒有用到數據庫等。在測試的過程中，我們并沒有按照軟件工程的要求針對性地去設計測試用例，因為本系統也不需要這樣做。我們的做法是一邊編程一邊調試，一邊開發一邊解決需求中的問題，于是我們得到了如下的測試內容和結論。

軟件需求測試結論：

經過幾天精心的測試與調試，我認為測試執行十分充分，解決了測試過程中出現的各種問題，保證了系統的安全性、可靠性、可維護性、可移植性和功能性要求，確保系統能夠順利運行。