【正文】 本文根據(jù)系統(tǒng)分為6個(gè)界面，包括主界面、燈光界面、鬧鐘界面、窗簾界面、空調(diào)及排氣界面、安防界面，其中用戶最先能看到的是主界面，從主界面可以進(jìn)入其他的5個(gè)二級(jí)界面。其中當(dāng)外出模式切換到在家模式和進(jìn)入安防設(shè)置的時(shí)候需要用到RFID認(rèn)證。鬧鐘界面中我們提供一個(gè)定時(shí)鬧鐘可以設(shè)定在24小時(shí)內(nèi)使蜂鳴器動(dòng)作一次。在空調(diào)界面中由于也需要用到顯示溫度，可以通過溫度控制空調(diào)的開啟，另外由于硬件上的限制，空調(diào)在演示中也是以LED燈的形式演示。安防系統(tǒng)需要通過RFID的認(rèn)證才能進(jìn)入，此界面主要提高的安防功能是紅外和煙霧警報(bào)，警報(bào)的方式都分別分為蜂鳴器警報(bào)和短信警報(bào)，而且此界面也可以對(duì)已綁定的手機(jī)號(hào)碼和RFID卡進(jìn)行更換。而C語言和JAVA之間的通信側(cè)是通過JNI來完成的。下面是智能家居系統(tǒng)原理圖。圖21CortexA8采用了ARM CortexTMA8內(nèi)核，ARM V7指令集，主頻可達(dá)1GHZ，64/32位內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)，32/32KB的數(shù)據(jù)/指令一級(jí)緩存，512KB的二級(jí)緩存，可以實(shí)現(xiàn)2000DMIPS（每秒運(yùn)算2億條指令集）的高性能運(yùn)算能力。 拓展板拓展版主要是為了拓展在GEC210上所沒有的硬件需求，以滿足智能家居的實(shí)驗(yàn)需要。原理圖及IO引腳分配如圖22所示：圖22 RFID模塊芯片拓展版所用的RFID具體型號(hào)為MF RC522 ， 非接觸式通信中高集成度讀寫卡系列芯片中的一員。MF RC522 利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念， 下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。其內(nèi)部發(fā)送器部分可驅(qū)動(dòng)讀寫器天線與ISO 14443A/MIFARE卡和應(yīng)答機(jī)的通信，無需其它的電路。數(shù)字部分處理ISO14443A 幀和錯(cuò)誤檢測（奇偶 amp。此外，它還支持快速CRYPTO1 加密算法，用于驗(yàn)證MIFARE 系列產(chǎn)品。 JNIJNI是Java Native Interface的縮寫，中文名JAVA的本地調(diào)用。JNI一開始是為了本地已編譯語言，尤其是C和C++而設(shè)計(jì)的，只要調(diào)用約定受支持就可以了。但是，有些情況下這樣做是可以接受的，甚至是必須的，比如，使用一些舊的庫，與硬件、操作系統(tǒng)進(jìn)行交互，或者為了提高程序的性能。JNI在程序中作用的是Java和C的翻譯，在本設(shè)計(jì)中起到的作用是，讓C語言層得知Java的調(diào)用，以及把各種硬件信息通過實(shí)時(shí)刷新的方式不斷反饋到Java中。由于溫濕度顯示并不需要觸發(fā)事件，因此打開程序的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)。另外光感應(yīng)驅(qū)動(dòng)也在這里打開，方便在同一個(gè)地方把需要隨時(shí)刷新的值都得到并及時(shí)更新到cflags里面去。cflags[1])。cflags[0])。在取得數(shù)值之后，通過安卓里面的handler隨時(shí)刷新數(shù)值，而C層需要做的就是不斷更新數(shù)組里面的所有數(shù)據(jù)并通過JNI傳到上層以達(dá)到界面層和運(yùn)算層的實(shí)時(shí)通信。和JavaVM *g_vm = NULL。g_vm)。在更新線程中釋放之前保存的全局變量以便找到JAVA中的對(duì)象即對(duì)應(yīng)的JAVA數(shù)組并轉(zhuǎn)換上傳，具體操作是：jclass gasdevclazz = (*g_env)GetObjectClass (g_env, g_obj)。 jflags = (*g_env)GetObjectField (g_env, g_obj,fieldID)。 jmethodID methodId = (*g_env)GetMethodID(g_env, iclass, HandlerArray, (I)V)。外出系統(tǒng)的主要功能是在用戶切換到外出功能的10秒后，關(guān)閉室內(nèi)的所有可控制用電器并打開所有可用警報(bào)的短信通知。工作原理流程圖如31所示。如流程圖32所示。此界面給上層提供的界面是傳遞一個(gè)字符串，通過算法把字符串提取成數(shù)字并作為設(shè)定時(shí)間。每次判斷蜂鳴器是否動(dòng)作之前都需要先判斷標(biāo)志位，看看用戶是否取消鬧鐘。 具體操作是在初始化的時(shí)候先建立好鬧鐘線程(后面會(huì)說到鬧鐘線程還整合了其他功能)，然后分離線程，通過time_t tp。定義時(shí)間結(jié)構(gòu)體并且通過tp = time(NULL)。tp)。amp。amp。該流程如圖33所示:NYYN用戶輸入一個(gè)字符串串轉(zhuǎn)換成設(shè)定時(shí)間是否取消鬧鐘是否到達(dá)設(shè)定時(shí)間鬧鐘取消蜂鳴器動(dòng)作圖33 燈 光燈光的直接控制就是通過用戶直接點(diǎn)擊上層按鈕，傳到下層直接打開驅(qū)動(dòng)進(jìn)行操作，操作完成后刷新標(biāo)志位。在燈光界面我們給上層界面只需要提供一個(gè)界面，傳進(jìn)來一個(gè)int型數(shù)，就可以知道用戶的意圖，通過if語句判斷，當(dāng)傳進(jìn)來的數(shù)是13或者14，我們就把對(duì)應(yīng)的房間或者客廳LED燈取反，如果傳進(jìn)來的數(shù)是0，就把所有LED燈關(guān)掉，1則是打開所有的LED燈，在開關(guān)后必須把標(biāo)志燈光狀態(tài)的標(biāo)志位更新。 窗 簾 光感監(jiān)控用戶在燈光界面可以看到當(dāng)前的光照值，以便對(duì)光感控制窗簾中的光感強(qiáng)度有更具體的概念。 控制窗簾在窗簾界面提供直接窗簾的界面，只需要傳遞一個(gè)整數(shù)，0的時(shí)候打開，1的時(shí)候關(guān)閉，用戶可以根據(jù)當(dāng)前的光照值設(shè)定當(dāng)光照值大于某設(shè)定值時(shí)，窗簾進(jìn)行關(guān)閉動(dòng)作，以及當(dāng)前光照值少于設(shè)定值時(shí)，窗簾開啟并屋內(nèi)的燈光。amp。amp。amp。amp。而直接操作窗簾的線程只在用戶層有指令傳送下來的時(shí)候存在，通過一個(gè)if語句判斷是開還是關(guān)，然后直接操作驅(qū)動(dòng)，最后刷新標(biāo)志位并關(guān)閉線程。實(shí)際操作是我們?cè)诋?dāng)接收到用戶需要操作窗簾時(shí)會(huì)新建并分離一個(gè)線程，用if語句判斷如果進(jìn)行動(dòng)作與窗簾當(dāng)前狀態(tài)一致則不動(dòng)作，或者當(dāng)信號(hào)量小于0時(shí)，利用sem_trywait()函數(shù)阻塞，直到上一個(gè)動(dòng)作完成為止。用戶設(shè)定光照值和動(dòng)作是否大于/小于設(shè)定值取得當(dāng)前光照值關(guān)閉/打開窗簾圖34YNY 空調(diào)及排氣扇 空調(diào)和排氣扇的直接控制空調(diào)和排氣扇的直接控制是用戶對(duì)界面進(jìn)行操作對(duì)空調(diào)和排氣扇直接進(jìn)行直接的操作。具體操作是在借口程序里面打開驅(qū)動(dòng)取得表示空調(diào)的LED燈和直流電機(jī)的描述符，然后通過一個(gè)switch語句判斷用戶動(dòng)作并執(zhí)行，最后回收描述符。監(jiān)控程序依附在handler刷新上傳flags的線程中，而設(shè)定的值則在接口程序里面通過cflags[15]來設(shè)定，然后不斷用if((cflags[15]/100 !=0)amp。 (cflags[15]%100 cflags[1]))循環(huán)比對(duì)，當(dāng)符合則打開標(biāo)志空調(diào)的LED燈。圖35YN用戶設(shè)定溫度是否大于設(shè)定值取得當(dāng)前溫度值打開空調(diào) 短信控制空調(diào)短信控制空調(diào)可以通過綁定的號(hào)碼給本機(jī)發(fā)送短信對(duì)空調(diào)進(jìn)行控制，通過GPRS模塊接收短信，在初始化的時(shí)候開辟并分離一條用于接收短信的線程，用while(1)不斷循環(huán)，當(dāng)識(shí)別到號(hào)碼是綁定號(hào)碼時(shí)對(duì)字符串進(jìn)行解析，短信控制打開空調(diào)的命令是“openair”，用if(strcmp(gprs_mesbuf[2],openair)==0)判斷本機(jī)接收到信號(hào)，操作驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮表示空調(diào)的LED燈，并把空調(diào)開關(guān)的標(biāo)志位cflags[11]更改為開，最后給回復(fù)綁定號(hào)碼一條短信，內(nèi)容為：“openair ok。煙霧警報(bào)是通過打開煙霧傳感器，當(dāng)有物體遮擋時(shí)進(jìn)行用戶要求的動(dòng)作，如蜂鳴器警報(bào)和短信警報(bào)。通過switch語句分別判斷情況，分別是紅外和煙霧警報(bào)的短信、蜂鳴器警報(bào)或者取消警報(bào)。前面我們說過，為了節(jié)省資源，我們把警報(bào)的工作也同樣放到鬧鐘的線程里面，其中用if(((cflags[4]!=0)||(cflags[5]!=0))amp。((k=3000)||(j==0)))這一判斷語句判斷是否打開了蜂鳴器警報(bào)并打開蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)接口，在其中又有兩個(gè)判斷語句if((j==0)amp。(cflags[4]!=0))和if((k=3000)amp。(cflags[5]!=0))分別用來判斷硬件的狀態(tài)，當(dāng)接受到信號(hào)時(shí)蜂鳴器動(dòng)作。amp。amp。amp。amp。 切換識(shí)別ID卡以及電話號(hào)碼切換綁定號(hào)碼會(huì)把原來保存的電話號(hào)碼清除并更新為用戶輸入的新號(hào)碼，以在需要發(fā)短信的時(shí)候使用。RFID卡的切換，需要在10秒內(nèi)將有效的新卡放到RFID傳感器上，當(dāng)切換成功時(shí)會(huì)有文字框提示。我們?nèi)框?qū)動(dòng)采用的驅(qū)動(dòng)模型是字符驅(qū)動(dòng)。這里為了使用縮短開發(fā)周期，我們注冊(cè)了比較方便的雜項(xiàng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的寫法來寫led燈的驅(qū)動(dòng)。 LED粗略介紹下led燈設(shè)備驅(qū)動(dòng)的編寫流程：。 （用戶程控LED亮滅）。 GPRSGPRS是一個(gè)sim卡通信模塊，同過它我們可以發(fā)短信，打電話。然后利用writer函數(shù)向串口2寫入相關(guān)命令就可以使用GPRS模塊了。 直流電機(jī)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)也是使用字符設(shè)備，并且注冊(cè)的是雜項(xiàng)設(shè)備，所以這里就不再累述驅(qū)動(dòng)的編寫流程。這里命名為gpio1，gpio2.當(dāng)gpio1，gpio2都為低電平時(shí)或都為高電平時(shí)直流電機(jī)停轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同樣步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用字符設(shè)備中的砸向設(shè)備。我們定義為gpio1，gpio2，gpio3，gpio4。當(dāng)開關(guān)gpio3接通電源，gpiogpiogpio4斷開時(shí)，由于C相繞組的磁力線和4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 蜂鳴器蜂鳴器驅(qū)動(dòng)使用的也是字符設(shè)備中的雜項(xiàng)設(shè)備模型。那么我們只需要通過writer函數(shù)改寫周期與占空比，然后使用ioctl函數(shù)打開關(guān)閉蜂鳴器。 RFID RFID就是現(xiàn)在市面上比較流行的刷卡門禁。RFID使用的是串口1。其中該系統(tǒng)的通訊模式、系統(tǒng)構(gòu)架、系統(tǒng)功能等是關(guān)鍵的。其中不乏各種國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)的。用Zigbee方式做家居內(nèi)的I/O控制，有成熟的250KZigbee解決方案，如果你水平高，可以嘗試做1MZigbee的I/O+簡單音視頻智能家居系統(tǒng)。補(bǔ)充說明：簡易智能聯(lián)動(dòng)控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)，也可以考慮“人體紅外感應(yīng)”，可廣泛應(yīng)用于走道、玄關(guān)、衛(wèi)廚、衣柜等處燈光甚至設(shè)備開關(guān)控制。 如果能將433Mhz的無線收發(fā)（市面很多解決方案，關(guān)鍵是這種融合的思路是一種創(chuàng)新）做進(jìn)去，還能實(shí)現(xiàn)邏輯聯(lián)動(dòng)。 在這里首先要感謝我的指導(dǎo)黃景旺老師。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是黃老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。 其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感謝我的母?！獤|莞理工學(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。參考文獻(xiàn)：[1] 智能家居控制系統(tǒng) 周洪、胡文山、張立明、盧亦焱 中國電力出版社(200601出版)[2] 智能家居設(shè)計(jì)與施工 顧牧君 同濟(jì)大學(xué)出版社(200410出版)[3] 妙妍。中國建設(shè)報(bào)。智能家居控制系統(tǒng)[D]。2010年[5] 趙舒迪。王維。長春理 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