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作者：华北科技学院 王川疆 廖丽辉 牛智慧

指导教师：黎冠

　 作品简介

　　3、功能和使用说明

　　主要功能包括灯光控制、背景音乐、安全防范、自动窗帘、远程监控。功能切换基本依靠触摸屏来控制，下面的图3、图4是触摸屏的两个主用户界面的截图，操作简单方便。这些功能也可以由上位机来控制。下面通过四个模式的切换来介绍使用说明：

　　进门之前刷IC卡，系统自动进入“在家模式”，也可以通过点击图3中的“家”，切换到该模式，此时灯亮，音乐响，窗帘上升。

　　点击图3中的“夜”，进入夜晚模式，此时灯灭，音乐停，窗帘降下。

　　点击图3中的“晨”，进入早晨模式，此时卧室灯亮，音乐响，窗帘上升。

　　点击图3中的“外”，进入离家模式，此时灯灭，音乐停，窗帘降下。灯光、音乐、窗帘也可以通过点击图4中的按键，进入对应的控制界面来分别进行控制，或者使用上位机控制。

　　点击图4中的时钟按钮 ，可以校对时钟;点击舒适度按钮 ，可以查看当前室内的温湿度情况;点击摄像头按钮 ，打开摄像头，可以通过上位机实时监控室内情况。

　　此外，当有人强行进入或者发生火灾时，会触发警报，报警器响，触摸屏上也会显示出当前发生的紧急情况。

　　4、作品特色

　　(1)先进性：成功移植μC/OS-Ⅲ实时操作系统，实现FAT32文件系统，集成IC卡射频识别技术，实现上位机远程监控和数据储存，通过触摸屏，实现人机交互，基于I2C总线的温度读取。

　　(2)安全性：该系统采用继电器实现弱电对强电的控制，避免了人体直接接触市电的危险;对隐患进行实时报警。

　　(3)创新性：使用了光耦隔离，对时间的人性化管理。

　　平台选型说明

　　选用kinetis K10芯片，kinetis K10 Board V1_2为核心开发板，该种芯片是当今扩展能力最强的低功耗ARM Cortex-M4微控制器产品，具有出色的混合信号集成能力，拥有16位的I/O输出。

　　设计说明

　　一、开发背景

　　近几年来，高科技和信息技术广泛应用，人们对生活品质也有了更高的要求，这为智能家居系统提供了活力，它的发展将为人们创造出更加安全、有序、高效的现代生活环境。朝着这个方向，我们选取智能家居系统作为本次参赛的题目。采用Kinetis K10 Board V1_2开发板作为核心开发板，精心设计了扩展单元模块，使用触摸屏实现显示和控制的功能。软件方面成功移植了μc/OS-Ⅲ操作系统，采用Codewarrior Development Studio开发环境，最终实现了防盗报警、燃气泄漏报警、烟雾报警、IC卡门禁、灯光调控、步进电机驱动、上位机监控等功能。系统实物如图1所示：

　　二、设计方案

　　从人性化和实用性出发，尽我们最大的努力，设计出一个舒适安全的家居环境。设计的思路如下：

　　构思智能家居基本模型→选定模块→购买元件→调试系统→调试硬件→搭建模型→演示

　　1、系统核心：kinetis K10芯片，μC/OS-Ⅲ操作系统。

　　2、实现的主要功能：灯光控制、背景音乐、安全防范、自动窗帘、人机界面、远程监控。

　　3、功能模块介绍：依据大部分人一天的作息习惯，我们为整个系统设置了四个基本的模式，分别是“在家模式”“离家模式”“夜间模式”“早晨模式”，可以通过触摸屏上的“家”“外”“夜”“晨”来进行切换。具体的操作可以参考我们的演示视频。 3.1灯光控制

　　当系统进入不同的模式时，灯光会作出相应的变化。也可以通过触摸屏对灯光进行分别控制。

　　3.2背景音乐

　　在“在家模式”和“早晨模式”时，音乐会自动播放，在“离家模式”和“夜晚模式”时音乐会自动关闭，也可以通过触摸屏来进行控制。

　　3.3安全防范

　　安全防范包括“强行进入报警”、“燃气泄露和烟雾报警”、“IC卡门禁”功能，当发生紧急状况时会触发警报，触摸屏上也会同步显示该状况。

　　3.4自动窗帘

　　当进入“在家模式”和“早晨模式”时，窗帘会自动升起，进入“离家模式”和“夜晚模式”时，窗帘会自动下降。也可以通过触摸屏进行控制。

　　3.5人机界面

　　我们自己设计了触摸屏的人机界面，友好美观，布局合理，操作流畅。下面是“模式切换界面”和“功能面板”的截图。

　　3.6远程监控

　　通过触摸屏控制，打开视频监控功能后，可以在上位机上实时查看室内情况。

　　三、设计原理

　　1、硬件设计

　　1.1硬件设计总原理图：

　　1.2系统各功能和硬件支持：

　　1.3各功能实现原理

　　(1)灯光控制

　　使用220V，25W的小灯泡，采用上图的控制电路，即“灯光控制”电路，实现了弱点控制强电。

　　当PTE4，PTE17管脚输入高电平时，对应的24V固态继电器会吸合，进而控制其连接的220V继电器吸合，此时灯亮，这样就实现了弱点对强电的控制。

此文档的相关视频来自：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13541