三智能网关应用嵌入式开发

1、2015年浙江省中职学生“智能家居安装维护”竞赛赛项样题模拟赛题说明1.注意事项（1）请按照以下比赛环境，检查比赛中使用硬件设备、连接线、工具、材料和软件等是否齐全，计算机设备是否能正常使用；并在设备确认单(含附表1,2,3)上签字。（2）禁止携带和使用移动存储设备、计算器、通信工具及参考资料。（3）操作过程中，需要及时保存设备配置。比赛过程中，不要对任何设备添加密码。（4）比赛中禁止改变软件原始存放位置。（5）比赛中禁止触碰、拆卸带有警示标记的设备、线缆、插座。（6）仔细阅读比赛试卷，分析需求，按照试卷要求，进行设备配置和调试。（7）比赛完成后，不得切断所有电源，需保持所有设备处于工作状态。

2、（8）比赛完成后，比赛设备、比赛软件和比赛试卷请保留在座位上，禁止带出考场外。2.比赛软件环境（1）物理机n 操作系统：Windows 7（32位）n 开发环境：Microsoft Visual Studio 2010 & MSDNn 智能家居开发库、开发文档、配置文件模板n 样板间控制软件（2）虚拟机n 操作系统：Windows 7（32位）n .NET框架：.NET Framework 4.03.赛题说明（1）本次比赛的赛题由三部分组成，考核内容相互独立，单独评分。（2）第一部分为智能家居设备安装调试以及应用配置，第二部分为智能家居嵌入式网关应用配置，第三部分为智能家居应用软件配置

3、。（3）比赛时间总计180分钟，参赛选手可自由分配任务及时间。（4）参赛选手需仔细阅读试题，按照试题要求填写答案或提交竞赛成果。 模拟赛题第一部分 智能家居设备安装调试以及应用配置本部分要求完成节点板配置，网络拓扑图和设备连线图的绘制，智能家居设备的安装、连线以及软件调试，实现如图1-1样品间电器布局图的效果。说明：样板间里所有涉及220V强电部分都已经安装完毕，选手仅需针对弱电接线，节点板配置表和所需的Visio素材都存放在“素材”文件夹中。图1-1 样板间电器布局图1.节点板配置（1）请在答题纸上题号1的对应位置填写智能家居的英文名称。（2）请根据指定的PANID号和通道号设置对应节点板及

4、板号、板类型、传感器类型(注：PANID号为1802；通道号为0X0C)。（3）在同一个无线传感网中下列选项表达正确的是什么？请将答案填写在答题纸上题号3的对应位置（参考选项：A. PANID，通道号都必须相同 B.PANID可以不相同 C.通道号可以不相同 D.MAC可以不相同 ）。2.绘制网络拓扑图和设备连线图（1）使用Visio软件绘制网络拓扑图。（2）使用Visio软件绘制设备连线图。（3）完成后的网络拓扑图和设备连线图分别以“网络拓扑图X.vsd”和“设备连线图X.vsd”的文件名存入“结果”文件夹中。注：X代表参赛队的工位号3.设备安装（1）按照样板间电器布局图将以下设备安装置指定

5、位置并固定，完成设备供电。（2）三块红外学习模块红外发射通道号是否可以相同？请将答案填写在答题纸上题号3的对应位置（参考选项：A.不可以 B.可以）。（3）双DC线正负极判断下列说法正确是什么？请将答案填写在答题纸上题号4的对应位置（参考选项：A. 内环正极外环负极 B. 内环负极外环正极）。表1-1 样板间设备列表序号设备名称1空调2门禁系统（电子插锁、刷卡器、门铃、开门按钮）3报警灯4温度传感器5湿度传感器6光照度传感器7DVD8射灯9烟雾传感器10电视红外控制模块（红外控制模块正确学习电视遥控器的开关机功能，红外学习频道号为1频道）11空调红外控制模块（红外控制模块正确学习空调遥控器的开

6、关机功能，红外学习频道号为1频道）12DVD红外控制模块（红外控制模块正确学习DVD遥控器的开关机功能，红外学习频道号为1频道）4.设备连线根据设备连线图完成以下设备的电源线连接和控制信号线连接，并进行设备调试。（1）根据LED射灯接线图完成电源线连接、控制信号线连接（LED射灯控制信号线分别接电压型继电器P1/P2接线端子）。（2）根据报警灯接线图完成电源线连接、控制信号线连接（报警灯控制信号线接电压型继电器P1接线端子）。（3）根据电动窗帘接线图完成控制信号线连接（电动窗帘控制信号线分别接节点型继电器：窗帘关闭控制信号线接节点型继电器P1接线端子；窗帘开启控制信号线接节点型继电器P2接线端

7、子；窗帘停止控制信号线接节点型继电器P3接线端子）。（4）根据门禁系统接线图完成电源线连接、控制信号线连接（门禁系统控制信号线接节点型继电器P2接线端子）。（5）根据烟雾报警器接线图完成电源线连接、控制信号线连接（烟雾报警器控制信号线分别接控制板：白色线接控制板针脚4/橙色线接控制板针脚10）。 （6）根据换气扇接线图完成控制信号线连接（换气扇控制信号线接电压型继电器P1接线端子）。（7）烟雾报警器的供电是多少？请将答案填写在答题纸上题号5的对应位置（参考选项：A.220V B.36V C.12V D.5V）。（8）门禁控制电插锁供电是多少？请将答案填写在答题纸上题号6的对应位置（参考选项：A

8、.220V B.36V C.12V D.5V）。（9）射灯供电是多少？请将答案填写在答题纸上题号7的对应位置（参考选项：A.220V B.36V C.12V D.5V）。（10）电动窗帘的供电是多少？请将答案填写在答题纸上题号8的对应位置（参考选项：A.220V B.36V C.12V D.5V）。（11）整个样板操作间内有几种电压？请将答案填写在答题纸上题号9的对应位置（参考选项：A.220V B.36V C.12V D.5V）。要求：连线预留不超过10公分，并绑扎整齐。规范性5.软件调试（1）设备安装完成后，将协调器和A8相连。（2）在A8上采用默认登录后，对节点板信息进行配置，实现相关执

9、行设备的控制和信息采集。（3）检测导线是否导通，使用万用表的什么量程档？请将答案填写在答题纸上题号10的对应位置（参考选项：A.直流电压20V B.直流电流20ma C.交流200V D.二极管档）。（4）电动窗帘有几种工作模式？请将答案填写在答题纸上题号11的对应位置（参考选项：A.暂停 B.关闭 C.停止 D.开启）。（5）排风扇使用的是哪种类型的继电器？请将答案填写在答题纸上题号12的对应位置。（6）无线传感器网络的英文缩写是什么？请将答案填写在答题纸上题号13的对应位置。（7）报警灯控制的工作原理是通过网关(A8)到协调器，再到节点，然后通过什么实现控制报警灯？请将答案填写在答题纸上题

10、号14的对应位置。（8）实现开关作用的是哪一种继电器？请将答案填写在答题纸上题号15的对应位置（参考选项：A.节点型继电器 B.电压型继电器 ）。第二部分 智能家居嵌入式网关应用配置本部分要求完成智能家居网关与协调器、节点板的连接，绘制网络拓扑图，实现界面、采集数据、实现对智能家居设备的控制和模拟应用配置，并进行NFS网络文件系统挂载和网关移植。说明：虚拟机登录及提升权限的密码是123，两个动态链接库lib-X86.so、lib-ARM.so及和库关联的头文件存放于虚拟机桌面上的“库文件”文件夹中。表2-1智能网关应用设备清单设备名称数量o 电脑1o USB转串口1o USB公母头串口连接线1

11、o 协调器1o 节点板3o 射频顶板4o 棒状天线4o 电源线4o 6410开发板（带电源和液晶屏）1o USB下载线1o 网线1o SD(4G)卡1o SD卡读卡器1o 物联网实训操作台（基础实验应用模块）11.设备连接首先完成智能家居网关与协调器的连接，之后完成以下设备与节点板的连接。(1)完成温湿度传感器、空调模块（数码管）、灯光模块（LED）与节点板1的连接。(2)完成窗帘模块（步进电机）、风扇模块(直流电机)、烟雾传感器、射灯(继电器)与节点板2的连接。(3)完成光照传感器、蜂鸣器(板载)、求助按钮、人体红外模块与节点板3的连接。2.绘制拓扑图根据连线操作中的描述用Visio工具画出

12、对应关系的拓扑图,将其结果保存至“网关拓扑图X.vsd”，并存于“桌面竞赛结果”文件夹中。注：X代表参赛队的工位号3.SD卡的制作将Superboot烧写到SD卡中，烧写SD卡所需要资料放置于“桌面竞赛结果(网关)竞赛材料”文件夹中。4.Uboot的烧写将Uboot烧写到网关中，烧写Uboot所需要的资料放置于“桌面竞赛结果(网关)竞赛材料”文件夹中。5.内核的烧写将内核烧写到网关中，烧写内核所需要的资料放置于“桌面竞赛结果(网关)竞赛材料”文件夹中。6.界面实现依照界面效果图和控件的基本属性表，实现控制界面，要求能够体现如图2-1控制效果。图2-1 界面效果图 图2-2 启动界面 图2-3

13、过渡界面完成欢迎界面（图2-2）中“En”按钮的功能，实现点击后进入下一个页面（图2-3）。完成（图2-3）中“智能家居”按钮的功能，实现点击后进入下一个页面（图2-1）。7.数据采集完成串口参数配置、实现数据采集及实时显示。（1）完成温度参数的采集，并将温度值实时显示。（2）完成湿度参数的采集，并将湿度值实时显示。（3）完成光照度参数的采集，并将光照值实时显示。（4）完成烟雾参数的采集，并将烟雾值实时显示。并将结果存于“桌面竞赛结果(网关)”文件夹中，命名为a.png。8.控制功能实现（1）电动窗帘控制功能通过点击界面中窗帘区域实现控制窗帘模块的开启(步进电机顺时针转动)和关闭(步进电机逆时

14、针转动)且完成界面中窗帘的开启和关闭，要求:界面中的窗帘和窗帘模块(步进电机)要同时动作。（2） 房间灯光控制功能 通过点击界面中灯区域控制灯光模块的开启和关闭且完成界面中灯状态的切换。要求:如图2-1所示，灯1、灯2、灯3、灯4对应着灯光模块从左至右的1、2、3、4个灯且各灯控制互不影响。（3）蜂鸣器控制功能通过点击界面中报警灯区域控制蜂鸣器的开启和关闭且完成界面中报警灯状态切换。要求:当报警灯为红灯的时候蜂鸣器关闭，报警灯为绿灯的时候蜂鸣器开启。9.智能家居模拟应用配置实现智能家居应用中的四种模式，分别是日间模式、夜间模式、回家模式、自定义模式。具体要求如下：（1） 当空调开关按钮为“开”

15、时，点击该按钮，按钮切换为“关”，同时将空调控制设置为开启状态，此时才能对空调进行联动控制；反之空调开关按钮显示为“开”，将空调控制设置为关闭状态，空调不能进行联动控制。（2） 当制动方式按钮为“单个模式”时，点击该按钮，按钮切换为“联动模式”，再点击“联动模式”，按钮切换为“单个模式”；当按钮为“单个模式”时，不能进行联动，当按钮为“联动模式”时，才能进行联动。（3）日间模式保持温度、湿度、光照、烟雾传感器参数能够实时采集并显示在界面的对应区域中。关闭房间灯光，开启房间窗帘(步进电机顺时针转动)，完成真实器件动作的同时更新相应功能模块在界面对应区域中的状态。当室温高于28且光照度大于150L

16、ux时，闭合房间窗帘并设置空调温度为20；完成真实器件动作的同时更新相应功能模块在界面对应区域中的状态，如不满足条件则不执行动作。（4）夜间模式保持温度、湿度、光照、烟雾传感器参数能够实时采集并显示在界面的对应区域中。开启房间灯光、闭合窗帘(步进电机逆时针转动)、设置空调温度为24，完成真实器件动作的同时更新相应功能模块在界面对应区域中的状态。（5）回家模式保持温度、湿度、光照、烟雾传感器参数能够实时采集并显示在界面的对应区域中。当温度高于25、光照度低于200Lux，且湿度值超过80%的时候，开启窗帘（步进电机顺时针转动），同时开启蜂鸣器，设置空调温度为18；如条件不满足时，设置空调温度为2

17、4，同时关闭蜂鸣器；完成真实器件动作的同时更新相应功能模块在界面对应区域中的状态。（6）自定义模式保持温度、湿度、光照、烟雾传感器参数能够实时采集并显示在界面的对应区域中。分别对将需要开启的电器勾选，点击“自定义模式启动”按钮后，更新相应功能模块在界面对应区域中的状态，“自定义模式启动”按钮切换为“自定义模式关闭”。点击“自定义模式关闭”按钮，停止自定义模式的条件触发，“自定义模式关闭”按钮切换为“自定义模式启动”。10.NFS网络文件系统的挂载（1）将共享目录挂载到虚拟机/mnt下，列出根目录，并将结果截屏以b.png名字保存至“桌面竞赛结果(网关)”文件夹中。（2）完成NFS网络文件系统挂

18、载的配置，并将结果(即输入的命令和正确的字符数)截屏以c.png名字保存至“桌面竞赛结果(网关)”文件夹中。（3）列出网关根目录，并将结果截屏以d.png名字保存至“桌面竞赛结果(网关)”文件夹中。11.网关移植将第9题中实现的智能家居模拟应用全部移植到网关上，并能够正常运行。第三部分 智能家居应用软件配置本部分要求完成设备连接、网络拓扑图的绘制、上机位开发界面设计、实现界面逻辑流程与软件模块。表3-1智能家居模拟应用模块设备清单:设备名称数量o 电脑1o USB转串口线1o 协调器1o 节点板3o 射频顶板4o 棒状天线4o 人体感应传感器模块1o 干簧管按键模块1o USB摄像头1o 可燃

19、气体传感器模块1o 烟雾传感器模块1o 温湿度传感器模块1o 光照传感器模块1o LED灯组模块1o 数码管模块1o 电源线11. 连线操作（1）PC1机与协调器用USB转串口线连接；（2）将LED灯组、数码管（模拟空调）、温湿度传感器、可燃气体传感器、人体感应传感器、烟雾传感器、光照度传感器、干簧管按键根据对应的接口名称插在模块对应的位置上，并确认连接正确；（3）LED灯组、数码管（模拟空调）、温湿度传感器、可燃气体传感器、人体感应传感器、干簧管按键受控于节点板A；（4）烟雾传感器、蜂鸣器、模拟风扇受控于节点板B； （5）光敏传感器、模拟电动窗帘受控于节点板C；（6）依次打开“协调器 节点板A 节点板B 节点板C”的电源开关，给其供电，看到上述3块节点板联网状态指示灯为红色时，表明设备组网成功，可以进行后续操作。注：协调器和节点板匀为5V直流电源供电2. 绘制拓扑图根据连线操作中的描述用Visio工具画出对应关系的拓扑图，完成后的图纸放置在“桌面竞赛结果（上位机）”文件夹中。3. 上位机开发界面参考参赛者在Visual Studio 2010集成开发环境下，使用C#开发语言，完成一套上位机软件的开发，软件界