鄭洪霞

摘 要：隨著社會經(jīng)濟水平的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)實生活中的智能家居電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。為了適應(yīng)信息化時代和方便人民生活，本文使用Qt作為編程工具，以S3C6410作為硬件平臺，采集溫度和濕度傳感器數(shù)據(jù)，通過TCP的socket通信機制，實現(xiàn)了嵌入式多傳感器燈控系統(tǒng)。達(dá)到了能夠通過嵌入式設(shè)備觀測溫濕度和調(diào)節(jié)燈光亮度的基本功能。

關(guān)鍵詞：嵌入式；燈控；傳感器；移動設(shè)備

隨著科技的發(fā)展，目前物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)正在興起，特別是北京、上海、廣州等大城市的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展速度更快。一些知名家電產(chǎn)品也快速融入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。例如海爾智能云電視、云空調(diào)、云洗衣機等，實現(xiàn)了用戶對家庭家電產(chǎn)品的實時操控。當(dāng)前，我國已發(fā)展了較為完備的敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模正穩(wěn)步增長。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)業(yè)領(lǐng)域，我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)正保持快速發(fā)展勢頭，應(yīng)用領(lǐng)域也深入到社會公共安全、能源環(huán)保、城市管理等多個領(lǐng)域，未來幾年仍將保持快速發(fā)展。目前在燈控領(lǐng)域，我國燈控系統(tǒng)功能還比較單一，一般僅具備開關(guān)功能，缺少日常維護功能?？刂品绞揭脖容^落后，還停留在手動、光控、時控等方式上，容易受人為、季節(jié)和天氣等因素影響，無法及時修改開關(guān)燈時間，容易造成能源浪費。而多傳感器燈控系統(tǒng)的應(yīng)用迎合了社會的發(fā)展，將為建設(shè)資源節(jié)約型社會發(fā)揮極大的作用。

1 系統(tǒng)需求分析

嵌入式多傳感器燈控系統(tǒng)和正常的照明等區(qū)別在于，嵌入式多傳感器燈控參與到了網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境。不僅能夠滿足正常的照明需要，還能在硬件端集成一些傳感器，利用軟件通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對燈光的亮度正常控制，還能將當(dāng)前環(huán)境溫濕度、一氧化碳濃度等信息顯示給用戶。

系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)需要傳感器采集數(shù)據(jù)，采用modbus數(shù)據(jù)協(xié)議，傳輸給采集的上位機。上位機通過crc對數(shù)據(jù)進行校驗，錯誤數(shù)據(jù)信息，將自動丟棄，而正確的數(shù)據(jù)通過采用tcp網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議發(fā)送給中轉(zhuǎn)服務(wù)器。顯示客戶端與中轉(zhuǎn)服務(wù)器建立連接，接受服務(wù)器發(fā)來的數(shù)據(jù)，解析并顯示。同時客戶端用戶可以在正常的網(wǎng)絡(luò)連接下隨時隨地對燈光進行控制。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 總體設(shè)計

在整個系統(tǒng)的設(shè)計中，其基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

如圖1所示，整個系統(tǒng)分為三大塊，傳感器數(shù)據(jù)采集與控制端、服務(wù)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)端、顯示端。其中數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)器接入以太網(wǎng)絡(luò)，用于數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)顯示的中轉(zhuǎn)。采集端分布在外部環(huán)境，通過路由器介入以太網(wǎng)，其所屬網(wǎng)絡(luò)為家庭網(wǎng)絡(luò)或企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。顯示端通過路由器接入以太網(wǎng)，與數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)器建立數(shù)據(jù)連接。在顯示終端中，可以為手持移動設(shè)備或pc客戶端。

系統(tǒng)顯示端主要實現(xiàn)了溫度、濕度、一氧化碳、燈控、繼電器控制等5個主要功能。

在用戶界面設(shè)計上充分運用QT提供的繪圖方法，將數(shù)據(jù)抽象為圖形，給用戶更直觀的印象。

在溫度、濕度、一氧化碳功能模塊中，主要是通過從網(wǎng)絡(luò)中讀取數(shù)據(jù)輸出，在顯示端不做任何輸入操作。而在燈控和繼電器模塊中，不但要做數(shù)據(jù)的輸出，而且還要做數(shù)據(jù)的輸入，達(dá)到控制的目的。

如圖2所示燈控功能模塊中主要分為兩個部分，接收端和發(fā)送端。在數(shù)據(jù)的發(fā)送之前需要將數(shù)據(jù)組裝成8字節(jié)modbus協(xié)議格式的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器最后中轉(zhuǎn)到下位機控制端。在接收模塊中，顯示端將接收數(shù)據(jù)，并對modbus數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)議格式進行解析，顯示當(dāng)前燈光亮度值。

2.2 部分關(guān)鍵實現(xiàn)代碼

如在系統(tǒng)串口操作中，初始化串口以后，接下來的就是對串口進行讀寫操作，串口的數(shù)據(jù)發(fā)送和讀取同文件操作一樣，通過系統(tǒng)的write（ ）和read（ ）函數(shù)進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串口的數(shù)據(jù)操作程序關(guān)鍵代碼如下。

如上函數(shù)中定義了一個data[][]的二維數(shù)組，并對其進行了初始化，初始化的數(shù)據(jù)中包含了4條預(yù)發(fā)送給采集端命令。其中data[0][1]中的0x03是功能碼，其含義為write。data[0][2]中0x02代表了每一個采集傳感器的編號。

3 系統(tǒng)及運行效果展示

圖3是系統(tǒng)采集端的硬件部分展示圖，外接了溫濕度傳感器，pwm燈，紅外傳感器。圖4是用戶登錄界面，用戶可通過手或筆在電阻屏幕撒屏幕上按下T9數(shù)字面板，完成輸入功能。并按下login按鈕執(zhí)行登錄。

圖5是輸入錯誤的IP和端口之后的錯誤提醒。圖6是程序運行后采集到的傳感器數(shù)據(jù)顯示，以儀表盤和溫度計的形式形象地顯示出當(dāng)前數(shù)據(jù)，在右下角同時還有數(shù)字顯示儀表數(shù)據(jù)。

圖7是對燈光亮度的控制的滑動條，其值為0～100，根據(jù)滑動條滑動的大小來改變燈光的亮度。如圖8所示，滑動滑動條，燈光的明暗度發(fā)生改變。

4 結(jié)束語

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)實生活中得到廣泛應(yīng)用。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電子產(chǎn)品的融合，給人們的生活帶來了全新的感受。本文以Qt作為編程工具，以S3C6410作為硬件平臺，采集溫度和濕度傳感器數(shù)據(jù)，通過TCP的socket通信機制，實現(xiàn)了嵌入式多傳感器燈控系統(tǒng)，達(dá)到了能夠通過嵌入式設(shè)備觀測溫濕度和調(diào)節(jié)燈光亮度的基本功能。未來多傳感器控制系統(tǒng)將在智能生活中充當(dāng)越來越重要的角色，全面融入大眾的生活中，為人們生活提供便捷。

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