三智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用嵌入式開發(fā)

1、2015年浙江省中職學(xué)生“智能家居安裝維護(hù)”競賽賽項(xiàng)樣題模擬賽題說明1.注意事項(xiàng)（1）請按照以下比賽環(huán)境，檢查比賽中使用硬件設(shè)備、連接線、工具、材料和軟件等是否齊全，計算機(jī)設(shè)備是否能正常使用；并在設(shè)備確認(rèn)單(含附表1,2,3)上簽字。（2）禁止攜帶和使用移動存儲設(shè)備、計算器、通信工具及參考資料。（3）操作過程中，需要及時保存設(shè)備配置。比賽過程中，不要對任何設(shè)備添加密碼。（4）比賽中禁止改變軟件原始存放位置。（5）比賽中禁止觸碰、拆卸帶有警示標(biāo)記的設(shè)備、線纜、插座。（6）仔細(xì)閱讀比賽試卷，分析需求，按照試卷要求，進(jìn)行設(shè)備配置和調(diào)試。（7）比賽完成后，不得切斷所有電源，需保持所有設(shè)備處于工作狀態(tài)。

2、（8）比賽完成后，比賽設(shè)備、比賽軟件和比賽試卷請保留在座位上，禁止帶出考場外。2.比賽軟件環(huán)境（1）物理機(jī)n 操作系統(tǒng)：Windows 7（32位）n 開發(fā)環(huán)境：Microsoft Visual Studio 2010 & MSDNn 智能家居開發(fā)庫、開發(fā)文檔、配置文件模板n 樣板間控制軟件（2）虛擬機(jī)n 操作系統(tǒng)：Windows 7（32位）n .NET框架：.NET Framework 4.03.賽題說明（1）本次比賽的賽題由三部分組成，考核內(nèi)容相互獨(dú)立，單獨(dú)評分。（2）第一部分為智能家居設(shè)備安裝調(diào)試以及應(yīng)用配置，第二部分為智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)應(yīng)用配置，第三部分為智能家居應(yīng)用軟件配置。（3）

3、比賽時間總計180分鐘，參賽選手可自由分配任務(wù)及時間。（4）參賽選手需仔細(xì)閱讀試題，按照試題要求填寫答案或提交競賽成果。 模擬賽題第一部分 智能家居設(shè)備安裝調(diào)試以及應(yīng)用配置本部分要求完成節(jié)點(diǎn)板配置，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D和設(shè)備連線圖的繪制，智能家居設(shè)備的安裝、連線以及軟件調(diào)試，實(shí)現(xiàn)如圖1-1樣品間電器布局圖的效果。說明：樣板間里所有涉及220V強(qiáng)電部分都已經(jīng)安裝完畢，選手僅需針對弱電接線，節(jié)點(diǎn)板配置表和所需的Visio素材都存放在“素材”文件夾中。圖1-1 樣板間電器布局圖1.節(jié)點(diǎn)板配置（1）請?jiān)诖痤}紙上題號1的對應(yīng)位置填寫智能家居的英文名稱。（2）請根據(jù)指定的PANID號和通道號設(shè)置對應(yīng)節(jié)點(diǎn)板及板號、板

4、類型、傳感器類型(注：PANID號為1802；通道號為0X0C)。（3）在同一個無線傳感網(wǎng)中下列選項(xiàng)表達(dá)正確的是什么？請將答案填寫在答題紙上題號3的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A. PANID，通道號都必須相同 B.PANID可以不相同 C.通道號可以不相同 D.MAC可以不相同 ）。2.繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D和設(shè)備連線圖（1）使用Visio軟件繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。（2）使用Visio軟件繪制設(shè)備連線圖。（3）完成后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D和設(shè)備連線圖分別以“網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DX.vsd”和“設(shè)備連線圖X.vsd”的文件名存入“結(jié)果”文件夾中。注：X代表參賽隊(duì)的工位號3.設(shè)備安裝（1）按照樣板間電器布局圖將以下設(shè)備安裝置指定位置并固

5、定，完成設(shè)備供電。（2）三塊紅外學(xué)習(xí)模塊紅外發(fā)射通道號是否可以相同？請將答案填寫在答題紙上題號3的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A.不可以 B.可以）。（3）雙DC線正負(fù)極判斷下列說法正確是什么？請將答案填寫在答題紙上題號4的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A. 內(nèi)環(huán)正極外環(huán)負(fù)極 B. 內(nèi)環(huán)負(fù)極外環(huán)正極）。表1-1 樣板間設(shè)備列表序號設(shè)備名稱1空調(diào)2門禁系統(tǒng)（電子插鎖、刷卡器、門鈴、開門按鈕）3報警燈4溫度傳感器5濕度傳感器6光照度傳感器7DVD8射燈9煙霧傳感器10電視紅外控制模塊（紅外控制模塊正確學(xué)習(xí)電視遙控器的開關(guān)機(jī)功能，紅外學(xué)習(xí)頻道號為1頻道）11空調(diào)紅外控制模塊（紅外控制模塊正確學(xué)習(xí)空調(diào)遙控器的開關(guān)機(jī)功能

6、，紅外學(xué)習(xí)頻道號為1頻道）12DVD紅外控制模塊（紅外控制模塊正確學(xué)習(xí)DVD遙控器的開關(guān)機(jī)功能，紅外學(xué)習(xí)頻道號為1頻道）4.設(shè)備連線根據(jù)設(shè)備連線圖完成以下設(shè)備的電源線連接和控制信號線連接，并進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。（1）根據(jù)LED射燈接線圖完成電源線連接、控制信號線連接（LED射燈控制信號線分別接電壓型繼電器P1/P2接線端子）。（2）根據(jù)報警燈接線圖完成電源線連接、控制信號線連接（報警燈控制信號線接電壓型繼電器P1接線端子）。（3）根據(jù)電動窗簾接線圖完成控制信號線連接（電動窗簾控制信號線分別接節(jié)點(diǎn)型繼電器：窗簾關(guān)閉控制信號線接節(jié)點(diǎn)型繼電器P1接線端子；窗簾開啟控制信號線接節(jié)點(diǎn)型繼電器P2接線端子；窗簾

7、停止控制信號線接節(jié)點(diǎn)型繼電器P3接線端子）。（4）根據(jù)門禁系統(tǒng)接線圖完成電源線連接、控制信號線連接（門禁系統(tǒng)控制信號線接節(jié)點(diǎn)型繼電器P2接線端子）。（5）根據(jù)煙霧報警器接線圖完成電源線連接、控制信號線連接（煙霧報警器控制信號線分別接控制板：白色線接控制板針腳4/橙色線接控制板針腳10）。 （6）根據(jù)換氣扇接線圖完成控制信號線連接（換氣扇控制信號線接電壓型繼電器P1接線端子）。（7）煙霧報警器的供電是多少？請將答案填寫在答題紙上題號5的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A.220V B.36V C.12V D.5V）。（8）門禁控制電插鎖供電是多少？請將答案填寫在答題紙上題號6的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A.220

8、V B.36V C.12V D.5V）。（9）射燈供電是多少？請將答案填寫在答題紙上題號7的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A.220V B.36V C.12V D.5V）。（10）電動窗簾的供電是多少？請將答案填寫在答題紙上題號8的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A.220V B.36V C.12V D.5V）。（11）整個樣板操作間內(nèi)有幾種電壓？請將答案填寫在答題紙上題號9的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A.220V B.36V C.12V D.5V）。要求：連線預(yù)留不超過10公分，并綁扎整齊。規(guī)范性5.軟件調(diào)試（1）設(shè)備安裝完成后，將協(xié)調(diào)器和A8相連。（2）在A8上采用默認(rèn)登錄后，對節(jié)點(diǎn)板信息進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)相關(guān)執(zhí)行設(shè)備的

9、控制和信息采集。（3）檢測導(dǎo)線是否導(dǎo)通，使用萬用表的什么量程檔？請將答案填寫在答題紙上題號10的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A.直流電壓20V B.直流電流20ma C.交流200V D.二極管檔）。（4）電動窗簾有幾種工作模式？請將答案填寫在答題紙上題號11的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A.暫停 B.關(guān)閉 C.停止 D.開啟）。（5）排風(fēng)扇使用的是哪種類型的繼電器？請將答案填寫在答題紙上題號12的對應(yīng)位置。（6）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的英文縮寫是什么？請將答案填寫在答題紙上題號13的對應(yīng)位置。（7）報警燈控制的工作原理是通過網(wǎng)關(guān)(A8)到協(xié)調(diào)器，再到節(jié)點(diǎn)，然后通過什么實(shí)現(xiàn)控制報警燈？請將答案填寫在答題紙上題號14的

10、對應(yīng)位置。（8）實(shí)現(xiàn)開關(guān)作用的是哪一種繼電器？請將答案填寫在答題紙上題號15的對應(yīng)位置（參考選項(xiàng)：A.節(jié)點(diǎn)型繼電器 B.電壓型繼電器 ）。第二部分 智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)應(yīng)用配置本部分要求完成智能家居網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器、節(jié)點(diǎn)板的連接，繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，實(shí)現(xiàn)界面、采集數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)對智能家居設(shè)備的控制和模擬應(yīng)用配置，并進(jìn)行NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)掛載和網(wǎng)關(guān)移植。說明：虛擬機(jī)登錄及提升權(quán)限的密碼是123，兩個動態(tài)鏈接庫lib-X86.so、lib-ARM.so及和庫關(guān)聯(lián)的頭文件存放于虛擬機(jī)桌面上的“庫文件”文件夾中。表2-1智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用設(shè)備清單設(shè)備名稱數(shù)量o 電腦1o USB轉(zhuǎn)串口1o USB公母頭串口連接線1o 協(xié)調(diào)

11、器1o 節(jié)點(diǎn)板3o 射頻頂板4o 棒狀天線4o 電源線4o 6410開發(fā)板（帶電源和液晶屏）1o USB下載線1o 網(wǎng)線1o SD(4G)卡1o SD卡讀卡器1o 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)操作臺（基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用模塊）11.設(shè)備連接首先完成智能家居網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器的連接，之后完成以下設(shè)備與節(jié)點(diǎn)板的連接。(1)完成溫濕度傳感器、空調(diào)模塊（數(shù)碼管）、燈光模塊（LED）與節(jié)點(diǎn)板1的連接。(2)完成窗簾模塊（步進(jìn)電機(jī)）、風(fēng)扇模塊(直流電機(jī))、煙霧傳感器、射燈(繼電器)與節(jié)點(diǎn)板2的連接。(3)完成光照傳感器、蜂鳴器(板載)、求助按鈕、人體紅外模塊與節(jié)點(diǎn)板3的連接。2.繪制拓?fù)鋱D根據(jù)連線操作中的描述用Visio工具畫出對應(yīng)關(guān)系

12、的拓?fù)鋱D,將其結(jié)果保存至“網(wǎng)關(guān)拓?fù)鋱DX.vsd”，并存于“桌面競賽結(jié)果”文件夾中。注：X代表參賽隊(duì)的工位號3.SD卡的制作將Superboot燒寫到SD卡中，燒寫SD卡所需要資料放置于“桌面競賽結(jié)果(網(wǎng)關(guān))競賽材料”文件夾中。4.Uboot的燒寫將Uboot燒寫到網(wǎng)關(guān)中，燒寫Uboot所需要的資料放置于“桌面競賽結(jié)果(網(wǎng)關(guān))競賽材料”文件夾中。5.內(nèi)核的燒寫將內(nèi)核燒寫到網(wǎng)關(guān)中，燒寫內(nèi)核所需要的資料放置于“桌面競賽結(jié)果(網(wǎng)關(guān))競賽材料”文件夾中。6.界面實(shí)現(xiàn)依照界面效果圖和控件的基本屬性表，實(shí)現(xiàn)控制界面，要求能夠體現(xiàn)如圖2-1控制效果。圖2-1 界面效果圖 圖2-2 啟動界面 圖2-3 過渡界面

13、完成歡迎界面（圖2-2）中“En”按鈕的功能，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊后進(jìn)入下一個頁面（圖2-3）。完成（圖2-3）中“智能家居”按鈕的功能，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊后進(jìn)入下一個頁面（圖2-1）。7.數(shù)據(jù)采集完成串口參數(shù)配置、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及實(shí)時顯示。（1）完成溫度參數(shù)的采集，并將溫度值實(shí)時顯示。（2）完成濕度參數(shù)的采集，并將濕度值實(shí)時顯示。（3）完成光照度參數(shù)的采集，并將光照值實(shí)時顯示。（4）完成煙霧參數(shù)的采集，并將煙霧值實(shí)時顯示。并將結(jié)果存于“桌面競賽結(jié)果(網(wǎng)關(guān))”文件夾中，命名為a.png。8.控制功能實(shí)現(xiàn)（1）電動窗簾控制功能通過點(diǎn)擊界面中窗簾區(qū)域?qū)崿F(xiàn)控制窗簾模塊的開啟(步進(jìn)電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動)和關(guān)閉(步進(jìn)電機(jī)逆時針轉(zhuǎn)動)

14、且完成界面中窗簾的開啟和關(guān)閉，要求:界面中的窗簾和窗簾模塊(步進(jìn)電機(jī))要同時動作。（2） 房間燈光控制功能 通過點(diǎn)擊界面中燈區(qū)域控制燈光模塊的開啟和關(guān)閉且完成界面中燈狀態(tài)的切換。要求:如圖2-1所示，燈1、燈2、燈3、燈4對應(yīng)著燈光模塊從左至右的1、2、3、4個燈且各燈控制互不影響。（3）蜂鳴器控制功能通過點(diǎn)擊界面中報警燈區(qū)域控制蜂鳴器的開啟和關(guān)閉且完成界面中報警燈狀態(tài)切換。要求:當(dāng)報警燈為紅燈的時候蜂鳴器關(guān)閉，報警燈為綠燈的時候蜂鳴器開啟。9.智能家居模擬應(yīng)用配置實(shí)現(xiàn)智能家居應(yīng)用中的四種模式，分別是日間模式、夜間模式、回家模式、自定義模式。具體要求如下：（1） 當(dāng)空調(diào)開關(guān)按鈕為“開”時，點(diǎn)擊

15、該按鈕，按鈕切換為“關(guān)”，同時將空調(diào)控制設(shè)置為開啟狀態(tài)，此時才能對空調(diào)進(jìn)行聯(lián)動控制；反之空調(diào)開關(guān)按鈕顯示為“開”，將空調(diào)控制設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)，空調(diào)不能進(jìn)行聯(lián)動控制。（2） 當(dāng)制動方式按鈕為“單個模式”時，點(diǎn)擊該按鈕，按鈕切換為“聯(lián)動模式”，再點(diǎn)擊“聯(lián)動模式”，按鈕切換為“單個模式”；當(dāng)按鈕為“單個模式”時，不能進(jìn)行聯(lián)動，當(dāng)按鈕為“聯(lián)動模式”時，才能進(jìn)行聯(lián)動。（3）日間模式保持溫度、濕度、光照、煙霧傳感器參數(shù)能夠?qū)崟r采集并顯示在界面的對應(yīng)區(qū)域中。關(guān)閉房間燈光，開啟房間窗簾(步進(jìn)電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動)，完成真實(shí)器件動作的同時更新相應(yīng)功能模塊在界面對應(yīng)區(qū)域中的狀態(tài)。當(dāng)室溫高于28且光照度大于150Lux時，

16、閉合房間窗簾并設(shè)置空調(diào)溫度為20；完成真實(shí)器件動作的同時更新相應(yīng)功能模塊在界面對應(yīng)區(qū)域中的狀態(tài)，如不滿足條件則不執(zhí)行動作。（4）夜間模式保持溫度、濕度、光照、煙霧傳感器參數(shù)能夠?qū)崟r采集并顯示在界面的對應(yīng)區(qū)域中。開啟房間燈光、閉合窗簾(步進(jìn)電機(jī)逆時針轉(zhuǎn)動)、設(shè)置空調(diào)溫度為24，完成真實(shí)器件動作的同時更新相應(yīng)功能模塊在界面對應(yīng)區(qū)域中的狀態(tài)。（5）回家模式保持溫度、濕度、光照、煙霧傳感器參數(shù)能夠?qū)崟r采集并顯示在界面的對應(yīng)區(qū)域中。當(dāng)溫度高于25、光照度低于200Lux，且濕度值超過80%的時候，開啟窗簾（步進(jìn)電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動），同時開啟蜂鳴器，設(shè)置空調(diào)溫度為18；如條件不滿足時，設(shè)置空調(diào)溫度為24，同時

17、關(guān)閉蜂鳴器；完成真實(shí)器件動作的同時更新相應(yīng)功能模塊在界面對應(yīng)區(qū)域中的狀態(tài)。（6）自定義模式保持溫度、濕度、光照、煙霧傳感器參數(shù)能夠?qū)崟r采集并顯示在界面的對應(yīng)區(qū)域中。分別對將需要開啟的電器勾選，點(diǎn)擊“自定義模式啟動”按鈕后，更新相應(yīng)功能模塊在界面對應(yīng)區(qū)域中的狀態(tài)，“自定義模式啟動”按鈕切換為“自定義模式關(guān)閉”。點(diǎn)擊“自定義模式關(guān)閉”按鈕，停止自定義模式的條件觸發(fā)，“自定義模式關(guān)閉”按鈕切換為“自定義模式啟動”。10.NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的掛載（1）將共享目錄掛載到虛擬機(jī)/mnt下，列出根目錄，并將結(jié)果截屏以b.png名字保存至“桌面競賽結(jié)果(網(wǎng)關(guān))”文件夾中。（2）完成NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)掛載的配置

18、，并將結(jié)果(即輸入的命令和正確的字符數(shù))截屏以c.png名字保存至“桌面競賽結(jié)果(網(wǎng)關(guān))”文件夾中。（3）列出網(wǎng)關(guān)根目錄，并將結(jié)果截屏以d.png名字保存至“桌面競賽結(jié)果(網(wǎng)關(guān))”文件夾中。11.網(wǎng)關(guān)移植將第9題中實(shí)現(xiàn)的智能家居模擬應(yīng)用全部移植到網(wǎng)關(guān)上，并能夠正常運(yùn)行。第三部分 智能家居應(yīng)用軟件配置本部分要求完成設(shè)備連接、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的繪制、上機(jī)位開發(fā)界面設(shè)計、實(shí)現(xiàn)界面邏輯流程與軟件模塊。表3-1智能家居模擬應(yīng)用模塊設(shè)備清單:設(shè)備名稱數(shù)量o 電腦1o USB轉(zhuǎn)串口線1o 協(xié)調(diào)器1o 節(jié)點(diǎn)板3o 射頻頂板4o 棒狀天線4o 人體感應(yīng)傳感器模塊1o 干簧管按鍵模塊1o USB攝像頭1o 可燃?xì)怏w傳感

19、器模塊1o 煙霧傳感器模塊1o 溫濕度傳感器模塊1o 光照傳感器模塊1o LED燈組模塊1o 數(shù)碼管模塊1o 電源線11. 連線操作（1）PC1機(jī)與協(xié)調(diào)器用USB轉(zhuǎn)串口線連接；（2）將LED燈組、數(shù)碼管（模擬空調(diào)）、溫濕度傳感器、可燃?xì)怏w傳感器、人體感應(yīng)傳感器、煙霧傳感器、光照度傳感器、干簧管按鍵根據(jù)對應(yīng)的接口名稱插在模塊對應(yīng)的位置上，并確認(rèn)連接正確；（3）LED燈組、數(shù)碼管（模擬空調(diào)）、溫濕度傳感器、可燃?xì)怏w傳感器、人體感應(yīng)傳感器、干簧管按鍵受控于節(jié)點(diǎn)板A；（4）煙霧傳感器、蜂鳴器、模擬風(fēng)扇受控于節(jié)點(diǎn)板B； （5）光敏傳感器、模擬電動窗簾受控于節(jié)點(diǎn)板C；（6）依次打開“協(xié)調(diào)器 節(jié)點(diǎn)板A 節(jié)點(diǎn)板B 節(jié)點(diǎn)板C”的電源開關(guān)，給其供電，看到上述3塊節(jié)點(diǎn)板聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)指示燈為紅色時，表明設(shè)備組網(wǎng)成功，可以進(jìn)行后續(xù)操作。注：協(xié)調(diào)器和節(jié)點(diǎn)板勻?yàn)?V直流電源供電2. 繪制拓?fù)鋱D根據(jù)連線操作中的描述用Visio工具畫出對應(yīng)關(guān)系的拓?fù)鋱D，完成后的圖紙放置在“桌面競賽結(jié)果（上位機(jī)）”文件夾中。3. 上位機(jī)開發(fā)界面參考參賽者在VisualStudio2010集成開發(fā)環(huán)境下，使用C#開發(fā)語言，完成一套上位