第1章　概  述

（作者小波QQ463431476)

(來源http://blog.chinaaet.com/zhaocundang/p/5100017645博客）

(來源   http://www.cnblogs.com/xiaobo-Linux/博客）

1.1 設計背景與意義

安卓物聯繫統的設計主要是解決安卓手機APP與智能硬體的結合，將互聯網和生活中使用的家用電器結合。像智能家居那樣，未來的發展離不開互聯網，更離不開物聯體系。手機通過4G網路就可以與家庭網路相連接，個人不在家中，就可以知道家裡發生的所以事情，只要動一動手指頭，在手機APP上點一點，遠在千里之外就可以控制家裡的臺燈，風扇，熱水器等家用電器，如果回家晚，就可以提前打開APP，通過網路打開家裡的熱水器。此外還可以遠程監控家裡的情況，給生活提供更多的便捷與快樂。物聯繫統APP的設計朝著智能化發展方向，與物聯網相結合，為生活帶來方便，為生活增添樂趣。

1.2 設計目標

（1）瞭解並熟練編寫Android代碼，瞭解安卓相關框架，瞭解安卓開發體系與運行機制，瞭解Eclipse Android環境的配置。

（2）使用多種Android組件，熟練使用Android多種控制項。本軟體是基於Eclipse開發環境，採用了Activity, Broadcast Receiver, Service組件，頁面菜單採用Navigation Drawer ，每個頁面採用Fragment，能任意比例適應手機大小，而且比較靈活。首頁採用grid view網格佈局，只是採用了橫向佈局，能夠橫向滾動的效果，可以快速地打開任意頁面，比較方便。

（3）採用語音識別控制。項目中採用科大 訊 飛 語音識別API介面，來語音控制電器，小車，快速方便，而且具有語音文本朗讀的功能。

（4）最簡約的界面UI設計，採用Tranlucent沉浸式，獲得簡明友好的界面設計，扁平化簡約圓形按鈕，導航抽屜的快捷方便，最大限度的節省界面空間佈局。

（5）使用Socket 套接字 連接WIFI 並實現傳輸數據，主要傳輸字元，用來控制硬體設備的高低電平觸發。

（6）實現多種數據存儲方式：完成SQLite資料庫的存儲，主要存儲用戶登錄賬號密碼；另外一種比較輕快的數據儲存方式share preference，主要用來暫時存儲WIFI設置信息數據。

（7）實現硬體的焊接工作，主要是對Arduino開發板代碼的設計，臺燈風扇USB介面以及外部供電介面的設計，舵機連接的方式，攝像頭有OpenWrt路由器連接的設置，繼電器的焊接，以及平衡車電機驅動模塊，MPU6050陀螺儀，Arduino主控，電機碼盤和電機的接線方式。

第2章　需求分析

2.1 功能需求

安卓手機物聯繫統APP可以通過4G網路連接到家庭網路，查看家裡的具體情況，可以查看家庭監控，可以遠程遙控攝像頭向左，向右轉動。可以遠程式控制制家裡面的電器，例如熱水器，臺燈，風扇等家庭電器。此外也可以遙控智能平衡車，實現小車的前進，後退，向左，向右等。

2.2 界面需求

（1）登錄、註冊界面

首先是用戶登錄界面，用戶登錄和註冊的界面為同一個，用來登錄並註冊賬號密碼並且保存在SQLite資料庫中。用戶可以隨時登錄並註冊相關賬號信息，SQLitte資料庫保存賬號信息使用戶信息更加安全，便於維護資料庫。

（2）主屏界面

用戶主界面用來使用戶快速地選擇功能，採用GridView,實現了橫線滾動，可以使用戶有更好的體驗。

（3）用戶界面

用戶界面主要顯示用戶的信息，採用TextView來顯示可以完成什麼樣的功能。

（4）攝像頭界面

攝像頭界面主要實現監控視頻的實時顯示，以及控制監控攝像頭向左，向右轉動。

（5）網路界面

網路界面主要用來配置用戶設置的WIFI地址，視頻埠和控制埠號，便於開發維護，採用Share Preference輕量級存儲數據，可以方便的保存數據，下次不用再次輸入內容。

（6）電器界面

電器界面主要控制臺燈、風扇的開關。

（7）語音界面

採用科大訊飛語音API介面，實現語音識別控制電器打開關閉，以及對平衡車的姿態控制。

（8）小車界面控制

主要實現對平衡車的前進、後退、向左、向右的方向控制。

//http://www.cnblogs.com/xiaobo-Linux/  qq463431476 （趙存檔編寫）

第3章　概要設計

3.1 設計框架圖

系統主要分為5大主模塊，主要是用戶數據模塊，攝像頭模塊，網路配置存儲模塊， 控制模塊，語音識別和語音朗讀模塊，小車控制模塊，系統總體框圖如3.1所示：

圖3.1 系統設計框圖

 3.2系統模塊框圖設計

（1）用戶登錄/註冊模塊框圖

採用SQLite3資料庫作為存儲數據的方案，可以方便的維修用戶信息。用戶登錄、註冊框圖如圖3.2.1所示：

圖3.2.1系統登錄註冊框圖

（2）攝像頭模塊框圖

攝像頭模塊主要顯示監控畫面，以及控制攝像頭左轉和攝像頭右轉，如圖3.2.2所示：

圖3.2.2攝像頭框圖

（3）網路設置模塊框圖

網路設置模塊主要設置網路的URL地址，網路攝像頭的埠號，網路控制埠號，框圖如圖3.2.3所示：

圖3.2.3網路設置模塊框圖

（4）電器模塊框圖

電器模塊框圖主要實現臺燈，風扇的打開和關閉，框圖如圖3.2.4所示：

圖3.2.4電器控制模塊框圖

（5）語音模塊框圖

語音模塊主要實現用語音識別來控制臺燈和風扇的開關，平衡車方向的控制。框圖如圖3.2.5所示：

圖3.2.5電器控制模塊框圖

（5）小車控制模塊框圖

小車模塊主要是控制小車的方向，前進，後退，向左，向右，以及連接WIFI，框圖如圖3.2.6所示：

圖3.2.6小車控制模塊框圖

3.3 設計框架說明

3.3.1 後臺服務

 語音識別和語音文本朗讀使用了後臺服務組件，採用Service的好處就是可以靈活的調用服務，後臺運行。語音模塊通過Intent Start Service的方式來啟動Service服務，調用Stop Service 開關Service服務。服務裡面主要實現語音API介面調用，語音識別，獲取語音識別的結果，返回給Fragment。

3.3.2 SQLite 資料庫存儲

 用戶登錄註冊模塊採用了SQLite資料庫，SQLite3資料庫用來存儲用戶的賬號密碼信息，方便維護用戶信息數據。首先建立一個SQLite Helper的類來重載增刪 改 查的方法，並且建立Database數據文件,以及建立表格。然後在用戶類中自己定義函數實現增刪改查。

3.3.3 Share Preference數據存儲

Android輕量級的數據存儲用來暫時存儲用戶的偏好設置，非常方便。用戶存儲的數據都是存放在XML文件中。

3.3.4 Grid View 數據適配器

數據適配器將圖片和標題存放到鏈表數據結構中，顯示的時候就以圖片或者標題的長度遍歷鏈表，輸出完整的圖片和文字標題。

3.3.5 Navigation Drawer導航抽屜

導航抽屜就是側滑出界面菜單，節省空間佈局大小。側滑菜單採用Fragment裡面包含一個List View, 採用一個數據適配器，List View裡面包含圖片和標題。

第4章Arduino開發板硬體方案

4.2.1 Arduino 主控搭建

（1）採用了Arduino Nano 最小板外加一個擴展版，主要用來控制臺燈、風扇，語音模塊和攝像頭舵機，如圖4.2.1.1所示：

圖4.2.1.1 Arduino Nano 主控板

（2）控制平衡車則是採用了Arduino UNO R3板，如圖4.2.1.2所示：

圖4.2.1.2 Arduino Uno板

4.2.2 Arduino 臺燈、風扇繼電器搭建

繼電器用來弱電控制強電，給繼電器供電，來控制臺燈、風扇的打開和關閉，如圖4.2.2.1所示：

圖4.2.2.1 臺燈、風扇繼電器

4.2.3 舵機和攝像頭的搭建

舵機主要控制攝像頭的左轉和右轉，攝像頭用來採集視頻圖像，如圖4.2.3.1所示：

圖5.2.3.1 舵機攝像頭

4.2.4 SYN6288語音文本合成模塊

模塊主要用於語音合成，播放臺燈“臺燈已經關閉”，“臺燈已經打開”或者播放“風扇已經關閉”，“風扇已經打開”語音提示音，如圖4.2.4.1所示：

圖4.2.4.1 SYN6288語音合成模塊

4.2.5 OpenWrt 路由器模塊

Openwrt簡單就是跑在微控制器上的Linux操作系統

路由器主要實現WIFI熱點，以及攝像頭圖像的採集，WIFI串口控制Arduino MCU主控板的工作，如圖4.2.5.1所示：

帶串口的TX RX GND,然後連接MCU Arduino上的RX TX GND，即可通信（前提是Openwrt上安裝ser2net一類的串口轉發接收數據軟體）

圖4.2.5.1 OpenWrt路由器

4.2.5 平衡車整體電路搭建設計

平衡車系統電路搭建主要包括Arduino UNO R3主控制板，L298N電機驅動模塊，MPU6059陀螺儀模塊，降壓模塊，其他包括電池，電機等部件，整體設計如圖4.2.5.2所示：

圖4.2.5.2平衡車整體電路搭建

4.2.6 上部分電路搭建設計

上部分主要是控制臺燈、風扇和舵機攝像頭的左右轉動，如圖4.2.6.1所示：

圖5.2.6.1 上部分電路設計

第五章測試

5.2.4 語音識別測試

    主要看語音識別是否成功，測試圖5.2.4

圖5.2.4 語音識別測試圖

5.2.5 廣播發送接收測試