基于QT的智慧家庭控制中心

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今天非常榮幸地向各位小伙伴展示并分享共創(chuàng)社中一位成員精心完成的項目成果，該項目依托ElfBoard開發(fā)板為核心硬件平臺，采用Qt框架構(gòu)建了一套全面的智慧家庭控制中心系統(tǒng)。該系統(tǒng)由四大核心功能模塊整合而成：網(wǎng)絡通信接口、氣象信息展示、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控及家居智能管理。

網(wǎng)絡連接模塊負責自動掃描并接入周邊可用的Wi-Fi網(wǎng)絡，確保系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)源的穩(wěn)定互聯(lián)。

天氣預報模塊在成功建立網(wǎng)絡連接后，能夠?qū)崟r獲取并顯示指定地理位置的天氣狀況信息，為用戶提供便捷的氣象服務。

室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測模塊借助集成的溫濕度傳感器設備，實現(xiàn)對居住空間內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測和精準記錄，以維護理想的居住環(huán)境條件。

家居控制中心作為系統(tǒng)的核心交互部分，具備對諸如LED照明設備以及蜂鳴器等家居設施的智能化管控能力，用戶可通過該中心輕松實現(xiàn)遠程操控與自動化場景設定。

項目軟硬件需求

1、ELF 1開發(fā)板

2、4.3英寸電容屏

3、QT

4、實況天氣接口API開發(fā)指南 未來一天天氣預報api - 天氣API

5、Wi-Fi（RTL8723DU）

項目功能

1、網(wǎng)絡連接

網(wǎng)絡連接部分的UI如圖所示：

本項目使用wpa_supplicant工具連接Wi-Fi，該工具是ElfBorad開發(fā)板的操作系統(tǒng)自帶的。掃描附近的Wi-Fi，然后將數(shù)據(jù)存儲到wifiname.txt文件中，核心代碼如下:

? system("killall wpa_suppicant"); qDebug()<<"killall wpa_suppicant"; system("rm -rf /var/run/wpa_supplicant"); qDebug() << "rm /var/run/wpa_supplicant"; QThread::msleep(1000); system("killall udhcpc"); qDebug() << "killall udhcpc"; QThread::msleep(1000); system("wpa_supplicant -D nl80211 -i wlan0 -c /etc/wpa_supplicant.conf -B"); qDebug() << "wpa_supplicant"; QThread::msleep(1000); system("killall wpa_cli"); QThread::msleep(1000); system("wpa_cli -i wlan0 scan"); QThread::msleep(1000); system("wpa_cli -i wlan0 scan_results > ./wifilist"); QThread::msleep(1000); system("cat wifilist |awk -F'\t' '{print $5}'> wifiname.txt");

該部分的代碼的作用是讀取wifiname.txt文件，然后將信息更新到UI中。

while (j<=12) { j++; str = in.readLine(); qDebug()setVisible(true); ui->Wlan1->setText(str); break; case 2:ui->Wlan2->setVisible(true); ui->Wlan2->setText(str); break; case 3:ui->Wlan3->setVisible(true); ui->Wlan3->setText(str); break; case 4:ui->Wlan4->setVisible(true); ui->Wlan4->setText(str); break; case 5:ui->Wlan5->setVisible(true); ui->Wlan5->setText(str); break; case 6:ui->Wlan6->setVisible(true); ui->Wlan6->setText(str); break; case 7:ui->Wlan7->setVisible(true); ui->Wlan7->setText(str); break; case 8:ui->Wlan8->setVisible(true); ui->Wlan8->setText(str); break; case 9:ui->Wlan9->setVisible(true); ui->Wlan9->setText(str); break; case 10:ui->Wlan10->setVisible(true); ui->Wlan10->setText(str); break; case 11:ui->Wlan11->setVisible(true); ui->Wlan11->setText(str); break; case 12:ui->Wlan12->setVisible(true); ui->Wlan12->setText(str); break; default:break; } }

該部分代碼的作用是在用戶選擇好連接的wifi并輸入密碼后連接Wi-Fi。

char set_ssid[64]; char set_password[64]; char select_wlan[64]; if (ui->wifimima->text().isEmpty()) { QMessageBox::warning(this,tr("Connect information"), tr("密碼不能為空")); } else { int i =get_i(); sprintf(set_ssid,"wpa_cli -i wlan0 set_network %d ssid '"%s"'",i,wifiName.toLatin1().data()); sprintf(set_password, "wpa_cli -i wlan0 set_network %d psk '"%s"' ",i,ui->wifimima->text().toLatin1().data()); qDebug() << set_password; sprintf(select_wlan, "wpa_cli -i wlan0 select_network %d ",i); system(set_ssid); system(set_password); system("wpa_cli -i wlan0 list_network"); system(select_wlan); system("udhcpc -i wlan0 -B");

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2、天氣預報

該頁面的UI如圖所示：

準備工作

在實況天氣接口API開發(fā)指南 未來一天天氣預報api - 天氣API網(wǎng)站注冊，注冊好后可以看到如下信息，每個郵箱號有3000次的免費的請求機會。

這里使用的是V61接口，https://tianqiapi.com/index/doc?version=v61，該接口下的天氣信息的JSON格式如下所示：

?{ "cityid":"101271201", #城市編號 "date":"2020-07-15", "week":"星期三", "update_time":"10:15", #更新時間 "city":"內(nèi)江", #城市名稱 "cityEn":"neijiang", "country":"中國", "countryEn":"China", "wea":"陰", #實時天氣情況 "wea_img":"yin", "tem":"25", #實時溫度 "tem1":"29", #高溫 "tem2":"23", #低溫 "win":"西風", #風向 "win_speed":"2級", #風力等級 "win_meter":"小于12km/h", #風速 "humidity":"97%", #濕度 "visibility":"24.22km", #能見度 "pressure":"961", #氣壓 "uvIndex":"3", #紫外線等級 "uvDescription": "中等",#紫外線描述 "air":"15", #空氣質(zhì)量 "air_pm25":"8", #pm2.5 "air_level":"優(yōu)", "air_tips":"空氣很好，可以外出活動，呼吸新鮮空氣，擁抱大自然！", "rain_pcpn":"2.5",#降雨量2.5mm "alarm":{ "alarm_type":"暴雨", #預警類型 "alarm_level":"橙色", #預警等級 "alarm_content":"內(nèi)江市氣象臺7月15日5時23分發(fā)布第16號暴雨橙色預警信號: 預計我市市中區(qū)部分地方3小時降雨量將達50毫米以上，并伴有雷電和陣性大風，請加強防范強降水、雷電和大風等帶來的危害。 （預警信息來源：國家預警信息發(fā)布中心）" #預警描述 }, "aqi":{ #空氣質(zhì)量指數(shù)詳情 "air":"15", "air_level":"優(yōu)", "air_tips":"空氣很好，可以外出活動，呼吸新鮮空氣，擁抱大自然！", "pm25":"8", "pm25_desc":"優(yōu)", "pm10":"10", "pm10_desc":"優(yōu)", "o3":"47", "o3_desc":"優(yōu)", "no2":"12", "no2_desc":"優(yōu)", "so2":"8", "so2_desc":"優(yōu)", "co": "1", "co_desc": "優(yōu)", "kouzhao":"無需戴口罩", "waichu":"適宜外出", "yundong":"適宜運動", "kaichuang":"適宜開窗", "jinghuaqi":"關(guān)閉凈化器", "cityid":"101271201", "city":"內(nèi)江", "cityEn":"neijiang", "country":"中國", "countryEn":"China" } }

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請求數(shù)據(jù)

請求天氣數(shù)據(jù)的代碼如下所示，appid后面的數(shù)字和appsecret是在注冊時網(wǎng)站給的密匙。

char quest_array[256] = "http://v1.yiketianqi.com/api?unescape=1&version=v61&appid=19311841&appsecret=nAGo24xi&city="; QNetworkRequest quest; sprintf(quest_array, "%s%s", quest_array, cityStr.toUtf8().data()); quest.setUrl(QUrl(quest_array)); quest.setHeader(QNetworkRequest::UserAgentHeader, "RT-Thread ART"); manager->get(quest); /*發(fā)送get網(wǎng)絡請求*/

我們在發(fā)送完請求信息后，會獲得回復信息，信息是json格式，我們只需要解析該json數(shù)據(jù)就行。主要代碼如下所示。

QJsonDocument json_recv = QJsonDocument::fromJson(all.toUtf8(), &err);//解析json對象 if (!json_recv.isNull() && err.error == QJsonParseError::NoError) { QJsonObject object = json_recv.object(); QStringList keys = object.keys(); foreach (const QString& key,keys){ qDebug() << "Key:" setText(weather_type); ui->label_temperature_2->setText(wendu); ui->label_wind_2->setText(fengli); ui->label_kongqizhiliang->setText(kongqizhiliang); ui->label_uv->setText(ziwaixian); ui->label_recommend_2->setText(tuijian); }

3、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測

該部分的UI如圖所示：

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該部分的代碼比較簡單，主要是新建立一個線程，然后不停的讀取傳感器的信息，然后將相關(guān)的信息展示即可。核心代碼如下：

void CollentdataThread::run() { int fd = aht20_init(); emit send(temp,hum); while (1) { /*read temp data*/ aht20_read(fd); emit send(temp,hum); sleep(2); } }

4、家居控制中心

該部分的UI如圖所示：

該部分主要是利用為了充分的展示開發(fā)板上的硬件而制作，我們假設3個lLED燈就是我們家里的燈，蜂鳴器可以假設為報警器。本身而言沒什么。

軟件編譯

在ElfBoard的官方教程中有詳細介紹如何在ELF 1開發(fā)板上編譯QT程序。在這里需要強調(diào)一點的是，在使用arm-gcc編譯完成后的可執(zhí)行文件是不能在X86的電腦上運行的，需要先在電腦上調(diào)試軟件，成功之后，再使用arm-gcc編譯，然后移植到ELF 1開發(fā)板上。

項目總結(jié)

這款智慧家庭的APP深度整合了ELF 1開發(fā)板硬件資源，包括Wi-Fi模塊、LED照明系統(tǒng)、溫濕度傳感器以及蜂鳴器等組件。項目構(gòu)建過程中巧妙的利用了Wi-Fi，特別定制了一個功能完備的天氣預報界面，用戶通過該界面能夠輕松獲取不同地區(qū)的實時天氣信息，從而將智慧佳通控制范圍拓展至環(huán)境監(jiān)測及在線信息服務領(lǐng)域。