基于Android软件终端远程控制智能家居系统软件的实现

1、本 科 毕 业 论 文THESIS OF BACHELOR（20112015年）题 目： 基于Android软件终端远程控制智能家居系统软件的实现 系 别： 电子与信息工程学院 专业班级： 电子信息工程 学生姓名： 张三 学号： 0000000000000 指导教师： 李四 职称： 副教授 起讫日期： 2015.3.12015.7.1 安顺学院本科生毕业论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人

2、完全意识到本申明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：安顺学院本科生毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权安顺学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期：导师签名： 日期：安顺学院2015届本科毕业论文（设计）基于Android软件终端远程控制智能家居系统软件的实现专业：电子信息工程 学 号：201103124019 姓名：王二 指导教师：李四摘 要在国内智能家居体系历经了数十

3、载地发展，并开始走向了平常百姓家庭，它是采用先进的GSM网络通信技术、GSM虚拟网关技术、智能语音技术、JSON解析技术、储存技术以及芯片控制技术，将与家居生活紧密相关的电磁门控制、电灯控制、窗帘控制、智能语音以及安防等有机的结合在一起，并通过智能软件终端统一进行管理和控制。“一键式控制”和“语音式控制”的设计理念使得人们的生活更加方便、快捷、智能。Android 系统作为新一代操作系统的代表，它凭借着特有的开放性平台优势，已成为现在最重要的移动终端设备的系统之一，在该系统平台开发的互联网应用也是越来越多。Android系统的飞速发展以及相关技术的进一步成熟，无不为智能家居客户端的选型带来了崭

4、新的思路以及广阔的应用前景。因此，本论文提出了一种基于 Android 软件终端远程控制智能家居系统软件实现的解决方案。该系统既可用于普通住宅的家庭用户，也可用于酒店等子系统，实现了家用电器的远程控制和本地控制相结合。关键词：芯片控制 智能家居 Android软件终端 智能语音Based on the Android software terminal remote control software implementation of the smart home system In domestic smart home system after decades of development

5、, and start to the homes of ordinary people, and it is the use of advanced GSM network communication technology, GSM virtual gateway technology, intelligent speech technology, JSON parsing technology, storage technology and chip control technology, will be closely related to household life of electr

6、ic control, curtain control, intelligent voice and security and other organic unifies in together, and through the intelligent software terminal unified management and control."One-click control" and "phonetic form control" design concept makes people's life more convenient,

7、fast and smart. Android as a representative of the new generation of the operating system, its unique advantage of open platform, now has become one of the most important mobile terminal equipment system, in the system development of Internet application platform is also more and more.The rapid deve

8、lopment of the Android system and related technology of further mature, all smart home to the client selection has brought new ideas and broad application prospects.Therefore, this paper puts forward a based on Android terminal software to realize remote control of smart home system solution. The sy

9、stem can be used for both ordinary residential home users, can also be used in hotels and other subsystems, implements the combination of household appliances remote control and local control.Keywords: Chip control, Smart home, The Android software terminal, Intelligent voiceII安顺学院2015届本科毕业论文（设计）目 录

10、摘 要IAbstractII1 总论11.1课题背景及选题意义11.2 国内外研究状况12 Android平台研究22.1 Android 系统22.1.1 Android 基本架构32.1.2 Android 开发环境搭建42.2 储存技术52.3 布局技术52.4 Android 客户端用户界面62.4.1 引导界面62.4.2 介绍界面72.4.3 合成设置界面72.4.4 语音控制主界面82.4.5 听写设置界面82.4.6 家用负载添加管理92.4.7 语音控制中心设置界面92.5 基于Android与GSM虚拟网关通信103 系统硬件设计103.1 智能家居控制系统整体架构图103

11、.2 智能家居硬件模型113.3 无线通信实现方式的选择113.4 硬件控制芯片简介123.4.1 硬件控制芯片选择123.4.2 ARM控制终端简介134 系统软件部分134.1 智能家居控制系统整体流程图134.2 硬件控制芯片主要程序144.3 Android程序整体架构和指令集编码方式154.4 引导界面主要程序174.5 程序入口界面主要程序184.6 智能控制主界面主要程序194.7 控制中心设置界面主要程序224.8 工具SharedPreferencesUtil类保持配置信息主要程序234.9 人机对话识别结果JSON解析主要程序235 测试与总结245.1 测试环境245.2

12、 测试方法以及结果分析255.2.1 功能测试255.3 总结28 5.4 展望29参考文献30致谢.32安顺学院2015届本科毕业论文（设计）1 总论1.1课题背景及选题意义近年来，“智能家居”这一时尚、新的科技词汇在报纸、电视以及互联网等各类媒体上都可以看到。智能家居是以住宅为平台，利用网络通信技术、无线或有线的组网技术以及计算机技术，将与家居生活紧密相关的电磁门控制、电灯控制、窗帘控制、智能语音以及安防等有机的结合在一起，并通过网络统一进行管理和控制，达到“以人为本”的全新智能家居生活体验。智能家居相比传统家居而言，不仅具有传统的居住功能，更可以提供舒适、安全、宜人的家庭生活条件，而且利

13、用全方位的信息交互功能，可以帮助家庭和外部信息保持及时有效的沟通，这样不仅可以优化人们的生活方式，帮助人们更加合理的安排时间，而且能有效提高家庭生活的安全性1。随着科技的发展，智能家居系统的发展也已进入了一个数字化、网络化的阶段。用户通过互联网功能，就可以在世界的任何一个地方控制家中的设备。随着手机和3G网络的普及，用户不需要亲自在家操作，便可以通过外观小巧、方便携带的智能手机在任何时间、地点对家中所有的家居设备完成远程控制和集中管理，将原本一座很普通的住宅转变为集安全、便捷、舒适以及低碳环保为一体的高智能住宅，继而给人们的生活带来前所未有的便捷2。可以想象一下，在不远的将来，智能家居系统将会

14、广泛的应用于千家万户。在家时，仅仅通过一个小小的智能终端，就能控制家中的电器；早晨起床时，通过预先的时间设定，卧室的窗帘自动拉开，厨房的电饭煲开始自动工作；下班回家前，通过远程联网控制，房间的空调系统打开，使室内达到舒适的温度3。家居智能化的普及，无不使人们的生活更加便捷和舒适。1.2 国内外研究状况智能家居这一概念在国外发展起步较早，早在 1984 年美国康乃迪克州就出现了世界上第一幢智能化建筑 City Place Building，由于当时的科技并不是很发达，所谓的智能化也只是在大楼改造时加入了计算机系统的应用，通过该系统可以集中监控大楼内的空调和电梯等设备，并提供一些语音、邮件信息之类

15、的交互式通信服务4。目前德国、新加坡、美国等发达国家已开始较广泛的应用智能家居，并且在这个智能家居领域的研究已经有了不可小觑的成果。我国的智能家居产业从20世纪90年代中后期如雨后春笋般兴起。1999年，建设部对全国住宅小区全面实施智能化技术示范工程，这对智能化住宅小区迈入快速发展阶段具有里程碑意义5。2000年，由海尔集团提出的“e 家庭”的概念，与微软公司的windowMe 技术以及其他网络家电技术相结合。其中，中央控制器选用海尔电脑，无线通讯数字控制中心亦选用海尔移动电话，同时以其他网络家电作为终端设备，从而成为了具有真正意义上中国家居智能化的典范6。然而，由于我国智能家居发展历史较为短

16、暂，所以至今还没有形成较为全面、统一的技术标准和产业标准，也未能实现大规模智能家居的应用。同时，国家也通过颁布相关的政策法规来促进智能家居产业的发展，将研究通信网络技术和相关产品的开发列为重点发展方向，并通过各种媒体渠道进行广泛宣传。迅速普及的网络技术和智能化小区对智能家居的发展起到了积极的推动作用。现在已有一部分居民接受了智能家居这个概念，很多小区的开发商也都或多或少考虑加入智能化设施，并将其作为一种亮点进行宣传推广7。由此可以说，智能家居正在逐步从各个方面融入人们的日常生活。2 Android平台研究2.1 Android 系统 Android 一词的本义为“机器人”，是 Google 公

17、司于 2007 年 11 月 5 日宣布推出的智能操作系统的名称，该系统基于 Linux 平台并且完全开源，主要适用于移动设备，如智能手机和平板电脑。 Android 系统在正式推向市场之前，拥有两个以机器人名称来对其命名的内部测试版本，它们分别是阿童木（Android Beta）和发条机器人（Android 1.0）。后来由于涉及到版权问题，Google 从 Android 1.5 发布的时候将其命名方式改为甜点命名法。甜点的尺寸越来越大代表了版本的更新顺序，然后按照 26 个英文字母进行排序：Cupcake纸杯蛋糕（Android 1.5），Donut 甜甜圈（Android 1.6），E

18、clair 松饼（Android 2.0/2.1），Froyo 冻酸奶（Android 2.2），Gingerbread 姜饼（Android 2.3），Honeycomb 蜂巢（Android3.0），Ice Cream Sandwich 冰激凌三明治（Android 4.0），Jelly Bean 果冻豆（Android4.1/4.2）8。目前最新版本为Android 2.4 Gingerbread和Android 3.0Honeycomb。2.1.1 Android 基本架构 Android 系统架构自上而下可分为应用程序（Applications）、应用程序框架 (Applicatio

19、n Framework）、系统运行库（Libraries）、系统内核（Linux Kernel）四个部分9，如图 2-1 所示:。图 2-1 Android 系统架构图1. 应用程序（Applications） Android 平台的版本发布时会带有如短信、联系人、浏览器、地图等一部分必要的核心应用程序，开发者若想要开发相关的应用，都是基于这一层来实现的。在这一层主要通过 JAVA 语言调用 Android 的 API 接口来编程的。2. 应用程序框架（Application Framework） Android 应用程序框架使得开发人员可以访问核心应用程序的 API 框架，与Windows

20、平台上的应用程序概念不同，Android 采用了基于组件的设计理念。该设计理念可以支持组件的重用，开发人员可以开放自己程序中的某些模块供其他程序调用，同时，也可以调用其他程序开放的模块，这种设计使得开发人员能够很方便的替换应用程序中的某些组件。应用程序框架中经常用到的组件和服务主要包括五种10： View System、Activity Manager、Content Provider、Notification Manager、Resource Manager。3. 系统运行库（Libraries）Android 系统运行库包含了 Android 类库和 Android 运行时组件两个部分。A

21、ndroid 类库是一些 C/C+库，通过应用程序框架为开发者提供服务。Android 平台的类库包括10：Lib C、Media Framework、Surface Manager、SGL、OpenGL | ES、FreeType、SSL、SQLite、WebKit。4. 系统内核（Linux Kernel） Android 系统服务通常采用 Linux 2.6 内核，主要是提供网络堆栈、驱动程序模型、进程管理、内存管理以及安全性的核心系统服务。Linux 内核是基于硬件和软件之间的一个抽象层，也是两者之间的桥梁。2.1.2 Android 开发环境搭建 Android 平台为开发者提供了免

22、费和开放的开发环境，并且使用其提供的帮助文档和工具，开发者可以快速地编写应用程序。开发环境的搭建步骤如下11：1. 下载 Android SDKAndroid 软件开发工具包 Software Development Kit（SDK）是 Google 公司针对Android 系统推出的手机开发平台，具有强大的功能和完备的调试手段。使用浏览器登录 Windows 版本的 SDK 包，解压后即可使用。2. 下载 JDK6JDK（Java Development Kit）是 Sun Microsystems 针对 Java 开发者的产品，由于Android 是用 Java 语言来开发应用程序的，所以

23、必须包含 JDK 的开发包。浏览器登录 Windows 平台JDK6 版本的开发包。3. 下载 Eclipse3.7.2Java IDE（Integrated Development Environment，集成开发环境）的产品有很多，有商业性质的，也有免费开源的，如 Eclipse、JBuilder、NetBeans。在本项目中选用 Eclipse作为开发工具，Eclipse 是一个基于 Java 语言并且开放源代码的可扩展开发平台。浏览器登录 /downloads/，下载 Eclipse Classic 3.7.2 版本。4. 下载 Eclipse

24、 中 Android ADT 插件 Android ADT（Android Development Tools）是在 Eclipse IDE 中构建 Android 应用程序的插件。ADT 扩展了 Eclipse 的功能，使用它可以快速建立新的 Android 项目。通过 Eclipse 软件菜单栏中的 update 功能即可下载 AndroidADT插件，添加的update 站点为 http:/dl- 完成以上四个步骤后能打开Eclipse，并且可以创建 AndroidApplication Project 项目，则表明 Android 开发环境已搭建成功。2.2 储存技术 在开发Andro

25、id 应用程序时，系统默认提供内部存储和外部存储。内部存储包括SQLite 数据库存储方式、文件存储方式以及SharedPreferences存储方式；外部存储包括网络存储方式和ContentProvider存储方式。在实际开发中，通常使用的都是内部存储方式。在多数情况下，开发者设计的软件必须向用户提供软件参数设置的功能。以腾讯公司旗下的即时通信软件QQ为例，软件应当提供用户设置是否允许陌生人添加自己为好友这一选项。在 Windows 平台的应用中，通常采用.ini 格式的文件保存软件的配置参数；在 J2SE 应用中，采用 properties 属性文件进行保存；而在 Android 平台下，

26、系统提供了一个轻量级的存储类 SharedPreferences 类，特别适合于保存一些软件常用的配置参数。使用 SharedPreferences 存储数据，本质上是基于 Map 数据结构，以 key-value 键值对的方式存储，其格式采用 XML 文件形式，保存于/data/data/package name/shared_prefs目录下11。2.3 布局技术Android界面是由组件和布局协同完成的，组件好比建筑的瓦砾，而布局则相当于建筑里的框架。用户所看见的界面是组件按照布局的要求依次排列而成的。Android 的五大布局分别是绝对布局、相对布局、线性布局、单帧布局及表格布局。1.

27、 线性布局（Linear Layout）线性布局通常是Android开发者使用得最多的布局类型之一，用其组织控件在用户界面上的摆放位置。线性布局的作用是将控件组织为一个水平或垂直布局的形式。当布局方向参数设置为垂直时，其包含的所有子控件都被组织在同一列中。当布局方向参数设置为水平时，其包含的所有子控件将被组织在同一行中。2. 相对布局（Relative Layout）Android五大布局结构中最为灵活的一种布局结构是相对布局，其比较适合在一些复杂的界面布局，它的子控件是根据参数和所设置的参照物来确定在屏幕上的位置。通常使用相对布局时需要注意的是选择的参照物必须要在参照其控件之前定义，该参照物

28、控件既可以是父控件，也可以是其他的子控件。2.4 Android 客户端用户界面2.4.1 引导界面 引导界面主要引导用户初步了解Android客户端APP功能大致用途，引导界面如图2-2所示： 图 2-2 引导界面2.4.2 介绍界面 介绍界面主要是用语音式或滑动式简单介绍智能家居特性，介绍界面如图2-3所示：图 2-3 介绍界面2.4.3 合成设置界面 合成设置界面主要是发音人调节、语速调节、音量调节以及语调调节等，通过适当的调节达到不同层次人群语音的需求，调节方式采取百分制。合成设置界面如图2-4所示： 图 2-4 合成设置界面2.4.4 语音控制主界面 语音控制主界面主要包含家用电器负

29、载列表、识别信息输出栏、听写设置入口、控制中心设置入口以及家用负载添加管理等。其中家用电器负载列表图标提供点击控制对应的家用电器以及长按删除对应家用图标。语音控制主界面显示倾听界面如图2-5所示，不显示倾听界面如图2-6所示： 图 2-5 显示倾听界面 图 2-6 不显示倾听界面2.4.5 听写设置界面 听写设置界面主要包含听写引擎、地图搜索省份、地图搜索城市、录音采样率以及显示听写界面等。听写设置界面主要作用是设置语音控制界面是否显示倾听界面以及设置语音对话模式。听写设置界面如图2.7所示： 图 2-7 听写设置界面2.4.6 家用负载添加管理 家用负载添加管理主要是针对家用电器添加，点击对

30、应图标即可成功添加对应图标的家用电器。家用负载添加管理如图2-8所示： 图 2-8 家用负载添加管理2.4.7 语音控制中心设置界面 语音控制中心设置界面主要包含发音人设置、移动终端号码设置以及控制中心号码设置等。发音人设置主要是设置模拟发音人昵称，便于人机交流。移动终端号码设置主要是对Android手机变更SIM卡登记。控制中心号码设置主要是对智能家居硬件卡务中心SIM卡变更登记。语音控制中心设置界面如图2-9所示：图 2-9 语音控制中心设置界面2.5 基于Android与GSM虚拟网关通信 利用Android提供的各种资源建立智能家居控制终端软件，通过语音控制手机平台发送控制指令，并利用

31、硬件控制模块以及GSM模块建立一个智能家居控制网关（GSM虚拟网关），从而控制家居内部的自动窗帘、电磁门、风扇、智能灯、可燃性气体检测报警子系统以及电子人体红外语音报警子系统等各类负载，而且在安全模式下，智能系统可根据安全指标自行控制智能家居内部各家用电器的工作状态并能第一时间将报警信息送达用户手中。基于Android与GSM虚拟网关建立通信基本应用要求: 1. 人机对话,所得具体指令进行相应编码，将编码控制信息发送至由GSM模块建立的智能家居控制网关； 2. 智能家居控制网关将接受的信息传输至硬件控制芯片控制系统，由硬件控制芯片控制系统进行相应的解码； 3. 硬件控制芯片控制系统将解码信息分

32、别解释到各个子系统，由各个子系统分别控制对应的负载工作； 4. 硬件控制芯片控制系统将家居各类报警信息分别进行编码并输送到网关，通过网关传输至智能手机，并由手机进行相应的解码操作后发出对应报警提示信息，继而告知用户家居现状； 5. 硬件控制芯片控制系统适时监测和处理各类子系统的反馈信息并执行相应的智能应答，对自动控制范围以外和家居报警的事件及时通知用户进行相应的处理。3 系统硬件设计3.1 智能家居控制系统整体架构图图3-1 智能家居控制系统整体架构图3.2 智能家居硬件模型图3-2 智能家居控制系统硬件模型图3.3 无线通信实现方式的选择 在家居智能控制系统中，核心设备是家居智能控制终端，综

33、合现今的研究现状，主要有以下几种方案: 第一种方案，采用红外遥控器、键盘、LCD 显示器和触摸平板等设备对家电进行控制12，13。当前家居智能控制系统基本上采用这种控制终端，使用此种方式需要分别对硬件和软件进行设计，然而对其设计复杂，成本又高，且用户只能购买厂家的控制器以及后期产生的维修升级等问题。此外，使用此种智能控制终端只能对本地控制，不能实现家居的远程控制。 第二种方案，采用办公电脑或者家庭电脑作为家居智能控制系统的控制终端14。随着高速宽带技术和智能家居控制网关技术等技术应用和发展，使电脑通过internet对安防设备、家居系统的控制方式逐渐成为了可能。但是，使用次种控制方式仅能实现固

34、定点对家居的智能控制，且控制终端无法移动导致无法实现该方式方便与便捷的优点。 第三种方案，采用手机端作为控制终端，例如文献15，使手机通过无线网络( WIFI，蓝牙16 ，17,GSM 18等)对家居智能系统进行控制，可以真正做到快捷、触手可及以及方便。但现今采用这种方式的家居智能系统为数不多，而且多数操作繁琐，无法保证良好的用户体验。随着智能手机的逐渐普及，手机终端系统逐步成为家居智能系统未来的发展趋势。本论文主要是针对手机Android系统平台，提出一种更为合理和便捷的智能家居系统控制方案。3.4 硬件控制芯片简介3.4.1 硬件控制芯片选择 在家居智能控制系统中，硬件核心设备是家居智能控

35、制硬件芯片，综合现今的研究现状，主要有以下几种方案: 第一种方案，采用STC89C51单片机对家电进行控制。以 MCS-51单片机为基础扩展的单片机最小开发系统能更方便、快捷地运用到测试系统中, 不仅具有灵活性大、组态简单和编程简单以及控制方便等优点。但其运行速度极慢，易被解密，处理数据能力也过于单一，且在同一时间段内不能处理多条数据。AD和eeprom等功能需要靠扩展，明显增加了软件和硬件的负担。本文不采用此方式。 第二种方案，采用STM32作为家居智能控制系统的控制终端。从性价比方面说，其功能齐全，价格便宜，不容易解密，适合C语言编程，抗干扰能力强。从实现智能家居硬件控制端来说，其设计资料

36、少，开发工具奇缺且难懂，在深层应用上隐患多且杂。本文不采用此方式。 第三种方案，采用ARM作为控制终端。ARM性能强且稳定，资源丰富，处理速度快，比如AD、中断、DMA、LCD控制器、指令不易被破解、储存系统以及可自行按需求开发工具或接口等等。从针对ARM使用上说，有一定的理解和应用，且对于跑裸机概念以及操作系统移植问题有一定的了解和运用。可自行开发接口或工具，对于本设计问题不大。因此选用本方案作为系统硬件控制端。3.4.2 ARM控制终端简介 在本项目，中央控制端需要满足低成本，低功耗，高性能的要求。基于以上考虑，中央控制端主控芯片采用展讯平台6600L。ARM7TDMI 处理器使用的是3级

37、流水线的ARM核，其提供Embedded CE JTAG软件的调试方式和16位THUMB压缩指令集。展讯公司最近研发的新一代2.5G 基带芯片6600L，具有高度集成的优点。不仅可以减少外围电路的设计，而且有开发成本低，可扩展性强等优点。 6600L芯片的基本特点包括：支持1.8V或3.0V Flash/SRAM 接口、支持0.3 Raw Date Sensor、支持WQVGA LCD、1.3/2.3M JPEG Compression Sensor、支持26MHZ时钟输入、提供两UART 接口、支持双 SIM接口，其中UART1提供 6*7键盘接口、支持串口下载、提供两个辅助ADC 接口、支

38、持全键盘模式、提供White LED，Keypad LED驱动19；4 系统软件部分4.1 智能家居控制系统整体流程图图4-1 智能家居控制系统整体流程图4.2 硬件控制芯片主要程序 本设计由Android软件设计和ARM硬件设计两部分组成。我只负责智能家居手机端Android软件的设计。对于智能家居硬件平台中ARM硬件设计部分主要由另一个人负责。在本系统主要是针对S3C2440串口设计，使用串口之前必须设置初始化、传输格式以及波特率等等参数。对于GSM与S3C2440的通讯，只需向某个寄存器写入数据后便可发送，而接受数据则只要读取某个寄存器便可。具体代码的实现过程如图4-2所示。图4-2 串

39、口程序实现4.3 Android程序整体架构和指令集编码方式 1. Android程序整体架构如图4-3所示：图 4-3 Android程序整体架构图 2. 智能家居控制指令集的编码方式如表4-1所示,手机软件端通过触摸式或人机互答模式发送经过编码的各种指令到硬件端，继而控制或反馈各类负载信息。表 4-1 智能家居控制指令集的编码方式功能二进制编码十六进制编码备注功能二进制编码十六进制编码备注卧室灯开001111110X3FAPP指令卧室灯关101111110XBFAPP指令风扇开010111110X5FAPP指令风扇关110111110XDFAPP指令窗帘开011011110X6FAPP指令

40、窗帘关111011110XEFAPP指令可燃报警状态011101110X77重在检查可燃报警状态111101110XF7重在关闭人体红外报警011110110X7B重在检查人体红外报警111110110XFB重在关闭书房灯开011111010X7DAPP指令书房灯关111111010XFDAPP指令电磁门开011111100X7EAPP指令电磁门关111111100XFEAPP指令红外报警中100000000X80硬件反馈指令可燃报警中111111110XFF硬件反馈指令安全模式开000000000X00APP指令安全模式关100010000X88APP指令更新卧灯状态111100010XF1

41、硬件反馈指令更新风扇状态111100100XF2硬件反馈指令更新窗帘状态111100110XF3硬件反馈指令更新可燃报警状态111101000XF4硬件反馈指令更新人体红外状态111101010XF5硬件反馈指令更新书房灯状态111101100XF6硬件反馈指令更新电磁门状态111101110XF7硬件反馈指令4.4 引导界面主要程序 1. 引导界面实现业务逻辑流程图，如图4-4所示：图4-4 引导界面实现业务逻辑流程图 2. 功能简要 引导界面初始化方法程序如图4-5和4-6所示，初始化方法主要是判断该应用程序在本机是否是第一次安装，若是则跳转引导页面引导用户使用本应用，并将第一次成功安装标

42、志“isFristIn”保存到sharepreferences中以备下次程序运行判断。否则直接进入入口界面。未成功进入主界面时，下次运行首先启动引导界面。图4-5 引导界面数据初始化图4-6 引导界面ViewPager初始化4.5 程序入口界面主要程序 1. 程序入口界面实现业务逻辑流程图，如图4-7所示：图4-7 程序入口界面实现业务逻辑流程图 2. 功能简要 入口界面主要程序如图4-8所示，入口界面主要功能是进入该页面停留3s后动画切入至主界面，并且第一次安装成功后，每次运行都将先启动该界面。图4-8 入口界面主要程序4.6 智能控制主界面主要程序 1. 智能控制主界面实现业务逻辑流程图，

43、如图4-9所示：图4-9 智能控制主界面实现业务逻辑流程图 2. 功能简要 听写页面是通过调用SDK中提供的RecognizerDialog来实现听写功能。主界面功能主要是实现人机互动以及触摸式互动而达到控制智能家居各个负载的目的。主界面主要程序初始化设置如图4-10，加载布局、语音合成以及列表设置如图4-11，语音以及业务逻辑函数如图4-12，语音以及发送相关指令函数如图4-13，自定义布局加载以及相关设置如图4-14，人机互动业务逻辑函数如图4-15，语音对话设置控制中心函数如图4-16以及语音合成相关设置如图4-17所示。图4-10 主界面主要程序初始化设置图4-11 加载布局、语音合成

44、以及列表设置图4-12 语音以及业务逻辑函数图4-13语音以及发送相关指令函数图4-14 自定义布局加载以及相关设置图4-15 人机互动业务逻辑函数图4-16 语音对话设置控制中心函数图4-17 语音合成相关设置4.7 控制中心设置界面主要程序 1. 控制中心设置界面实现业务逻辑流程图，如图4-18所示：图4-18 控制中心设置界面实现业务逻辑流程图 2. 功能简要 控制中心设置界面主要程序如图4-18所示，控制中心主要功能是配置手机端的移动号码、硬件控制中心端的移动号码以及对答语音人的名字设置。图4-18 控制中心设置界面主要程序4.8 工具SharedPreferencesUtil类保持配

45、置信息主要程序 1. 控制中心设置界面实现业务逻辑流程图，如图4-19所示：图4-19 SharedPreferencesUtil类保持配置信息实现业务逻辑流程图 2. 功能简要 工具SharedPreferencesUtil类保持配置信息主要程序如图4-20所示，该工具主要是保存一些简单的配置信息，如发音人设置、语速设置、是否显示听写界面、听写设置、发音人名字、手机端号码设置、硬件控制端号码设置以及是否第一次安装软件等等。图4-20 工具SharedPreferencesUtil类保持配置信息主要程序4.9 人机对话识别结果JSON解析主要程序 1. 控制中心设置界面实现业务逻辑流程图，如图

46、4-21所示：图4-21 控制中心设置界面实现业务逻辑流程图 2. 功能简要 人机对话识别结果JSON解析主要程序如图4-22所示，JSON解析主要作用是将人机互动的听写结果发送至讯飞官方服务器解析，然后对服务器返回的JSON格式的字符串进行相应解析抽取，最终解释成指令发送至硬件控制中心。从而达到语音控制智能家居。图4-22 人机对话识别结果JSON解析主要程序 5 测试与总结5.1 测试环境 搭建测试环境是实施测试过程中非常重要的一个阶段，测试环境搭建的是否合适在很大程度上可以决定测试结果的准确性和真实性。测试环境包括软件环境和硬件环境，软件环境包含测试软件运行的操作系统，开发工具的版本号等

47、；硬件环境包括测试所必须有的计算机、Android 平台的手机、配套数据线等设备。 本系统测试所需的软件环境如表 5-1 所示，硬件环境如表 5-2 所示。表 5-1 测试所需的软件环境 表 5-2 测试所需的硬件环境5.2 测试方法以及结果分析 本系统的测试部分主要是各个功能模块的测试。功能测试主要为了验证系统各个功能部分是否完备。5.2.1 功能测试 智能家居系统主要涉及到智能语音、编码解码以及对应识别、GSM虚拟网关通信、各个负载智能控制、数据存储、电子密码锁、可燃性气体检测报警系统以及人体红外智能语音报警系统这八大功能模块。针对以上各个功能点设计主要的测试用例，对系统进行测试。 1.

48、智能语音功能测试 智能语音模块化是针对不同人群发音设置，从而达到人机交流能亲切悦耳而又不感到陌生。在人机互动中，其担当的任务既能在互动过程中成功识别语音命令并执行又能反馈到输出栏予以纠正并给予语音提示。在智能语音测试中可以把智能机识别语音结果反馈到输出栏并与用户发出的命令作对比，查看用户发出的命令是否识别成功。如表5-3所示：表5-3 智能语音功测试用例功能描述测试步骤预期结果测试结果打开/关闭书房电灯用户说：打开/关闭书房电灯输出栏显示：打开/关闭书房电灯并语音反馈：正在为您打开/关闭书房电灯，请稍后成功，输出栏显示：打开/关闭书房电灯并语音反馈：正在为您打开/关闭书房电灯，请稍后人机互动用

49、户说：小丽，删除/添加书房电灯输出栏显示：小丽，删除/添加书房电灯并语音反馈：正在为您删除/添加书房电灯，请稍后成功，输出栏显示：小丽，删除/添加书房电灯并语音反馈：正在为您删除/添加书房电灯，请稍后 2. 编码解码以及对应识别功能测试 表5-4 编码解码以及对应识别测试用例功能描述测试步骤预期结果测试结果人机互动,产生指令,相应编码并发送至智能虚拟网关用户说：打开/关闭书房电灯(后台自动将相应指令转换编码并发送)智能虚拟网关成功接收数据并发送至智能家居平台,平台能成功进行相应的解码并解释到各个子系统.智能家居平台成功解释到子系统并且书房灯可以相应打开/关闭状态(问题:相应的编码转码时间长且解

50、释到子系统复杂) 3. GSM虚拟网关通信功能测试表5-5 GSM虚拟网关通信测试用例功能描述测试步骤预期结果测试结果打开/关闭电灯用户说：打开/关闭电灯客户端对应图标点亮，智能家居电灯负载打开客户端对应图标点亮后延迟了3S智能家居电灯打开打开/关闭电灯用户说：打开/关闭电灯客户端对应图标点亮，智能家居电灯负载打开客户端对应图标点亮后智能家居电灯打开较上次有所改善,基本同步. 4. 数据存储功能测试表5-7 数据存储功能测试用例功能描述测试步骤预期结果测试结果自定义需求配置保存(有无听写界面、声音格式、听写速度、发音选择等)用户自定义某些选项保存后退出本软件，再次进入时是否是上次保存的配置并能

51、运用到实际操作中。设置了发音人选择、有听写界面、发音速度适中、声音为女生。成功保存了上次配置信息并能应用到当前。保存移动终端、控制中心以及发音人设置分辨更改移动终端、控制中心以及发音人号码并测试和智能家居通信。无论怎么更改，只要是按照指定输入保存则通信无障碍。能通信，没问题。 5. 电子密码锁防盗功能测试表5-8 电子密码锁防盗功能测试用例功能描述测试步骤预期结果测试结果安全模式不输入密码进入室内触发仿声报警系统报警仿声报警系统正常触发。输入密码进入室内仿声报警系统无动作第一次测试有误检测情况；第二次修复后测试无误检测情况。常规模式点击留言功能进行访客留言访客留言正常能留言但影响仿声报警系统仿

52、声内容。 6. 可燃性气体检测报警系统功能测试表5-9 可燃性气体检测报警系统功能测试用例功能描述测试步骤预期结果测试结果可检测可燃性气体并能常规报警触发用酒精或火机气体等对其触发触发报警系统报警正常触发报警系统，无异常。 7. 人体红外智能语音报警系统功能测试表5-10 人体红外智能语音报警系统功能测试用例功能描述测试步骤预期结果测试结果人体红外感应常规触发仿声报警系统将人体任意部分移至红外感应区，测试其报警系统感应系统能成功识别，仿声报警系统正常触发。感应系统有误检测存在，原因是人体红外探头受外在条件（光照、温度、视角等，解决办法暗盒测试）影响。仿声报警系统正常触发无异常。5.3 总结本论文以 Android 系统作为研究平台，结合具体科研项目和实际的功能需求，提出了一个以 Android 作为控制终端的智能家居客户端应用软件设计，并对其中关键的GSM通信技术、智能语音技术和GSM虚拟网关技术做了深入研究。经过反复测试，应用程序可以通过GSM通信以及GSM虚拟网关实现对家居设备的控制，也可以通过智能语音对答实现对家居设备的智能控制。同时，采用这种控制方式的应用软件具有通用性，便于移植在任意Android操作