嵌入式智能家居安防监控系统的设计方案

引言

　　随着人们生活条件的日益改善，生活变得越来越舒适，对家庭安全防护的意识也越来越强，随之而来的是，智能家居系统悄悄地走入了我们的生活中。智能家居系统是利用计算机、嵌入式系统和通信网络技术，将各种与家居生活有关的子系统有机地结合，智能家居是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。

　　智能家居系统让您轻松享受生活。出门在外，您可以通过电话、电脑来远程遥控您的家居各智能系统，例如在回家的路上提前打开家中的空调和热水器；到家开门时，借助门磁或红外传感器，系统会自动打开过道灯，同时打开电子门锁，安防撤防，开启家中的照明灯具和窗帘迎接您的归来；回到家里，使用遥控器您可以方便地控制房间内各种电器设备，可以通过智能化照明系统选择预设的灯光场景，读书时营造书房舒适的安静；卧室里营造浪漫的灯光氛围……这一切，主人都可以安坐在沙发上从容操作，一个控制器可以遥控家里的一切，比如拉窗帘，给浴池放水并自动加热调节水温，调整窗帘、灯光、音响的状态；厨房配有可视电话，您可以一边做饭，一边接打电话或查看门口的来访者；在公司上班时，家里的情况还可以显示在办公室的电脑或手机上。

　　2 系统的功能

　　系统主要针对普通家居用户设计，使用户能够进行家居安防的远程监测。具体功能有以下三点：

　　（ 1） 家居安全防范： 当室内的温度高于已设定的值或检测到室内的烟雾浓雾偏高或特殊角落有异常动静，则系统会以不同的方式向安防用户报警，此外，在门禁部分，一旦不法分子连续三次输入密码有误，则系统会自动给用户发送短信同时室内会响起一段报警信号。

　　（ 2） 家居状况实施远程监测： 温感、烟感、人体热释电等传感器能将采集的数据（数字量）实时的显示在LCD液晶显示屏，让安防用户随时了解室内的状态，也可以让安防用户通过网络在线查看，从而实现实时监控的功能。

　　（ 3） 门禁访问： 当有客人来访时，客人可以在门禁处点击LCD液晶显示屏进入客人界面获得相应的帮助。

　　3 系统的设计

　　本系统以m in i4020开发板为主平台，51单片机进行辅助控制； 电机模块、GPRS 模块、LCD1602、万能遥控器为辅助硬件支撑； 温、烟、人传感器实时采集数据； m ini4020与单片机之间采用ZT- TR43U 无线通信接口进行数据交换。

　　3.1 系统硬件设计

　　从图1中可清楚地看出，本系统主要有m in i4020主控台和51单片机从控台两大部分组成。还有一些扩展模块： GPRS模块，主要用来发送报警信息； 电机模块，用来模拟智能开门； 温度传感器、烟雾传感器、人体热释电传感器模块，用来采集室内信息； 万能遥控模块，用来控制智能撤/布防。其中，51单片机部分置于室内，主要用来将传感器采集过来的数据通过无线传输模块发送到主控台； m in i4020主控平台置于室外门禁处，主要用于将从控部分传过来的数据进行实时处理，一旦有异常情况发生，便启动GPRS实现报警功能。

　　图1 系统硬件结构图

　　3.2 系统软件设计

　　（ 1）主程序。

　　系统在开机时首先检测外围设备并加载驱动程序，之后启动操作系统。当前面的所有初始化工作做完之后就开始加载监控系统。监控系统大多都是后台程序，系统运行起来就开始进行检测，读取串口数据，当检测到异常情况时，触发报警信号。启动流程图如图2所示。

 

　　图2 系统启动流程图

　　图3 温度、烟雾、人体热释电报警流程图

　　（ 2）温度、烟雾、人体热释电报警。

　　温度、烟雾、人体热释电报警流程类似，如图3。温度传感器、烟雾传感器、人体热释电传感器放在室内，51单片机将各传感器检测到的数据通过无线通信传输给门禁处的M IN I4020，M IN I4020将数据进行实时处理，一旦有异常情况发生，便启动GPRS实现报警功能。

　　3.3 LCD液晶显示屏显示部分

　　此界面分为两部分，一是主人界面，二是客人界面。点击主人界面则进入图6所示的密码界面，此界面利用了一个随机算法，实现了按一次按钮改变键盘位置这一功能，输入正确密码后进入图7所示的示值界面，在这个界面里显示了三个传感器的值并能实时更新，还可修改密码，点击后则进入图8所示的修改密码界面。返回上电界面进入图9所示的客人界面，此界面里可以按门铃按钮，会在室内响起音乐提示主人有客到访，若无人响应，客人还可以通过按短信按钮进入图10所示的短信界面，点击空白处就可编辑内容，再点击发送就会发送短信让主人知道，以便主人作出相应的处理。

 

　

　　

3 4 PC机用户界面显示部分

　　客户随时可以登录自己的电脑来获取房间内的信息，可以实时查看温感、烟感、人感、门禁情况，如下图所示。

　　图10 PC机用户界面图

　　图11 PC机上温感查看界面图

　　4 结束语

　　本系统先在虚拟机上运行程序，观察运行结果并调试，待修改完善后烧入开发板运行调试。下图为系统成品图，成本大约1千元人民币左右，成本较低，性能良好。

 

　　系统成品图

　　本系统充分利用了人们普遍使用的通信工具，以嵌入式系统结合GPRS移动数据网络，使人们随时随地实现对家居安防的远程监控，拓展了人们的生活空间。其具有较好的稳定性和通用性，成本低廉，应用前景广阔，可用于小区、中小型企业设备管理系统等场所。智能家居系统是可以扩展的系统，最初，你的智能家居系统可以只与照明设备或目前常用的电器设备连接，将来也可以与其他设备连接，以适应新的智能生活需要。既便您的家居已装修也可轻松升级为智能家居。无线控制的智能家居系统可以不破坏原有装修，只要在一些插座等处安装相应的模块即可实现智能控制，更不会对原来房屋墙面造成破坏。