1 引言

隨著人們生活條件的日益改善，生活變得越來越舒適，對家庭安全防護(hù)的意識也越來越強(qiáng)，其中包括用電安全、用氣安全、家庭反盜、小孩和老人的看護(hù)等等。隨之而來的是，智能家居系統(tǒng)悄悄地走入了我們的生活中。智能家居系統(tǒng)是利用計算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各種與家居生活有關(guān)的子系統(tǒng)(如照明、安防、家電等)有機(jī)地結(jié)合，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。

2 系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)主要針對普通家居用戶設(shè)計，使用戶能夠進(jìn)行家居安防的遠(yuǎn)程監(jiān)測。具體功能有以下三點(diǎn)：

( 1) 家居安全防范： 當(dāng)室內(nèi)的溫度高于已設(shè)定的值或檢測到室內(nèi)的煙霧濃霧偏高或特殊角落有異常動靜，則系統(tǒng)會以不同的方式向安防用戶報警，如： 向手機(jī)終端發(fā)送短信、產(chǎn)生報警信號等。此外，在門禁部分，一旦不法分子連續(xù)三次輸入密碼有誤，則系統(tǒng)會自動給用戶發(fā)送短信同時室內(nèi)會響起一段報警信號。

( 2) 家居狀況實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)測： 溫感、煙感、人體熱釋電等傳感器能將采集的數(shù)據(jù)(數(shù)字量)實(shí)時的顯示在LCD液晶顯示屏，讓安防用戶隨時了解室內(nèi)的狀態(tài)，也可以讓安防用戶通過網(wǎng)絡(luò)在線查看，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控的功能; 用戶可以通過萬能遙控器主動地查詢室內(nèi)的溫度，煙霧狀態(tài)，特殊地方人員的動靜; 或者通過WEB 服務(wù)器了解室內(nèi)的狀況。

( 3) 門禁訪問： 當(dāng)有客人來訪時，客人可以在門禁處點(diǎn)擊LCD液晶顯示屏進(jìn)入客人界面獲得相應(yīng)的幫助。如： 給房主發(fā)送短信、查看日歷、獲得He lp文檔功能等。

3 系統(tǒng)的設(shè)計

本系統(tǒng)以m in i4020開發(fā)板為主平臺，51單片機(jī)進(jìn)行輔助控制; 電機(jī)模塊、GPRS 模塊、LCD1602、萬能遙控器為輔助硬件支撐; 溫、煙、人傳感器實(shí)時采集數(shù)據(jù); m ini4020與單片機(jī)之間采用ZT- TR43U 無線通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

從圖1中可清楚地看出，本系統(tǒng)主要有m in i4020主控臺和51單片機(jī)從控臺兩大部分組成。還有一些擴(kuò)展模塊： GPRS模塊，主要用來發(fā)送報警信息; 電機(jī)模塊，用來模擬智能開門; 溫度傳感器、煙霧傳感器、人體熱釋電傳感器模塊，用來采集室內(nèi)信息; 萬能遙控模塊，用來控制智能撤/布防。其中，51單片機(jī)部分置于室內(nèi)，主要用來將傳感器采集過來的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊發(fā)送到主控臺; m in i4020主控平臺置于室外門禁處，主要用于將從控部分傳過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理，一旦有異常情況發(fā)生，便啟動GPRS實(shí)現(xiàn)報警功能。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

( 1)主程序。

系統(tǒng)在開機(jī)時首先檢測外圍設(shè)備并加載驅(qū)動程序，之后啟動操作系統(tǒng)。當(dāng)前面的所有初始化工作做完之后就開始加載監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)大多都是后臺程序，系統(tǒng)運(yùn)行起來就開始進(jìn)行檢測，讀取串口數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測到異常情況時，觸發(fā)報警信號。啟動流程圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)啟動流程圖

圖3 溫度、煙霧、人體熱釋電報警流程圖

( 2)溫度、煙霧、人體熱釋電報警。

溫度、煙霧、人體熱釋電報警流程類似，如圖3。溫度傳感器、煙霧傳感器、人體熱釋電傳感器放在室內(nèi)，51單片機(jī)將各傳感器檢測到的數(shù)據(jù)通過無線通信傳輸給門禁處的M IN I4020，M IN I4020將數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理，一旦有異常情況發(fā)生，便啟動GPRS實(shí)現(xiàn)報警功能。

3.3 LCD液晶顯示屏顯示部分

此界面分為兩部分，一是主人界面，二是客人界面。點(diǎn)擊主人界面則進(jìn)入圖6所示的密碼界面，此界面利用了一個隨機(jī)算法，實(shí)現(xiàn)了按一次按鈕改變鍵盤位置這一功能，輸入正確密碼后進(jìn)入圖7所示的示值界面，在這個界面里顯示了三個傳感器的值并能實(shí)時更新，還可修改密碼，點(diǎn)擊后則進(jìn)入圖8所示的修改密碼界面。返回上電界面進(jìn)入圖9所示的客人界面，此界面里可以按門鈴按鈕，會在室內(nèi)響起音樂提示主人有客到訪，若無人響應(yīng)，客人還可以通過按短信按鈕進(jìn)入圖10所示的短信界面，點(diǎn)擊空白處就可編輯內(nèi)容，再點(diǎn)擊發(fā)送就會發(fā)送短信讓主人知道，以便主人作出相應(yīng)的處理。在客人等待期間，可以查看下面四個小工具。

圖4 上電界面

圖5 密碼界面

圖6 示值界面

圖7 修改密碼界面

圖8 客人界面

3 .4 PC機(jī)用戶界面顯示部分

客戶隨時可以登錄自己的電腦來獲取房間內(nèi)的信息，可以實(shí)時查看溫感、煙感、人感、門禁情況，如下圖所示。

圖10 PC機(jī)用戶界面圖

圖11 PC機(jī)上溫感查看界面圖

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)先在虛擬機(jī)上運(yùn)行程序，觀察運(yùn)行結(jié)果并調(diào)試，待修改完善后燒入開發(fā)板運(yùn)行調(diào)試。下圖為系統(tǒng)成品圖，成本大約1千元人民幣左右，成本較低，性能良好。

系統(tǒng)成品圖

本系統(tǒng)充分利用了人們普遍使用的通信工具，以嵌入式系統(tǒng)結(jié)合GPRS移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，使人們隨時隨地實(shí)現(xiàn)對家居安防的遠(yuǎn)程監(jiān)控，拓展了人們的生活空間。其具有較好的穩(wěn)定性和通用性，成本低廉，應(yīng)用前景廣闊，可用于小區(qū)、中小型企業(yè)設(shè)備管理系統(tǒng)等場所。