北京理工大学第十二届“世纪杯”
学生参赛作品
智能家居监控系统的设计与实现
摘要
智能家居作为家庭信息化的实现方式，已经成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居的产业发展具有重大意义。目前我国国内基于无线网络技术的智能家居监控系统还不是很成熟。本文提出的智能家居监控系统是对家居高度自动化、智能化提出的一种新的解决方式。
本系统主要由蓝牙系统，ZIGBEE系统，人脸识别系统三大子系统构成，蓝牙系统主要是用户通过安卓手机或者计算机上的客户端管理系统，以蓝牙方式与家居设备相连接，可以控制设备的状态，比如灯的亮灭等。ZIGBEE系统主要通过构建ZIGBEE无线传感器网络，采集室内环境参数，并且实时显示，实现家居控制、参数检测的自动化，智能化。人脸识别系统主要基于OPENCV编程，从摄像头实时采集数据，系统根据不同的人自己独特的喜好预先设定好模式，自动完成模式的转换。
关键词：物联网智能家居ZIGBEE 人脸识别蓝牙传感器
Abstract
Intelligent Home has been an important part of the social informatization as a realization of home informatization. Since its huge application prospect, the Internet of things will be an actual breakthrough of Intelligent Home industry. Nowadays, there is not any mature Intelligent Home monitoring system in China. The scheme proposed in this paper is a solution for high degree of automation and intelligent.
The system consists of Bluetooth, ZIGBEE and Face recognition. Bluetooth connects furnishing to control its status, like light on and off, through Android mobile phone or PC Client. ZIGBEE builds a wireless sensor network to monitor the environment inside and display realtime. Face recognition, based on OPENCV, collect data from camera and switch the preferred settings according to different people automatically.
Keywords: Internet of things, Intelligent Home, ZIGBEE, Face recognition, Bluetooth, sensor
目录
第一章绪论 (1)
1.1智能家居概述 (1)
1.2项目研究背景 (1)
1.2.1国内外智能家居的发展现状 (1)
1.2.2智能家居的发展前景 (2)
1.3蓝牙技术简介 (2)
1.4 ZigBee技术简介 (3)
1.5 OpenCV简介 (3)
第二章总体方案设计 (4)
2.1项目整体设计思想 (4)
2.1.1可控制 (4)
2.1.2可识别 (4)
2.1.3可实时查看 (4)
2.1.4场景自动化 (4)
2.2项目整体结构 (5)
第三章蓝牙子系统设计 (6)
3.1软件设计 (6)
3.1.1安卓手机客户端管理系统 (6)
3.1.2 Labview客户端管理系统 (6)
3.2硬件设计 (6)
3.2.1蓝牙设备的选型 (7)
3.2.2被控对象的选择与调试 (7)
3.3场景自动化设计 (8)
第四章ZIGBEE子系统设计 (9)
4.1 软件设计 (9)
4.1.1 JenNet协议栈特性 (9)
4.1.2 JenNet的应用函数接口 (10)
4.1.3 ZigBee 网络结构 (10)
4.2 硬件设计 (11)
4.2.1总体方案设计 (12)
4.2.2控制器的选择 (12)
4.2.3无线传输模块 (13)
4.2.4 协调器节点硬件设计 (16)
4.2.5 路由器和终端节点硬件设计 (17)
4.3传感器介绍 (20)
4.3.1光照度传感器 (20)
4.3.2温湿度传感器 (21)
4.2.3烟雾传感器 (23)
4.2.4 RFID射频模块 (24)
4.2.5加速度计 (25)
4.2.6人体红外传感器 (26)
4.2.7 GSM模块 (26)
第五章人脸识别子系统设计 (27)
5.1总体设计思路 (27)
5.2人脸检测算法设计 (27)
5.2.1 AdaBoost算法简介 (27)
5.2.2 Haar分类器 (28)
5.3基于直方图的人脸匹配 (29)
5.4实际效果图 (30)
第六章总结与展望 (31)
6.1项目工作总结 (31)
6.2项目前景展望 (31)
第七章参考文献 (33)
第一章绪论
1.1智能家居概述
智能家居,又称智能住宅,在国外常用SmartHome表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化(HomeAutomation)、电子家庭(EleetronieHome·E一home)、家庭网络(HomeNet/NetworksforHome)、智能家庭(xntelligentHome/Building)，在我国香港和台湾等地区,还有数码家庭、数码家居等称法。智能家居是以家庭为平台,通过网络通信技术手段实现对家居电器等的智能控制,创造兼备建筑、自动化、智能化于一体的高效、安全、舒适、便利的家居环境。
1.2项目研究背景
1.2.1国内外智能家居的发展现状
从20世纪后期开始,采用电子技术的家用电器大规模投入市场催生了住宅电子化。到80年代中期,通信设备、安防设备与家用电器一起走入家居生活,于是提出了住宅自动化的概念(HA,HomeAutomation)。上世纪末,通信技术与信息技术迅猛发展,在美国出现了集成家中各种通信、家电及安防设备的商用系统,系统通过总线技术对这些设备进行控制与管理,是现代常说的智能家居的原型。1984年美国出现首栋“智能型建筑”。这个建筑是由美国联合科技公司出的,它将建筑设备信息化、建筑功能整合化概念应用在康乃迪克州哈特佛市,全世界建造智能家居的序幕由此开启。其后加拿大、欧洲和东南亚等经济比较发达的国家也相继提出了各种智能家居方案,并在该国得到了一定应用。近年来,美国为其四万多户家庭推广了家庭智能化系统,新加坡也为国内近5000户的家庭安装了智能家居系统。其中新加坡模式主要包括三表抄送、家电控制、安防报警及可视对讲等功能,提供有线电视接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板等。韩国三星从2003年始开部署中韩两国的智能家居市场,通过机顶盒和有线电视网络,将家电自动控制、家电信息交互、智能安防以及娱乐信息中心这四部分集成为一个全面的家居控制网络。
我国居住模式以住宅小区多、人口密度高等特点区别于发达国家,智能家居这项工作在国内起初以智能小区建设为主。随着对智能家居的了解和认识,对支撑智能家居各项技术的深入研究,上世纪末一些企业开始引入国外的智能家居技术和产品在国内推广。虽起步较晚,但我国智能家居市场发展大有雨后春笋之势。一些大企业已经推出了各具特点的智能家居产品,如清华同方推出的“e.Home数字家园”,是基于家庭自动化和建筑自动化技术,配合计算机技术、软件技术、网络技术,为家庭及社区提供全方位数字化服务的方案；科龙集团研制的“智能网络家居系统”,该系统按开放服务网关标准系统规范设计,能与国际信息家电平台标准接轨；海尔集体的“智能家居”,以嵌入式U—home系统为平台,结合有线与无线网络,把所有设备通过信息传感设备与网络连接。2005年4月深圳“红树西岸”掀起了我国智能化小区建设的新一轮高潮。红树西岸的智能系统包括安全防范系统、智能家居系统、信息服务系统、物业管理系统等有二十多个子系统。它以霍尼韦尔的“家庭网关”为系统核心,整合了空调控制系统、信息家电控制系统、安防系统、煤气阀控制系统、灯光控制系统、窗帘控制系统、场景联动控制系统、可视对讲系统、物业管理以及远程通讯系统等。
1.2.2智能家居的发展前景
根据十一五规划纲要的要求，国家着重强调了住宅建设要做好节能减排、绿色建筑、智能建筑的要求，中央也不断加大了财政与政策支持，提出了“到2010中国大中城市60%的住宅要实现智能化”这一发展目标。因此，住宅智能化必然会是未来住宅建设发展的趋势，而住宅的智能化即意味着家庭的智能化。同时，随着人民生活水平的不断提高，人们生活质量也越来越好，人们追求高品质住房的要求也不断提高，而家居智能化概念的普及，智能化装修的观念必将深入人心，家居智能化装修的选择必将是大势所趋。那时，家居智能化必然是生活中一个最基本的要求，智能家居有未来，而且一定会很好的服务中国人民。
1.3蓝牙技术简介
蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括
移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。
1.4 ZigBee技术简介
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。
1.5 OpenCV简介
OpenCV的全称是：Open Source Computer Vision Library。OpenCV是一个基于（开源）发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows和Mac OS 操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列 C 函数和少量 C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。OpenCV提供的视觉处理算法非常丰富，并且它部分以C语言编写，加上其开源的特性，处理得当，不需要添加新的外部支持也可以完整的编译链接生成执行程序，所以很多人用它来做算法的移植，OpenCV的代码经过适当改写可以正常的运行在DSP系统和单片机系统中。
第二章总体方案设计
2.1项目整体设计思想
2.1.1可控制
灯光、窗帘、吸尘器等家庭设备均可通过蓝牙由安卓手机或者计算机客户端管理系统控制，客户端由团队自主开发，每个设备对应客户端上的按键，连上蓝牙后，用户只要简单的点击界面上的按键便可控制灯光的亮灭，窗帘的开闭或者吸尘器的路线，方便而不失乐趣。
2.1.2可识别
人作为房间主体是可以被识别的，由于现实生活中，不同的人有不同的爱好，本系统主要区别不同的人，计算机通过摄像头判断人的身份，采用基于OpenCV 的人脸识别系统，系统以MFC为基础，具体的体现方式为不同的人喜欢的音乐不同，当计算机区分出用户的同时，播放该用户喜欢的音乐。
2.1.3可实时查看
通过构建基于ZIGBEE的无线传感网络，将传感器数据上传至计算机，并且实时显示，用户可以实时查看传感器的数据，传感器主要由加速度传感器，温湿度传感器，光照度传感器，烟雾传感器，RFID射频模块，人体红外传感器。烟雾传感器一旦检测到烟雾火灾，向用户手机发送一条短信提醒用户。
2.1.4场景自动化
在客户端管理系统中，本系统设置了清晨模式，下班模式和夜间模式，可以自动完成场景的切换。其中清晨模式内容是开冷色调的灯并且拉开窗帘，以达到提神的目的；下班模式为开暖色调的灯并且拉上窗帘，以达到放松人心情的作用；夜间模式为关上所有的灯并且拉上窗帘。
2.2项目整体结构
本项目结合光学，电学，编程学，控制学等多种理论，以蓝牙系统，人脸识别系统，ZIGBEE系统为基础，形成了一个高水平，多层次的实验体系。整体项目结构图如图2-1所示：
图2-1项目整体结构图
智能家居系统
蓝牙系统人脸识别系统ZIGBEE系统
场景自动化
第三章蓝牙子系统设计
3.1软件设计
3.1.1安卓手机客户端管理系统
采用ANDROID编程实现，如图3-1所示，软件小巧灵活，用户的手机连上设备的蓝牙后可随意控制其状态，方便不失乐趣。
图3-1安卓界面图3-2 Labview界面
3.1.2 Labview客户端管理系统
采用Labview编程，如图3-2所示，每个设备的状态对应窗口上的按键，用户可依据自身的需求选择相应的功能。
3.2硬件设计
3.2.1蓝牙设备的选型
本系统采用HC-06无线蓝牙串口模块，如图3-3所示，该模块配对以后当全双工串口使用，无需了解任何蓝牙协议，但仅支持8位数据位、1位停止位、无奇偶校验的通信格式，这也是最常用的通信格式。体积小巧，不影响家居布局的美观，空旷地有效距离10米，满足一般家庭使用范围。
图3-3 HC-06实物图
3.2.2被控对象的选择与调试
按照项目实际情况，被控对象有灯，窗帘以及吸尘器，对照现实我们做了相应的简化处理，灯我们选择航模的LED灯带，窗帘用步进电机驱动，而吸尘器用智能小车等效代替。如图3-4,3-5,3-6所示：
图3-4 图3-5 图3-6
项目所用LED灯要12V电压驱动，电池所提供的电压较低，不能满足驱动要求，所以，使用升压电路来产生12V驱动电压，为了简化设计，我们采用集成芯片LM2577做升压电路，它的输入电压是5V，输出为12V，这满足灯光驱动的要求。升压原理如图3-7所示。
图3-7灯光升压驱动电路
为了使用单片机去控制LED灯。我们采用三极管的共集放大电路来实现，电路如图3-7所示，LED灯两端接于P18口，当C0输出高电平时Q7导通LED两端加上12V电压，LED亮，否则LED灭。
步进电机采用24BYJ48型号，如图3-6所示，采用ULN2003驱动，使用方便。优质步进电机，带齿轮减速，噪音极低，运转平稳。12V即可驱动，方便单片机开发者使用。开放性接口，也可用通过本板驱动其他步进电机。适用于
51/AVR/AVR/ARM等各种平台，机器人设计开发必备。
智能小车采用两个直流电机驱动，实物如图3-4所示，电机采取L298N驱动，PWM控制小车的行径。通过蓝牙无线串口与客户端的连接，用户可以控制小车的前进后退等动作。
3.3场景自动化设计
场景自动化巧妙的利用了蓝牙子系统的特点，用户通过安卓手机或者计算机的客户端一键设定场景，完成场景的自动切换，无需用户频繁设置，本系统设置了清晨模式，下班模式和夜间模式，可以自动完成场景的切换。其中清晨模式内容是开冷色调的灯并且拉开窗帘，以达到提神的目的；下班模式为开暖色调的灯并且拉上窗帘，以达到放松人心情的作用；夜间模式为关上所有的灯并且拉上窗帘。
第四章ZIGBEE子系统设计
4.1 软件设计
4.1.1 JenNet协议栈特性
JenNet协议栈是JENNIC公司开发的协议栈，该协议栈集成大量的库函数，用户在使用的时候只要调用库函数，就可以达到预期目的。
●私有协议栈，支持星型、树状、链状网络。
●在树状网络中最多支持250节点，在链状网络中最多支持1,000个节点。
●稳定与健壮的通讯，点对点传输都会有一个数据发送后返回的确认。
●终端设备可以使用电池长时间工作。
●128128--bit AES 数据加密。
图4-1 ZigBee协议四层结构图
图4-2 JenNet协议栈示意图
4.1.2 JenNet的应用函数接口
在ZigBee节点上实现复杂的应用和服务是通过准确调用一系列API函数完成的，相关的函数在安装的库文件中。其主要分为3大类：
（1）集成外设的API函数：
实现与外设进行数据交换，如A/D、D/A、GPIO、SPI、串口等。直接调用这些API可以设置DIO的输入输出功能；进行定时器的设置与使能；串口设置；SPI、IIC、IIS智能总线配置等。
（2）网络服务的API：
网络服务的API函数主要是用来实现网络的发现、网路的管理和远程服务发现等功能。分为网络连接函数（包括网络协议初始化、网路发起、节点加入、节点绑定和加入权限等函数）、网络安全函数（包括安全密钥初始化、信任中心和移除节点等函数）、地址功能函数（包括16位短地址的获取、IEEE地址的获取和端点的地址绑定等）、路由函数（本地路由请求和多对一路由的请求）和节点句柄函数（包括Mac层句柄、网络层句柄、应用层句柄和节点路由链路表的获取等）。（3）应用架构的API：
应用层的API函数主要完成数据报文的传输服务（ZDP）、协议栈数据管理单元(PDUM)、基本数据管理单元（PDM）和电源管理(PWRM)等功能。其中数据报文的传输包括与之前的ZigBee版本有所改进，在单播和广播的基础上，增加了组播机制。本文中子节点向协调器的数据服务主要是应用了单播和组播的模式，而协调器节点向子节点应用的是单播和广播的模式。地址机制都采用的是16位短地址的方式。
针对多节点间数据通信，协议栈数据管理单元能够有效的管理网络层和应用层间的数据交换服务。通过在RAM中开辟一段FIFO存储区来发送连续的大量数据，增加数据传输的连续性。基本数据管理单元可以用来保存应用层中的常用参数和变量数据等，在程序运行时可以直接调用。
4.1.3 ZigBee 网络结构
ZigBee 网络结构主要分为三种：星状结构、树状结构和网状结构（如图4-3）。
●星状结构：节点之间只有一条路由途径，即路由节点或者终端设备都只能直
接和协调节点通信。
●树状结构：信息沿着树的路径进行上传到协调器节点。
●网状结构：网状结构是一种最为复杂的网络结构，其可自动生成路径并维护，可以组成极为复杂的网络，具有很大的路由深度和网络规模。
图4-3 ZigBee 网络结构
对于上文所述的几种网络结构，本方案结合在项目制作过程中的具体情况分析采取树状网络结构。分析如下：
树状网络和星状网络相比，能够实现更远距离的传输，数据信息可以通过多条路径，经多个路由器传递，使得协调器能够接收到数据而显示在上位机软件上。理论而言，其数据传输的距离可达到无穷远。
树状结构和网状结构相比又有其简洁性。随着路由器数量的增加，不可避免会造成数据的冗余。其中一个较好的解决方案便是控制路由器的数量。考虑到本文所述解决方案的具体应用背景，笔者认为没有必要使用大规模的网状结构，树状结构足以解决问题，同时也能减少数据冗余，降低方案开发成本。
4.2 硬件设计
4.2.1总体方案设计
构建一个传感网络，网络节点由路由器，终端设备组成。路由器的功能包
括获取自身数据并发送以及传递其他节点数据，终端设备的功能则为发送自
身采集的数据。发送的数据经由协调器接收通过串口发送给上位机软件，数据
经分析处理后显示在上位机界面上。传感器由加速度计，温湿度传感器，烟
雾传感器，RFID射频模块，光照度传感器组成。
总体的电路设计思想是以协调器节点作为中心节点连接到PC上位机，其连接方式采用USB接口方式，并利用USB接口的+5V电压作为协调器节点的供电电源。因为常用PC的USB最大输出功率为500mW左右，完全能够满足协调器节点的单点工作需求（如图4-4所示）。
路由器节点和终端节点的硬件电路完全相同，分为数据采集单元、电源管理单元、板上存储单元和ZigBee无线传输单元。其中，数据采集单元采用PIC18F4520单片机为MCU核心，电源管理部分采用电池供电和USB供电可选两种，板上存储单元来存储离线采集的数据，ZigBee模块把采集的数据（经过MCU的UART1传输到JN5148的UART1）发送到协调器节点。
图4-4 系统总体设计方案示意图
4.2.2控制器的选择
本项目采用MicroChip单片机——PIC18F4520（引脚和实物图如图2-2所示）；MicroChip单片机的主要产品是PIC 16C系列和18C系列8位单片机，CPU采用
RISC结构，分别仅有33,35,58条指令，采用Harvard双总线结构，运行速度快，低工作电压，低功耗，较大的输入输出直接驱动能力，价格低，一次性编程，小体积。适用于用量大，档次低，价格敏感的产品。在办公自动化设备，消费电子产品，电讯通信，智能仪器仪表，汽车电子，金融电子，工业控制不同领域都有广泛的应用，PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高。发展非常迅速。
图4-5PIC18F4520引脚和实物图
4.2.3无线传输模块
射频物理层芯片采用英国JENNIC公司的基于2.4GHZ的无线微控制器JN5148高功率模块，可以减少RF高频部分硬件电路设计的难度与工作量。其实物图与引脚图如图4-6所示。
JN5148模块是JENNIC公司的第三代无线微控制器模块，可以在最低成本下实现IEEE802.15.4和ZIGBEE的无线系统，该模块可以提供开发无线传感器网络的丰富外围器件，可以减少RF射频设计和测试的漫长开发周期。同时基于JenNet 协议栈的Eclipse开发环境便于系统的开发，系统集成度高，功能齐全。
图4-6 JN5148硬件实物图与引脚图
1)JN5148硬件资源
JN5148模块射频特性如下：
频率：全球免费频段，2.4-2.483GHz，可分16个信道，信道带宽5MHz。
支持协议栈：IEEE802.15.4、ZigBee 2004、JenNet、ZigBee PRO等协议栈。
工作电压：2.7-3.6V
发射电流：110mA
接收电流：23mA
发射功率：+23dBm
接收灵敏度：-98dBm
休眠电流：2.6uA，带唤醒时钟。
温度范围：-40 到+85摄氏度。
速率：250Kbps，支持500kbps/667kbps的高速模式。
调制方式：QPSK
通讯距离：100-1500米（和具体模块类型和使用的环境以及天线有关系）。
网络拓扑：点对点、星型网络、树状网络、MESH（网状）网络、链状网络等。
串口模式：波特率最高115200bps；7或8位数据位；奇/偶/无效验；1或2位停止位。
JN5148的模块硬件资源的框图如图4-7所示：
智能家居远程监控系统 一、系统整体软硬件方案设计 在智能家居的诸多功能中，人们最关心的是家居安防和家电控制的实现，所以本系统方案的着眼点放在家居安防和加点控制功能的实现。 如图1所示，智能家居远程监控系统的硬件由S3C2410微处理器、存储器系统、传感器、输出控制开关、光电耦合输入电路、继电器输出驱动电路、GPRS 模块和用户终端手机构成。通信模块采用GPRS扩展板，控制命令和报警信息以中文短信的方式进行传送。 终端用户 图1 智能家居远程监控系统方案设计 嵌入式操作系统选择Linux，用VI做编辑器，以ARM GCC作为交叉编译器。Linux内核是一个整体的结构，为了方便的向内核添加或者删除某些功能，Linux 引入了内核模块机制。 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，供用户在编程过程中使用。设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口，Linux设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件细节。在应用程序看来，Linux硬件设备只是一个设备文
件，应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。 二、系统硬件设计概述 2.1 报警方案设计 系统使用门磁传感器作为入室盗窃报警信号发生器。门磁传感器安装在门窗上，当门窗被打开时，门磁的开关状态发生改变，经光电耦合电路将信号传送到微处理器。微处理器检测到信号输入，控制GPRS模块发出中文报警信息到终端用户手机，同时启动室内的声光报警装置，对入室盗窃者产生威慑作用。在厨房设有烟雾传感器，当监测的烟雾浓度达到报警限时，触发报警器开关动作，启动室内音响报警装置发出警报，该信号经光电耦合电路传到微处理器，微处理器检测到信号输入后，控制GPRS模块发出报警信号到终端用户手机。 2.2监控方案设计 本系统设计了中文命令集，命令集分两类指令：一类为家电操作指令，当系统收到用户通过手机发出的家电启停短消息指令后，对短消息指令进行译码，确定系统的操作动作，然后通过GPIO输出控制信号，控制信号经放大后驱动相应的继电器动作，从而实现家电设备的启停控制；另一类命令为数据采集命令，用户使用该类命令，可远程采集家居状态信息，包括室温、家电的工作状态，当系统收到用户通过手机发出数据采集命令后，系统进行译码识别，而后将用户需要的家居状态信息经GPRS模块发回用户手机。 用户可发送中文指令集中的一条或多条命令，实现对一个或多个设备的控制，系统中文指令集中的指令支持组合使用。 系统命令译码设计考虑了操作的容错性，当手机发出的短信命令不完备或对系统发出命令集中么没有的短消息时，系统将不产生任何控制动作。 2.3 通信方案设计 通信采用GPRS模块：插入SIM卡后接入到中国移动或中国联通网络，它通过串口2与微处理器连接，使用标准的AT指令即可使系统像普通的移动电
智能家居安防市场分析及营销策略探讨 一、智能家居安防产品定义 智能家居是在物联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、远程控制、室外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。 智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司（United Techno1ogies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。 1.1定义 智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家居，需要分两部分理解，智能和家居。家居就是指人们生活的各类设备；智能是智能家居应该突出的重点，应该做到自动控制管理，不需要人为的去操作控制，并能学习当前用户的使用习惯，做到更满足人们的需求。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户可视对讲、家庭
.. XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统（无操作系统） 学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师XXXXXXXXXXXX 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月
综合实训任务书 学生姓名XXX 学生学号XXX 学生专业XXX 学生班级XXX 设计题目智能家居控制系统（无操作系统） 设计目的： 巩固AD转换模块的应用—光照采集 掌握PWM驱动蜂鸣器产生不同频率声音的方法 巩固SSI 模块控制数码管动态显示的方法 掌握定时器控制数码管实现动态扫描的思想 掌握DS18B20检测温度的程序设计方法 掌握一个完整项目的分析、规划、硬件设计、软件设计、报告撰写的流程方法。 具体任务： 1、编写（或改写）发光二极管、按键、继电器、定时器、数码管、ADC、PWM、温度传感器DS18B20等模块的初始化程序及基本操作程序。 2、为保证数码管显示的稳定性，使用定时器定时扫描各个数码管，可避免 处理器在执行其他程序时，数码管停止扫描而使得显示不正常。 3、通过ADC模块采集开发板上的光敏电阻（CH3），并在数码管低四位显示 采集的值，将光照强度分为 5 级，亮度最亮时开发板上的 4 颗LED全部熄灭， 亮度越来越低时，分别点亮 1 颗、2 颗、3 颗，完全黑暗时点亮 4 颗LED。 4、通过DS18B20检测环境温度，并在数码管高三位显示（两位整数、一位 小数），当环境温度低于设定的下限温度时，蜂鸣器报警，同时打开空调制热（继 电器）；当环境温度高于上限温度时，蜂鸣器报警，同时打开空调制热（继电器）。 5、通过开发板上的三个按键KEY1、KEY2、KEY4（KEY3引脚与DS18B20共用，在此项目中不使用）设定上下限温度： KEY1按一次设定上限温度（同时数码管显示上限温度），按两次设定下限温 度（同时数码管显示下限温度），按三次，设定完成（同时数码管显示实时温度）； KEY2按一次，上限或下限温度加1； KEY3—该引脚被DS18B20占用，不可使用！！！ KEY4按一次，上限或下限温度减1。
成绩： 电子与信息工程学院 《嵌入式体系结构与编程》 项目设计报告书 题目智能家居系统的设计与开发 姓名学号 同组成员 专业、年级2013级计算机科学与技术专业 指导教师 2015 年12月 自我总结： 评语： 老师签名：
目录 目录 (1) 第1章引言 (3) 第2章工具软件与技术基础 (4) 2.1 智能家居系统的开发环境和工具 (4) 2.2智能家居系统的技术路线 (4) 2.3 设备连接 (5) 第3章系统总体设计 (6) 3.1 智能家居系统需求分析 (6) 3.2 开发框架 (6) 3.3 具体实现设计 (7) 3.3.1如何点亮LED灯 (7) 3.3.2 Linux内核编译及配置 (8) 3.3.3内核模块编程 (9) 第4章界面设计 (11) 4.1 智能家居系统界面设计 (11) 第5章系统实现 (12) 5.1 Android客户端 (12) 5.2 Ubuntu服务端 (16) 5.3 Ubuntu客户端 (18) 5.4 Linux内核驱动 (20) 5.5 LED裸奔代码 (21) 第6章结束语 (23)
第1章引言 当今社会，随着生活质量的日益改善和生活节奏的不断加快，人们的工作、生活日益信息化。信息化社会改变了人们的生活方式与工作习惯，使得家居系统的智能化成为一种消费需求，智能家居系统越来越被重视。因此，将家庭中各种通信设备、家用电器和家庭安保装置通过家居控制系统进行整合，并进行远程控制和管理，已经成为近年来一个热门研究课题。 迄今为止，智能家居还没有一个普遍认同的统一的定义。通常智能家居系统利用先进的计算机和网络通讯技术将与家居生活有关的各种各样的子系统，通过特定的网络有机地结合在一起，通过科学管理，让家居生活更加舒适、有效、安全和节能。 以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理、控制为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居包含智能照明、电动窗帘、背景音乐、安防报警、楼宇对讲、远程控制等方面。 传统的家居智能控制系统一般采用有线方式来组建，如同轴电缆、USB、CAN总线等。但有线网络具有布线麻烦，可扩展性差等固有的缺点，限制了有线网络技术在智能家居系统中的发展。因此，基于物联网，将无线网络技术应用于家庭网络己成为大势所趋。这不仅仅因为无线网络具有更大的灵活性、流动性，省去了布线的麻烦，更重要的是它符合家居控制网络的通讯特点。无线家居网络将人们生活与工作的广袤空间浓缩于人类的双手可以掌控的距离。 此次我们围绕基于网络的智能家居系统开发，简单的实现了使用网络对嵌入式设备的控制。
前言 智能家居系统是由智能家居安防系统、网络服务系统和家庭自动化系统等子系统组成的家庭综合服务与管理集成系统。其中，智能家居安防系统担负着保护人们生命财产安全的职责因此成为智能家居系统的首选组成部分。 智能家居给人们生活带来便利的同时也产生了巨大的社会经济效益，但是配套的安全防范技术一直是制约其安全性和智能化程度的关键因素。传统的智能家居安防系统功能单一，智能化程度低下。本文首先提出一种基于多元生物特征融合技术的身份识别方法，在系统兼容性和智能化程度上都有大幅提高，同时支持各种特征任意组合形式，极大提高了系统的灵活性和普适性。在分析现有家居安全防范系统的基础上，借鉴其成功经验，从提高系统的实用性和全面性入手，给出了针对家居应用领域的智能家居安防监控系统的实施方案。本系统综合了紧急按钮报警、红外探测器报警、图像人脸检测报警以及温度报警四种报警方式。这样既能实现对人物入侵的有效感知，还能够随时监控温度等一些居住舒适度指标。而将人脸检测报警机制应用其中体现了新的复合型报警方式的系统设计思想。
目录 1 绪论 (3) 1.1 研究背景和意义 (3) 1.2 国内外现状分析 (4) 2 传感器介绍...................................... 错误！未定义书签。 2.1 传感器的概述 5 2.2 传感器在家居安防系统中的应用 (5) 3 家居安防智能监控系统方案的设计 (6) 3.1 家居安防监控系统概况 (6) 3.1.1 系统结构家居安全防范系统结构组成 (6) 3.1.2 以海尔公司为代表的安防产品 6 3.1.3 家居安防监控系统的发展趋势 7 3.2 智能家居安防监控系统的需求分析 (7) 3.3 智能家居安防监控系统的设计 (9) 3.3.1 智能家居安防监控系统原理 (9) 3.3.2 综合监控管理介绍 (11) 4 系统原理图...................................... 错误！未定义书签。 5 总结 (14) 参考文献 (15)
安全智能家居监控系统作品类型：②微控制器MCU开发应用类
安全智能家居监控系统 摘要 本系统以单片机C8051F340为控制中心，运用ZYMQ-4气敏传感器构造了天然气报警排险电路；运用MQ-2烟雾传感器构建了烟雾报警更新室内空气电路，并结合热敏电阻构建了火灾报警电路；运用门磁开关构造了门磁报警电路；同时还建立了电话报警系统。实现了室内家居的安全化，便利化。此外，我队还利用PCF8563时钟芯片和LCD，使LCD实时的显示时钟信号。 关键字：单片机控制，报警系统，继电器控制 Abstract The system use MCU C8051F340 as the control center part, using ZYMQ-4 gas sensor responsible for risk of natural gas alarm circuit; the use of MQ-2 smoke sensors builts indoor air circuit smoke alarm refreshes, combined with thermistor built fire alarm circuit; use Magnetic structure of the door magnetic alarm switch circuit; at the same time established a telephone. Implementation of the indoor home security and facilitation. In addition, our team also used the PCF8563 clock chip and LCD, to make LCD display real-time clock signal. Keywords: MCU control alarm system relay crontrol
基于单片机的智能家居 安防系统 作者姓名：XXX 专业班级：XXXXXXXX指导教师：易诗 摘要 随着经济的发展，城市居民住宅小区的大量崛起和人们生活水平的不断提高，人们在家庭住宅的观念上逐步发生变化。人们不仅需要宽敞、豪华的住宅，同时也希有一个安全、放心的生活空间。安全,就是有一个快速、有效、连动的防火、防盗、防爆的安防体系；同时要求家庭人员、社区管理中心及其有关单位部门都能及时获得相关信息并采取相应措施。这些都要求家庭不再是一个孤立场所，而是一个能与外界进行信息交流的单元。 自此，本文研究出一套基于51单片机的智能家居安防系统。本系统具有采集现场信息，并将信息分析处理，结果通过短信的方式传递到预设的电话号码上。本系统还能显示险情种类信息的功能，并且能够在现场对火灾进行铃声报警的功能。智能家居安防系统是以家庭住宅为平台，融合了计算机技术，网络通信技术和自动控制等技术，将与家庭生活相关的各种应用子系统有机的结合在一起，为人们提供更加舒适、高效、便捷、安全的现代居住环境。新的智能型家庭安防报警系统在感应端主要通过磁红外、温度、煤气、玻璃破碎等探测器来感应异常的变化，当感应器感应到异常情况时，自动地把警情发送至相关部门和人员，以便得到及时的处理，减少人员伤亡和财产损失。 关键词：AT89C51；温度传感器；烟雾传感器；红外传感器；GPRS模块； 智能安防
Intelligent security system design and implementation based on 51-MCU Abstract：With the development of economy, urban residential district of rise and the people living standard unceasing enhancement, people gradually changing ideas on family homes.People not only need spacious and luxurious houses, as well as mothballed a safe, rest assured of living space. Security, that is, there is a rapid, effective, the gearing of fire prevention, guard against theft, explosion-proof security system; Also asking family members, community management center and its related units can timely access to relevant information and take corresponding measures. These require family is no longer an isolated place, but a unit capable of carrying out information exchange with the outside world. Since then, this paper studies a set of intelligent household security system based on 51 single chip microcomputer. This system has the collection site information, and analysis the information processing, the results by text message is passed on to the preset phone number. This system can also display danger species information function, and can carry on the ring at the scene of fire alarm function. Smart home security system is a family home as a platform, combined with computer technology, network communication technology and automatic control technology, will and household life of all kinds of application subsystems organic unifies in together, provide people with more comfortable, efficient, convenient and safe environment of modern living. New intelligent home security alarm system in magnetic induction end mainly through infrared detector such as, temperature, gas, glass broken to induction abnormal changes, when the sensor sensing abnormalities, automatically send alert to relevant departments and personnel, in order to get timely treatment, reduce casualties and property losses. Key words: AT89C51. Temperature sensor; Smoke sensor; Infrared sensor; GPRS module;Intelligent security
绪论 随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。家居智能化技术起源于美国，它是以家为平台进行设计的。 正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。智能家居控制系统的主要功能包括通信、设备自动控制、安全防范三个方面。 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。 课题研究的目的及意义在于智能家居控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
设计目的： 以提高家居生活的安全性、舒适度、人性化为目的，设计智能家居监控系统。利用所学的传感器与检测技术知识，实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾（烟雾）的检测。各监测节点可通过无线方式连接到主机，检测到危险信号后，主机可采用声光报警或远程报警。 要求： （1）用Protel画出设计原理图； （2）采用Quaters II、Maxplus II、EWB、pspice、Proteus中的一种或几种软件，完成系统电路中的部分或全部仿真，在设计说明书中体现仿真结果；（3）写设计说明书； （4）每位同学必做； 总体设计方案： 分模块设计各个功能。 选题背景 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统。本系统是针对常见的安全问题如温湿度、燃气泄露和火灾报警而设计的，主要侧重于安全方面。 各模块设计（硬件设计、软件设计）： 一．家居环境温度检测和报警： 本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下：由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。这里采用DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20作为测温元件。即利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度 测量范围为-55℃～＋99℃，精度为±0.5℃
智能家居环境监测系统设计与实现 智能家居是指在智能化、自动化、信息化的基础上利用传感器网络等进行数据传输，实现家居电器的智能控制，随着4G网络的快速发展，智能家居的及时出现为人们享受生活提供了一个更好的选择。 一、智能家居环境监测系统总体设计 基于ZigBee无线通信技术构建的室内环境监测系统主要实现室内温度、氧气、一氧化碳、二氧化硫、湿度、甲烷和二氧化碳含量等家居环境的检测，其次是监测生活用水、用电和用气的安全性和用量，三是监测室内各种生活家电的状态等。系统设计中，基于ZigBee的传感器节点将室内环境信息发送到无线传感器网络的汇聚节点，通过ARM微处理器实现嵌入式编程，然手通过ARM微处理器和ZigBee汇聚节点实现有效的网络串行通信。通过该系统，采集室内环境信息、输入操作命令、输出操作结果、集中控制室内环境、远程控制家用电器、联动控制室内安防系统等功能。 二、智能家居环境监测系统详细设计 2.1室内环境信息采集功能 通过部署在室内的传感器节点，实现无线传感器网络的室内环境信息采集，以便能够将室内温度、湿度、氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲烷及生活用水和生活电气等相关信息传递到系统中。信息采集和感知是室内环境系统最基本的功能，需要将传感器节点进行良好的部署和优化，以便在最小能量耗费下实现节点的全方位覆盖。 2.2 室内环境信息传输功能 传感器节点采集相关的网络信息后，通过4G网络传输到ZigBee汇聚节点，汇聚节点将多个传感器节点信息传输到室内监测系统的服务器，以便服务器进行处理。信息传输过程中，为了实现高效数据传输和分发，需要将数据进行压缩和存储，实现传感器网络的聚簇作用，同时为了降低传感器网络的通信开销、平衡节点间负载，需要对传感器网络节点和传输节点进行设计。 2.3 室内环境信息处理功能 数据传输到服务器后，环境监测装置负责处理采集到的数据信息，发现相关的信息超过用户设置的预警值，则传感器检测装置通过4G通信网络以短信或数据通信的方式通知用户，同时将收集的信息存储到服务器数据库中。逻辑业务处理将数据统计分析和预测结果发送到相关界面，以便用户查看和分析。 三、Zigbee无线传感网络系统硬件设计
基于物联网技术的智能家居安防系统设计 摘要：智能家居从20世纪末开始发展，到如今已经得到大规模普及，其蓬勃发 展的势头，已成为挖掘的内在潜力，受到业界广泛关注。许多企业在产品研发、 技术创新等方面展开了激烈的竞争，并通过相关产品的展示吸引消费者关注。在 智能化建筑中，智能家居将不同的智能信息和楼宇环境信息综合分析应用，具有 监测、传输、储存、判断和控制的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境三位一 体的格局，为人们提供安全、舒适、便捷及可持续发展功能环境的建筑。智能安 防系统一方面保障了用户自身的家庭财产安全，另一方面也保障了建筑楼宇本身 的安全性。 关键词：物联网技术；智能家居；安防系统设计 引言 以往的智能家居包含了智能家电、灯光、安防和影音等各方面的控制，在上 个世纪末和本世纪初期，它在各个国家得到了广泛的应用。可以说基于物联网技 术的智能家居系统，是继智能穿戴产业后所引爆的一种凭借远程、无线技术作为 主要载体的智能产业。它的业务范围包括远程监控、家庭医疗保健与监护、信息 服务、网络教育和联合智慧社区、智慧城市等在内的各种项目的拓展应用。 1智能家居安防系统的功能划分 1.1智能家电系统 目前市场上大多数智能家居产品都是家电产品，主要通过在原来的一些家电 上安装各种感应模块和无线控制模块，从而实现自身的智能化控制，可以根据可 能产生的各种情况进行自身的调整，以达到在提高效率节约时间的同时，降低成 本的目的。并通过物联网模块与网络相连，从而实现自身系统功能的升级、自身 状态信息的采集与发送、生活所需物品的采购方案的制定和家庭生活费用缴纳的 功能，为用户提供更加方便的生活。 1.2环境监控系统 生活环境的监控也是智能家居的一个重要的组成部分。环境监控主要是通过 各种家电和专门的环境感知模块、无线控制模块实现的对家居环境的智能化感知 与控制，可以通过感知环境的变化对家居环境进行调整，以提供较为舒适的环境，使用户获得一定的安全和幸福感。同时在这些基础之上，通过物联网模块与网络 连接，还使得用户随时随地对家居环境有着绝对的了解和掌控，并可以通过自己 的感受来调节自己希望的家居环境。 1.3安全防护系统 如何在无形之中给人们一种安全的生活环境也是现代智能家居安防系统应该 考虑的一个重要方面。而安防系统通过各种安全报警传感器、环境监控感知模块 与无线控制模块组成的对家居环境安全防护的全面感知，并对可能发生的或已经 发生的安全防护问题发出报警。同时通过物联网模块向用户与安防机构发出警告，并将收集的准确信息实时传递到用户与安防机构。智能家居安防系统的这三个重 要组成部分是相辅相成的，也是未来家居体验中不可或缺的，其中缺少任何一个 环节都不能被称之为智能家居安防系统。 2基于物联网技术的智能家居安防系统设计策略 2.1系统硬件设计 智能家居安防系统中信号检测传感器采用MQ-2烟雾传感器、HC-SR501人体 感应红外传感器、红外光敏构成的火焰传感器。控制采用STC89C52单片机，报
家庭安防报警系统 随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求，智能住宅的安全防范系统也应运而生。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。 智能住宅的安全防范报警系统，由红外探测器实现盗并自动电话拨号报警。当探侧器检测到警情的时候，中断请求，再由单片机控制电话接口电路，实现模拟摘机，通过DTMF就会向单片机发出拨号电路实现自动拨号，并由语音电路通过电话完成播放预先录制好的语音信息，实现语音报警，来通知用户发生警情，以便让他们及时的作出相应措施。另外，本系统还设置了密码验证，通过键盘可输入验证码并可修改密码。本系统还配置了备用电源以及具有掉线和断电自诊断功能，增强了系统的安全性和稳定性。 关键词:安全防范;智能报警系统;语音报警;单片机控制;DTMF拨号 1.智能报警系统的总体构成 图1 系统结构框图 系统的基本工作过程：
报警探测器安装在用户家里需要防范的部位，例如门窗、厨房，卧室等，报警主机放在家里比较隐蔽的区域。在通常情况下，监控器是处于休眠状态，当用户要出门，家中没人时，用户可以通过键盘启动监控器，监控器接到用户命令后，等待一个时间(如3min)，让用户启动监控器后有足够的时间离开住宅，该时间过后，监控器会启动探头，此时监控器处于真正的布防状态，只要有人在探头检测范围内经过，而他又不能在规定的时间内输入正确的密码进行撤防，报警探测器立即向自动报警主机发出报警信号，接到警情事件后，自动报警主机立即进行确认(多次巡检中断信号)，确认无误后，从EEPROM中读出相应的报警电话号码，通过双音多频拨号芯片自动拨打用户预先设置好的报警电话号码(如手机号码，办公室号码)进行远程拨号报警:待对方摘机后，启动语音电路，将预先录制好的语音信息通过电话线传给对方，通知对方发生警情，同时自动记录警情信息，以备查询:如果对方没有摘机，就连续拨打三次，并进行现场警铃报警。 2热释电红外线探测器设计 热释电红外传感器是利用红外辐射的热辐射作用引起元件本身的温度变化检测信号，其探测率、响应速度都不如光子型传感器。但由于热释电型传感器可在室温下使用，灵敏度与波长无关，所以应用领域广。考虑到实际情况，即主要用于保护人身安全问题，而不是用于非常精密的场合，故本课题选用热释电红外线传感器，既能利用此传感器的优势，又能满足要求，从经济上和实用价值综合考虑来看是一理想的选择。 在热释电红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PTR ) , PTR 能将红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用。另一个是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜是一种由塑料制成的特殊设计的光学透镜，它用来配合热释电红外线传感器，以提高接收灵敏度。用菲涅尔透镜配合放大电路将信号放大60-70db,就可以检测10-20m处人的活动。 图2 热释电红外线传感器结构示意图
智能家居系统设计方案 综述 随着计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术的迅猛发展，提高了人们对家庭实现生活现代化，居住环境舒适化及家居安全化的要求，在这种日益迫切的需求下延伸出来的智能家居系统很好的满足了人们的这些要求。智能家居除了具有安全、便利、舒适、节能、娱乐性的功能外，还是一个集音频、视频、计算机功能、通信功能、家居自动化/控制/安全技术以及将所有不同的设备应用和功能互连于一体的系统，使我们的居家生活更为便利、灵活。 智能家居系统创新性地实现了对灯控、家电等家居设备的集中控制，可全部实现无线控制，免除布线的麻烦和弊端，不管装修与否，均可便捷安装使用，不会受到布线的任何束缚。同时，采用学习型的红外基地台，强大的软件学习功能，可与各种家居设备实现无缝对接，对新购的家居设备，也可轻松纳入联电国际系统管理，十分方便，利用网络/PDA/手机，通过目前最先进的网络侦控摄像机，即可随时随地实现对家居设备的实时监测和操控。下面，我们就以某独栋别墅项目为例，详细说明智能家居系统给我们带来的人性化、数字化的生活。用户需求分析 根据别墅业主的要求，在别墅智能家居设计中需要实现以下功能：?周界防盗及监控功能；
?全部房间的智能灯光控制； ?主要活动区域的背景音乐功能； ?一层客厅的电动窗帘控制； ?烟感及燃气泄露感应报警功能； ?家用净水，中央除尘，中央空调集成。 为实现上述功能，需用到下列系统设备： 1.周界防盗系统 主动红外探测器对射，如果有人非法入侵则触发报警主机。 2.家居安防监控系统 ? 别墅四周实时监控—业主可以在任意指定房间对外围的情况进行监控。（需布线） ? 室内安全—在厨房安装烟感及燃气泄露探测器，出现警情及时提醒业主。 ? 异常入侵—在窗户内侧安装幕帘探测器，遇到异常情况及时报警。 3.背景音乐系统 本套方案中，背景音乐系统能实现用户主要活动房间的音乐功能，同时能通过背景音乐系统做到每一个背景音乐点房间的电视能够共享收看DVD 、数字电视机顶盒等节目源，还能通过电视察看电视监控的图像。
智能家居之安防系统 一．概述 智能家居中有许多的应用系统，我设计的是安防系统。 1.涉及到的主要技术 物联网通信技术（主要是采集与传输信息）； 2.主要研究内容 采集，传输，处理信息，报警等基本内容； 该智能安防系统的核心内容就是，智能报警系统的自动反应功能，以应对各种危险，达到竟可能高的安全性。 3.需要实现的设计目标 1.实现实时的采集，传输信息。 2.能实现对实时信息的处理，并作出一定的反应 3.出现任何安全问题，通知主人，还要自动做出反应，比如火灾时自动喷水灭火，气体泄漏时自动关门关窗，并切断电源。 二．总体的设计方案 系统架构设计总框图：
上图是我从网上找到的一个已经非常成熟的安防系统的例子，我将它简化一下，将安防系统分为三个子系统：环境监测子系统；智能门禁子系统；报警子系统。 架构图： 环境监测子系统 智能门禁子系统报警子系 统 做出及时措施； 通知主人
当智能门禁子系统与环境检测系统监测到危险的时候，触发报警系统三．系统各部分的功能及设计 1.门禁子系统 功能：实行监控管理 设计：门控系统有摄像头，麦克风（采集语音），指纹采集器，可控旋转电机构成，控制部分采用基于MSP430设计开发的控制板。采集了指纹，声波，图像等多种生物特征信息，同时配合硬件设备，以达到智能家居中对安全性能高的要求。 门禁系统除了允许人员进入之外，还要有防止入侵者的功能，所以，在房子外部的墙等地方可以装上特殊的传感器，让门禁系统拥有防盗功能，为了实现这一点可以采用如下设备：无线红外线报警器，防盗器警报器（2个)，和遥控遥控红外示警器。下面是技术参数：1．电源：直流6V(4节5号电池) 2．待机电流：≤100LlA 3．报警电流：≤150mA 4．报警声响响度：1米范围内不小于80dB 5．红外探测距离：7米左右，左右110度 安装方法： 1、探头应避免直对门窗口，以免误报 2、应调整探测器的倾斜角度，以使其探测距离最远 3、探头的菲妮尔透镜应保持干净，不能有遮挡物体 4、探头应远离冷热源，例如空调出风口、暖气、冷气机等 5、将电池盖打开，按照电池盒内部的标识将4节5号电池装入 6、电池上后按一下遥控听到清脆嘟的一声绿灯亮，表示已经开机，
智能家居安防系统设计方案 智能家居安防系统即智能安防系统，其产品涉及广泛，除了远程监控类产品还有各种保护人体安全等的探测器，这些产品所集成的智能安防系统为用户的家庭及人身安全提供了极大的保障。那么智能家居安防系统是如何设计的方案呢？ 智能家居安全系统总体设计方案 系统的总体设计思路是，在用户家中部署一台PC，负责连接、控制监控设备并与用户的智能手机通信。智能手机则作为终端设备负责显示监控画面，并提供控制监控设备的用户界面。智能手机通过GPRS移动数据网络接入Internet进而实现与用户家中PC的通信。 智能家居安全系统传输协议设计方案 智能手机上的客户端程序在收到一个完整的图像数据包后将向服务器发送确认包。该数据包作为提示服务器可以继续传送图像数据用，因此没有数据载荷和结束界符。类似地，中断连接包用作服务器与客户端之间提示将要中断当前连接，也没有数据载荷和结束界符。 家庭网络的拓补结构 在ZigBee协议里定义了三种网络拓扑结构，分别为星型网络、点对点网络和簇树网络，其中簇树网络可归为点对点网络。 在星型结构的网络中，其协调器节点的能量供应必须具有不间断性，而终端节点则可以采用普通的电池对其提供能量。此种网络结构适合在比较小的范围内组建。而对于点对点的网络结构，只要双方的距离小于节点设备的最大通信距离，同时通信的基本条件得到满足，则双方就可以实现彼此间的通信。点对点网络中也有协调器节点，它主要用于管理链路状态信息，认证设备身份等。 嵌入式开发平台的建立和系统移植 进行嵌入式软件的开发的首要工作是构建其相应的开发环境，嵌入式的软件开发环境是由目标板和宿主机所连接构成的交叉开发环境。目标板用于运行嵌入式操作系统和应用程序，而应用程序的开发、编译、调试等工作则都是在宿主机上完成的。
一种基于SMS的智能家居远程监控系统(1) 关键字：SMS智能家居远程监控系统 1 引言 随着生活节奏的加快，生活水平的提高，人们对现代家居的安全性、智能性、舒适性和便捷 性提出了更高的要求。智能家居控制系统就是适应这种需求而出现的新事物，正朝着智能化、远程化、小型化、低成本等方向发展。如今手机已经十分普及，如何让普通百姓只需要 增加少量投入便可以通过手机远程遥控自己家中的电器设备，远程查看设备或安防系统状 况。同时，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等安全事故时能够立即获知警报，及时处理。为此本文提出了一种基于SMS和Atmega128 的智能家居远程监控系统。 2 系统结构及工作原理 本文所设计的智能家居远程监控系统由CP U 模块、短信收发模块、电源模块、时钟模块、LCD 显示模块、键盘模块、驱动模块、无线收发模块、检测模块等模块组成，如图 1 所示。系统的工作原理如下：用户通过手机将控制或查询命令以短信的形式通过GSM 网发送到短信收发模块，CPU 再通过串口将短信读入内存，然后对命令分析处理后作出响应，控制相 应电器的开通或关断，实现了家电的远程控制。CPU 定时检测烟感传感器、CO 传感器、门禁系统的信号，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等险情时，系统立即切断电源、蜂鸣 器警报并向指定的手机发送报警短信，实现了家居的远程监视。为了达到更人性化的设计， 当用户在家时可通过手持无线遥控器控制各个家电的通断，通过自带的小键盘设定授权手机 号码、权限和设定系统的精确时间等参数。LCD 用来实时显示各电器状态和各个传感器的 状态。 图1 系统结构框图 3 硬件系统设计
XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统（无操作系统）学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXX 指导教师 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月
综合实训任务书 目录 前言 (1)
1 硬件设计 (1) ADC转换 (3) SSI控制数码管显示 (3) 按键和LED模块 (5) PWM驱动蜂鸣器 (6) 2 软件设计 (7) ADC模块 (7) ADC模块原理描述 (7) ADC模块程序设计流程图 (8) SSI 模块 (8) SSI模块原理描述 (9) SSI模块程序设计流程图 (10) 定时器模块 (10) 定时器模块原理描述 (10) 定时器模块流程图 (11) DS18B20模块 (11) DS18B20模块原理描述 (11) DS18B20模块程序设计流程图 (12) 按键模块 (13) 按键模块原理描述 (13) 按键模块程序设计流程图 (13) PWM模块 (13) PWM模块原理描述 (14) PWM模块程序设计流程图 (14) 主函数模块 (14) 主函数模块原理描述 (14) 主函数模块程序设计流程图 (15) 3．验证结果 (15) 操作步骤和结果描述 (15) 总结 (16)
智能家居控制系统设计 前言 当前，随着科学技术的发展，计算机、嵌入式系统和网络通信技术逐步深入到各个领域，使得住宅和家用电器设备网络化和智能化，智能家居已经开始出现在人们的生活中。智能家居控制系统(smarthome control systems,简称SCS)。它以住宅为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施进行高效集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统，提升家居智能、安全、便利、舒适，并实现环保节能的综合智能家居网络控制系统平台。智能家居控制系统是智能家居核心，是智能家居控制功能实现的基础。 通过家居智能化技术，实现家庭中各种与信息技术相关的通讯设备、家用电器和家庭安防装置网络化，通过嵌入式家庭网关连接到一个家庭智能化系统上进行集中或异地的监控和家庭事务管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。家居智能化所提供的是一个家居智能化系统的高度安全性、生活舒适性和通讯快捷性的信息化与自动化居住空间，从而满足21世纪新秀社会中人们追求的便利和快节奏的工作方式，以及与外部世界保持安全开放的舒适生活环境。本文以智能家居广阔的市场需求为基础，选取智能家居控制系统为研究对象。 1 硬件设计 本系统是典型的嵌入式技术应用于测控系统，以嵌入式为开发平台，系统以32位单片机LM3S8962为主控制器对各传感器数据进行采集，经过分析后去控制各执行设备。 硬件电路部分为：微控制器最小系统电路、数据采集电路（光敏电路、温度传感器、霍尔传感器）、输出控制电路（继电器、蜂鸣器、发光二极管）和八位LED数码管显示组成。LM3S8962布局如图1-1所示，LM3S8962核心板外围电路如图1-2所示。 图 LM3S8962布局图