基于单片机的家庭远程监控系统
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
版 社 ．０ ０ ２０
Ａ Ｐ（ Ｒ 地址解析协议 ）的 目的是将Ｉ地址映射成物 Ｐ 理地址 。这 在使信息通过 网络时特别重要 。在一个消息
（ 或其他数 据 ） 发送之前 ，被打包到Ｉ包里 ，或适合于 Ｐ
Ｉｔ ｔ 输 的信息块。 ｎｅ ｆ ｍｅ 专 这包 括两台计算机 的Ｉ地址 。在这个包离开发送计 Ｐ 算机之前 ，必须要找到 目标的硬件地址 。这就是Ａ Ｐ Ｒ 最
将把 它们 向 “ 上”传送到Ｔ Ｐ 。Ｔ Ｐ Ｃ层 Ｃ 将包 排序并 进行
错误 检查 ，同时实现虚电路问的连接。Ｔ Ｐ Ｃ 数据包 中包 括序号 和确认 ，所 以未按照顺序收到的包可 以被排序 ，
而损坏 的包可 以被重传 。
３ ＴＣＰ ．
装的方法 。下面 以应用最广泛的以太网为例说明其数据
ｐｎ 功能） ｉｇ 。
６ ＡＫ Ｐ ．
同的功能 区进入不 同的页面 ，如 图像页面 ，家电控制 页
面 ，环境状态监控页面。在控制页面 中可 以控制 电器 ，
在环境状态监控页面可以看 到各种环境状态值。通过手
机访 问相应域名 ，可以实现 同样 的操作 。
参考文献
［】 １史蒂文斯 （ Ｒ． ｅｅ ｓ． ／Ｐ ｗ． Ｓ ｖ ｎ） ｔ ＴＣＰ Ｉ 详解卷１协议 【 ． ： Ｍ】 机械工业 出
三 、 系统 软件 设计
３１ ． 程序流程图
图４ 释 电模块 热
２５ ． 热释 电模 块
此 模块 通过热 释 电传 感器 以非接触形 式检测 出人 体辐射 的红外线能量 的变化 ，并将其转换成 电压信号输 出。将 这个 电压信号加以放大 ，便可驱 动蜂鸣器报警 。
此传感器本身不发任何类 型的辐射 ，器件功耗很小 ，隐 蔽性好 ，价格低廉。 但是容易受各种热源、光源干扰 ，被动红外穿透力 差 ，人体的红外辐射容易被遮挡 ，不易被探头接收 ，但 是 易受射频辐射的干扰 ，环境温度 和人体温度接近时 ， 探测和灵敏度 明显下降 ，有时造成短时失。 ２６ ．温度传感器模块 此温度传感器模块 由一体化温度检测器采集周 围温
器 ，再设计 专门的操作软件 ，再改造主板…… 这耗费的精力和资金是超 出一般人 的承受 范围的 ，
是市场所未能完善的角落 ，随着单片机性能的提升 ，功 能模块 的扩展 ，使 得单 片机 和网络通信变得更 加容易 ，
因此使得基 于单 片机的家庭远程监控系统成为可能 。
本文 在基 ＺＡｔ ｇ ３ 单片机 的基础上增 加 了无 限 Ｊ ｍｅ ａ ２ ：
现 了用摄像头进行图像的采集。其结构框图如 图１ 所示。
舒心的凉爽。又希望能为父母 的家 中装上温度 烟雾传感
器 ，确保他们 的安全 ；为家中的门禁系统加 固联 网…… 曾有一个 解决 方案 就是 为家 中装 配一 台电脑 ，联
入 网络 ，实时监控 ，再连接一大堆 的控制开关 去操控 电
包是按顺序发送的或者没有被破坏。 如果 Ｉ数据包 中有 已经封好 的Ｔ Ｐ Ｐ Ｃ 数据包 ，那 么Ｉ Ｐ
请求或接受数据时消耗资源。所 以这很大程度上的提高
了 网络 的使用效 率 。而且ＨＴ Ｐ Ｔ 并不特别关注所需要 的 是 什么类 型的数据 。各种形式的媒体都能插进 网页中 ，
包 括一些在浏览器端执行 的脚本程序 。 协议报文格式 协议采用分层结构 ，因此 ，数据报文也采用分层封
报文分层封装 ，如下图７ 所示 ：
ＨＴ ＴＰ ＨＴ ＴＰ
Ｔ Ｐ 它 的信 息 送 到更 高 层 的应 用 程 序 ，例 如 Ｃ 将 Ｔ ｌｅ的服务程序和客 户程序 。应用程序轮 流将 信息送 ｅｎｔ 回Ｔ Ｐ ，Ｔ Ｐ Ｃ层 Ｃ 层便将 它们 向下传送到Ｉ层 ，设备 驱动 Ｐ 程序 和物理介质 ，最后到接收方 。面向连接的服务 （ 例 ￣ Ｔ ｌ ｔ Ｔ 、ｒ ｇｎ ｎ ｏ ｓ ＭＴ 需要高度 Ｎ ｅ ｅ、Ｆ Ｐ ｌ ｉ、Ｘ Ｗｉｄ ｗ 和Ｓ Ｐ） ｎ ｏ 的可靠性 ，所 以它们使用 了Ｔ Ｐ Ｃ。
图７ 数据报文分层封装图
应答 的服务 ，例如ＮＴ 。 Ｐ
５Ｉ ．ＣＭ Ｐ
四 、结束 语
通过对 系统 硬件 、软件 的设计 ，基本 实现 了预期 功能。打开 电脑 ，进入浏览器 ，在地址栏 中输入绑定的 域 名 ，回车 ，即可进入监控平台 ，点击软件 中设 置的不
Ｉ ＭＰ Ｐ Ｃ 与Ｉ位于 同一层 ，它 被用来传送 Ｉ 的的控制 Ｐ 信息 。它 主要是用 来提 供有关 通 向 目的地址 的路 径信 息。ＰＮＧ Ｉ 是最常用 的基 于Ｉ ＭＰ Ｃ 的服务 （ 本模块 实现 了
Ｓ Ｒ Ｃ Ｉ Ｅ 系统 实 践 ＹＳ Ｐ Ａ Ｔ Ｃ
．
》 ＞
加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧。以 太网的长度范围是６ —１１字节 （ ４ ５８ 不算８ 字节的前导字 ）
２． Ｉ Ｐ
协议 ，通过扩展请求命令 ，可以是用来实现许多任务 。 ＨＴ Ｐ Ｔ 的一个 特点是数据表现 的类 型允许系统相对独立
始传下一个包 ，直到图像传递完成 。
信 息 系统工 程 ｌ２ １．．０ ０ ２１ ２
４ １
《
苎 坠 ！旦 ！
筮塞
蒸
警
嚣
图２４５ 块 ８模
－＂ ２ Ｄｓ 糟 。 ｌ ｏ
从机 。主机接收到上层传输来的数据后进行解析然后分别 发送到各个从机；从机及时返 回各个从机设备的状态到主
初用 到的地方 。
一
［ 赖特 （ ｇ ０ 史蒂文斯 （ ｅｅ ｓＴ Ｐ Ｉ详解 ・ ： ２ 】 ｗｎ ｈ ， Ｓ ｖ ｎ） Ｃ ／ ｔ ． Ｐ 卷２实现『 Ｊ ．
机 械 工 业 出版社 ， ０ ． ２ ０ ０
［］ ３史蒂 文 斯 （ ． ．ｔｖ ｎ） ＣＰＩ详 解 （ ｗ １ Ｓｅ ｅ ｓ． Ｌ Ｔ ． Ｐ 卷３ ） Ｃ 事务 协 ： Ｐ Ｔ
分析 ，如果出现异常情况则通 过模拟 串 口对 Ｔ ３ 模 块 Ｃ５
∞ 晶
发送Ａ 指令实现短信报警。 Ｔ
２８Ｓ ． ＲＷＦ １ － 无线模块
图３烟雾传 感器 模块
２４ ． 烟雾传感器模块 此模块 通过ＭＱ ２ ．烟雾传感器将监控周 围环境 ，是 否发生异常情况 ，如有烟雾或者煤气泄漏等。如果发生 火灾 ，则会产生大量烟雾 ，此模 块将采集到的烟雾信号
４ Ｕ ＤＰ ．
Ｅｔ ｒ ｅｔ ｈｅ ｎ Ｉ Ｐ ＴＰ Ｃ
报 头
数据
Ｔ Ｐ数 据 Ｃ 报 头
报
头
Ｉ Ｐ数 据 区
帧 头
Ｅｈ ｒｅ ｔ ｅ ｎ ｔ帧 数 据 区
ＵＤ 与Ｔ Ｐ Ｐ Ｃ 位于 同一层 ，但它不管数据包 的顺序 、
错 误或重 发 。因此 ， ＵＤ 主要用 于那些面 向查 询—— Ｐ
Ｓ Ｒ Ｃ Ｉ Ｅ 系统实践 ＹＳ Ｐ Ａ Ｔ Ｃ
≥ 》 ≥ ＞
基于单片机的家庭远程监控系统
◆潘 波
摘要 ：随着Ａ ４ 对网络 监控 与移动通信的依赖度 的增加 ，智能 家居 系统的监控 －＇ Ｊ Ｊ
自由度和便携性被 不断扩增与期待 。为满足对 家居 系统 的灵活度的要 求 ，本 系统 采 用 了基 于４ ５ ８ 的一点对 多点的 多级检测 与控 制 ，可以随 时拆装 增减监控 对 象与子 系 统。本 系统 同时集合 了对温度、烟 雾的环境监测 ，对 门禁 系统的人 员监控与 图像 彩 集 。对 家用电器的开关控 制 ，并将 回馈信 息和控制操作 通过 网络 页面与短信 息反 映 出来 。 加 入 了ＧＳ 通 信模 块 与 以太 网模 块 ，使 得 网络 访 问监 控 和 移 动 通 信 与 智 能 家 Ｍ 居恰 当结合 。实现 了，每 家绑定一个域名和 手机号 ，构建一个家庭的互联 网。 关键词 ：智能家居 ；单片机 ；家庭远程 监控
片是极具特色 的独立以太 网控制器 ，具有可编程过滤功 能 ，可 自动评价 、接收或拒收多种信息包 ，减轻 了主控 芯片的处理负荷 ，并且符合ＩＥ ０ ． Ｅ Ｅ８ ２ 协议。 ３ 以太 网的帧是网络接 口层的封装 ，网络层 的数据包被
４ ２
信 息系 统工程 Ｉ ０２１ ０ ２ １．． ２
互联 网并设计了网页ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控平 台界面 。并通过模拟 串 口实
居设定一套监测设备 ，并让它们 与网络相连 ，使得人们
更为方便 、及时地 了解到想要监测 的环境 ，并及 时做 出 操控 。有人曾梦想能够在 回家之前控制家里的热水器烧
好热水 ，以便在拖着疲惫 的身体 回家后立马就能冲个热
水澡 ；希望炎炎夏 日回家之前提前打开空调 ，回家后 又
码管显示 和蜂鸣器报警 ，加装 了Ｅ ２ Ｊ０ ＮＣ ８６ 以太 网模块
一
、
前 言
和 Ｇ Ｍ模 块 。 Ｓ
人们 曾 多次构想 ，给一个仓 库 、教室 、温室 、家
通过４ ５ ８ 模块及其相 关协议 实现 了多机通讯 ；通过
Ｔ Ｐ Ｉ协 议实现 了底 层硬件和上 层界 面的数据交 互访 Ｃ／ Ｐ 问，构建 出了基 于单 片机的小型ｗｅ 服务器 ，从 而接人 ｂ
图１ 系统 结构 框 图
２２ 口摄像头 ．串
传输模块 ，以太网模块 ，加装传感器等 ，已经 实现了人 们 当初 的功能构想。利用本 系统打开手机就可以联 网控 制家庭 电器 ；随便 打开一 台电脑就可 以访问域 名进人控
在ＨＴ Ｐ Ｔ 协议 中 ，本 系统实现 了图片 的传送 。而图 片 的获取是通过串 口摄像头获取的 ，单片机通过 串 口和 摄像头相 连 ，单片机通过命令控制摄像头 。 摄像 头 内置的高性 能数字信号处 理芯片实 现了对
于数据 的传输。
ＨＴ Ｐ Ｔ 的出现使Ｉｔｒｅ ｎｅ ｔ ｎ 大众化 。它 的工作方式是请 求／ 响应式 的 ，这是相 当重要 的一点 。因为用 户仅仅在
Ｉ层接 收由网络接 口层发来 的数据包 ，并把该数据 Ｐ
包发送 到更 高层——Ｔ Ｐ Ｃ 或Ｕ 层 ；相反 ，Ｉ层 也把从 ＤＰ Ｐ
Ｔ Ｐ Ｄ 层接 收来 的数据包传送 到网络接 口层 。Ｉ 数 Ｃ 或Ｕ Ｐ Ｐ 据包 是不可靠的 ，因为Ｉ并没有做任何事情来确认数据 Ｐ
∞
图５ 温度 传感器 模块
机 ，主机通过分析进行 向上传输及报警或者发短信。
度信号 ，通过单片机运算处理 ，将此 时的温度 经４ ５ ８ 发
到主控机上 ，同时在分机上也显示此时温度 ，可以直观
地看到此时的温度 。 ２７ Ｓ ．Ｇ Ｍ模块 此模块 主要是在主机 收到从机上发送 的数据后进行
此模块 的有效传输距离 为３ ０ ，利用该模块 实现 ０米
了以及单片机实现遥控器 的功能 ，来实现遥控操作所有
从机上的设备 。
转换成微弱 的电信号 ，经过 电路放大 ，达到可以应 用的
电信号 ，加过Ｌ ９ 比较器 ）将有用信号筛选出来 ， Ｍ３ ３（ 可供单 片机识别判 断并进行处理等。
制界面控制家庭电器设备 、采集 图像信息 、得 到温度显
示 ；也会 因为系统检测 到门禁系统有人闯入或者烟雾温 度达到危险值而收到报警短信 。
原始图像 的高比例压缩。 摄像头接到取 图命令后开始采集图像 ，图像压缩为 Ｊ Ｅ 格式输 出 ，摄像： ＰＧ 头采取分包传递 的方式 ，每传 递
图６程序 流程 图
３２ Ｃ ／Ｐ 议模 块 ． Ｐ Ｉ协 Ｔ
本模 块实 现了Ｔ Ｐ Ｉ协议 族 中的Ａ Ｐ 议 、Ｉ 协 Ｃ／ Ｐ Ｒ协 Ｐ 议 、Ｉ ＭＰ 议 、Ｔ Ｐ 议 、Ｕ 协议 、ＮＴ 协议 及 Ｃ 协 Ｃ协 ＤＰ Ｐ
Ｈ Ｔ 协议 。 ＴＰ
１Ｅｈ ｍｅ协 议 ．ｔｅ ｔ
Ｅｈ ｒｅ协议利用 网络芯片ｅ ｃ ８６ 来 实现 ，该 芯 ｔｅ ｔ ｎ ｎ ２ ｊ０
一
二 、 系统 硬 件设 计
２１ ． 系统结构
本 系统基 于主控单片机Ａｔ ｇ ３ 实现与 网络的数 ｍｅ ａ ２ 据交换 。电路集成了温度 、烟雾及热释 电传感 器 ，有数
个数据包 ，只有得到上位机的确认命令 ，摄像头才开
２３４ ５ ． ８ 协议模块 此模块为通￣ＭＡ ４ ５ Ｘ ８芯片 ，以总线的形式挂载多个
Ａ Ｐ（ Ｒ 地址解析协议 ）的 目的是将Ｉ地址映射成物 Ｐ 理地址 。这 在使信息通过 网络时特别重要 。在一个消息
（ 或其他数 据 ） 发送之前 ，被打包到Ｉ包里 ，或适合于 Ｐ
Ｉｔ ｔ 输 的信息块。 ｎｅ ｆ ｍｅ 专 这包 括两台计算机 的Ｉ地址 。在这个包离开发送计 Ｐ 算机之前 ，必须要找到 目标的硬件地址 。这就是Ａ Ｐ Ｒ 最
将把 它们 向 “ 上”传送到Ｔ Ｐ 。Ｔ Ｐ Ｃ层 Ｃ 将包 排序并 进行
错误 检查 ，同时实现虚电路问的连接。Ｔ Ｐ Ｃ 数据包 中包 括序号 和确认 ，所 以未按照顺序收到的包可 以被排序 ，
而损坏 的包可 以被重传 。
３ ＴＣＰ ．
装的方法 。下面 以应用最广泛的以太网为例说明其数据
ｐｎ 功能） ｉｇ 。
６ ＡＫ Ｐ ．
同的功能 区进入不 同的页面 ，如 图像页面 ，家电控制 页
面 ，环境状态监控页面。在控制页面 中可 以控制 电器 ，
在环境状态监控页面可以看 到各种环境状态值。通过手
机访 问相应域名 ，可以实现 同样 的操作 。
参考文献
［】 １史蒂文斯 （ Ｒ． ｅｅ ｓ． ／Ｐ ｗ． Ｓ ｖ ｎ） ｔ ＴＣＰ Ｉ 详解卷１协议 【 ． ： Ｍ】 机械工业 出
三 、 系统 软件 设计
３１ ． 程序流程图
图４ 释 电模块 热
２５ ． 热释 电模 块
此 模块 通过热 释 电传 感器 以非接触形 式检测 出人 体辐射 的红外线能量 的变化 ，并将其转换成 电压信号输 出。将 这个 电压信号加以放大 ，便可驱 动蜂鸣器报警 。
此传感器本身不发任何类 型的辐射 ，器件功耗很小 ，隐 蔽性好 ，价格低廉。 但是容易受各种热源、光源干扰 ，被动红外穿透力 差 ，人体的红外辐射容易被遮挡 ，不易被探头接收 ，但 是 易受射频辐射的干扰 ，环境温度 和人体温度接近时 ， 探测和灵敏度 明显下降 ，有时造成短时失。 ２６ ．温度传感器模块 此温度传感器模块 由一体化温度检测器采集周 围温
器 ，再设计 专门的操作软件 ，再改造主板…… 这耗费的精力和资金是超 出一般人 的承受 范围的 ，
是市场所未能完善的角落 ，随着单片机性能的提升 ，功 能模块 的扩展 ，使 得单 片机 和网络通信变得更 加容易 ，
因此使得基 于单 片机的家庭远程监控系统成为可能 。
本文 在基 ＺＡｔ ｇ ３ 单片机 的基础上增 加 了无 限 Ｊ ｍｅ ａ ２ ：
现 了用摄像头进行图像的采集。其结构框图如 图１ 所示。
舒心的凉爽。又希望能为父母 的家 中装上温度 烟雾传感
器 ，确保他们 的安全 ；为家中的门禁系统加 固联 网…… 曾有一个 解决 方案 就是 为家 中装 配一 台电脑 ，联
入 网络 ，实时监控 ，再连接一大堆 的控制开关 去操控 电
包是按顺序发送的或者没有被破坏。 如果 Ｉ数据包 中有 已经封好 的Ｔ Ｐ Ｐ Ｃ 数据包 ，那 么Ｉ Ｐ
请求或接受数据时消耗资源。所 以这很大程度上的提高
了 网络 的使用效 率 。而且ＨＴ Ｐ Ｔ 并不特别关注所需要 的 是 什么类 型的数据 。各种形式的媒体都能插进 网页中 ，
包 括一些在浏览器端执行 的脚本程序 。 协议报文格式 协议采用分层结构 ，因此 ，数据报文也采用分层封
报文分层封装 ，如下图７ 所示 ：
ＨＴ ＴＰ ＨＴ ＴＰ
Ｔ Ｐ 它 的信 息 送 到更 高 层 的应 用 程 序 ，例 如 Ｃ 将 Ｔ ｌｅ的服务程序和客 户程序 。应用程序轮 流将 信息送 ｅｎｔ 回Ｔ Ｐ ，Ｔ Ｐ Ｃ层 Ｃ 层便将 它们 向下传送到Ｉ层 ，设备 驱动 Ｐ 程序 和物理介质 ，最后到接收方 。面向连接的服务 （ 例 ￣ Ｔ ｌ ｔ Ｔ 、ｒ ｇｎ ｎ ｏ ｓ ＭＴ 需要高度 Ｎ ｅ ｅ、Ｆ Ｐ ｌ ｉ、Ｘ Ｗｉｄ ｗ 和Ｓ Ｐ） ｎ ｏ 的可靠性 ，所 以它们使用 了Ｔ Ｐ Ｃ。
图７ 数据报文分层封装图
应答 的服务 ，例如ＮＴ 。 Ｐ
５Ｉ ．ＣＭ Ｐ
四 、结束 语
通过对 系统 硬件 、软件 的设计 ，基本 实现 了预期 功能。打开 电脑 ，进入浏览器 ，在地址栏 中输入绑定的 域 名 ，回车 ，即可进入监控平台 ，点击软件 中设 置的不
Ｉ ＭＰ Ｐ Ｃ 与Ｉ位于 同一层 ，它 被用来传送 Ｉ 的的控制 Ｐ 信息 。它 主要是用 来提 供有关 通 向 目的地址 的路 径信 息。ＰＮＧ Ｉ 是最常用 的基 于Ｉ ＭＰ Ｃ 的服务 （ 本模块 实现 了
Ｓ Ｒ Ｃ Ｉ Ｅ 系统 实 践 ＹＳ Ｐ Ａ Ｔ Ｃ
．
》 ＞
加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧。以 太网的长度范围是６ —１１字节 （ ４ ５８ 不算８ 字节的前导字 ）
２． Ｉ Ｐ
协议 ，通过扩展请求命令 ，可以是用来实现许多任务 。 ＨＴ Ｐ Ｔ 的一个 特点是数据表现 的类 型允许系统相对独立
始传下一个包 ，直到图像传递完成 。
信 息 系统工 程 ｌ２ １．．０ ０ ２１ ２
４ １
《
苎 坠 ！旦 ！
筮塞
蒸
警
嚣
图２４５ 块 ８模
－＂ ２ Ｄｓ 糟 。 ｌ ｏ
从机 。主机接收到上层传输来的数据后进行解析然后分别 发送到各个从机；从机及时返 回各个从机设备的状态到主
初用 到的地方 。
一
［ 赖特 （ ｇ ０ 史蒂文斯 （ ｅｅ ｓＴ Ｐ Ｉ详解 ・ ： ２ 】 ｗｎ ｈ ， Ｓ ｖ ｎ） Ｃ ／ ｔ ． Ｐ 卷２实现『 Ｊ ．
机 械 工 业 出版社 ， ０ ． ２ ０ ０
［］ ３史蒂 文 斯 （ ． ．ｔｖ ｎ） ＣＰＩ详 解 （ ｗ １ Ｓｅ ｅ ｓ． Ｌ Ｔ ． Ｐ 卷３ ） Ｃ 事务 协 ： Ｐ Ｔ
分析 ，如果出现异常情况则通 过模拟 串 口对 Ｔ ３ 模 块 Ｃ５
∞ 晶
发送Ａ 指令实现短信报警。 Ｔ
２８Ｓ ． ＲＷＦ １ － 无线模块
图３烟雾传 感器 模块
２４ ． 烟雾传感器模块 此模块 通过ＭＱ ２ ．烟雾传感器将监控周 围环境 ，是 否发生异常情况 ，如有烟雾或者煤气泄漏等。如果发生 火灾 ，则会产生大量烟雾 ，此模 块将采集到的烟雾信号
４ Ｕ ＤＰ ．
Ｅｔ ｒ ｅｔ ｈｅ ｎ Ｉ Ｐ ＴＰ Ｃ
报 头
数据
Ｔ Ｐ数 据 Ｃ 报 头
报
头
Ｉ Ｐ数 据 区
帧 头
Ｅｈ ｒｅ ｔ ｅ ｎ ｔ帧 数 据 区
ＵＤ 与Ｔ Ｐ Ｐ Ｃ 位于 同一层 ，但它不管数据包 的顺序 、
错 误或重 发 。因此 ， ＵＤ 主要用 于那些面 向查 询—— Ｐ
Ｓ Ｒ Ｃ Ｉ Ｅ 系统实践 ＹＳ Ｐ Ａ Ｔ Ｃ
≥ 》 ≥ ＞
基于单片机的家庭远程监控系统
◆潘 波
摘要 ：随着Ａ ４ 对网络 监控 与移动通信的依赖度 的增加 ，智能 家居 系统的监控 －＇ Ｊ Ｊ
自由度和便携性被 不断扩增与期待 。为满足对 家居 系统 的灵活度的要 求 ，本 系统 采 用 了基 于４ ５ ８ 的一点对 多点的 多级检测 与控 制 ，可以随 时拆装 增减监控 对 象与子 系 统。本 系统 同时集合 了对温度、烟 雾的环境监测 ，对 门禁 系统的人 员监控与 图像 彩 集 。对 家用电器的开关控 制 ，并将 回馈信 息和控制操作 通过 网络 页面与短信 息反 映 出来 。 加 入 了ＧＳ 通 信模 块 与 以太 网模 块 ，使 得 网络 访 问监 控 和 移 动 通 信 与 智 能 家 Ｍ 居恰 当结合 。实现 了，每 家绑定一个域名和 手机号 ，构建一个家庭的互联 网。 关键词 ：智能家居 ；单片机 ；家庭远程 监控
片是极具特色 的独立以太 网控制器 ，具有可编程过滤功 能 ，可 自动评价 、接收或拒收多种信息包 ，减轻 了主控 芯片的处理负荷 ，并且符合ＩＥ ０ ． Ｅ Ｅ８ ２ 协议。 ３ 以太 网的帧是网络接 口层的封装 ，网络层 的数据包被
４ ２
信 息系 统工程 Ｉ ０２１ ０ ２ １．． ２
互联 网并设计了网页ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控平 台界面 。并通过模拟 串 口实
居设定一套监测设备 ，并让它们 与网络相连 ，使得人们
更为方便 、及时地 了解到想要监测 的环境 ，并及 时做 出 操控 。有人曾梦想能够在 回家之前控制家里的热水器烧
好热水 ，以便在拖着疲惫 的身体 回家后立马就能冲个热
水澡 ；希望炎炎夏 日回家之前提前打开空调 ，回家后 又
码管显示 和蜂鸣器报警 ，加装 了Ｅ ２ Ｊ０ ＮＣ ８６ 以太 网模块
一
、
前 言
和 Ｇ Ｍ模 块 。 Ｓ
人们 曾 多次构想 ，给一个仓 库 、教室 、温室 、家
通过４ ５ ８ 模块及其相 关协议 实现 了多机通讯 ；通过
Ｔ Ｐ Ｉ协 议实现 了底 层硬件和上 层界 面的数据交 互访 Ｃ／ Ｐ 问，构建 出了基 于单 片机的小型ｗｅ 服务器 ，从 而接人 ｂ
图１ 系统 结构 框 图
２２ 口摄像头 ．串
传输模块 ，以太网模块 ，加装传感器等 ，已经 实现了人 们 当初 的功能构想。利用本 系统打开手机就可以联 网控 制家庭 电器 ；随便 打开一 台电脑就可 以访问域 名进人控
在ＨＴ Ｐ Ｔ 协议 中 ，本 系统实现 了图片 的传送 。而图 片 的获取是通过串 口摄像头获取的 ，单片机通过 串 口和 摄像头相 连 ，单片机通过命令控制摄像头 。 摄像 头 内置的高性 能数字信号处 理芯片实 现了对
于数据 的传输。
ＨＴ Ｐ Ｔ 的出现使Ｉｔｒｅ ｎｅ ｔ ｎ 大众化 。它 的工作方式是请 求／ 响应式 的 ，这是相 当重要 的一点 。因为用 户仅仅在
Ｉ层接 收由网络接 口层发来 的数据包 ，并把该数据 Ｐ
包发送 到更 高层——Ｔ Ｐ Ｃ 或Ｕ 层 ；相反 ，Ｉ层 也把从 ＤＰ Ｐ
Ｔ Ｐ Ｄ 层接 收来 的数据包传送 到网络接 口层 。Ｉ 数 Ｃ 或Ｕ Ｐ Ｐ 据包 是不可靠的 ，因为Ｉ并没有做任何事情来确认数据 Ｐ
∞
图５ 温度 传感器 模块
机 ，主机通过分析进行 向上传输及报警或者发短信。
度信号 ，通过单片机运算处理 ，将此 时的温度 经４ ５ ８ 发
到主控机上 ，同时在分机上也显示此时温度 ，可以直观
地看到此时的温度 。 ２７ Ｓ ．Ｇ Ｍ模块 此模块 主要是在主机 收到从机上发送 的数据后进行
此模块 的有效传输距离 为３ ０ ，利用该模块 实现 ０米
了以及单片机实现遥控器 的功能 ，来实现遥控操作所有
从机上的设备 。
转换成微弱 的电信号 ，经过 电路放大 ，达到可以应 用的
电信号 ，加过Ｌ ９ 比较器 ）将有用信号筛选出来 ， Ｍ３ ３（ 可供单 片机识别判 断并进行处理等。
制界面控制家庭电器设备 、采集 图像信息 、得 到温度显
示 ；也会 因为系统检测 到门禁系统有人闯入或者烟雾温 度达到危险值而收到报警短信 。
原始图像 的高比例压缩。 摄像头接到取 图命令后开始采集图像 ，图像压缩为 Ｊ Ｅ 格式输 出 ，摄像： ＰＧ 头采取分包传递 的方式 ，每传 递
图６程序 流程 图
３２ Ｃ ／Ｐ 议模 块 ． Ｐ Ｉ协 Ｔ
本模 块实 现了Ｔ Ｐ Ｉ协议 族 中的Ａ Ｐ 议 、Ｉ 协 Ｃ／ Ｐ Ｒ协 Ｐ 议 、Ｉ ＭＰ 议 、Ｔ Ｐ 议 、Ｕ 协议 、ＮＴ 协议 及 Ｃ 协 Ｃ协 ＤＰ Ｐ
Ｈ Ｔ 协议 。 ＴＰ
１Ｅｈ ｍｅ协 议 ．ｔｅ ｔ
Ｅｈ ｒｅ协议利用 网络芯片ｅ ｃ ８６ 来 实现 ，该 芯 ｔｅ ｔ ｎ ｎ ２ ｊ０
一
二 、 系统 硬 件设 计
２１ ． 系统结构
本 系统基 于主控单片机Ａｔ ｇ ３ 实现与 网络的数 ｍｅ ａ ２ 据交换 。电路集成了温度 、烟雾及热释 电传感 器 ，有数
个数据包 ，只有得到上位机的确认命令 ，摄像头才开
２３４ ５ ． ８ 协议模块 此模块为通￣ＭＡ ４ ５ Ｘ ８芯片 ，以总线的形式挂载多个