嵌入式小论文

随着社会经济水平的发展和人们安防意识的提高，人们对家居生活追求人性化、智能化的同时，越来越重视居住环境的安全性，特别对危及人民生命和财产安全的情况如火灾、煤气泄漏、外人非法入侵等的安全监控提出了前所未有的高要求。

本文针对这一社会现实，设计并实现了一种基于嵌入式技术的智能家居安全监控系统。系统可以实现的功能：通过家庭中的各种传感器实时获取家庭中的环境数据，如烟雾浓度，煤气浓度等。如果获取到的环境数据超出了预警值，处于家庭中的监控系统就会把报警信息发送到小区报警中心监控系统，同时传输监控摄像头采集的现场图像，并控制GSM发送报警信息到用户手机。报警中心监控系统分别显示接收到的环境数据和图像，值班人员可以根据监控界面了解现场情况以采取相应行动。用户也可以通过手机发送指令到家庭中的监控系统以控制家庭中设备的开关，从而实现减少甚至避免住户的灾害损失。

摘要 (Ⅰ)

1 绪论 (1)

1.1智能家居的概念 (1)

2 智能家居监控系统总体设计方案 (1)

2.1系统组成 (1)

2.2系统功能介绍 (2)

3 系统硬件设计方案 (3)

3.1C ORTEX-M3平台 (3)

3.2扩展板 (3)

3.2.1 传感器接口电路 (3)

3.2.2 家电控制接口电路 (3)

3.2.3 RS232接口电路 (3)

4系统软件设计方案 (4)

4.1服务器端程序设计 (4)

4.1.1 服务器接收流程图 (5)

4.2客户端（C ORTEX-M3板）程序设计 (5)

4.2.1 客户端网络程序设计 (5)

4.2.2 扩展板接口程序设计 (5)

5 总结 (6)

1.1 智能家居的概念

家居智能化是小区智能化的核心。智能家居监控系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术, 将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置，连接到一个家庭智能化系统（即家庭控制器）上，以实现集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调，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；还由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提供节约方案。

研究内容：课题中从一下几个方面进行研究和设计:

1．通过传感器和摄像头实现用户和小区值班人员的双向监控

通过各类传感器和摄像头检测室内情况，当出现异常情况时产生警报信号并通过GSM给用户发送信息。

2．通过手机发送短消息实现对家居的远程控制

用户可以通过发送预先设计好的短消息指令给家居监控系统，监控系统识别收到的指令完成所对应的操作，以实现用户对家居设施的远程控制。

3．通过模块化的设计实现用户使用系统的自主性与开放性

随着家居内部电器设备的增多，以及安防以监控的不同要求，将各种监控设备进行模块化设计，使得用户在选择使用该系统时能够按自身的实际需求选择使用不同功能的监控模块，并在使用过程中，随着实际需求的变化增加或删减功能模块。

2 智能家居监控系统总体设计方案

2.1 系统组成

智能家居安全监控系统由Cortex-M3开发平台、系统扩展板、GSM模块、USB 摄像头、有线网络等接口设备组成，系统架构如图2.1所示。其中：

●Cortex-M3为系统核心，主要完成视频数据采集、有线视频数据传输、对GSM

收发的短消息进行解析和处理、以及对系统扩展板进行控制；

●扩展板电路主要负责传感器数据的采集、家用电器开关的控制、接收和处理

来自开发平台的控制信息以及将传感器报警信息、家用电器开关状态信息反馈给Cortex-M3平台；

●GSM模块负责短消息的收发；

●USB摄像头负责视频数据的采集；

●所有的监视信息通过有线网络系统传输到小区的服务器中，从而实现对危及

人民生命和财产安全如火灾、煤气泄漏、外人非法入侵等情况需要有效的监视。

2.2 系统功能介绍

①家用电器远程监控

②USB视频数据采集

③有线网络数据传输

④传感器报警数据采集

⑤异常情况报警

⑥GSM短消息收发

3 系统硬件设计方案

3.1 Cortex-M3平台

Cortex-M3平台主要包括数据通信、视频采集和发送控制命令等三个方面，其中数据通信包括与扩展板、GSM模块的RS232通信和与服务器端的有线网络通信；视频数据采集主要包括客户端的视频预览和视频数据传输；发送控制命令则主要根据短信内容、扩展板传感器报警信息发送各种控制命令。

3.2 扩展板

本系统主要用于安全监控，居民比较关心的家居安全问题主要是危及人民生命和财产安全的煤气泄漏等，所以系统选用煤气、烟雾等传感器。

扩展板电路在系统主要负责采集传感器报警信号，并将信息通过RS232传输到cortex-M3平台上进行处理，同时，扩展板接收cortex-M3平台的家电控制命令并实现对家用电器的控制。

扩展板以AT89C51为控制核心。扩展板上有四盏LED分别模拟四种家电，三个按钮模拟三种传感器。

3.2.1 传感器接口电路

烟雾、煤气泄漏、红外等这些传感器的报警信号接入单片机，在传感器没有报警信号时，与之相接的单片机端口为低电平；当传感器有报警，传感器输出高电平，此时与之相接的单片机端口为高电平，由单片机对报警信号进行采集并做出相应处理。

3.2.2 家电控制接口电路

家用电器控制接口电路由单片机进行控制，添加4个发光二极管用于显示某路控制电路的工作情况。

3.2.3 RS232接口电路

扩展板与cortex-M3开发平台通过RS232接口进行通信，扩展板的RS232