完整的家庭安全衛(wèi)士系統(tǒng)方案，提供硬件框圖、軟件流程

一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

家庭是社會(huì)的細(xì)胞，家庭的幸福也就預(yù)示著社會(huì)的和諧。一個(gè)良好的居住環(huán)境不但可以給我們一個(gè)健康的體魄，更能讓我們以一個(gè)良好的心情參加到工作、學(xué)習(xí)當(dāng)中。然而，生活在這個(gè)喧囂的城市，整天忙于工作和學(xué)習(xí)的我們也會(huì)常常忽視我們休整的地方——家庭，導(dǎo)致室內(nèi)各項(xiàng)生活指數(shù)都嚴(yán)重的超過(guò)了正常值；我們也會(huì)時(shí)常看到這樣的報(bào)道：出門時(shí)忘記關(guān)掉正在使用的煤氣，結(jié)果就引發(fā)了一場(chǎng)損失慘重的火災(zāi)；還有，由于家里沒(méi)有防盜裝置，致使猖狂的小偷經(jīng)常對(duì)我們的人身、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

最近，看新聞，電視，總是看到說(shuō)某某大樓起火，引發(fā)火災(zāi)事故，導(dǎo)致多人傷亡。而杯具的發(fā)生則大多因?yàn)闆](méi)有一個(gè)很好的預(yù)警機(jī)器。由此，我們便以此為出發(fā)點(diǎn)，制定出了這個(gè)項(xiàng)目。

二、需求分析

2.1 功能要求

首先，本系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行功能裁剪以節(jié)省成本。例如，當(dāng)用戶不需要LCD顯示模塊時(shí)，就可以省去LCD顯示器部分，節(jié)省了系統(tǒng)成本。

其次，根據(jù)功能的可裁剪性，本設(shè)計(jì)可以靈活的運(yùn)用于各種場(chǎng)合：家庭、辦公室、工廠等。而且，本系統(tǒng)不僅適用于城市，也適用于農(nóng)村。

最后，根據(jù)我們的觀察，很多家庭、辦公場(chǎng)所遇盜竊，遭火災(zāi)的根本原因是主人沒(méi)有及時(shí)收到危險(xiǎn)的信號(hào)，從而不能采取有效的預(yù)防措施。他們都很需要像本設(shè)計(jì)這樣的一個(gè)智能家庭安全衛(wèi)士系統(tǒng)。另外，現(xiàn)在的農(nóng)村家庭，由于青壯年都外出打工，留守家里的都是一些老人、婦女、兒童等，他們很容易就會(huì)遭受到不法分子的侵襲。這個(gè)時(shí)候，家庭安全衛(wèi)士系統(tǒng)就顯得格外重要。

2.2 性能要求

我們?cè)O(shè)計(jì)的功能齊全的家庭衛(wèi)士系統(tǒng)總體性能如下：

1. 防盜檢測(cè)：紅外模塊檢測(cè)的誤差不超過(guò)0.1m

2. 光照傳感器的精度：±5% 范圍：10-2000Lux

3. 溫度傳感器準(zhǔn)確度：±0.5%F.S

4. 煤氣傳感器（可燃?xì)怏w、煙霧）檢測(cè)濃度范圍：300 —— 10000ppm

三、方案設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

3.2 硬件平臺(tái)選用及資源配置

本方案擬采用基于Atmel AVR32單片機(jī)的EVK1100開(kāi)發(fā)板作為硬件平臺(tái)。本平臺(tái)有幾大優(yōu)勢(shì)以利于設(shè)計(jì)方案的完成。首先是GPIO的引出，這就方便我們的各個(gè)模塊的擴(kuò)展了。

其次是多達(dá)兩個(gè)的串口，可以很方便的讓我們完成實(shí)驗(yàn)調(diào)試。再次是上面的擴(kuò)展模塊（光線傳感器、溫度傳感器、LCD液晶、）設(shè)置，可以加快設(shè)計(jì)完成的進(jìn)度。

在控制信息采集方面，方案使用了傳感器。相對(duì)來(lái)說(shuō)，傳感器的使用不是太難，購(gòu)買也比較方便。主要用了：CO2傳感器（采集二氧化碳的濃度數(shù)據(jù)）、煙霧傳感器（采集環(huán)境煙霧濃度數(shù)據(jù)）、濕度傳感器（采集周圍環(huán)境濕度數(shù)據(jù)）、溫度傳感器（采集周圍環(huán)境溫度數(shù)據(jù)）等。

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

為了使編程開(kāi)發(fā)模塊化，也為了使軟件運(yùn)行起來(lái)保持穩(wěn)定不死機(jī)，本方案計(jì)劃將一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植于AVR上。暫擬將小型實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)UC/OS-II移植到AVR上，因?yàn)楸敬蜛VR芯片的片上資源（512KFlash、64KRAM）足以滿足UC/OS的要求。這樣，各個(gè)模塊功能就可以很好的相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行（如軟件流程所述，各個(gè)功能占據(jù)一個(gè)任務(wù)），整機(jī)的運(yùn)行也不至于因?yàn)槟硞€(gè)細(xì)節(jié)的出錯(cuò)而中斷，能夠很好的滿足實(shí)時(shí)性的要求！選擇這個(gè)RTOS不僅因?yàn)槠浯a量不大能很好的裁剪，也由于本人一直在使用UC/OS-II，相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)其移植、編程過(guò)程等都相當(dāng)熟悉。

3.4 系統(tǒng)軟件流程

程序運(yùn)行流程圖

3.4 系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

（1）通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳濃度以及光照強(qiáng)度的檢測(cè)，實(shí)時(shí)報(bào)告家庭內(nèi)的生活環(huán)境，并根據(jù)具體情況建議用戶采取必要的措施等。

（2）將煙霧檢測(cè)傳感器、煤氣檢測(cè)傳感器安裝于廚房附近，實(shí)時(shí)采集其煙霧及煤氣的濃度情況，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果超過(guò)正常值時(shí)則預(yù)示有火災(zāi)跡象，此時(shí)通過(guò)GSM模塊發(fā)消息通知用戶，同時(shí)拉響家庭火災(zāi)警報(bào)。

（3）通過(guò)按鍵設(shè)置進(jìn)出門的時(shí)間，若是在設(shè)置時(shí)間之內(nèi)進(jìn)出門，則不做報(bào)警處理；當(dāng)進(jìn)出門時(shí)間在設(shè)置時(shí)間之外時(shí)，做報(bào)警處理：需要輸入密碼，密碼正確則不報(bào)警，密碼錯(cuò)誤則說(shuō)明非法進(jìn)入，應(yīng)立即報(bào)警，同時(shí)發(fā)消息到用戶手機(jī)。另外，在窗戶也安裝紅外檢測(cè)器，若是從窗戶進(jìn)入，則提示非法進(jìn)入，直接報(bào)警。