【正文】 硬件平臺，以嵌入式實時操作系統(tǒng) UC/OSIII 作為系統(tǒng)軟件平臺。本 系統(tǒng)主要包括紅外聲光震動探測電路、 LCD 控制電路、 溫濕度檢測電路， 聲光報警電路及 MCU 控制電路等。紅外聲光震動探測電路作為 MCU 的輸入，當(dāng)距離和震動兩個條件同時滿足時， MCU 會記錄當(dāng)前的時間并存入到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，然后會通過聲光報警電路給出相應(yīng)的響應(yīng)，最終也可以選擇通過以太網(wǎng)和 TCP/IP協(xié)議將獲得的信號上傳至電腦端從而實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的警報功能。 以此 達(dá)到報警的效果，滿足人們?nèi)粘Ｉ顚?家庭環(huán)境的實時智能掌控和 防盜報警功能的需要。 關(guān)鍵詞 ： UC/OSIII。STM32。傳感器 。數(shù)據(jù)庫 。防盜報警 湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 4 4 Abstract With the rapid development of information technology and the increase of people39。s living standard people demand for housing from the pursuit of simple living space to the pursuit of quality, function, service transition, such as multiple recent years with the popularity of smart devices and intelligent trend of zero cost of hardware, all kinds of smart home and family intelligent system one after another into the ordinary people, home intelligent antitheft system using the embedded technology also arises at the historic moment Based on the current popular embedded platform, this system based on ARM architecture (M3 STM32 as hardware platform, the embedded realtime operating system UC/OS III as system software system mainly includes the infrared light vibration detection circuit, LCD control circuit, temperature and humidity detection circuit, sound and light alarm circuit and MCU control circuit, light vibration detection circuit as input of MCU, when the distance between two conditions and vibration to meet at the same time, MCU will record the current time and deposit to the database system, then by sound and light alarm circuit, the corresponding response is given, and finally can also choose to through the Ether and TCP/IP protocol will receive the signal will be uploaded to the puter so as to realize the alarm functions of as to achieve the effect of the alarm, satisfy the People39。s Daily life on the family environment of the need of realtime intelligent control and antitheft alarm function. Keywords: UC/OSIII。STM32。sensor intelligent。control database。burglar alarm 湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 5 5 一． 緒論 （一） 前言 隨著第四次工業(yè)革命和信息化技術(shù)的高度發(fā)展，人們的生活節(jié)奏日益 緊湊 ，在我們不斷滿足自己日益增長的物質(zhì)文化需求的同時也更加注重自己的生活環(huán)境與生活質(zhì)量，物聯(lián)網(wǎng)和智能家居產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生。 物聯(lián)網(wǎng)是利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、 機器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，它包括互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)上所有的資源，兼容互聯(lián)網(wǎng)所有的應(yīng)用，但物聯(lián)網(wǎng)中所有的元素（所有的設(shè)備、資源及通信等）都是個性化和私有化。 智能家居是 基于現(xiàn)代的互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)家居智能控制的體現(xiàn) 。 智能家居通過使用現(xiàn)代主流的嵌入式平臺技術(shù)，將普通家居產(chǎn)品通過藍(lán)牙， ZigBee， WiFi 或者以太網(wǎng)等方式將正在運行的家居狀態(tài)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到數(shù)據(jù)端，給用戶提供一個全方位掌控的操作平臺，實現(xiàn)家庭環(huán)境的智 能掌控的功能的配套化產(chǎn)品。智能家居不僅融合了普通家居產(chǎn)品的功能，更重要的是加入了物聯(lián)網(wǎng)的云平臺，不僅僅是用戶，甚至是家居的廠家也可以隨時了解產(chǎn)品的運行信息，從而對于產(chǎn)品的售后也有了保障。 （二） 文獻綜述 為了完成本次畢業(yè)設(shè)計，我通過學(xué)校圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源查閱了大量的有關(guān)智能家居的安防控制系統(tǒng)設(shè)計方面的中外文獻，這些文獻為我本次畢業(yè)設(shè)計提供了很多幫助，以下這些文獻就是我在本次畢業(yè)論文書寫過程中所用到的參考文獻，現(xiàn)將其列舉如下： 文獻 [1]安全防范系統(tǒng)（ SPS， security amp。 protection system） 具體是 指以 社會公共安全的維護 為目的， 主要 運用安全防范產(chǎn)品 以及 其他相關(guān) 的安防配套 產(chǎn)品所構(gòu)成的防爆安全 的 檢查 ， 視頻監(jiān)控、 安防 入侵報警、出入口 檢測控制 系統(tǒng)等；或由這些 系統(tǒng)所組合構(gòu)成的平臺子系統(tǒng)或總系統(tǒng)， 是以保護人身財產(chǎn)安全、信息與通訊安全，達(dá)到損失預(yù)防與犯罪預(yù)防目的。 湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 6 6 文獻 [2]智能家庭一般通過在房屋周界、重點部位與住戶室內(nèi)安裝安全防范裝置，并由小區(qū)物業(yè)管理中心統(tǒng)一管理，來提高小區(qū)的安全防范水平。家庭的智能化安全防范系統(tǒng)。 文獻 [3]針對單個用戶的安防設(shè)計應(yīng)注重用戶的家庭習(xí)慣和實際環(huán)境要求。針對小型別 墅等較低樓層而相對面積較大的安全防范應(yīng)該注重安全邊界的劃定和探測設(shè)備的使用，如使用紅外激光技術(shù)建立起一個邊界的網(wǎng)絡(luò)來，一旦有入侵者接觸到安全網(wǎng)絡(luò)便會觸發(fā)安全報警，通過聲光恐嚇，逼退入侵者。并且通過網(wǎng)絡(luò)將實時圖像數(shù)據(jù)采集并傳輸?shù)浇K端，安全人員和住戶可以實時接收到第一手情報資料。而針對于普通家庭的安防而言，因普通家庭暴漏在外的相對空間面積較小，從而也可以使用低成本而更高效益的智能系統(tǒng)。對于一般普通家庭而言，安防的重點是門窗，陽臺的可以進入室內(nèi)的僅有的幾個通道，這時我們便可以將距離傳感器和震動傳感器并用的方式來實 現(xiàn)功能。這樣既能滿足家庭的安防要求，也能盡可能地降低成本，實現(xiàn)了利益的最大化。 而住戶的家庭習(xí)慣也是一個必不可少的，不可忽視的實際因素。因為目前的安防所考慮的是一種相對理想的因素，針對于不同用戶的不同習(xí)慣還沒有完整的數(shù)據(jù)庫來實體化，所以在單個家庭安防智能防盜系統(tǒng)設(shè)計之初，應(yīng)該針對家庭每個成員的習(xí)慣來設(shè)計，盡可能考慮全面一些突發(fā)的因素。 文獻 [4]目前的安防市場現(xiàn)狀，主要是針對于“安全城市”所建立的城市視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過在城市的主要繁華街道和人流密集的場所，以及由道路電子眼所組成的局部信息采集網(wǎng)絡(luò)。目前這種半 封閉的城市安全網(wǎng)絡(luò)并不能實施主動防御的功能，只能在緊急安全情況發(fā)生以后給安全人員提供相關(guān)的視頻信息，而針對于普通家庭住戶的單個防盜系統(tǒng)更是產(chǎn)品匱乏。針對目前這種單個家庭的安防現(xiàn)狀，市場急需低成本高性能的安全防范產(chǎn)品來滿足中低端單個家庭的需求。 文獻 [5]目前國內(nèi)兩家安防巨頭大華股份和?？低曋饕婕暗漠a(chǎn)品都是城市安防，幾乎沒有針對于中低端市場的安防產(chǎn)品，而一些小型的電子企業(yè)雖然也相繼推出了一些中低端的產(chǎn)品，但很大一部分都是基于 8位機 51單片機的簡易型，如電子密碼鎖和一些搭配傳感器的簡單防范的系統(tǒng)，雖然能夠滿 足基本的防范要求，但是因為 8位機幾乎都是基于無操作系統(tǒng)的裸機開發(fā)，不僅沒有實時性，而且很難完成數(shù)據(jù)的實時上傳，這樣用戶就不能實時了解和掌控自己家庭區(qū)域的安全現(xiàn)狀。因此目前市場急需要既能夠滿足實時安全防范的要求，又能夠?qū)崟r上傳數(shù)據(jù)讓用戶了解掌控安全狀態(tài)湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 7 7 的多功能型產(chǎn)品。 文獻 [6]智能家庭防盜系統(tǒng)的主流設(shè)計參考方案為目前所使用的嵌入式系統(tǒng)平臺。而針對單個住戶而言，為了盡可能地降低固件成本，而又實現(xiàn)智能防盜和控制的功能，意法半導(dǎo)體 (STMicroelectronics)公司的 STM32系列微控制器可以作為嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺，而基于 ARM cortexM 系列內(nèi)核的 KeilMDK 集成開發(fā)環(huán)境能夠滿足 C 語言強大的編譯器要求，不僅能兼容 C編譯，也能同時兼容匯編， C++等基本的嵌入式語言，并且易于上手和學(xué)習(xí)，是一款高效率的軟件集成開發(fā)環(huán)境。 針對目前家庭智能防盜系統(tǒng)設(shè)計的現(xiàn)狀，人們更趨向于選擇低成本，但能夠滿足基本防盜需求的中低端市場。 所以為了盡可能使硬件成本的零趨勢化，本系統(tǒng)采用意法半導(dǎo)體公司的 STM32 微控制器作為 MCU，同時結(jié)合目前開源的 UC/OSIII 操作系統(tǒng)，大大降低系統(tǒng)的開發(fā)運維成本。而各種高集成度的傳感器性能也可以達(dá)到目前的要求。因此本系統(tǒng)采用半集成的方式進行開發(fā)。 （三） 論文設(shè)計任務(wù)與要求 本文主要任務(wù)是為普通家庭的安防提供一個可借鑒的參考性解決方案。由點及面，在解決智能防止入室盜竊的同時也為整個家庭的安防指明方向。本系統(tǒng)設(shè)置位置為門窗等可以進入室內(nèi)的通道邊。當(dāng)室內(nèi)主人離開時系統(tǒng)自動開啟，震動傳感器實時監(jiān)測和記錄當(dāng)前的門 窗震動情況，紅外超聲測距傳感器實時監(jiān)測和記錄當(dāng)前的安全距離。通過 LCD 顯示器顯示出當(dāng)前的實時時間，根據(jù)當(dāng)前的實際情況來判斷是否有人通過非正常手段進入室內(nèi)，若有特殊情況發(fā)生， MCU 控制器給出相應(yīng)的信號，產(chǎn)生聲光報警，震懾非法人員，并提交當(dāng)前的狀態(tài)信息到數(shù)據(jù)庫保存。 主要要求： 1） 完成實時時鐘功能并通過 LCD 顯示器顯示。 2） 震動傳感器可根據(jù)當(dāng)前的震動情況來做出信號反應(yīng)。 3） 紅外超聲測距傳感器可實時監(jiān)測當(dāng)前的安全距離。 4） 每次提交到 MCU 的相關(guān)信息可以自動保存到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并且可以查看和按條件查詢。 5） 系統(tǒng)要求使用嵌入式實時操作系統(tǒng)具有實時性。 湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 8 8 二． 系統(tǒng)開發(fā)平臺及相關(guān)技術(shù) （一） 開發(fā)環(huán)境 Keil MDK簡介 MDKARM 軟件為基于 CortexM CortexR ARM ARM9 處理器設(shè)備提供了一個完整的開發(fā)環(huán)境。 MDKARM 專為微控制器應(yīng)用而設(shè)計， 不僅集成了 51單片機的內(nèi)核，而且簡單易學(xué) ， 具有強大的功能 ，能夠滿足 許多條件苛刻 的嵌入式 系統(tǒng)軟件應(yīng)用的開發(fā) 。 MDKARM 有四個可用版本，分別是 MDKLite、 MDKBasic、 MDKStandard、MDKProfessional。 四個 版本 都 提供一個 功能 完善 和集成 的 C/C++編譯 開發(fā)環(huán)境，其中MDKProfessional 還包含大量的中間庫。 MDK 功能特點 : ? 支持 CortexM CortexR ARM7 和 ARM9 系列器件。 ? ARM C/C++編譯 鏈接和調(diào)試 工具 ? 確定的 Keil RTX ， 提供具有源碼的小型操作系統(tǒng) ? 可供 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供配件和堆棧 ? 為 USB 設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動設(shè)備 ? 完整的圖像化界面支持 GUI ? ULINKpro 可實時分析運行中的應(yīng)用程序，且能記錄 CortexM 指令的每 一次執(zhí)行 ? 提供許多項目歷程供參考學(xué) 習(xí) ? 符合 CMSIS 標(biāo)準(zhǔn) （二） 硬件平臺 STM32 介紹 STM32 系列產(chǎn)品基于超低功耗的 ARM CortexM3 處理器內(nèi)核， 采用 專用優(yōu)化的節(jié)能架構(gòu) 和 低泄漏電流制造工藝。 STM32 采用的是 32 位微處理器的指令集，具有強大的外設(shè)， GPIO， TPC， IIC 等，靈活的軟件外設(shè)為程序編譯提供優(yōu)秀的開發(fā)環(huán)境。 STM 主要性能特點：集成嵌入式 Flash 和 SRAM 存儲器的 ARM CortexM3 內(nèi)核 ， 嵌入式 Flash存儲器和 RAM存儲器 ， 可變靜態(tài)存儲器（ FSMC） ,嵌套矢量中斷控制器（ NVIC） ，外部中斷 /事件控制