【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 貴時(shí)間。說(shuō)“鎮(zhèn)宅之寶”一點(diǎn)也不為過(guò)，在周末可以與自己的好朋友拉近距離。（3）氣派：通過(guò)千兆交換機(jī)連接到各個(gè)房間，即可通過(guò)遙控器/平板在不同的房間操作投影儀、電視機(jī)，分享私家影庫(kù)。備注：可配合智能燈光、電動(dòng)窗簾、背景音樂(lè)、進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。智能家居是一個(gè)整體的系統(tǒng)，其包含很多的方面，而安防就是其中一個(gè)不可或缺的角色。在安防角度講，智能家居安防系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)家居安防的報(bào)警點(diǎn)的等級(jí)布防，采用邏輯判斷，避免系統(tǒng)誤報(bào)警；遙控器或鍵盤(pán)對(duì)系統(tǒng)布防、撤防，發(fā)生報(bào)警，系統(tǒng)自動(dòng)確認(rèn)報(bào)警信息、狀態(tài)及位置，報(bào)警時(shí)能夠自動(dòng)強(qiáng)制占線。1．報(bào)警及聯(lián)動(dòng)功能安裝門(mén)磁、窗磁，防止非法入侵，管理系統(tǒng)可通過(guò)安裝在住戶(hù)室內(nèi)的報(bào)警控制器得到信號(hào)從而快速接警處理。報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制可在室內(nèi)發(fā)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)向外發(fā)出報(bào)警信息的同時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)室內(nèi)的照明燈光、啟動(dòng)警號(hào)等。2．緊急求助功能室內(nèi)的報(bào)警控制器具有緊急呼叫功能，管理系統(tǒng)可對(duì)住戶(hù)的緊急求助信號(hào)做出回應(yīng)和救助。3．報(bào)警管理顯示功能離家模式即防盜報(bào)警狀態(tài)，防止非法入侵，管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，自動(dòng)顯示報(bào)警住戶(hù)號(hào)和報(bào)警類(lèi)型，并自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)信息存檔。4．預(yù)設(shè)報(bào)警功能智能安防系統(tǒng)可預(yù)設(shè)報(bào)警電話。5．設(shè)/撤防聯(lián)動(dòng)控制在家設(shè)防模式，安全防范系統(tǒng)可聯(lián)動(dòng)切斷某些家用電器的電源。在家撤防模式，部分照明燈自動(dòng)打開(kāi)，門(mén)磁和窗磁離線，室內(nèi)煙感探測(cè)器和廚房可燃?xì)怏w探測(cè)器仍為報(bào)警模式。6．警情后控制處理當(dāng)家中有非法入侵者或者煤氣泄漏時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)撥打電話、發(fā)送短信、彩信、抓拍圖片并Email到指定用戶(hù)手機(jī)！用戶(hù)收到電話短信時(shí)可以第一時(shí)間用手機(jī)電腦查看家中監(jiān)控畫(huà)面并控制其家中家電設(shè)置、布防撤防等操作！ 住宅選型和配置需求分析 住宅戶(hù)型選擇住宅戶(hù)型一般包括小戶(hù)型、大戶(hù)型及別墅等，其中小戶(hù)型價(jià)位相對(duì)較低，并且能夠滿(mǎn)足人們生活的基本需求，也擁有廣大的消費(fèi)群，它主要包括建筑面積低于60平米的一居室、低于80平米的兩居室及100平米左右的三居室。根據(jù)現(xiàn)階段住宅規(guī)格，以三室兩廳兩衛(wèi)為對(duì)象設(shè)計(jì)基于ARM單片機(jī)的安防監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，可以涵蓋所有基本戶(hù)型，在應(yīng)用時(shí)用戶(hù)可根據(jù)自身需要增減相應(yīng)模塊，以滿(mǎn)足不同房屋布局的安防要求。，以此為主體設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)。 三室兩廳兩衛(wèi)平面圖 系統(tǒng)設(shè)備平面設(shè)置根據(jù)安防系統(tǒng)的功能要求，首先我們要考慮到一個(gè)家庭最基本的需求，防火防盜等。以此為需求，我們則需要這樣一些傳感器、檢測(cè)器等。如：門(mén)磁探測(cè)器、溫度傳感器、煙霧探測(cè)器、破碎探測(cè)器、水浸探測(cè)器、紅外探測(cè)器、燃?xì)馓綔y(cè)器、手動(dòng)報(bào)警裝置等。根據(jù)安防、消防、監(jiān)護(hù)需求?？蛷d安裝溫度、煙霧探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警裝置及中心控制器，臥室安裝溫度、煙霧探測(cè)器及手動(dòng)報(bào)警裝置，書(shū)房安裝溫度、煙霧探測(cè)器，廚房安裝溫度、燃?xì)?、水浸探測(cè)器，衛(wèi)生間安裝溫度、水浸探測(cè)器，入戶(hù)門(mén)安裝門(mén)磁探測(cè)器，窗邊安裝玻璃破碎探測(cè)器，外墻四周安裝紅外對(duì)射探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)周界防范。 監(jiān)控器設(shè)備布置圖1．門(mén)磁探測(cè)器*1：主要裝在門(mén)及門(mén)框上，當(dāng)有盜賊非法闖入時(shí)，家庭主機(jī)報(bào)警，管理主機(jī)會(huì)顯示報(bào)警地點(diǎn)和性質(zhì)。2．溫度探測(cè)器*7：主要安裝在客廳、書(shū)房及廚房等易于發(fā)生火災(zāi)，或人經(jīng)常活動(dòng)的地方，當(dāng)所檢測(cè)地點(diǎn)的溫度超過(guò)預(yù)定溫度時(shí)，家庭主機(jī)則進(jìn)行報(bào)警。3．煙霧探測(cè)器*4：主要安裝在臥室、書(shū)房和客廳，檢測(cè)家居環(huán)境煙氣濃度到一定程度時(shí)而報(bào)警。4．破碎探測(cè)器*6：主要安裝在靠近玻璃位置，通過(guò)檢測(cè)玻璃破碎的高頻聲而報(bào)警。5．水浸探測(cè)器*2：安裝在衛(wèi)生間和廚房等可以接水用水的地方，防止水漫，當(dāng)水位超過(guò)地面一定高度時(shí)進(jìn)行報(bào)警。6．紅外探測(cè)器*4：一般安裝在窗戶(hù)和陽(yáng)臺(tái)附近，此處是安裝在整個(gè)房子的四角，對(duì)整個(gè)三室兩廳兩衛(wèi)的房子進(jìn)行檢測(cè)，探測(cè)非法闖入者。另外，較新的窗臺(tái)布防采用幕簾式紅外探頭，通過(guò)隱蔽的一層電子束來(lái)保護(hù)窗戶(hù)和陽(yáng)臺(tái)。7．燃?xì)馓綔y(cè)器*1：安裝在廚房，當(dāng)天然氣或煤氣等燃?xì)膺_(dá)到一定濃度時(shí)進(jìn)行報(bào)警。8．手動(dòng)報(bào)警裝置*3：主要安裝在臥室和客廳等主人一般活動(dòng)且比較隱蔽的地方，家中發(fā)生緊急情況（如打劫、突發(fā)疾病、其他災(zāi)情），可以讓人們立刻進(jìn)行反應(yīng)，直接向保安中心求助。 三室兩廳兩衛(wèi)住宅模型分析本文全篇是以傳統(tǒng)的三室兩廳兩衛(wèi)戶(hù)型為研究對(duì)象來(lái)進(jìn)行。因?yàn)橹行?hù)型價(jià)位相對(duì)較低，并且能夠滿(mǎn)足人們生活的基本需求，也擁有廣大的消費(fèi)群，根據(jù)現(xiàn)階段住宅規(guī)格，以三室兩廳兩衛(wèi)為對(duì)象的設(shè)計(jì)可以涵蓋所有基本戶(hù)型，在應(yīng)用時(shí)用戶(hù)可根據(jù)自身需要增減相應(yīng)模塊，以滿(mǎn)足不同房屋布局的安防要求。三室兩廳兩衛(wèi)戶(hù)型所需基本功能及布防：1．防火功能：防火功能主要是靠溫度傳感器、煙霧傳感器和燃?xì)鈧鞲衅鱽?lái)實(shí)現(xiàn)。其中，溫度傳感器主要分布在客廳、書(shū)房及廚房等易于發(fā)生火災(zāi)，或人經(jīng)?；顒?dòng)的地方，共7處布點(diǎn)；煙霧傳感器主要分布在臥室、書(shū)房和客廳，共4處布點(diǎn)；燃?xì)鈧鞲衅鞣植荚趶N房，共一處布點(diǎn)。2．防盜功能：防盜功能主要是靠門(mén)磁探測(cè)器、破碎探測(cè)器和紅外探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，門(mén)磁探測(cè)器安裝在門(mén)及門(mén)框上，共一處布點(diǎn)；破碎探測(cè)器安裝在靠近玻璃位置，共6處布點(diǎn)；紅外探測(cè)器主要安裝在窗戶(hù)和陽(yáng)臺(tái)附近，此處是安裝在整個(gè)房子的四角，共4處布點(diǎn)。3．防水浸功能：防水浸功能主要是靠水浸探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要安裝在衛(wèi)生間和廚房等可以接水用水的地方，共2處布點(diǎn)。4．手動(dòng)控制功能：手動(dòng)控制功能主要是當(dāng)人們自己發(fā)現(xiàn)災(zāi)情時(shí)，可以主動(dòng)閉合開(kāi)關(guān)使報(bào)警器動(dòng)作。手動(dòng)控制報(bào)警裝置主要安裝在臥室和客廳等主人一般活動(dòng)且比較隱蔽的地方，共3處布點(diǎn)。以上共27處布點(diǎn)，分別按功能分類(lèi)。本章主要介紹了智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析，先介紹了一般的智能家居安防系統(tǒng)所需要的功能，然后再以三室兩廳兩衛(wèi)的戶(hù)型為模板進(jìn)行具體的介紹，根據(jù)一般家居所需要的安防功能，如：防火防盜防水浸等方面，進(jìn)行了傳感器的布置，同時(shí)對(duì)各種傳感器在智能家居安防系統(tǒng)中所起的作用進(jìn)行了介紹。 第三章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在以三室兩廳兩衛(wèi)戶(hù)型為研究對(duì)象的基礎(chǔ)上，為了可以更加明確的確定本系統(tǒng)的功能組成，突出本系統(tǒng)的功能化和模塊化的特點(diǎn)。本章對(duì)住宅監(jiān)控系統(tǒng)的組成進(jìn)行了介紹。主要包括stm32芯片的端口功能、各傳感器的原理圖及工作原理、聲光報(bào)警模塊、顯示模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路等各個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。 方案總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)以基于cortex一M3內(nèi)核的STM32微控制器為嵌入式主控制器,組建嵌入式控制系統(tǒng)。通過(guò)煙霧、門(mén)禁等各類(lèi)型傳感器，對(duì)室內(nèi)關(guān)鍵目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，并通過(guò)TFT液晶顯示器對(duì)報(bào)警的地點(diǎn)和發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行顯示，通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警 。. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)通過(guò)27個(gè)傳感器對(duì)室內(nèi)的各個(gè)部分進(jìn)行監(jiān)控，傳感器動(dòng)作傳輸電平信號(hào)，通過(guò)濾波整形電路標(biāo)準(zhǔn)串行口通信接口發(fā)送到stm32處理器，處理器分析判斷后確定是否執(zhí)行動(dòng)作，讓顯示屏顯示和蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。家庭終端模塊要擺放在家中合適位置,一方面方便并且有利于各類(lèi)傳感器采集數(shù)據(jù)信息,另一方面,節(jié)點(diǎn)放置盡量避開(kāi)容易被災(zāi)害泱及的區(qū)域保證在突發(fā)事件發(fā)生下系統(tǒng)能盡可能的長(zhǎng)時(shí)間工作,避免信號(hào)強(qiáng)度弱,影響系統(tǒng)的正常信息傳送或者不必要的能源消耗。各種終端傳感器節(jié)點(diǎn)能夠采集家庭內(nèi)的溫濕度和光照度等信息,同時(shí)把得到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到控制中心,實(shí)現(xiàn)家庭環(huán)境實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)。本文只采用本地控制。本地控制通過(guò)連接線和處理器的定義的引腳相連接，代表傳感器的觸發(fā)狀態(tài)，同時(shí)將各模塊的實(shí)時(shí)信息顯示在顯示屏上。讓?xiě)糁骺梢灾庇^的了解家里的情況。防災(zāi)模塊實(shí)現(xiàn)的功能是當(dāng)室內(nèi)所放溫度傳感器測(cè)量的溫度值高于系統(tǒng)設(shè)置溫度的上限值或者當(dāng)MQ2氣體傳感器檢測(cè)到空氣中含有可燃?xì)怏w元素,就會(huì)發(fā)報(bào)警短信,使用戶(hù)可以即時(shí)消滅災(zāi)害。防盜模塊實(shí)現(xiàn)的功能是當(dāng)探測(cè)到有人進(jìn)入家中,就會(huì)發(fā)出報(bào)警短信,保證用戶(hù)的人身和財(cái)產(chǎn)安全。 STM32與51的對(duì)比通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)的基一卜ARM內(nèi)核的微處理器,以及51系列單片機(jī)的性能指標(biāo),本系統(tǒng)選用基于Cortex一M3內(nèi)核的微處理器,它是一個(gè)低功耗的處理器,具有門(mén)數(shù)少,中斷延遲小,調(diào)試容易等特點(diǎn)。它是為功耗和價(jià)格敏感的應(yīng)用領(lǐng)域而專(zhuān)設(shè)計(jì)的、具有較高性能的處理器,應(yīng)用范圍可以從低端微控制器到復(fù)雜SoC(片上系統(tǒng))。Cortex一M3內(nèi)核微處理器使用了ARMv7一M體系結(jié)構(gòu),是一個(gè)可綜合的、高度可配置的處理器。它包含一個(gè)高效的哈佛結(jié)構(gòu)三級(jí)流水線,。在一個(gè)具有32個(gè)物理中斷的標(biāo)準(zhǔn)處理器實(shí)現(xiàn)上,。為降低器件成本,Cortex一M3處理器采用了與系統(tǒng)部件緊禍合的實(shí)現(xiàn)方法,來(lái)縮小芯片面積,其內(nèi)核面積比現(xiàn)有的三級(jí)流水線內(nèi)核縮小了30%。Cortex一M3處理器實(shí)現(xiàn)了Thumb一2指令集架構(gòu),具有很高的代碼密度,可降低存儲(chǔ)器需求,并能達(dá)到非常接近2位ARM指令集的性能。與傳統(tǒng)的基于ARM內(nèi)核的微處理器相比,Cortex一M3處理器具有以下優(yōu)勢(shì):（1）小的處理器內(nèi)核、系統(tǒng)和存儲(chǔ)器,可降低器件成本。（2）完整的電源管理,很低的功耗。（3）突出的處理器性能,可滿(mǎn)足挑戰(zhàn)性的應(yīng)用需求。（4）快速的中斷處理,滿(mǎn)足高速、臨界的控制應(yīng)用。（5）可選的存儲(chǔ)器保護(hù)單元(MPU),提供平臺(tái)級(jí)的安全性。（6）增強(qiáng)的系統(tǒng)調(diào)試功能,可加快開(kāi)發(fā)進(jìn)程。（7）沒(méi)有匯編代碼要求,簡(jiǎn)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。（8）寬廣的適用范圍:從超低成本微控制器到高性能SoC。其中低成本、低功耗、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程快捷方便,是Cortex一M3處理器相對(duì)于ARM處理器的明顯優(yōu)勢(shì),這也是本嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要關(guān)注的性能指標(biāo)之一。與傳統(tǒng)的51系列單片機(jī)相比,Cortex一M3處理器具有存儲(chǔ)空間大,運(yùn)算速度快,片上資源豐富等特點(diǎn)?？紤]到本系統(tǒng)對(duì)處理器的處器速度和片上資源的要求,以及將來(lái)升級(jí)系統(tǒng)的可能性,因此排除了51系統(tǒng)單片機(jī)。STM32系列處理器目前主要有3個(gè)系列,其中STM32F101是標(biāo)準(zhǔn)型系列,工作頻率36MHz。 STM32F103是增強(qiáng)型系列,工作頻率72MHz,并且?guī)в懈嗟钠瑑?nèi)RAM以及更豐富的外設(shè)。STM32F105和STM32F107是最新一代的產(chǎn)品,它在硬件上增加了全速USB接口和硬件支持IEEE 1558精確時(shí)間協(xié)議的以太網(wǎng)接口。STM32F101標(biāo)準(zhǔn)型系列處理器是STM32的入門(mén)級(jí)產(chǎn)品,它旳價(jià)格僅僅相當(dāng)于16位的微控制單元(Micro Controller Unit,MCU),但卻擁有著32位MCU的性能,它的外設(shè)配置也能提供優(yōu)秀的控制和連接能力。STM32F103增強(qiáng)型系列的產(chǎn)品則在一定程度上提升了 32位MCU的性能以及功效,此系列的CortexM3內(nèi)核工作頻率72MHz,可以輕松完成高端預(yù)算,而外設(shè)的配也可很好的實(shí)現(xiàn)控制以及聯(lián)接功能。STM32在使用同一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)是一種極好地選擇。在STM32全系列的產(chǎn)品中,不僅有適合需要少量存儲(chǔ)空間以及引腳的處理器,也有能滿(mǎn)足需要較多存儲(chǔ)空間及引腳的處理器。不僅有適用于高性能應(yīng)用的處理器,也有可以滿(mǎn)足低功耗要求的處理器。不僅有適合低成本應(yīng)用開(kāi)發(fā)的處理器,也有能滿(mǎn)足高端復(fù)雜應(yīng)用開(kāi)發(fā)的處理器。STM32F10X系列處理器內(nèi)部集成有大量的外設(shè)接口,令它能夠廣泛地運(yùn)用于工業(yè)控制、建筑安防、信息家電和數(shù)碼產(chǎn)品等領(lǐng)域。本系統(tǒng)選用的STM32F103VET6屬于STM32增強(qiáng)型系列的芯片,封裝采用的是LQFP144結(jié)構(gòu),具有強(qiáng)大的性能和豐富的外設(shè)資源。綜上所述,通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)ARM處理器和傳統(tǒng)51單片機(jī)的性能,本系統(tǒng)最終選用了基于Cortex一M3內(nèi)核的微處理器。具體選用了意法半導(dǎo)體公司的STM32F103微控制器,針對(duì)本嵌入式系統(tǒng)要求,其具有以下特點(diǎn): (1)最高工作頻率72MHz,滿(mǎn)足嵌入式操作系統(tǒng)及圖像處理程序?qū)μ幚砥鬟\(yùn)算速度的要求。(2)片上集成slZK的Flash存儲(chǔ)器、64K的SRAM存儲(chǔ)器,滿(mǎn)足移植嵌入式操作系統(tǒng),存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù),燒寫(xiě)系統(tǒng)程序所需存儲(chǔ)空間要求。(3)三種低功耗模式:休眠,停土L和待機(jī)模式,本系統(tǒng)空閑時(shí),可自動(dòng)進(jìn)入休眠或待機(jī)模式,用戶(hù)如果不需要本系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可選擇停止模式,節(jié)約了能源和使用成本。(4)多達(dá)112個(gè)快速1/0端口,本系統(tǒng)要與眾多的外設(shè)相連,如zigBee模塊、圖像壓縮模塊、以及各種傳感器等,所以FO端口滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。(5)多達(dá)5個(gè)USART串行接口,本系統(tǒng)與ZigBee模塊、圖像壓縮模塊、GPRS模塊的通信全部采用串口通信,所以滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。此外,STM32F103還具有2個(gè)12位的us級(jí)的A/D轉(zhuǎn)換器,12通道DMA控制器,多達(dá)11個(gè)定時(shí)器等片上資源,為將來(lái)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和性能的提升提供了可能。 最小系統(tǒng)原理圖最小系統(tǒng)包括時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，單片機(jī)工作模式選擇電路，電源電路。時(shí)鐘電路：系統(tǒng)時(shí)鐘的選擇是在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行，復(fù)位時(shí)內(nèi)部8MHz的RC振蕩器被選為默認(rèn)的CPU時(shí)鐘，隨后可以選擇外部的、具失效監(jiān)控的4~16MHz時(shí)鐘；當(dāng)檢測(cè)到外部時(shí)鐘失效時(shí)，它將被隔離，系統(tǒng)將自動(dòng)地切換到內(nèi)部的RC振蕩器，如果使能了中斷，軟件可以接收到相應(yīng)的中斷。同樣，在需要時(shí)可以采取對(duì)PLL時(shí)鐘完全的中斷管理(如當(dāng)一個(gè)間接使用的外部振蕩器失效時(shí))。多個(gè)預(yù)分頻器用于配置AHB的頻率、高速APB(APB2)和低速APB(APB1)區(qū)域。AHB和高速APB的最高頻率是72MHz，低速APB的最高頻率為36MHz。參考圖2的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)框圖。 單片機(jī)工作模式選擇電路：在啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)自舉引腳可以選擇三種自舉模式中的一種： 1．從程序閃存存儲(chǔ)器自舉 2．從系統(tǒng)存儲(chǔ)器自舉 3．從內(nèi)部SRAM自舉 此處直接從模式一中啟動(dòng)，因?yàn)槠錇檎５膯?dòng)模式。自舉加載程序(Bootloader)存放于系統(tǒng)存儲(chǔ)器中，可以通過(guò)USART1對(duì)閃存重新編程。 復(fù)位電路：復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)，一般來(lái)講，可靠的復(fù)位需要在單片機(jī)的RESET引腳提供穩(wěn)定的10ms以上的高電平，圖示的復(fù)位電路，利用電容器的充電來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)上電時(shí)，電容C充電，電路有電流流過(guò)，構(gòu)成回路，在電阻R上產(chǎn)生壓降，RESET引腳高電平；當(dāng)電容充滿(mǎn)電時(shí)，電路相當(dāng)于斷開(kāi)，RESET引腳的電平與地相同，復(fù)位結(jié)束，復(fù)位的時(shí)間與電容充電的時(shí)間有關(guān)，增大電容或增大電阻都可以增加復(fù)位時(shí)間。 電源供電電路：VDD = ～