一套完整的家庭“安全衛(wèi)士”系統(tǒng)方案解析

　　一、概述

　　家庭是社會的細(xì)胞，家庭的幸福也就預(yù)示著社會的和諧。一個良好的居住環(huán)境不但可以給我們一個健康的體魄，更能讓我們以一個良好的心情參加到工作、學(xué)習(xí)當(dāng)中。然而，生活在這個喧囂的城市，整天忙于工作和學(xué)習(xí)的我們也會常常忽視我們休整的地方——家庭，導(dǎo)致室內(nèi)各項生活指數(shù)都嚴(yán)重的超過了正常值；我們也會時?？吹竭@樣的報道：出門時忘記關(guān)掉正在使用的煤氣，結(jié)果就引發(fā)了一場損失慘重的火災(zāi)；還有，由于家里沒有防盜裝置，致使猖狂的小偷經(jīng)常對我們的人身、財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。由此，我們便以此為出發(fā)點，制定出了這個項目。

　　二、需求分析

　　2.1 功能要求

　　首先，本系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要進(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，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)計可以靈活的運用于各種場合：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、辦公場所遇盜竊，遭火災(zāi)的根本原因是主人沒有及時收到危險的信號，從而不能采取有效的預(yù)防措施。他們都很需要像本設(shè)計這樣的一個智能家庭安全衛(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，他們很容易就會遭受到不法分子的侵襲。這個時候，家庭安全衛(wèi)士系統(tǒng)就顯得格外重要。

　　2.2 性能要求

　　我們設(shè)計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：紅外模塊檢測的誤差不超過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）檢測濃度范圍：300 —— 10000ppm

　　三、方案設(shè)計

　　3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

　　圖1：系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　3.2 硬件平臺選用及資源配置

　　本方案擬采用基于Atmel AVR32單片機(jī)的EVK1100開發(fā)板作為硬件平臺。本平臺有幾大優(yōu)勢以利于設(shè)計方案的完成。首先是GPIO的引出，這就方便我們的各個模塊的擴(kuò)展了。

　　其次是多達(dá)兩個的串口，可以很方便的讓我們完成實驗調(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。相對來說，傳感器的使用不是太難，購買也比較方便。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)

　　為了使編程開發(fā)模塊化，也為了使軟件運行起來保持穩(wěn)定不死機(jī)，本方案計劃將一個實時操作系統(tǒng)移植于AVR上。暫擬將小型實時操作系統(tǒng)UC/OS- II移植到AVR上，因為本次AVR芯片的片上資源（512KFlash、64KRAM）足以滿足UC/OS的要求。這樣，各個模塊功能就可以很好的相對獨立的運行（如軟件流程所述，各個功能占據(jù)一個任務(wù)），整機(jī)的運行也不至于因為某個細(xì)節(jié)的出錯而中斷，能夠很好的滿足實時性的要求！選擇這個RTOS不僅因為其代碼量不大能很好的裁剪，也由于本人一直在使用UC/OS-II，相對來說對其移植、編程過程等都相當(dāng)熟悉。

　　3.4 系統(tǒng)軟件流程

　　圖2：程序運行流程圖

　　3.4 系統(tǒng)預(yù)計實現(xiàn)結(jié)果

　?。?）通過對室內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳濃度以及光照強(qiáng)度的檢測，實時報告家庭內(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。

　?。?）將煙霧檢測傳感器、煤氣檢測傳感器安裝于廚房附近，實時采集其煙霧及煤氣的濃度情況，當(dāng)檢測結(jié)果超過正常值時則預(yù)示有火災(zāi)跡象，此時通過GSM模塊發(fā)消息通知用戶，同時拉響家庭火災(zāi)警報。

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