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基于物联网家居报警系统的设计

发布时间:2019-01-09 01:06:07 文章来源:未来智讯    
    基于物联网家居报警系统的设计作者:未知   摘要:本文在充分分析国内外智能家居报警系统的基础上,联合物联网的优势和特点,指出基于网联网的智能家居报警系统是当前智能家居报警的发展趋势。论文从实用性起程,在充分考虑智能家居报警系统应具有功能的基础上给出了基于物联网的智能家居报警系统的解决方案。通过本文初步实现了智能家居报警终端和远程终端(用户手机)之间的双向数据通讯;实时防盗、防火和防煤气泄露报警;自动开启摄像系统进行摄像,并将图片传送到连接Internet网的终端计算机或手机等功能。
  关键词:物联网GPRS AT TCP/IP 报警
  
  近年在我国,高科技和信息技能正在由智能大厦走向智能住宅小区,进而走进家庭。现代社会的家庭正在以家庭智能化带来的多元化信息和平安、舒适、便利的生活环境,作为一个理想的指标来追求。随着无线通讯技能的日益成熟,其在工业上的应用也日益广泛。尤其是GPRS技能的出现和成熟,通讯网络的日益完善,无线通信稳定性的进一步提高,使得GPRS技能在工业上的应用条件已基本成熟。“物联网技能”的核心和基础仍然是“互联网技能”,是在互联网技能基础上的延伸和扩展的一种网络技能;其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间,进行信息交换和通信。本设计使用工业上应用最为广泛的单片机并基于成熟的GPRS技能开发基于物联网智能家居报警系统,希望能在未来智能家居的建设中并入系统,能得到广泛应用。
  一系统的整体设计方案
  用户家居中有盗贼侵入或发生火灾或煤气泄漏时,相应的传感器检测到相应的信号后,通过有线或无线方式送入单片机,经微处理器处理后通过GPRS模块根据需要发送到用户手机或监控中心的 PC机上,同时单片机启动现场的执行系统,如打开摄像机、打开照明灯、关闭煤气和断电等,完成相应的抑制功能。另外,充分考虑该系统扩展为智能家居系统的需要,该系统还能够通过有线或无线方式与上位机通讯,通过上位机对该系统进行设置;该系统的执行系统可为有线或无线方式。
  二、该系统的整体构成
  根据设计原则和系统的整体设计方案,初步将基于GPRS的智能家居报警系统分成数据采集模块、单片机抑制系统构成的下位机模块、GPRS通讯模块、执行机构的抑制终端模块、GPRS通讯网、互联网、监控的PC上位机和移动终端组成,整体结构框架如图所示。
  数据采集模块包括:防盗数据采集模块,防火数据采集模块和煤气泄漏数据采集模块。
  执行机构的抑制终端模块包括:摄像机抑制终端,照明灯抑制终端,煤气抑制终端和其它电器抑制终端等。
  
  图系统结构整体框图
  系统由用户能够使用任何一台接入互联网的PC机或使用用户手机进行系统的设置和抑制;用户也可把下位机直接与上位机 PC机相连,使用上位机进行设置。GPRS通讯模块使用一个串口和单片机相连,下位机单片机与上位机PC机之间通过8251扩展串口连接。
  GPRS通讯模块需要解决的问题主要有两点:(1)数据及抑制下令的TCP/IP协议打包和分包;(2)GPRS终端自动附着网络。
  单片机与PC机功能模块分为:(1)单片机系统:实现和PC通讯的串口通讯程序。(2)外围电路:实现单片机和PC机之间的串口电平转换。(3)通讯程序:一方面是单片机C51程序,另一方面是和 PC的通讯程序。
  三、该系统的技能方案
  本系统的设计主要是防盗数据采集模块、摄像机抑制终端、单片机抑制系统构成的下位机模块、GPRS通讯模块的设计和系统软件设计方案。
  1.防盗数据采集模块的主要技能方案包括:人体探测方案和信号无线传输方案。
  人体探测选取加装有菲涅尔的热释电传感器,这种传感器本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,探测距离可超过10m,隐蔽性好,价格低廉,能满足本系统在室内使用的要求。 选用PT2262/2272能够解决该系统中信号的无线传输问题。
  2.摄像机抑制终端模块主要技能方案是抑制信号的无线传输方案,该方案同数据采集模块的信号传输方案也选取PT2262/2272。单片机通过PT2262发送抑制信号,PT2272接收解码输出信号抑制继电器动作,实现摄像机通电或断电。
  3.单片机抑制系统构成的下位机模块的主要技能方案包括模拟量采集方案、处理器的选型方案、存储器的扩展方案、串口通信方案、抑制信号输出方案、系统实时时钟方案、看门狗芯片选型方案、单片机与GPRS通讯模块之间的接口方案。
  模拟量采集主要是A/D芯片的选用。考虑到系统的精度要求,选用目前单片机系统应用对照普遍的A/D转换芯片TLC2543。
  考虑到系统的实际技能要求,单片机选用工业级单片机P89C51RD2,它是80C51系列单片机中的佼佼者,具有1KB的片上RAM 和64KB的非易失FLASH程序存储器。
  本单片机抑制系统构成的下位机模块中单片机的事务电压是5V,而PC机RS -232串口电平为-12V∽+12V,要实现单片机和上位机的通信,中间需要通过电平转换。电平转换芯片选用对照常用的串口电平转换芯片MAX232。
  考虑到单片机I/O口的资源有限,抑制信号输出选取串并转换芯片74LS164扩展局部I/O口作为外部输出抑制接点。
  该系统监测的数据要求有正确的时间标识,故对于系统的实时时钟有较高的要求。因此选用DALLAS公司生产的DS12887为模块提供系统实时时钟。
  看门狗芯片选用目前较为常用的复位监视芯片X25045以监视系统程序的运行。
  因为GPRS技能是一种基于分包的传输技能,所以单片机与GPRS通讯模块之间的接口要实现数据在传输前的TCP/IP技能的封装处理,在这里我选用TCP/IP协议处理芯片E5112完成。E5112协议处理芯片选取通用的MCU Core 内嵌经过精简的TCP/IP软件,它兼有服务器和客户机的双重功能,使用它的系统之间只要知道对方的IP地址和端口号,即可完成INTERNET的网络连接。
  4.GPRS通讯模块的技能方案主要是GPRS MODEM的选型。
  本系统通过GPRS MODEM实现无线数据的传输和交换,无线GPRS MODEM的选型直接关系到通讯的质量,选用目前市场上对照流行的MC35i GPRS MODEM.该产品由Siemens公司生产,本能相当稳定,目前在工业无线通信领域应用较为广泛。
  另外,还有电源方案。为保证系统供电的稳定型和可靠型,选取成熟开关电源给系统供电,不另外设计电路。
  5.系统软件设计方案
  系统抑制程序主要选取C51语言实现,与汇编语言相比,C51具有开发速度快、软件质量高、结构化强、可维护性好的优点。本系统根据本次设计的重点主要完成单片机抑制系统构成的下位机模块的软件设计,对于监控中心PC机和用于系统设置的上位机PC 机的程序因时间关系不能完成。
  结束语:
  由于本人能力有限、经验还很尚缺,所以,在开发的系统软件中一定还存在很多的不足,这些问题还有待于今后的进一步的改进和完善。智能家居报警系统的设计是一个系统工程,同时,也是一个技能水平方面快速发展的领域。所以,我们不但要在技能水平、可靠性、实用性方面不时的提高,同时要充分考虑到我国的国情和综合效益,这也是以后要研讨学习的重要的设计方向和事务重点。

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