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[导读]最近,看新闻,电视,总是看到说某某大楼起火,引发火灾事故,导致多人伤亡。而杯具的发生则大多因为没有一个很好的预警机器。由此,我们便以此为出发点,制定出了这个项目。本方案拟采用基于Atmel AVR32单片机的EVK1100开发板作为硬件平台。本平台有几大优势以利于设计方案的完成。首先是GPIO的引出,这就方便我们的各个模块的扩展了。

一、项目概述

1.1 引言

家庭是社会的细胞,家庭的幸福也就预示着社会的和谐。一个良好的居住环境不但可以给我们一个健康的体魄,更能让我们以一个良好的心情参加到工作、学习当中。然而,生活在这个喧嚣的城市,整天忙于工作和学习的我们也会常常忽视我们休整的地方——家庭,导致室内各项生活指数都严重的超过了正常值;我们也会时常看到这样的报道:出门时忘记关掉正在使用的煤气,结果就引发了一场损失惨重的火灾;还有,由于家里没有防盗装置,致使猖狂的小偷经常对我们的人身、财产安全构成严重的威胁。

1.2 项目背景/选题动机

最近,看新闻,电视,总是看到说某某大楼起火,引发火灾事故,导致多人伤亡。而杯具的发生则大多因为没有一个很好的预警机器。由此,我们便以此为出发点,制定出了这个项目。

二、需求分析

2.1 功能要求

首先,本系统可以根据实际需要进行功能裁剪以节省成本。例如,当用户不需要LCD显示模块时,就可以省去LCD显示器部分,节省了系统成本。

其次,根据功能的可裁剪性,本设计可以灵活的运用于各种场合:家庭、办公室、工厂等。而且,本系统不仅适用于城市,也适用于农村。

最后,根据我们的观察,很多家庭、办公场所遇盗窃,遭火灾的根本原因是主人没有及时收到危险的信号,从而不能采取有效的预防措施。他们都很需要像本设计这样的一个智能家庭安全卫士系统。另外,现在的农村家庭,由于青壮年都外出打工,留守家里的都是一些老人、妇女、儿童等,他们很容易就会遭受到不法分子的侵袭。这个时候,家庭安全卫士系统就显得格外重要。

2.2 性能要求

我们设计的功能齐全的家庭卫士系统总体性能如下:

1. 防盗检测:红外模块检测的误差不超过0.1m

2. 光照传感器的精度:±5% 范围:10-2000Lux

3. 温度传感器准确度:±0.5%F.S

4. 煤气传感器(可燃气体、烟雾)检测浓度范围:300 —— 10000ppm

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

系统硬件结构框图

3.2 硬件平台选用及资源配置

本方案拟采用基于Atmel AVR32单片机的EVK1100开发板作为硬件平台。本平台有几大优势以利于设计方案的完成。首先是GPIO的引出,这就方便我们的各个模块的扩展了。

其次是多达两个的串口,可以很方便的让我们完成实验调试。再次是上面的扩展模块(光线传感器、温度传感器、LCD液晶、)设置,可以加快设计完成的进度。

在控制信息采集方面,方案使用了传感器。相对来说,传感器的使用不是太难,购买也比较方便。主要用了:CO2传感器(采集二氧化碳的浓度数据)、烟雾传感器(采集环境烟雾浓度数据)、湿度传感器(采集周围环境湿度数据)、温度传感器(采集周围环境温度数据)等。

3.3系统软件架构

为了使编程开发模块化,也为了使软件运行起来保持稳定不死机,本方案计划将一个实时操作系统移植于AVR上。暂拟将小型实时操作系统UC/OS-II移植到AVR上,因为本次AVR芯片的片上资源(512KFlash、64KRAM)足以满足UC/OS的要求。这样,各个模块功能就可以很好的相对独立的运行(如软件流程所述,各个功能占据一个任务),整机的运行也不至于因为某个细节的出错而中断,能够很好的满足实时性的要求!选择这个RTOS不仅因为其代码量不大能很好的裁剪,也由于本人一直在使用UC/OS-II,相对来说对其移植、编程过程等都相当熟悉。

3.4 系统软件流程

程序运行流程图

3.4 系统预计实现结果

(1)通过对室内温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度的检测,实时报告家庭内的生活环境,并根据具体情况建议用户采取必要的措施等。

(2)将烟雾检测传感器、煤气检测传感器安装于厨房附近,实时采集其烟雾及煤气的浓度情况,当检测结果超过正常值时则预示有火灾迹象,此时通过GSM模块发消息通知用户,同时拉响家庭火灾警报。

(3)通过按键设置进出门的时间,若是在设置时间之内进出门,则不做报警处理;当进出门时间在设置时间之外时,做报警处理:需要输入密码,密码正确则不报警,密码错误则说明非法进入,应立即报警,同时发消息到用户手机。另外,在窗户也安装红外检测器,若是从窗户进入,则提示非法进入,直接报警。

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