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1、精品论文大集合家居智能远程防盗报警系统设计吴景江河海大学电气工程学院，江苏南京（210098）E-mail：摘要：本系统采用三星公司的S3C44BOX芯片为核心处理器，基于嵌入式实时多任务操作 系统uc/os-II，实现图像采集、声光报警、短信远程报警，远程监控等功能。对任务的划分 及优先级设置是嵌入式实时多任务操作系统的关键。本设计依据功能划分为 主程序任务、 图象采集任务，声光报警任务、短信报警任务、远程控制任务和按键六项任务，并设置相应 的优先级别。该设计产品在量测实验室经过反复模拟、调试，验证了不仅很好地解决入侵者、 检测装置问题，而且对小孩子在家的学习情况、安全有个比较好的控制。关键
2、: 嵌入式系统；uc/os-II；GSM模块；图像采集；TC35T中图分类号：TM931. 引言现代居家独立性强，邻里关系生疏，工作节奏快，空巢家庭普遍，家庭防盗问题日渐突 出，安全稳定的家庭后方是社会安全的保障。近年来，市场上也有不少家用防盗报警器，但 它们功能单一，智能化程度不高，不能远程报警，难以满足人们对舒适、安全、方便的要求。 针对这些问题，我们结合嵌入式系统、图像采集、GSM远程通信等技术设计研制了家庭智 能远程防盗报警体统。2. 系统功能设计该系统以家庭安全为核心，和谐管理为目标，系统实现的功能如下:1）家居安防监控: 通过红外、门磁 等探测器及摄像头探测非法入侵者。设置后，当主
3、 人在家时，如有人破门、破窗非法侵入时，进行声、光报警并录像；当家里无人时，向指定 的手机号码发送短信报警并拨 110 报警，采集储存现场图像和通过网络远程传输至设定的终 端，同时进行声、光报警。2) 通过网络监控家中状况，对用电、用水、温度、门窗开关等状况进行监测，并能够 设置空调、热水器的开关。3)掌握小孩在家学习情况: 在办公电脑上可通过该系统的数字摄像头经 Internet 传回的 图像掌握家中情况，包括小孩学习情况等。3. 硬件实现该系统是以 S3C44BOX【1】微处理器为基础，硬件主要有五个部分组成：图像采集模 块、控制模块、声光报警模块、短信收发模块和通信模块，功能框图如图 1
4、 所示。3.1 图像采集模块图像采集采用的是环宇飞扬公司产的数字摄像头 5300，传输速度是 320x240， 30 帧每 秒，内置式图像压缩。该摄像头是通过 USB 接口接入终端 ，主要功能是采集家中图像，把 采集的图像送至 S3C44BOX 中，然后处理器经过处理，通过以太网传到远程软件控制终端。- 6 -3.2 声光报警及通信模块声光报警装置我们采用的是品牌为长城红外的声光警笛，该警笛闪动 150 次数每分钟， 分贝可以调节，接 S3C44BOX 微处理器的 GPE6 脚，当收到 CPU 传来一个低电平时，触发 报警。通信模块中，在网络部分采用 8900ACQ3 芯片扩展网络通讯模块，它
5、的传输速率是10M,在电路接口中，CS8900 工作在 16 位模式下，复位后的工作方式为 I/O 连接。GSM 通 信模块详见 3.4 短息收发模块。在数据通信上，采用的是全局变量、信号量、邮箱等进行数 据的传递。3.3 控制模块控制是嵌入式设计的核心，键盘采用的是2x8键盘，一根接I/O线（GPB5）和一根接外 部中断线（EXINTO），为行线。其他八根接数据线，为列线。采用的算法是行列式键盘扫 描。十六个按键分为功能键和数字键。数字键主要用于报警号码的输入，功能键分别对应为 设防键、开门/窗键、消警键、人体检测键、撤销键、确定键。设防键为总的控制键，只有 它被按下，其他功能才有效。煤气检
6、测传感器采用可燃气体敏感元件MQ-6，接S3C44BOX 的外部中断口,当气体容度大于一定值时，产生外部中断，调用相应中断服务程序，发出信 号量，执行相应的任务；人体检测采用BISS0001红外人体检测，当检测到有人时，则输出 高电平，经反向器向处理器输入低电平信号，产生外部中断，调用相应中断服务程序，发出 信号量，执行相应的任务；门、窗传感器采用无线门磁DC911，当监测到开门键及开窗键被 按下时, 电控锁吸合, 门、窗将打开,此时为合法开门、窗状态, 不会产生告警。若是在监控 状态下, 门、窗被强行打开, 则无线门磁探测器立即发射无线报警信号，向控制终端报警， 处理器执行相应的任务。CPU
7、对这些外部传来信号的检测，都是在相应按键被按下之后，才 产生作用，否则外部中断处于屏蔽状态。另外任务的创建也是由一些相对应的按键产生，所 以要使该设计产品工作，主人一定要记得把相应的键按下。在远程控制这一块，当处理器接 收远程控制软件发出控制命令时，产生邮箱，调用远程控制任务，执行相应任务功能。比如： 当在远程控制软件上，按下空调开的按钮，处理器接收到这个信号后，产生邮箱，通知远程 控制任务，发出对空调控制的红外信号，从而使空调打开。各种传感器数字摄像头键盘电源系统声光报警装置 电控锁TC35T 模块S3C44BOX与接口电路SST39vf1601红外 收/发射器HY57V641620GSM
8、网络用户 GSM 手机以太网（采用芯片 CS8900）原理框图（图 1）3.4 短信收发模块TC35T【2】的结构特点：TC35T是SIEMENS公司推出的GSM【3】专用调制解调器，主 要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块、闪存、ZIF连接器、天线接口等六部分组 成，可完成语音、数据、短消息以及传真的传送。TC35T具有标准的工业接口和完整的SIM 卡阅读器，使用非常简单。TC35T的内部结构如图2所示。TC35T的主要特点如下： TC35T无线调制解调器可工作于双频段EGSM900 / GSM1800； 具有语音、数据、短消息和传真传送功能； 具有模拟语音接口； 可以读写SIM卡
9、； 带有一个RS232接口； 工作电压范围宽达830 V，仅传数据时的电压范围为5.630 V； 支持GSMPhase2/2+； 支持AT命令。数据接口AUDIOSIM 卡及接口ZIF 连 接器GSM TC35T 模块电源接口天线接口TC35T 内部结构框图（图 2）当接到 CPU 送到发送短消息指令时，常用短息指令有： AT+CSMS 选择消息服务。支持的服务有 GSM-MO、SMS-MT、SMS-CB。 AT+CNMI 新信息指示。这个命令选择如何从网络上接收短信息。 AT+CMGR 读短信。信息从+CPMS 命令设定的存储器读取。 AT+CMGS 发送信息。 AT+CMGW 写短信息并存
10、储。 AT+CMSS 从存储器中发送信息。 AT+CSMP 设置文本模式的参数。 AT+CMGD 删除短信息。删除一个或多个短信息。 AT+CSCA 短信服务中心地址。4. 软件设计4.1 嵌入式软件设计该设计采用公开代码的 uc/os-II 操作系统【4】，该系统具有完整、可移植、可固化、可 剪切的占先式实时多任务内核，提供了很多系统服务。例如：信号量、消息邮箱等等。它可以管理 64 个任务，即：可设定 64 个优先级，优先级高低编号从 0 （最高)到 63。用户可以用其中的 56 个，且提供良好的任务控制 API 函数。在嵌入式应用系统中，对任务的划分【5】 是实时操作系统应用软件设计的关
11、键，决定了设计质量问题，甚至决定设计的成败。针对设 计要完成功能模块，设计出相应的独立任务。主要任务有：主程序任务、按键任务、图像采 集任务，声光报警任务，短信报警任务，远程控制任务。该系统主流程图：见图 3。.为了节 约系统资料和以后升级，结合该设计 6 个任务，因此把最低优先级别 OS_LOWEST_PRIO 设为 19。（1）主程序任务把该任务优先级别设为最高，优先级别为 4。主要用于操作系统的初始化，创建按键任 务，启动多任务操作系统。(2)图像采集任务属于急迫任务，优先级别设为 6。当接到外部中断发来的信号量时，启动图像采集模块， 采集图像，并储存。(3)声光报警任务 该任务属于关键
12、任务，优先级别设为7。当接到外部中断发来的信号量时，启动声光报警模块，进行声光报警。(4)短息报警任务 该任务属于关键任务，任务优先级别设为8。当接到外部中断发来的信号量时，启动报警模块，进行短息报警。（5）远程控制任务 任务优先级别设为12。用于终端与监控中心建立连接以及数据通信。在远程终端软件上，当按下启动远程监控按钮时，终端就启动摄像头采集图像，并把图像传至远程软件上显 示；当按下空调、热水器控制按键时，分别实现相应的功能。(6)按键任务 按键任务是周期性扫描键盘任务，优先级别设为14。用于对图像采集任务、声光报警任务、短息报警任务和远程控制任务的创建。并完成对终端上功能键的扫描。当其中
13、某个按 键被按下时, CPU 检测到键值,使系统处理相应功能状态。系统上电系统初始化操作系统 uC/OS-II 载入各模块初始化创建主程序任务 Main_Task创建按键任务图像采集任务声光报警任务短息报警任务远程控制任务邮箱信号量图像采集网络外部中断 ISR空调开关各类传感器热水器开关主流程图（图 3）4.2 远程控制端软件该软件采用 VC+ 6.0 开发，实现观看小孩子在家里学习，空调、热水器等控制情况， 图 4 是用该软件采集同学在实验室学习时的图像，通过局域网传至我电脑上。软件所能完成 的功能见软件界面。远程控制图（图 4）5. 实验结果该设计产品先在量测实验室进行模拟，按下设防键，然
14、后按下人体检测键，当有人进入 时，能够很好的发出报警信号，并发送短信到我手机上。用数字摄像头采集的图像，通过局 域网，也能够很好的传到我的电脑上，上图 4 就是我在模拟实验远程控制时，所拍的相片。 进过一系列的反复模拟，证明该设计产品基本上能达到预期所要求的功能。6. 结束语该家庭防盗系统设计，不仅很好地解决入侵者检测、报警问题，并对小孩在家的学习情 况、安全有个比较好的控制。在回家之前，可以通过远程终端网络，提前开启热水器、空调 等，让回家后就有个舒适的感觉。随着人们对安全、舒适度的提高，电子信息的发展，家庭 防盗系统设计功能也将越来越强大，需求量也越来越多，欢迎兴趣爱好者一起讨论，共同进
15、步。参考文献1 : http:/2 http:/ 余启家,殷瑞祥 .J微计算机信息,基于 ARM 及 GPRS 的智能家居系统的实现 1008- 0570(2007)07- 2-0119- 034 http:/ 周航慈吴光文. 基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术【M 】. 北京: 北京航空航天大学出版社ISBN7-81077-941-9Intelligent Design family burglar alarmWU JingjiangHohai University (210098)AbstractThe design of Samsungs production to the S3C44
16、BOX processor chip for use uc / os-II operating system, real-time multi-task design. To achieve sound and light alarm, warning message, imageacquisition, remote monitoring, and other powerful families intelligent anti-theft system。The key ofembedded real-time multi-task operating system is the devis
17、ion of tasks and setting of priorities.The dsign devided into six tasks, including main procedure task,image acquisition task, sound and light alarm task,SMS alarm task,remote coutrol task and key-press task based on the function and set the appropriate level of priority. The design of the product measured in the laboratory through repeated simulation and debug, verification is not only a good solution to the intruder detection devices, but also on childrens learning at home have a better security control.Keywords: Embedded Systems; S3C44BOX; GSM module; image acquisition; TC35T