基于物联网的智能安防系统.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.80M 资料格式：doc 举报版权申诉

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摘要

第1章绪论

1.1 系统的背景介绍

1.2 智能安防及Zigbee的概念

1.3 项目开发意义

第2章智能安防系统设计的系统总体方案

2.1 智能安防系统需求分析

2.2 智能安防系统功能描述

2.3 智能安防系统结构

第3章功能与指标

3.1 系统功能分析

3.2 系统功能简介

3.3 系统性能分析

第4章硬件设计与框图

4.1 ZigBee接口电路设计

4.2 WiFi接口电路设计

4.3 温、湿度接口电路设计

4.4 烟雾传感器接口电路设计

第五章软件设计

5.1 软件总体设计

5.1.1 软件的设计思想

5.1.2 软件的设计图

5.1.3 软件的设计模块

5.2 ZigBee网络设备软件

5.2.1 Z-Tack简介

5.2.2 网络的建立

5.2.3 ZigBee网络协调器程序设计与实现

5.2.4 ZigBee网络终端节点程序设计与实现

5.3 智能设备的Android软件

5.3.1 Android项目文件组成

5.3.2 Android应用程序的实现

第六章系统测试

第七章系统特色

结论

参考文献

“ 博创杯 ”全国大学生嵌入式设计大赛第十四届“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛作品设计报告基于物联网的家庭智能安防门禁系统设计 Design report of intelligent security system based on Internet of things 设计报告队伍编号：B-SX-20181733 参赛学校：榆林学院作者：陈康刘锟张锦强指导教师：王建强韩贝组别：本科组 □高职组

“ 博创杯 ”全国大学生嵌入式设计大赛摘要随着中国经济的持续增长、人们生活水平的不断提高，特别是物质生活水平的提高，人们已经不能满足于传统的居住环境，人们越来越重视自己的个人安全和财产安全，对人、家庭以及住宅的小区的安全方面提出了更高的要求；同时，经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急剧增加，给城市的社会治安增加了新的难题，要保障小区的安全，防止偷抢事件的发生，就必须有自己的安全防范系统，人防的保安方式难以适应我们的要求，智能安防已成为当前的发展趋势。智能安防系统的应用给人们的生活带来极大的便利，具有广阔的发展空间。本设计基于物联网技术完成了智能安防系统的设计与实现。在安防环境中，安全节能是首要考虑的。所以在系统终端节点功能设计上，我们主要针对用电安全和节能方面做了重点考虑。本系统包括数据采集终端、Android 监控平台和输出控制用电器三大模块。数据采集终端配置了传感器模块，组成 Zigbee 无线传感网络，用于获取房屋内温度湿度等环境信息； Android 监控平台通过 Wi-Fi 网络实现手机终端和 Zigbee 个模块之间数据的传输，实时监测安防环境信息，最后输出控制模块可以让用户实现对安防内电磁锁、报警器、电灯、插线板和电风扇的智能远程控制，实现安全节能的智能安防系统。本系统硬件采用物联网嵌入式教学科研平台和部分传感检测扩展模块，设计了数据采集和无线传输程序，开发了 Android 系统下显示控制界面，完成了基于物联网的智能安防系统的设计，通过测试，系统表现良好，运行稳定。关键词：安防检测，门禁控制，Zigbee 网络 I

“ 博创杯 ”全国大学生嵌入式设计大赛 Abstract With the continuous growth of China's economy and the continuous improvement of people's living standards, especially the improvement of the material living standard, people have been unable to meet the traditional living environment. People pay more and more attention to their personal safety and property safety, and put forward higher requirements for the safety of people, families and residential areas. At the same time, the rapid development of the economy is accompanied by the rapid increase of the urban floating population, which has added new problems to the public security of the city. To ensure the safety of the community and to prevent the occurrence of the theft and robbing, it is necessary to have its own safety guard system. The security methods of the civil air defense are difficult to meet our requirements, and the intelligence security has become a problem. The current trend of development. The application of intelligent security system brings great convenience to people's life and has broad development space. This design completes the design and implementation of the intelligent security system based on the Internet of things technology. In the security environment, safety and energy conservation is the first consideration. Therefore, in the system terminal node function design, we mainly focus on electricity safety and energy saving aspects. The system consists of three modules: data acquisition terminal, Android monitoring platform and output control device. The data acquisition terminal is configured with a sensor module to form a Zigbee wireless sensor network, which is used to obtain environmental information such as temperature and humidity in the house. The Android monitoring platform realizes the data transmission between the mobile terminal and the Zigbee module through the Wi-Fi network, and monitors the security environment information in real time. The final output control module can allow the user to let the user. The intelligent remote control of electromagnetic lock, alarm, electric light, plug board and fan can be realized, and the intelligent security system with safety and energy saving can be realized. The system hardware adopts the embedded teaching and scientific research platform of the Internet of things and part of the sensor detection and expansion module, designs the data acquisition and wireless transmission program, develops the display control interface under the Android system, and completes the design of the intelligent security system based on the Internet of things. Through the test, the system performs well and runs stably. Key words: Intelligent security；Internet of things； ZigBee. II

“ 博创杯 ”全国大学生嵌入式设计大赛目录摘要.....................................................................................................................................................I 第 1 章绪论 .......................................................................................................................................... 1 1.1 系统的背景介绍.............................................................................................................1 1.2 智能安防及 Zigbee 的概念............................................................................................1 1.3 项目开发意义.................................................................................................................2 第 2 章智能安防系统设计的系统总体方案......................................................................................3 2.1 智能安防系统需求分析.................................................................................................3 2.2 智能安防系统功能描述.................................................................................................3 2.3 智能安防系统结构.........................................................................................................4 第 3 章功能与指标..............................................................................................................................5 3.1 系统功能分析.................................................................................................................5 3.2 系统功能简介.................................................................................................................5 3.3 系统性能分析.................................................................................................................6 第 4 章硬件设计与框图......................................................................................................................7 4.1 ZigBee 接口电路设计 .....................................................................................................7 4.2 WiFi 接口电路设计 .........................................................................................................8 4.3 温、湿度接口电路设计...............................................................................................10 4.4 烟雾传感器接口电路设计...........................................................................................11 第五章软件设计 ................................................................................................................................12 5.1 软件总体设计...............................................................................................................12 5.1.1 软件的设计思想 ........................................................................................................12 5.1.2 软件的设计图 ............................................................................................................13 5.1.3 软件的设计模块 ........................................................................................................13 5.2 ZigBee 网络设备软件 ...................................................................................................13 5.2.1 Z-Tack 简介 ................................................................................................................ 13 5.2.2 网络的建立 ................................................................................................................14 5.2.3 ZigBee 网络协调器程序设计与实现 .....................................................................16 5.2.4 ZigBee 网络终端节点程序设计与实现 .................................................................18 5.3 智能设备的 Android 软件........................................................................................... 19 5.3.1 Android 项目文件组成............................................................................................19 5.3.2 Android 应用程序的实现...........................................................................................20 第六章系统测试 ................................................................................................................................23 III

“ 博创杯 ”全国大学生嵌入式设计大赛第七章系统特色 ................................................................................................................................24 结论.................................................................................................................................................. 25 参考文献 .............................................................................................................................................. 26 IV

“ 博创杯 ”全国大学生嵌入式设计大赛第 1 章绪论 1.1 系统的背景介绍随着现代高新科技的不断快速发展,越来越多的应用系统被人们开发出来并投入使用。住房是人们学习、生活的一个重要场所，建造一个智能环保的居家安防不仅可以保障住所的人员及财产安全，同时也给人们创造了一个舒适的生活空间，也直接影响着人们对低碳节能生活环境的态度。智能安防系统可以简单理解为：图像的传输和存储、数据的存储和处理准确而选择性操作的技术系统。就智能化安防系统来说，一个完整的智能安防系统主要包括门禁、报警和监控三大部分。智能安防与传统安防的最大区别在于智能化，我国安防产业发展很快，也比较普及，但是传统安防对人的依赖性比较强，非常耗费人力，而智能安防能够通过机器实现智能判断，从而尽可能实现人想做的事。目前，我国高等院校的安防智能控制系统的发展历史相对空白。利用嵌入式设备专门针对高校智能安防的研究设计和实践在国内仍不完善。当今越来越多的智能化设施中都有运用到单片机。如果考虑利用单片机来研究设计智能安防控制系统，那么对于学生安防后勤的管理和数字化校园的建设都将是一个重大的进步。 1.2 智能安防及 Zigbee 的概念 ZigBee 技术就是一种近距离、低复杂度、低速率、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输。ZigBee 技术的网络容量十分巨大，理论上一个协调器能容纳最大节点个数可以达至 65535 个，每个路由器也能容纳 255 个节点。主要采用自组网的通信方式，在 ZigBee 通信范围内出现新的 ZigBee 模块时，彼此之间会自动的搜寻连接，通过各个工作节点，形成一个 ZigBee 无线通信网络。同时中国大力推广的物联网也是 zigbee 应用的主战场，物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。当然近年来，ZigBee 在智能家居中的应用越来越广泛，但 ZigBee 网关大多是以上位机为中转，很少能直接将数据传输到多个终端上。考虑到近几年智能终端及 PC 的发展，无线数据传输网络中 WiFi 已经是主流。所谓智能安防系统是指利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术将与生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹的管理，使得安防生活变得更加舒适、安全。智能安防提供了全方位的信息交换功能，帮助人们与外部时刻保持着信息的交流，优化了人 1

“ 博创杯 ”全国大学生嵌入式设计大赛们的生活方式，增强了安防生活的安全性，以及可以节约各种能源费用资金。 1.3 项目开发意义本次项目利用 ZigBee 和 WiFi 的无线通讯技术，设计了一个智能安防系统。所谓智能安防就是将安防中各种与信息相关的通信设备、电器和安防装置等连接到一个安防智能化系统上进行集中或者异地的控制。在家居住宅内通过管理平台进行现场控制。在住宅外通过 GPRS 网络对安防系统进行远程控制。与普通安防相比，智能安防不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的安防生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助安防与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强安防生活的安全性、舒适性，甚至能合理控制各种能源的使用。 2

“ 博创杯 ”全国大学生嵌入式设计大赛第 2 章智能安防系统设计的系统总体方案 2.1 智能安防系统需求分析智能安防系统采用 ZigBee 技术以及无线传感网络技术，对于广大消费者而言必须实用、简单，在此基础上可以根据个人爱好进行多样化、个性化的设置，智能安防系统可细分为如下几个分系统：灯光照明系统、电器控制系统、温度感应系统、气体感应系统等。可以简单概括出以下一些特点： (1) 使用方便：智能化系统提供远程控制接口，当您外出时，您可以通过电话或互联网查看和控制安防里的设备。 (2) 信息服务：通过互联网或在任何时间，任何地点获得与交换消息的通信网络，它们通过多种形式显示实时监控的信息。 (3) 安全性能高：家庭智能家居系统可以实时监控状态，预防火灾，煤气中毒等并及时报警，有效地保证您的安防生活安全。 (4) 节约成本：智能系统可以帮你关闭安防中的临时需要的耗能设备，降低您的生活成本。当某些设备因用户的需要而发生位置上的改变时，那么等同于网络的拓扑结构也要进行一定的改善。在最开始的智能安防网络建设初期规划时就得先考虑到系统的自适应性和兼容性，满足安防网络智能化、自动化的要求。如果说网络拓扑结构不得不进行调整时，我们可以采取自适应调整措施，保证安防网络正常使用。另外还有一种情况就是由于业务的需要可能要对网络进行升级改造，之所以要升级也无非是为了改善原本的某一些缺陷，提供出更适合的网络来满足客户的需求。 2.2 智能安防系统功能描述智能安防系统旨在实现的以下主要功能： (1)可以控制相应的状态并且方便查询，如查询室内和室外的温度，控制用电器，如电磁锁一键开关、灯光，使得生活更加方便。 (2)制定人机交互界面，这样用户就可以根据自己的需要自行调节各个用电器的使用，使操作简单化； (3)由于智能安防的气体检测功能用户可以对有害气体有一定的提防并且具有报警功能。 3

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