黃思博　潘良辰　儲健

摘要： 隨著全球經(jīng)濟的一體化和科技的高速發(fā)展，人們正享受著高科技給他們帶來的極大方便，如家居對門禁系統(tǒng)的需求正發(fā)生著重大的變化。智能家居“門警”系統(tǒng)利用openwrt系統(tǒng)、arduino主控板、攝像頭、gprs模塊等手段實現(xiàn)主人對家庭門鈴、門體的啟動、敲打的及時了解，能夠使主人不在家時，也能較好的解決來訪者的溝通，并且對于不法分子以此方法試探家中有無人員，以便實現(xiàn)偷盜等情況也有較好的解決功能。此設計具有成本低廉、可操作性強、及時高效、有效防盜等特點，具有較高的研發(fā)和推廣價值。

關鍵詞：arduio主控板；openwrt系統(tǒng)；gprs；智能監(jiān)控

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）13-3067-03

1 緒論

當今社會是科學技術(shù)日新月異、飛速發(fā)展的信息時代。人們正感受著高科技給他們帶來的極大方便，同時，人們對于高科技服務于生活的要求也越來越高。但隨著科技的發(fā)展，也帶來了許多不安全的方面[1]，例如，運用高科技手段進行盜竊等犯罪行為與日增多，家居對門禁系統(tǒng)的需求正發(fā)生著重大的變化[2]。

對于現(xiàn)有的門警系統(tǒng)來說，并沒有專門為家居設計的系統(tǒng)，而且存在安全性能低、成本高、功能單一等缺點[3]，不能滿足家居對門警系統(tǒng)的需求。因此本團隊在安徽理工大學大學生科研項目資助下，設計了一套新穎的智能家居"門警"系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)主要功能

智能家居"門警"系統(tǒng)，具有對門戶出入控制、實時監(jiān)控、保安防盜報警等多種功能，它主要方便用戶隨時了解家庭安全情況，智能處理特殊情況（如：小偷偷竊及時報警或提示用戶），用戶遠程自動控制招待客人從而為用戶提供一個高效先進的家庭環(huán)境。

本系統(tǒng)采用了裝有openwrt系統(tǒng)的路由器和Arduino MEGA2560共同來完成的，這將更加簡化了編寫程序的繁瑣，也降低了開發(fā)成本。

1） 智能門警系統(tǒng)由攝像頭、路由器、讀卡器、GPRS模塊、主控板和電子門鎖組成。當有來訪者按動門鈴按鈕或者敲門，便會通過主控板控制GPRS給戶主發(fā)送信息，戶主可通過訪問網(wǎng)頁的形勢查看通過openwrt上傳的實時照片，并選擇與來訪者通過GPRS通話抑或通過電子門鎖給人開門。

2） 遠程開門功能 ，戶主可過手機發(fā)動指令給GPRS遠程控制家門的開關。

3） 實時監(jiān)控，通過攝像頭用motion做監(jiān)控，畫面上只要有變化，就會保存照片到制定位置，主人可登錄網(wǎng)頁進行查看。

本系統(tǒng)可以與來訪者通話，以識別來訪者的身份與來訪目的。

3 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)采用的是Arduino MEGA 2560 的微控制器板，相較于其他型號的Arduino控制器，它提供了更多I/O口與更大運算儲存空間.它包含了54個數(shù)字輸入輸出口（其中14個可以作為PWM輸出），16個模擬輸入口，4個串口（硬件串口），同時含有一個USB連接頭，一個電源插孔，一個ICSP接口，一個復位按鍵等支持主控器運行的最小系統(tǒng).用一根USB數(shù)據(jù)線連接到電腦，或者一個交流轉(zhuǎn)直流的電源適配器，亦或是一個電池即可讓它運行起來.大多數(shù)為Aruino Duemilanove 或 Diecimila設計的擴展板都兼容于Mega。本系統(tǒng)主要采用的Arduino MEGA 2560的主要性能指標如下：主控芯片 ：ATmega2560；工作電壓：5V；輸入電壓：12V；數(shù)字輸入輸出口 ：54；模擬輸出口 ：16。

信息的傳輸主要利用GPRS。本系統(tǒng)的GPRS采用了SIM300模塊。 SIM300 內(nèi)部集成了TCP/IP 協(xié)議棧，并且擴展了TCP/IP AT 指令，使用戶利用該模塊開發(fā)數(shù)據(jù)傳輸設備變得特別簡單、方便。 SIM300 是一款三頻段GSM/GPRS 模塊，可在全球范圍內(nèi)的EGSM 900MHz、DCS 1800MHz、PCS 1900MHz 三種頻率下工作，能夠提供GPRS 多信道類型多達10 個，并且支持CS-1、CS-2、CS-3 和CS-4 四種GPRS 編碼方案。在GPRS模塊上插入一張已開通SIM 卡并接通電源后，由微控制器單片機向其發(fā)送AT指令，將單片機處理好的GPS數(shù)據(jù)發(fā)送給GPRS，從而實現(xiàn)了GPRS通過GPRS網(wǎng)絡、GPRS-Internet網(wǎng)關、Internet與Android終端建立連接，進而實現(xiàn)了GPRS與監(jiān)控中心的Android終端通信，并以此來傳輸數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1系統(tǒng)原理圖

本系統(tǒng)主要采用Arduino主控板、GPRS模塊、震動傳感器、usb攝像頭、TP—Link路由器等。通過arduino主控板控制GPRS模塊、接收震動傳感器信號、以及控制舵機實現(xiàn)通話、開門等功能。USB攝像頭定時采集門外情況并且通過TP-LINk路由器上傳到指定網(wǎng)站。

如當客人訪問主人時，此刻SW-420常閉型震動傳感器檢測動態(tài)，會向arduino主控板發(fā)出信號，此時攝像頭能夠?qū)⑴臄z照片通過TP-link WR703N向網(wǎng)絡中發(fā)送照片，用戶通過手機軟件或者網(wǎng)頁登陸方式訪問，用戶根據(jù)是不是熟悉的客人，采用兩種解決方案。方案一是熟人時，會通過SIM300與該客人進行通話交流，如果有需要可以招待客人進屋。方案二是陌生人時，會通過SIM300詢問客人情況，若是小偷及時報警并且通知用戶。系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理圖

4.2 TP—LINK加載系統(tǒng)

1）從OpenWrt的官方站點https：//openwrt.org/下載固件，固件分為squashfs和jiffs2兩種文件系統(tǒng)。具體的區(qū)別是jiffs2將固件本身和后續(xù)安裝的包會放置在一個分區(qū)內(nèi)，因此可以充分利用空間。squashfs則將固件單獨掛在在/rom分區(qū)，系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)的恢復非常便利。

2）通過原有的路由器管理頁面，進行固件升級。

3）初始設置

默認的網(wǎng)段為192.168.1.*。將703N用網(wǎng)線和PC相連，且將PC的IP設置為不為192.168.1.1的任意IP。這里假設為192.168.1.100，掩碼為255.255.255.0。通過PC，telnet 192.168.1.1后，若可連接。則大功成半。然后將root的密碼進行重置。因為要用telnet和SSH的緣故，windows上要安裝putty和配置自帶的telnet，便利起見，推薦直接使用安裝linux的PC。

SSH到703N（ssh root@192.168.1.1）更改網(wǎng)絡配置。修改/etc/config/network文件，將靜態(tài)IP設置修改為DHCP。 重啟之后，就可以搜索到名為OpenWrt的無線網(wǎng)絡了。

4.3 Arduino和GPRS連接

Arduino11、12口與GPRS的RX、TX分別連接，正常的撥打電話，接聽電話，讀取短信（產(chǎn)生控制開關門命令），發(fā)送某內(nèi)容短信給某電話。讀取短信時是首先Arduino自己讀一遍，是某個命令（這里收到“b”就讓電子門鎖工作）就執(zhí)行指定的操作，不是不執(zhí)行，這是遠程控制操作。

部分代碼如下：

#define SEND_MESSA_TO_YOUR "at+cmgs=＼"***********＼"＼r＼n"

//填入你手上的手機號碼

#define SEND_MESSA_CONTENT "Your are under attack！"

#define CALL_YOU_TELNUMBER "ATD***********；＼r＼n"

//填入你手上的手機號碼

下面代碼是通過hand（）函數(shù)檢測gprs與Arduino是否連接成功，以方便進一步實現(xiàn)Arduino控制gprs打電話，發(fā)短信等操作。

int Hand（char *s）

{

delay（200）；

clearBuff（）；

delay（300）；

readSerial（aa）；

if（strstr（aa，s）！=NULL） //檢測Arduino和模塊的連接

{g_timeout=0；

clearBuff（）；

return 1；

}......

}

void AT（void）

{......

while（strstr（aa，"OK"）==NULL）

{

clearBuff（）；

led（1）；

Serial.println（ATE0）；

delay（500）；

readSerial（aa）；

led（0）；

}while（1）

{......

if（（strstr（aa，"0，1"）！=NULL）||（strstr（aa，"0，5"）！=NULL））

{clearBuff（）；

break；

}

else

{delay（500）；

}}}

通過gprs打電話，實現(xiàn)來訪客人與主人之間的通話。

void send_call（void）

{clearBuff（）；

Serial.println（CALL_YOU_TELNUMBER）； //進行撥打電話操作

delay（2000）；

while（Hand（"OK"）==0）；}

4.4 Arduino和其他部件的連接

Arduino通過i/o接口和其他部件連接，控制其運行。如對于門鎖的控制Arduino通過i/o接口和繼電器鏈接，進而控制舵機的運行。當GPRS接到開門的短信時，Arduino通過控制相應的I/o接口控制繼電器的處于連通狀態(tài)，繼而舵機可以旋轉(zhuǎn)，帶動門鎖，即打開門讓客人進入。

5 結(jié)束語

通過幾個月的努力，在這次的科研立項中不僅檢驗了我們所學習的知識，也培養(yǎng)了如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世?？蒲辛㈨検俏覀冎R綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程.“千里之行始于足下”，通過這次科研立項，我深深體會到這句千古名言的真正含義.我們今天認真的學習，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1] Dale Wheat.Arduino技術(shù)內(nèi)幕[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[2] 羅雷.嵌入式實時操作系統(tǒng)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

[3] 陳呂洲.Arduino[M].北京：北京航空航天大學出版社，2014.endprint

2）通過原有的路由器管理頁面，進行固件升級。

3）初始設置

默認的網(wǎng)段為192.168.1.*。將703N用網(wǎng)線和PC相連，且將PC的IP設置為不為192.168.1.1的任意IP。這里假設為192.168.1.100，掩碼為255.255.255.0。通過PC，telnet 192.168.1.1后，若可連接。則大功成半。然后將root的密碼進行重置。因為要用telnet和SSH的緣故，windows上要安裝putty和配置自帶的telnet，便利起見，推薦直接使用安裝linux的PC。

SSH到703N（ssh root@192.168.1.1）更改網(wǎng)絡配置。修改/etc/config/network文件，將靜態(tài)IP設置修改為DHCP。 重啟之后，就可以搜索到名為OpenWrt的無線網(wǎng)絡了。

4.3 Arduino和GPRS連接

Arduino11、12口與GPRS的RX、TX分別連接，正常的撥打電話，接聽電話，讀取短信（產(chǎn)生控制開關門命令），發(fā)送某內(nèi)容短信給某電話。讀取短信時是首先Arduino自己讀一遍，是某個命令（這里收到“b”就讓電子門鎖工作）就執(zhí)行指定的操作，不是不執(zhí)行，這是遠程控制操作。

部分代碼如下：

#define SEND_MESSA_TO_YOUR "at+cmgs=＼"***********＼"＼r＼n"

//填入你手上的手機號碼

#define SEND_MESSA_CONTENT "Your are under attack！"

#define CALL_YOU_TELNUMBER "ATD***********；＼r＼n"

//填入你手上的手機號碼

下面代碼是通過hand（）函數(shù)檢測gprs與Arduino是否連接成功，以方便進一步實現(xiàn)Arduino控制gprs打電話，發(fā)短信等操作。

int Hand（char *s）

{

delay（200）；

clearBuff（）；

delay（300）；

readSerial（aa）；

if（strstr（aa，s）！=NULL） //檢測Arduino和模塊的連接

{g_timeout=0；

clearBuff（）；

return 1；

}......

}

void AT（void）

{......

while（strstr（aa，"OK"）==NULL）

{

clearBuff（）；

led（1）；

Serial.println（ATE0）；

delay（500）；

readSerial（aa）；

led（0）；

}while（1）

{......

if（（strstr（aa，"0，1"）！=NULL）||（strstr（aa，"0，5"）！=NULL））

{clearBuff（）；

break；

}

else

{delay（500）；

}}}

通過gprs打電話，實現(xiàn)來訪客人與主人之間的通話。

void send_call（void）

{clearBuff（）；

Serial.println（CALL_YOU_TELNUMBER）； //進行撥打電話操作

delay（2000）；

while（Hand（"OK"）==0）；}

4.4 Arduino和其他部件的連接

Arduino通過i/o接口和其他部件連接，控制其運行。如對于門鎖的控制Arduino通過i/o接口和繼電器鏈接，進而控制舵機的運行。當GPRS接到開門的短信時，Arduino通過控制相應的I/o接口控制繼電器的處于連通狀態(tài)，繼而舵機可以旋轉(zhuǎn)，帶動門鎖，即打開門讓客人進入。

5 結(jié)束語

通過幾個月的努力，在這次的科研立項中不僅檢驗了我們所學習的知識，也培養(yǎng)了如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。科研立項是我們知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程.“千里之行始于足下”，通過這次科研立項，我深深體會到這句千古名言的真正含義.我們今天認真的學習，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1] Dale Wheat.Arduino技術(shù)內(nèi)幕[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[2] 羅雷.嵌入式實時操作系統(tǒng)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

[3] 陳呂洲.Arduino[M].北京：北京航空航天大學出版社，2014.endprint

2）通過原有的路由器管理頁面，進行固件升級。

3）初始設置

默認的網(wǎng)段為192.168.1.*。將703N用網(wǎng)線和PC相連，且將PC的IP設置為不為192.168.1.1的任意IP。這里假設為192.168.1.100，掩碼為255.255.255.0。通過PC，telnet 192.168.1.1后，若可連接。則大功成半。然后將root的密碼進行重置。因為要用telnet和SSH的緣故，windows上要安裝putty和配置自帶的telnet，便利起見，推薦直接使用安裝linux的PC。

SSH到703N（ssh root@192.168.1.1）更改網(wǎng)絡配置。修改/etc/config/network文件，將靜態(tài)IP設置修改為DHCP。 重啟之后，就可以搜索到名為OpenWrt的無線網(wǎng)絡了。

4.3 Arduino和GPRS連接

Arduino11、12口與GPRS的RX、TX分別連接，正常的撥打電話，接聽電話，讀取短信（產(chǎn)生控制開關門命令），發(fā)送某內(nèi)容短信給某電話。讀取短信時是首先Arduino自己讀一遍，是某個命令（這里收到“b”就讓電子門鎖工作）就執(zhí)行指定的操作，不是不執(zhí)行，這是遠程控制操作。

部分代碼如下：

#define SEND_MESSA_TO_YOUR "at+cmgs=＼"***********＼"＼r＼n"

//填入你手上的手機號碼

#define SEND_MESSA_CONTENT "Your are under attack！"

#define CALL_YOU_TELNUMBER "ATD***********；＼r＼n"

//填入你手上的手機號碼

下面代碼是通過hand（）函數(shù)檢測gprs與Arduino是否連接成功，以方便進一步實現(xiàn)Arduino控制gprs打電話，發(fā)短信等操作。

int Hand（char *s）

{

delay（200）；

clearBuff（）；

delay（300）；

readSerial（aa）；

if（strstr（aa，s）！=NULL） //檢測Arduino和模塊的連接

{g_timeout=0；

clearBuff（）；

return 1；

}......

}

void AT（void）

{......

while（strstr（aa，"OK"）==NULL）

{

clearBuff（）；

led（1）；

Serial.println（ATE0）；

delay（500）；

readSerial（aa）；

led（0）；

}while（1）

{......

if（（strstr（aa，"0，1"）！=NULL）||（strstr（aa，"0，5"）！=NULL））

{clearBuff（）；

break；

}

else

{delay（500）；

}}}

通過gprs打電話，實現(xiàn)來訪客人與主人之間的通話。

void send_call（void）

{clearBuff（）；

Serial.println（CALL_YOU_TELNUMBER）； //進行撥打電話操作

delay（2000）；

while（Hand（"OK"）==0）；}

4.4 Arduino和其他部件的連接

Arduino通過i/o接口和其他部件連接，控制其運行。如對于門鎖的控制Arduino通過i/o接口和繼電器鏈接，進而控制舵機的運行。當GPRS接到開門的短信時，Arduino通過控制相應的I/o接口控制繼電器的處于連通狀態(tài)，繼而舵機可以旋轉(zhuǎn)，帶動門鎖，即打開門讓客人進入。

5 結(jié)束語

通過幾個月的努力，在這次的科研立項中不僅檢驗了我們所學習的知識，也培養(yǎng)了如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世?？蒲辛㈨検俏覀冎R綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程.“千里之行始于足下”，通過這次科研立項，我深深體會到這句千古名言的真正含義.我們今天認真的學習，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1] Dale Wheat.Arduino技術(shù)內(nèi)幕[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[2] 羅雷.嵌入式實時操作系統(tǒng)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

[3] 陳呂洲.Arduino[M].北京：北京航空航天大學出版社，2014.endprint