孫園奧 鄒存芝 孫源廷 溫瑞峰 張俊杰 孫嘉誠

(哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150027)

現(xiàn)代社會隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展同時也出現(xiàn)很多智能家居產(chǎn)品。本設(shè)計將側(cè)重點放在了智能家居在安全方面顧及不到的方面。力求讓本設(shè)計在功能方面不輸于現(xiàn)代智能家居的同時，在安全方面擁有比現(xiàn)代智能家居更出色的表現(xiàn)。為實現(xiàn)在安全方面的升級，本設(shè)計摒棄了智能家居在聯(lián)網(wǎng)方面的設(shè)計，同時采用了自行設(shè)計的單片機運行系統(tǒng)。本系統(tǒng)針對于獨居空巢老人，為這類人群服務(wù)。利用傳感器采集信息傳遞給單片機處理器，再有單片機判斷情況并且做出反應(yīng)。本系統(tǒng)應(yīng)用了單片機應(yīng)用技術(shù)、傳感器技術(shù)，采用多處理器處理方式。采用傳感器群收集信息反饋給系統(tǒng)，系統(tǒng)通過分析處理后給出最終的處理方案并采取措施。由于本設(shè)計采用單片機內(nèi)運行系統(tǒng)的方式，所以不用擔(dān)心聯(lián)網(wǎng)入侵的風(fēng)險。并且通過傳感器和單片機系統(tǒng)及中斷設(shè)計形成了三個級別的異常篩選，分析異常來源、程度、中斷優(yōu)先級及響應(yīng)優(yōu)先級。為本系統(tǒng)的安全和實用性提供堅實的保障。

1 系統(tǒng)總體構(gòu)架

系統(tǒng)以單片機為核心處理器，通過傳感器群采集周邊信息。信息采用SPI 通信方式傳輸?shù)絾纹瑱C系統(tǒng)。通過系統(tǒng)進行異常分級處理和響應(yīng)分級實現(xiàn)多異常情況下系統(tǒng)能保持穩(wěn)定運行并且迅速反應(yīng)。硬件系統(tǒng)分為三部分：火災(zāi)監(jiān)測、窗戶防控、備用電力系統(tǒng)。由這三個部分延伸出多級分化的硬件架構(gòu)。同時還配備顯示屏幕，實時的反饋設(shè)備運行的情況。

本設(shè)計為保證系統(tǒng)穩(wěn)定、安全的運行，所以是完全不聯(lián)網(wǎng)的。軟件完全有設(shè)計者自行編寫，整個設(shè)計的三個部分的軟件自成系統(tǒng)又可以互相配合。也就代表這可以各部分是可以獨立工作的。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 火焰監(jiān)測部分

硬件：

圖1 傳感器群硬件連接圖

采用60 度火焰?zhèn)鞲衅饕约?80 度舵機監(jiān)測270 度內(nèi)的明火。傳感器數(shù)據(jù)傳輸連接處理器外部中斷口（INT0/P3^2），由軟件將其搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級置于最高位，以保證處理危險情況的軟件程序程序及時反應(yīng)。如圖1 所示。

2.2 窗戶防控部分

圖2 射頻模塊及舵機硬件連接圖

硬件：本波分采用射頻裝置做遙控模塊，將射頻模塊的三個輸出引腳連接在處理器上，同時狀態(tài)引腳懸空。射頻模塊的引腳在無動作命令是持續(xù)輸出低電平，收到動作命令之后會轉(zhuǎn)為上升沿并持續(xù)輸出高電平。舵機的控制也采用PWM調(diào)制，保證舵機的可以轉(zhuǎn)動的各個角度。如圖2 所示。

2.3 備用電力系統(tǒng)

圖3 備用電源電路設(shè)計圖

本部分主要用于保證整個系統(tǒng)可以在斷電的時候可以穩(wěn)定運行，在斷定之后可以迅速接通系統(tǒng)自帶的備用電源，維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行。由于本部分是保證整個系統(tǒng)與行穩(wěn)定的重要一環(huán)，所以未采用任何軟件控制。完全有電源電路的正極連接繼電器觸發(fā)引腳IN 來判斷是否由外來電路供電，一旦IN 口沒有收到來自電源的電壓，繼電器公共端COM 會和常閉端NC 連接，提供外部電源。如圖3 所示。

3 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)采用C 語言搭建軟件系統(tǒng)，在程序初始化之后，微處理器會根據(jù)C 語言編寫的程序運行循環(huán)執(zhí)行。

4 系統(tǒng)總結(jié)

相對于現(xiàn)在市面上的智能家居，本設(shè)計不需要連接網(wǎng)絡(luò)，也不需要人工操作。為保安全本設(shè)計有八位處理器自成系統(tǒng)，保證不會受到來自網(wǎng)絡(luò)的侵害。并且在每個把微處理器上預(yù)留了多個擴展口，未以后的升級開發(fā)做準(zhǔn)備。并且本系統(tǒng)的不但可以聯(lián)合在一起形成一套完整的系統(tǒng)，甚至每一個部分都是可以獨立運行、獨立處理異常和調(diào)用執(zhí)行單元的。只不過每部分負責(zé)的功能不同，考慮到使用者各自的需求不同，可以分開選用。

獨居老人智能巢與市場智能家居相比的優(yōu)勢：

4.1 穩(wěn)定性：擁有可以長時間自主運行并且穩(wěn)定的系統(tǒng)，并且擁有應(yīng)對斷電等異常情況。

4.2 安全性：采取內(nèi)部系統(tǒng)且不聯(lián)網(wǎng)的形式，比一般的智能聯(lián)網(wǎng)家居更加安全，并且更符合老年人的需求。

4.3 便捷性：考慮到老年人的身體狀況，采用射頻技術(shù)以及自動監(jiān)測的工作模式，方便老年人的使用且操作簡單。

4.4 性價比：本設(shè)計分為幾個部分，可以組合安裝或是部分安裝。可以成系統(tǒng)的運行或是單獨運行。并且提前預(yù)留了擴展位可以隨時添加需求。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)針對于獨居空巢老人，為這類人群服務(wù)。利用傳感器采集信息傳遞給單片機處理器，再有單片機判斷情況并且做出反應(yīng)。本系統(tǒng)應(yīng)用了單片機應(yīng)用技術(shù)、傳感器技術(shù)，采用多處理器處理方式，并且還設(shè)計了中斷處理的優(yōu)先級。能在發(fā)生需要系統(tǒng)處理的情況時及時、準(zhǔn)確的做出反應(yīng)。并且在多個突發(fā)狀況發(fā)生時能同時執(zhí)行多個任務(wù)不發(fā)生沖突。而且使用者還可以通過系統(tǒng)處理的突發(fā)狀況來判斷家里的隱患，防患于未然。相信在未來，本系統(tǒng)能幫助所有的使用者，讓他們生活的更好、更安心。