MXT2003在智能安防家居系統的應用設計與實現

黃宗強 許全君 薛柏慧 潘林冰

【摘要】隨著時代的發展，越來越多的人們使用信息電器，而根據國內的情況，設計一款高效率、低成本的遠程控制智能安防家居系統 是時代的需求，讓更多的人舒適、便捷、安全的對家居電器等進行有效率的安全監控。本系統主控制器采用STM32模塊，通信模塊采用GSM移動模塊，通過MXT2003模塊采集模擬數據，實現遠程監控。家庭安防嵌入式遠程監控系統主要功能要求是能讓主人隨時知道家中的安防情況和遠程監控家中電器設備的狀態。

【關鍵詞】MXT2003;智能;遠程監控;STM32模塊

在20世紀70年代，國外許多國家也開始對家庭網絡進行研究。自從世界上第一幢智能建筑于1984年在美國出現后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經濟比較發達的國家先后提出了各種智能家居安防的方案。智能家居在美國、德國、新加坡、日本等國都有廣泛應用。美國電子工業協會于1998年編制了第一個適用于家庭住宅的電氣設計標準，及《家庭自動化系統與通訊標準》。

隨著我國信息技術的迅速發展，網絡和信息家電已越來越多地出現在人們的生活之中，而這一切發展的最終目標都是給人類提供一個舒適、便捷、高效、安全的生活環境。而隨著我國GSM、 GPS模塊等的成熟發展以及廣泛應用，智能安防家居系統也就應運而生。

圖1 家庭安防嵌入式遠程監控系統組成部分

圖2 系統整體設計框圖

1.智能安防家居系統應用需求

（1）利用GSM模塊，短信設置防盜門密碼;（2）利用煙霧報警模塊，監控煤氣是否泄漏情況;（3）利用無線紅外監測模塊，監測是否有小偷或不法分子進入室內;（4）MXT2003實時采集模擬信號，監控家居電器使用情況;（5）利用GSM，遠程控制各個角落LED的亮滅;（6）利用GSM，遠程控制家庭用電設備啟動、停止;（7）利用GSM，遠程監控家庭電器設備運行狀態;（8）TFT彩屏液晶顯示，家居智能觸摸鍵控。

2.總體方案設計

智能安防家居系統的組成可以劃分為以下幾個部分，如圖1所示。整個系統由家庭安防監控控制器、信息家用電器、遠程監控終端組成。控制器是系統的核心，主要由中央處理器、移動通信模塊（GSM模塊）、語音錄放模塊、繼電器控制電路模塊等模塊組成。然后通過串口、I/O端口接上各種功能的傳感器實現各種不同功能的安全監控與警報。系統的整體設計框圖如圖2所示。

2.1 軟件設計

系統軟件采用分層設計，包括硬件設備驅動層、操作系統層、應用程序接口層和應用軟件層。系統軟件框架如圖3所示。

圖3 智能安防家居網絡管理系統軟件框架

操作系統選擇小型的實時操作系統μC/OS-II是基于以下幾方面的考慮：完全免費的內核、公開的源代碼、系統內核實用性強、可靠性高，操作系統內核對處理器以及ROM、RAM資源的要求不高，利于在32位微處理器上移植。TCP/IP協議分為4層：鏈路層（ARP協議）、網絡層（IP協議、ICMP協議）、傳輸層（TCP協議、UDP協議）、應用層（HTTP協議）。本系統的TCP/IP協議棧選擇uIP1.0;圖形用戶界面選擇μCGUI，模數采集模塊選用MXT2003。

2.2 硬件設計

整個系統的硬件設計框圖如圖4所示，由電源模塊、人機交互模塊、主控模塊、移動通信模塊、設備控制模塊、數據采集模塊、語音錄放模塊，人體紅外監測模塊等電路組成。此系統的設計目的是能智能化控制家用電器，并且能實時了解家庭安防情況，分收、發兩個模塊。“發送”模塊由用戶通過移動設備發送短信到主控器，主控器對用戶的指令進行分析和識別，然后按照指令內容控制相應電器工作或停止。“接收”模塊由數據采集設備對當前安防采集數據并發到主控器，主控器對收到的數據進行分析和識別，然后將當前家庭安防狀況反饋給用戶。用戶可以通過手機發不同指令控制各種模塊。

圖4 家庭安防系統的硬件設計框圖

3.結束語

此次設計完成了系統方案論證、硬件設計、軟件設計、調試等工作，最終系統功能得以圓滿完成。系統具有功能多、應用廣、穩定性強、性價比高等特點。系統的成功設計使得以STM32控制器和MXT2003模塊為核心的智能安防家居系統的應用開發變得更加便捷，實現遠程監控。家庭安防嵌入式遠程監控系統還能應用與工農業生產中，實現對無人值守崗位的遠程控制和安全報警等，在智能安防領域具有重大的實際意義。

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