智能家居安防系統研究與設計

孔令榮　王　昊　溫宏愿　於煒力

(南京理工大學泰州科技學院，江蘇 泰州　225300)

智能家居安防系統研究與設計

孔令榮王昊溫宏愿於煒力

(南京理工大學泰州科技學院，江蘇 泰州225300)

摘要：為實現對家庭環境的智能監控，研究并設計了以STM32單片機為主控核心，以GSM短信模塊實現信息傳輸的家庭安防系統。該系統由主控制器、顯示模塊、信息傳輸模塊、防盜模塊、防火模塊和聲光報警模塊等組成，可解決傳統形式安防系統存在的隱患，使家庭防盜具備報警更及時、使用更方便的優點。其報警方式不再局限于傳統的有線電話報警，而是利用先進的GSM移動網絡，通過中文短消息的形式，及時把報警情況發送至用戶的手機屏幕上，并發出聲音報警。該系統能夠防范一定的險情，用戶可以通過無線遙控對該系統進行布防和解防。實驗表明該系統具有用戶投資小、運營費用少、操作便捷的優點。

關鍵詞：智能家居智能安防系統傳感器STM32GSM監測監控防火防盜

0引言

近年來，隨著城市流動人口的不斷增長，入室搶劫、盜竊等案件屢有發生，帶來了較為惡劣的社會影響，使人們的生命財產也遭受損失，人們對安全的生活空間的需求更加迫切。但是隨著科技的發展，犯罪人員的作案手段也變得越來越高明，甚至有些人運用高科技犯罪，這就使得傳統的家庭住宅防盜方式顯然己經無法符合人們的需求。與此同時，一些傳統的機械式家居防衛，防盜門、防盜窗等也帶來不少問題，比如在眾多住宅區中，部分住宅的突兀裝修，會明顯影響建筑美觀、市容的整潔等；而一些防盜門窗的安裝不當，甚至會影響火災的救援通道，有時也會給犯罪分子提供方便，如利于翻越攀爬；部分防盜門窗使用久了還會帶來高空墜物的風險。因此，采用嵌入式技術的新型的智能安全防盜報警器系統應運而生，并且得到了廣泛的應用。據報道，建設部制訂了住宅小區的智能化評定標準，規定智能小區中必須同時具備信息管理、物業管理、安全防范信息網絡等系統，為的就是進一步規范住宅小區智能化建設。所以，智能安防系統逐漸成為小區建設安防項目中的主流[1-2]。

1系統方案及關鍵技術

本設計方案采用STM32單片機作為控制模塊的核心，利用軟件編程使單片機不停地讀取防火防盜傳感器信號，經過數據處理，由液晶屏作為用戶交互顯示界面。單片機具有運算功能強、軟件編程靈活、自由度大的特點，并且可用軟件編程實現各種算法和邏輯控制[3-5]。其功耗低、體積小、技術成熟、成本低；且可擴展，附帶顯示設備、單鍵輸入等設備，使用方便；還可通過軟件編程實現對步進電機的速度預設顯示。單片機芯片引腳少，軟硬件連接簡便靈活，硬件實現容易。本設計需要實現的功能共分為7個大的模塊，分別為主控模塊、防火監控模塊、防盜監控模塊、報警模塊、用戶交互顯示模塊、無線遙控模塊和存儲模塊。主控模塊采用STM32F103RCT6為主控芯片，內部集成了RTC時鐘，并且在芯片外接了一個2 MB的Flash用作存儲漢字庫和一個8 kB的EEPROM用來存放數據，保證掉電數據不丟失[6]。防火監控模塊使用溫濕度采集傳感器、煙霧傳感器、天然氣濃度傳感器、電流傳感器、火焰傳感器，對室內數據進行采集；然后通過A/D轉換，將數據處理后打印到TFT彩屏上。當數據發生異常時，控制器會報警，可以處理一部分險情，并且短信通知用戶；用戶可以通過發短信的方式來設置電流提醒的上限值。防盜監控模塊包括人體熱釋電傳感器，當在布防模式下發生異常情況時，主控制器會控制報警系統進行報警并且發短信告知用戶。報警模塊主要分為聲音報警和GSM短信報警。無線遙控模塊的主要作用是解除警報、布防以及解除布防。系統框圖如圖1所示。

圖1　智能安防系統框圖

2硬件電路設計

2.1主控模塊設計

主控模塊包括一個STM32最小系統、一個SD卡接口電路和一個2 MB的Flash芯片電路。

2.1.1STM32單片機最小系統

本設計采用ST公司生產的STM32F103RCT6為平臺，其內核是Cortex-M3，用于進行MP3播放器的設計。接下來介紹本設計用到的幾個芯片。首先就是主控芯片STM32F103RCT6，它是ST公司推出的Cortex-M3內核32位微處理器。它的優點是高性能、低成本、低功耗，主要運用在嵌入式領域。同時，STM32F103RCT6是ARM7架構，其原理是Thumb-2技術，將16位和32位指令相結合，使代碼密度和性能達到了最佳平衡。本設計中利用了Thumb-2技術，其主要原因在于，它比純ARM代碼節省31%的內存，這樣就可以減小設計開銷，同時也能夠提供比Thumb技術高出38%的性能[7-8]。

2.1.2SD卡電路的設計

SD卡是基于Flash儲存介質的新一代記憶設備，具有體積小、容量大、數據傳輸快、移動靈活、安全性能好以及兼容MMC卡等優點。SD卡有兩種工作模式：SD模式和SPI模式。相對SD模式而言，SPI模式可以更簡化主機設計，從而降低成本。SD卡以命令形式來控制SD卡的讀寫等操作。根據命令對多塊或單塊進行讀寫操作。在SPI模式下，命令由6個字節構成，其中高位在前。STM32F103RCT6單片機沒有SD總線接口，故只能采用SPI模式[6,9-10]。

2.1.3字庫Flash接口電路

由于顯示需要用到漢字，如果要對漢字進行取模顯示，程序太復雜，所以本設計采用了一個2 MB的Flash芯片存放字庫。字庫的讀寫采用SPI總線的方式，所以將其連接到了控制器的SPI1總線上。電路如圖2所示。

圖2　字庫Flash接口電路圖

2.2防火監控設計

防火監控由溫濕度采集傳感器、MQ2煙霧傳感器、MQ5天然氣濃度傳感器、電流傳感器、火焰傳感器構成，當室內的煙霧濃度或者天然氣的濃度超標時，控制器會發出聲光報警和短信報警。

2.2.1煙霧傳感器電路設計

煙霧傳感器MQ2的原理是：當傳感器處于存在煙霧的環境中時，隨空氣中煙霧氣體濃度的增加，傳感器的電導率也增大。此傳感器所使用的氣敏材料是二氧化錫(SnO2)，這種材料在清潔空氣中的電導率較低，可以使用簡單的電路將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。電路設計如圖3所示。

圖3　煙霧監控電路圖

圖3中，R16的作用是調節煙霧濃度傳感器的靈敏度。本設計使用R16的作用是直接檢測AOUT輸出的電壓量，AOUT的值跟煙霧濃度成正比，煙霧濃度越大，AOUT的值越大。

2.2.2天然氣體濃度監測電路設計

本設計采用的天然氣傳感器是MQ5。MQ5氣體傳感器的原理是：當傳感器處于存在煙霧的環境中時，隨空氣中煙霧氣體濃度的增加，傳感器的電導率也隨之增大，此傳感器所使用的氣敏材料也是SnO2。這種材料在清潔空氣中電導率較低，因此可以使用簡單的電路將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。其電路與煙霧傳感器監控電路類似，故不再贅述。

2.2.3電流傳感器電路設計

本設計使用的電流傳感器是ACS712，該器件最大的特點就是具有精確的低偏置線性霍爾傳感器電路，而且電流路徑靠近芯片的表面。這個電流是通過銅制電流路徑施加的，此電流還可以被集成霍爾 IC 感應，與此同時轉化為成比例電壓的磁場。本設計主要通過將磁性信號靠近霍爾傳感器，實現器件的精確度優化。而其中精確的成比例電壓是由穩定斬波型低偏置Bi-CMOS霍爾IC提供，原因在于該 IC出廠時已進行精確度編程，便于本設計直接采用。電流監控原理如圖4所示。由圖4可知，主要銅制電流路徑(從引腳1和2，到3和4)就是用作電流感測通路。當電流流經此通路且電流不斷上升時，器件會輸出與電流成正比的電壓。

圖4　電流監控原理圖

圖4中，P2的兩端接到家用電纜的主干路上，通過P3給芯片供電，7腳輸出一個模擬量。電流和模擬量呈線性關系，電流越大，輸出的模擬量越大。

2.2.4火焰傳感器電路設計

本設計選用的火焰傳感器是紫外火焰傳感器，火焰的輻射往往是離散光譜的氣體輻射和連續光譜的固體輻射同時存在的一種輻射，波長為0.1～10 μm或更寬的范圍，一般利用波長<300 nm的紫外線作為探測信號。因為紫外線傳感器只對185～260 nm狹窄范圍內的紫外線進行響應,而對其他頻譜范圍的光線不敏感，這樣也可以避免其他信號的干擾。另外，火焰探測的220～280 nm中紫外波段屬太陽光譜盲區(日盲區)。利用紫外火焰探測技術，就可以讓系統避開最強大的自然光源——太陽對電路所造成的影響。這樣就可以大大減輕信息處理的負擔，同時也很好地提高了其可靠性。此外，紫外火焰檢測技術采用光子檢測手段，使系統具有極微弱信號檢測能力，其信噪比也大大提高。明火監控原理如圖5所示。

圖5　明火監控原理圖

圖5中，R1的作用是分壓和限流，沒有火焰的狀態，傳感器就好比一個阻值很小的電阻，經過一個比較器后輸出一個高電平;當有火焰時，傳感器就相當于一個阻值很大的電阻，分得的電壓經過比較器后輸出一個低電平。R3的作用則是調節火焰傳感器的靈敏度。

2.3防盜監控設計

防盜監控由人體紅外傳感器構成。人體熱釋電紅外傳感器的原理是：移動人體可以輻射出特定波長的紅外線，紅外傳感器是通過接收紅外線，并轉化為與人體運動速度、距離、方向有關的低頻電信號。具體原理是當熱釋電紅外傳感器受到紅外輻射源的照射時，其內部敏感材料的溫度將升高，極化強度減弱，表面電荷即熱釋電電荷減少。一般來說，根據熱釋電電荷的多少就可以分析出材料溫度的變化，所以設計中也是通過電路將熱釋電電荷轉變成電壓而輸出，從而分析出材料溫度的變化，并探測出紅外輻射能量的變化。紅外探測器中的光學系統可以將來自多個方向的紅外輻射能量聚焦到探測器上，這樣紅外探測器就可以探測到一個立體探測空間內所有熱輻射的變化，進而判斷是否有人存在。

2.4環境監控模塊

環境監控部分主要包括溫濕度傳感器DHT11和CO傳感器。

2.4.1溫濕度傳感器電路設計

本設計采用的溫濕度傳感器是DHT11。DHT11數字溫濕度傳感器是一種復合傳感器，其中含有已校準數字信號輸出的溫濕度傳感器。它使用的是專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，為的就是確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器器件的組成是一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，與一個高性能8位單片機相連接。DHT11采用的是單總線的數據讀寫方式，所以本設計使用阻值為5 kΩ的R38電阻將數據線電平拉高，其電路圖如圖6所示。

圖6　溫濕度測量電路圖

2.4.2CO傳感器電路設計

MQ7氣體傳感器采用高低溫循環檢測方式低溫(1.5 V加熱)檢測CO，則可以通過檢測之后傳感器的電導率的變化分析其CO的含量。由于傳感器的電導率隨空氣中CO氣體濃度的增加而增大，并且所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的SnO2，這樣就可以使用簡單的電路將電導率的變化轉變為與該氣體濃度相對應的輸出信號。本模塊的電路設計與煙霧傳感器相同，故不再贅述。

2.5報警模塊設計

報警模塊由聲光報警和GSM模塊短信報警組成。當控制器檢測到不同的險情時，會根據險情來選擇不同的報警方式。本節將詳細介紹這兩部分。

2.5.1聲音報警電路設計

聲音報警部分采用的語音芯片是JQ6500。JQ6500是一個提供串口的MP3芯片，不僅集成了MP3、WMV的硬解碼；而且同時軟件支持TF卡驅動，可以支持各種類型的文件，比如支持電腦直接更新spi flash的內容，以及FAT16、FAT32文件系統。這樣可以通過簡單的串口指令，完成播放指定的音樂。語音播報電路原理如圖7所示。

圖7　語音播報電路原理圖

圖7中，DACL和DACR為耳機輸出，TX和RX為232總線數據的發送和接收接口，Busy為檢查語音模塊是否在工作的標志位。當語音模塊工作時，Busy為高電平；當語音模塊停止工作時，Busy為低電平。2.5.2GSM模塊短信報警電路設計

GSM模塊能夠將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上。本設計使用的是SIM900A模塊。該模塊與GSM phase2/2兼容、雙頻(GSM900/GSM1800)、RS-232數據口、符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，為數據、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸。無線收發模塊建立在無線收發芯片SMARTI基礎上，收發器的組成是差分接收電路、非轉移調制環路傳送器、RF PLL及IF合成器、外置收發天線。系統的供電是由電源供給模塊給予的。一般來說，GSM引擎TC35i所需直流電壓為3.3～4.4 V，最大電流為2 A，而待機時電流就很小，一般為3 mA。它工作在在發送語音、數據機短信的狀態下時，要很大的電流驅動。為方便GSM引擎TC35i工作，必須外加電源，并且額定電流至少2 A。

2.6人機交互顯示模塊設計

本設計采用240×320分辨率2.8英寸(1英寸=25.4 mm)的彩屏，支持262K/65K色，控制器采用ILI9325。ILI9325控制電路如圖8所示。在VCC5 V和GND之間接兩個旁路消振電容，防止通過電源引入的干擾和寄生振蕩。通過BL-CTR，可以對TFT背光進行調節，同時增加了LCD背光限流電阻，防止電流過大燒毀背光燈。

圖8　ILI9325控制電路圖

3系統軟件程序設計

系統軟件子程序設計包括如下模塊程序：LCD驅動模塊、Flash字庫、SD卡驅動模塊、FAT文件系統模塊、實時時鐘驅動模塊。

底層硬件驅動子程序設計包括如下模塊程序：電流監控模塊、天然氣監控模塊、煙霧監控模塊、CO監控模塊、明火監控模塊、語音播報模塊、GSM模塊，溫濕度監控模塊。

3.1主程序設計

系統開機之后主要分為三步，第一步是對系統各個硬件模塊進行初始化；第二步檢測SD卡是否存在，存在加載SD卡的問題；第三步是查找系統文件，本系統的系統文件全部在SYSTEM文件夾下，該文件夾下又包括兩個文件夾:font文件夾、ioc文件夾。font文件夾下包括FONT12.FON和FONT16.FON兩個字體文件。接下來就是進入主界面，然后對天然氣，煙霧、CO、火焰、電流進行監控。如果有一項數據不正確，就報警并進行相應的處理。最后判斷是否為安全模式，如果是，則人體熱釋電模塊工作，進入防盜模式；如果不是,則進行時間和溫濕度的顯示，并等待無線遙控。在本設計中，系統分為多個子程序，而它的主控制程序是通過調用各個模塊的相關函數，從而實現整個系統的功能整合。主控制程序的流程圖如圖9所示。

圖9　系統主程序流程圖

3.2SD卡驅動設計

SD卡在上電初期自動進入SD總線模式，要進入SPI模式，先要向SD卡發送復位命令CMD0。CS為低電平時，SPI模式被啟動。在發復位命令CMD0前，要發送>74個時鐘，這是因為SD卡內部供電電壓上升時間大約為64個時鐘期(CLK)，剩余的10個CLK用于SD卡同步，這之后才能開始CMD0的操作。具體通過u8 SD-Init(void)函數實現。

完成SD卡初始化后，接下來就是SD卡讀寫數據。SD卡讀數據的過程就是先發讀命令，接下來接受到應答信號，然后讀取數據，讀完后停止數據讀取并取消片選。具體通過u8 SD-ReadDisk(u8*buf，u32 sector，u8 cnt)函數實現。SD卡寫數據類似于讀數據過程，只是發的命令變成了CMD24，具體通過u8 SD-WriteDisk(const u8*buf,u32 sector,u8 cnt)函數實現。

3.3時間模塊程序設計

時間模塊的功能包括日期顯示、星期功能、當前時間。日歷功能則是顯示本月的全部天數。該部分的核心部分是RTC內時間和當前時間的轉換。因為選擇1990年作為原始年，故RTC秒鐘寄存器的范圍為1990+136年，即約要到2 226年左右才會溢出，完全夠用。讀取時間通過函數void Get-Time(void)實現。通過函數void Get-Week(u16 year,u8 month,u8 day,u8 *week)，可以得到任意日期所對應的周。*week，是周的存放地址。通過void show-clock(u16 x,u16 y,u16 size,u16 color,u16 back-color)函數，可實現石英鐘的顯示。

3.4GSM短信報警設計

控制器與GSM模塊之間采用RS-232連接，采用AT指令實現相互間的通信。本設計采用16 bits的Unicode編碼顯示文本信息，中文短消息的編碼實現較為簡單，只需將字符串轉換為對應的Unicode代碼即可。英文字符的編碼主要思想是：每個字符用7 bits表示，若要傳送此消息，這些7位字節需要轉換成8位字節，缺省的GSM字符集為7位編碼，可以理解為ASCII碼(ASCII碼小于80H，因此bit8被忽略)；依次將下一個7位編碼的后幾位逐步移至前面，形成新的8位編碼。其工作流程圖如圖10所示。

圖10　短信報警流程圖

3.5煙霧監控程序設計

煙霧監控部分主要通過STM32自帶的A/D對采集到的數據進行轉換后處理，然后打印到用戶界面。給煙霧監控分配的I/O口是PA0，也就是第0路A/D，將PA0配置成A/D模式，就是將I/O口配置成模擬輸入，并打開ADC轉換通道。當需要采集煙霧數據時，只需要調用接口函數u16 Get_Adc(0)，其中0代表的是第0路通道，數值返回的是一個16位的數值。煙霧監控流程圖如圖11所示。

圖11　煙霧監控流程圖

3.6天然氣監控程序設計

天然氣監控部分也是通過STM32自帶的A/D對采集到的數據進行轉換后處理，然后打印到用戶界面。首先給煙霧監控分配的I/O口是PA1，也就是第1路A/D，將PA0配置成A/D模式。當需要采集煙霧數據時，只需要調用接口函數u16 Get_Adc(1)，數值返回的是一個16位的數值。其流程圖與煙霧監考流程圖類似，故不再贅述。

3.7CO監控程序設計

天然氣監控部分也是通過STM32自帶的A/D對采集到的數據進行轉換后處理，然后打印到用戶界面上。給煙霧監控分配的I/O口是PC4，也就是第14路A/D，將PC4配置成A/D模式。當需要采集煙霧數據時，只需要調用接口函數u16 Get_Adc(14)，數值返回的是一個16位的數值。其流程圖與煙霧監考流程圖類似，故不再贅述。

3.8溫濕度監控程序設計

DHT11數字濕度傳感器采用單總線數據格式。程序工作時，首先由單片機發送數據給DHT11，準備與DHT11進行通信；當DHT11接收到單片機數據，并處于空閑狀態時，則向單片機發送應答信號；單片機接收到信號開始準備接收數據流,然后對數據進行校驗。若正確，則進行數據處理和顯示。軟件流程圖如圖12所示。

圖12　溫濕度監控流程圖

3.9電流監控程序設計

電流監控部分也是通過STM32自帶的A/D對采集到的數據進行轉換后處理，然后打印到用戶界面。給電流監控分配的I/O口是PC0，也就是第10路A/D，將PC0配置成A/D模式。當需要電流數據時，只需要調用接口函數u16 Get_Adc(10)，數值返回的是一個16位的數值。其流程圖與煙霧監考流程圖類似，因此不再贅述。

3.10火焰監控程序設計

火焰監控主要用到了STM32的外部中斷。首先將PORTA的時鐘打開，將PA11設置成輸入模式；再將PA11上拉，配置成下降沿觸發。配置該中斷的優先級為搶占2，子優先級2，組2，接下來則等待中斷觸發，執行中斷函數。

3.11防盜監控程序設計

人體紅外監控也用到了STM32的外部中斷。首先將PORTA的時鐘打開，將PA12設置成輸入模式；并將PA11下拉，配置成上升沿觸發。配置該中斷的優先級為搶占2，子優先級1，組2，接下來就是等待中斷觸發，執行中斷函數。

3.12語音播報程序設計

該部分的設計主要是用到了串口通信，主控模塊通過串口發送相應的指令對語音模塊進行操作。發送指令的格式為$S Len CMD para1 para2 $0。其中$S為起始位，即0X7E，Len是發送字節的長度，包括Len+CMD+para1+para2，CMD為命令字，para1是代表查詢的數據高字節，para2是查詢的數據低字節，$0是指令的結束位，即0XEF。例如播放第1首歌曲，只需要連續發送7E 04 03 00 01 EF這6個16進制數。播放完成后，需要檢測Busy腳是否為低電平，如果是，就返回主程序。語音播報流程圖如圖13所示。

圖13　語音播報流程圖

4結束語

本文設計了一款智能家居安防系統，可以快速、有效地防止電火、明火、氣火、天然氣泄漏、非法入侵等多種情況的發生。本設計共有兩種模式。①當用戶在家時，可以通過無線遙控器控制該系統進入安全模式，這時控制器只行防火功能，對室內溫濕度和CO進行采集，并且通過TFT進行顯示。當數據發生異常時，主控制器會控制聲音報警模塊進行報警，并且會通過GSM模塊發送報警短信。②當用戶不在家時，可以通過無線模塊控制該系統進入防盜模式，這時控制器會進行防火和防盜，對室內的一切數據進行監測。當煙霧濃度和天然氣濃度發生異常時，控制器會進行聲音報警和短信報警，并且預留了排氣扇接口，可以控制排氣扇進行通風。該系統具有用戶投資小、運營費用少、操作簡單的優點。

參考文獻

[1] 金子瑜，張聲傳，房茂金，等.智能家居系統研究與實現[J].自動化與儀表，2011，26(9)：47-50.

[2] 秦健，魏春光.基于STM32的GPS/GPRS車載終端設計[J].制造業自動化，2014，36(16)：126-129.

[3] 喻金錢，喻斌.STM32F系列ARM Cortex-M3核微控制器開發與應用[M]．北京：清華大學出版社，2011.

[4] 賴曉晨，原旭，孫寧.嵌入式設計程序設計[M].北京：清華大學出版社，2010.

[5] 康華光，陳大欽，張林.電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006.

[6] 俞建新．基于MDK的STM32處理器開發應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008.

[7] 季力.基于STM32芯片的電參數測量與數據傳輸[J].自動化與儀器儀表，2010，30(3)：137-139.

[8] 鄧劍．FAT文件設計原理及實現[J]．計算機與數字工程，2005，23(9)：23-70.

[9] 周游，方濱，王普.基于ZigBee技術的智能家居無線網絡系統[J].電子技術應用，2005，31(9)：37-39.

[10]于學禹，郝梅．Protel 2004 電路設計入門與應用[M].北京：機械工業出版社，2008.

Research and Design of Smart Home Security System

Abstract：In order to realize intelligent monitoring of the home environment,a home security system is researched and designed,which uses STM32 micro-controller as control core,and uses GSM message module to implement the information transmission.This system consists of main controller,display module,information transmission module,alarm module,fire protection module,and sound alarm module,etc.It can solve the hidden danger existed in the traditional security system,make the family security more quickly and conveniently．The type of alarm is no longer limited by traditional wired telephone,but with the help of the advanced GSM mobile network,can use the form of Chinese short message to timely send alarm situation to user's mobile phone screen,and make sounds to alarm.This system can prevent some dangerous situations; users can control the system for arming and removing the prevention through wireless remote control.Experiments show that the system has the advantages of small investment,low operation cost and convenient operation.

Keywords:Smart homeSmart security systemSensorSTM32GSMMonitoring and controlFire preventionBurglary prevention

中圖分類號：TH-3;TP27

文獻標志碼：A

DOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201605014

國家自然科學基金青年科學資助項目基金(編號：6110196);

教育部高校博士點專項基金資助項目(編號：20103219120016)；

江蘇省企業博士集聚計劃基金資助項目(編號：SSF0130410);

泰州市科技支撐社會發展基金資助項目(編號：SSF0140186)。

修改稿收到日期：2015-09-01。

第一作者孔令榮(1983-)，男，2014年畢業于南京理工大學計算機技術專業，獲碩士學位，講師；主要從事單片機與嵌入式系統應用方向的研究。