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浙江理工大学信息电子学院本科毕业论文
第二章 智能家居安防系统整体方案设计
本章主要介绍了智能家居安防系统的整体功能结构，以及相应的系统设计方案等。 2.1 智能家居安防系统的系统结构
传感器信号信号跟随与放大模数转换微处理器无线收发模块PC机串口通信微处理器无线收发模块家电控制模块家电
图2-1 智能家居安防系统的整体系统结构
智能家居安防系统的整体系统结构如图2-1所示。
采集模块：采集模块的任务是完成信号的采集与传输。传感器信号经信号跟随电路滤波以后将相对阻抗较小的信号传输给信号放大电路，使信号的满偏值与模数转换芯片的基准电压相对应。模数转换芯片将经过滤波与放大的传感器信号进行模数转换。采集端微处理器以查询方式读取经模数转换后的数字量信号，经过相应的数据处理后通过无线收发模块将数据发送出去。
接收模块：数据接收模块通过无线收发模块读取信号采集模块发送过来的经过处理的数据。并将数据通过串口传送给后台处理软件显示预处理。同时以中断方式读取后台
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基于无线传感器网络的智能家居安防系统初步构建
处理软件发送过来的命令字，响应命令控制字符并打开相应的家用电器（如排风扇等）。 2.2 系统设计方案 2.2.1 系统性能指标
后台处理软件模块实现功能：
（1）设置串口参数（与下位机串口参数匹配），包括波特率，数据位，奇偶校验位，停止位等。
（2）接收数据，通过串口接收数据，对数据进行相应的处理。
（3）显示，以直观图形和数据双重形式将接收到的数据实时显示给用户。 （4）存盘功能，将接受到的数据以文件形式存入PC机，以便用户查找和做相应的分析。
（5）预警功能，根据初始设定，判断接受到的数据是否超过预警上限。若超过预警上限，向下位机发送电器控制的命令控制字，打开或关闭电器（排风扇）。
下位机模块实现功能： （一）数据采集模块实现功能： （1）传感器电压信号的滤波与放大。
（2）将放大后的电压信号转换成相应的数字量信号。
（3）读取转换后的数字量信号，并通过无线收发模块将信号发送出去。 （二）数据接收模块实现功能
（1）通过无线收发模块读取数据采集模块发送过来的数据。 （2）将读取到的数据通过串口发送给后台处理软件。
（3）以中断方式读取后台处理软件发送过来的命令控制字，并根据读取到的命令控制字开启或关闭相关家电（排风扇等）。 2.2.2 系统设计原理
数据采集模块原理图：
如图2-2所示。传感器电信号经过信号的跟随与放大，经模数转换芯片将采集到的模
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浙江理工大学信息电子学院本科毕业论文
拟信号转换为相应的数字信号。经处理芯片与发送模块将数据发送出去。
传感器信号跟随放大电路数模转换处理与发送数据 图2-2 数据采集模块
家电控制模块原理图：
工作原理：如图2-3所示，当P1.0口置低电平时，光电耦驱动模块将电流信号转换成电压信号，继电器导通，电器启动。
P1.0口光耦驱动模块继电器家电 图2-3 家电控制
2.3后台处理软件部分所实现的功能
后台处理软件部分实现功能主要有：
第一、对下位机采集到的信号进行相应的数据处理。
第二、通过实时动态曲线（或实时动态柱状线形式）和数据双重形式显示给用户。 第三、根据初定预警上限值，向下位机发送相应的电器控制信号。 后台处理软件功能流程图如图2-4所示：
当程序接收到串口数据时，以图形和数据双重形式显示给用户，并同时进行数据存盘备份。判断接收到数据是否超过初始设定上限，若超过初始设定上限，发送字符“1”到串口，若数据超过上限后再次恢复到初始设定上限以下，发送字符“0”到串口。
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基于无线传感器网络的智能家居安防系统初步构建
启动程序串口参数设置打开串口开始监测接收串口数据手动选择监测类型（可燃气体、温度、湿度）<初始化为煤气监测>显示可燃气体实时数据曲线未超过预定值未超过预定值显示温度实时数据曲线未超过预定值显示湿度实时数据曲线保存数据保存数据保存数据是否超过预定值是否超过预定值是否超过预定值超过预定值发送打开电器（风扇，加湿器等）指令至串口超过预定值发送打开电器（风扇，加湿器等）指令至串口超过预定值发送打开电器（风扇，加湿器等）指令至串口手动选择结束Y/N结束程序
图2-4 后台处理软件功能流程图
2.4 下位机部分所实现的功能
下位机部分实现功能主要有：
第一、对传感器信号的信号跟随与放大。 第二、对传感器信号进行模数转换。
第三、下位机数据采集模块通过无线收发装置将采集到的信号发送给接收模块。 第四、接收模块将接收到的数据传送给后台处理软件进行相应的处理。
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