基于GPRS的嵌入式智能家居監控系統

楊東　宋璇

摘 要：本系統結合嵌入式web服務器，GPRS技術以及嵌入式相關技術，實現用戶通過網絡對家中情況的實時監控以及老年人緊急求救的處理。

關鍵詞：嵌入式 GPRS ARM9

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）03-0-01

一、系統總體結構

本系統采用嵌入式實時多任務操作系統，使用S3C2410開發板和GPRS模塊和USB攝像頭，完成對現場的監控功能，控制器選用ARM9系列的S3C2410控制器，溫濕度傳感器，煙霧報警器，紅外傳感器以及老年人緊急報警器采集信號傳輸給控制器。如果溫度傳感器特測溫度高于一定的溫度或者紅外傳感器探測到有不法分子闖入，那么相應的報警功能，滅火功能被開啟，并通過GPRS模塊通知用戶現場情況，用戶根據具體情況采取不同的措施給系統。完成一個遠程監控的主要功能。

二、系統硬件電路設計

1.溫濕度傳感器模塊設計

溫度信號放大電路設計選用的AD620元件是一個工業標準的低成本、低功耗、高精度的單芯片儀用放大器，特別適合做小信號的前置放大級，經AD620放大后的小信號失真度很小，可以把系統誤差控制在系統設計要求的范圍內。用戶使用一只外部電阻器可以設置從1 到1000 任何要求的增益，最大誤差在±0.3%之內。

2.GPRS模塊設計

智能家居監控系統通信模塊采用晨訊科技公司開發的GSM/GPRS模塊，針對短信發送功能的開發，本系統利用GSM/GPRS模塊提供的標準RS-232串行接口，通過AT指令的開發控制模塊進行短信數據等傳輸。

GPRS模塊通過串口線連接到S3C2410的串口，掛載完成后，GPRS相當于一個設備文件，可以通過系統函數open（），read（），write（），close（）對/dev/s3c2410/ttyS0進行讀寫操作。以下是程序里面涉及的AT指令：

AT+CMGC 發出一條短信息命令。

AT+CMGD= 刪除短信息。Index為所要刪除短信的記錄號。

AT+CMGF= 選擇短信息格式。mode=0為PDU模式，1為文本模式。

AT+CMGR= 讀短信息。Index為所要讀取短信息的記錄號。

AT+CMGS=xxxxxxxx 發送短信息。Xxxxxxxx為對方手機號碼，回車后接著輸入短信內容

‘CRText‘CTRL+Z 然后接著按CTRL+Z發送短信。CTRL+Z的ASCII碼是26。

3.家電控制電路設計

基于GPRS的嵌入式智能家居監控系統控制電路采用具有同時驅動7組負載的能力的達林頓驅動芯片ULN2803，配合繼電器完成驅動電路設計，繼電器本設計經過多次測試最終選定型號為G6B-2114P，該繼電器采用24V供電，具有較強的驅動能力和穩定性，同時電路設計我們考慮到干擾問題存在，在驅動電路上添加使用了光耦設計，防止干擾利用電源線進入控制電路中，影響系統控制穩定性。

三、系統軟件設計

1.web服務器移植

基于GPRS的嵌入式智能家居監控系統利用遠程web網頁控制的方式實現對監控系統設備進行相應的操作，因此嵌入式系統需要我們移植一款嵌入式web服務器，根據多方查閱及研究，目前嵌入式系統常用的服務器有三種分別是THTTPD、Web Server：HTTPD和BOA。BOA屬于單任務小型HTTP服務器，其源代碼開放使用、穩定性表現優秀，比較適用于在嵌入式系統中移植開發；HTTPD也是可以考慮使用的服務器，但是因為其屬于最簡單的一個Web Server，其功能較簡單，認證缺失，也不支持CGI。

基于GPRS的嵌入式智能家居監控系統最終選用BOA+CGI的程序設計方案，CGI和www的工作原理HTTP協議是‘www的基礎，它是基于‘客戶/服務器模型，服務器可以同時為分布于網絡中的客戶端提供服務，建立在TCP/IP協議之上的“無連接”協議，其每次連接只能回應單個請求。服務器運行機制為，始終有一個守護進程正常運轉，并實時監聽端口，等待來自客戶的申請。當一個申請來到時，將及時分配一個子進程為申請連接服務。系統通過分析請求身份，服務器利用CGI調用外部應用程序或返回HTML文件，同時將處理結果返回。系統腳本程序利用CGI進行交互，根據客戶端提出請求時采取的方法，服務器將客戶所提供的信息進行收集，并把信息及時發送至指定的CGI程序。

系統利用環境變量、命令行參數和標準輸入，外部CGI程序與www服務器進行通信、傳遞有關參數。系統服務器提供了客戶端與CGI擴展程序之間的信息交換的通道。客戶的請求通過服務器的標準輸出傳送給CGI的標準輸入，CGI對信息進行處理后，將結果發送到它的標準輸入，然后由服務器將處理結果發送給客戶端。

2.網絡視頻服務器移植

對于內核linux-2.6.35，不能再使用servfox，如果要使用的需要修改大量的代碼，在此選用新的方法來移植。需要兩個文件jpeg，mjpg-stream.移植如下：首先jpeg庫的移植，jpeg源碼下載后，解壓源碼包tar xvf jpegsrc.v8b.tar.gz，配置源碼，用make命令編譯源碼，執行make install命令進行安裝，使用cp命令將libjpeg.so.8拷貝庫到文件系統/source/rootfs/lib下。完成了對網絡服務器的移植。

四、功能實現

基于GPRS的嵌入式智能家居監控系統方便進行擴展，控制系統采用嵌入式S3C2410開發板，便于開發設計，用戶可以根據設計需求進行定制開發，利用手機接收報警信息，及時獲取險情報警。基于GPRS的嵌入式智能家居監控系統可以實現網絡攝像頭遠程對家中環境進行實時監控，如果有險情發生，可以利用遠程網絡控制功能進行操作，及時處理險情。基于GPRS的嵌入式智能家居監控系統中的Web服務器可以通過Internet 方式提供遠程訪問服務，利用GSM短信息功能通知用戶家中險情，同時用戶可使用系統的GPRS上網功能提供擴展功能。

參考文獻

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