基于OneNet的智能家居安防系统

基于OneNet的智能家居安防系统摘要：传统的安防措施在很多方面不仅耗时和消耗人力物力，并且容易让用户错失事故处理最佳时段。为了解决该问题，本人设计了一个基于OneNet的智能家居安防系统。它可以利用各传感模块作为信息采集点，采集家居环境中的各个区域的值。该系统以STM32F103ZET6芯片为信息处理中心，能够根据用户需求对采集的数据实时整合处理，并且通过EDP协议把家居情况发送到OneNet手机端，方便用户实时远程监控。不仅如此，它还可以设置阀值，当测量数据超范围时可以实时发送警报信息。关键词：家居安防，STM32，OneNet

BasedontheOneNetsmarthomesecuritysystemdesignAbstract：Inmanyaspects,thetraditionalsecuritymeasuresnotonlyconsumetimeandmanpower,butalsomaketheuserslosethebesttimetodealwiththeaccident.Tosolvethisproblem,IdesignasmarthomesecuritysystembasedonOneNet,whichcollectsthevaluesofeveryareainthehomeenvironmentthrougheverysensormodule.ThesystemtakesSTM32F103ZET6chipastheInformationProcessingCenter,whichcanintegratethecollecteddatainrealtimeaccordingtotheneedsoftheusers,andsendthehomesituationtotheOneNetmobilephonethroughEDPprotocol,soastofacilitatethereal-timeremotemonitoringoftheusers.Furthermore,itcansetthresholdstodeterminewhetherthecollecteddataneedstosendareal-timealertmessagetotheuser.Keywords：HomeSecurity，STM32，OneNet

目录1 绪论 11.1 研究背景和意义 11.1.1 背景分析 11.1.2 本课题的研究意义 11.2 课题研究方法和内容 21.2.1 研究方法 21.2.2 研究内容 22 系统分析 32.1 用户需求分析 32.2 可行性分析 42.2.1 经济可行性分析 42.2.2 技术可行性分析 43 系统总体设计及硬件实现 53.1 系统总体设计 53.2 系统硬件实现 53.2.1 STM32控制器模块 53.2.2 红外寻迹循迹避障传感器 63.2.3 DHT11温湿度传感器 73.2.4 HX711压力传感器模块 83.2.5 MIFARERC522RFID射频传感器 83.2.6 OV7670图像传感器 93.2.7 ESP8266串口WiFi 93.2.8 0.9寸OLED显示屏 103.2.9 其他模块设计 104 系统软件实现 124.1 开发工具的介绍 124.1.1 KeiluVision5 124.1.2 OneNet 124.2 逻辑框架 124.3 硬件模块控制代码实现 134.3.1 红外寻迹循迹避障传感器的配置 134.3.2 DHT11温湿度传感器的配置 144.3.3 HX711压力传感器模块的配置 154.3.4 MIFARERC522RFID射频传感器模块的配置 174.3.5 OV7670图像传感器模块的配置 184.3.6 ESP8266串口WIFI模块的配置 194.3.7 按键和蜂鸣器模块的配置 204.3.8 TFT显示屏配置 204.3.9 OLED显示屏配置 224.3.10 main主控函数 234.3.11 串口初始化 244.3.12 中断函数 254.4 手机端软件实现 264.4.1 安全提醒界面 264.4.2 智能控制界面 284.4.3 智能监控界面 304.4.4 EDP通信协议 325 系统调试与效果 335.1 调试步骤 335.2 调试问题和处理方法 335.3 运行效果演示 335.3.1 安全提醒功能 335.3.2 智能控制功能 345.3.3 智能监控功能 356 结论 36参考文献： 37致谢 38PAGE38绪论研究背景和意义背景分析本世纪是信息技术高速发展的黄金时代，并且现代人们家居生活质量水平不断地提高。在居住的方面，我们不再满足于日常生活的冷暖，更加注重家居生活的安全方面。近年来各种类似入室盗窃，入室偷窥，家居火灾等家居安全事故数量越来越多。为了应对该问题，目前最为广泛的处理措施是安装防盗网防盗门摄像头等设备。可是传统的处理方式防君子不防小人，达不到高效应对和预防安全事故的目的。监测不力，处理不及时都是家居安防失败的主要原因。因此，我认为智能家居安防尤其重要，此时毕业设计选题智能家居安防系统就是想针对这方面进行研究，同时希望能够在此有所收获。物联网网络传输层需要第三网络运营商的支持，因此在这次设计中将使用华为公司的OneNet。不仅是因为云的概念不断深入人心，新的家居安防概念也被更多人理解与接受。而且OneNet日益标准化，它开放标准，打破封闭，大幅降低建网成本，更加合适日常的家居安防环境搭建。同时降低了网络的复杂度，很多人都可以使用，不再局限于学习互联网方面的人。OneNet有数据传输可靠、时效快的特点，尽可能确保家居安全系统反应快和回馈准确。本课题的研究意义家居安全事故总是接二连三地发生，类似单身女性单凭个人的能力是比较难对抗入室强盗或者偷窥狂魔而遇害，孤寡老人会因为记忆力的衰退而忘记厨房关火而造成火灾等事故越来越多。由此可知新型家居安全已经是市场需求，旧时的家居安全措施过于简单，目前已经不能很好地满足用户新的需求。因此选取此类研究论题，希望设计出一款基于OneNet的智能家居安防系统。它不但可以预防意外，而且当意外发生时，帮助用户求助外界。同时希望可以提高系统感知外界自主判断力，提高信息传输效率，减少劳动力，给用户提供一个安全舒服的家居环境。并且希望系统可以与手机连接，这方便生活，减少不必要的繁杂。手机端有提醒信息功能，这更是防患于未然。课题研究方法和内容研究方法本系统在设计过程中主要采用了以下的研究方法：1、文献研究法。下载同类题材的期刊和论文等相关文献查看从而使自己全面地、正确地了解所要研究内容。2、调查法。在家庭和朋友群询问他们最希望安全家居具备的功能，同时在本人生活的小区上门访问居民对家居安防系统的需求。进而完善该系统应具备的功能。3、个案研究法。对众多家居安全事故发生的某一特定对象加以调查分析，弄清楚特点及其形成过程和原因。观看各类法制关于家居安全事故的案件，找到攻破安全问题的难点并且进行预防处理。4、实验法。先对该系统需要的功能局部调试和测试代码，系统是否能如期地实现其功能。最后合并调试环节，对运行测试的结果进行分析、修改bug、完善系统。研究内容本论文编写总共分为六个部分，具体的内容安排如下：：绪论。主要分析家居安防系统设计的意义和介绍本论文的研究背景以及说明课题题研究方法和内容。：系统分析。对用户需求和可行性进行分析。：系统总体设计和硬件实现，介绍芯片和各模块的描述及功能。：系统软件实现。主要介绍开发工具、系统逻辑框架、各硬件模块控制代码的实现和软件模块的实现。：系统调试。不同角度展示系统运行效果。：结论。主要分析系统的优点，同时发掘系统问题和可改进之处以及如何对缺点进行改进等。

系统分析用户需求分析对于智能家居安防系统，用户基本需求如下：当家居环境测量值高于阀值立即通过手机端通知用户。不需要立即回家就可以看到家居实际情况。忘记关门有补救方法。（4）安全性相对高。（5）设备方便操作、占地位置小。（6）仅使用手机端，无需再佩戴其他设备。（7）当意外发生，可以求助。针对第1点，系统将设置安全提醒模块，异常情况及时发送警报；针对第2点，系统将增加智能监控模块，使用手机即可查看家居的每一个角落情况和当前温湿度值；针对第3点，系统将添加智能控制模块，可以远程控制门禁状态和部分家用电器开关，给用户一个舒适的环境；针对第4点，安防系统向智能化发展，减少人工操作，避免人为疏忽，提高安全性。并且应用系统将添加账号密码登录和规定系统仅使用指定WiFi名称和密码，这大大地增加系统的安全性；针对第5点，本系统将采用微小型的STM32F103ZET6单片机作为控制核心，占地体积小。同时系统操作主要体现在手机APP上，界面简单，方便操作。针对第6点，系统只需要在手机浏览器或者下载设备云APP登录账号就查看家居系统；针对第7点，系统将设置按键触发蜂鸣器，锋利的蜂鸣器声音可以起到警示作用和吸引邻居的关注。本系统设计根据用户需求，通过代码编写进行系统设计来实现智能监控、安全提醒、智能控制、按键求助等功能。可行性分析经济可行性分析经济可行性的具体标准有投入产出比、效率、利润率等。在效率方面，用户可以在最快的时间就可以掌握最新的家居情况，便捷用户，有效提高家居事故处理效率；在投入产出比方面，OneNet平台大部分控件可以提供免费使用。前期系统制作需要传感器和芯片等支出费用，并且该类产品价格低廉；后期费用支出主要在于服务器费用方面。因此投入产出比相对较低；在利润率方面；产品投入低和维护成本低，并且智能家居安防市场呈现出生机勃勃的走势，越来越多的用户愿意在智能家居安防建设方面付出。此具有很大的利润空间，因此利润率相对传统安防市场高。技术可行性分析(1)本系统主要功能代码通过c语言编辑，简洁紧凑，具有很高的运行效率。并且涉及的知识点在学校有接触学习。(2)OneNet技术成熟，轻便开发。在一定的时间，可以完成系统的编程设计。综上所述，该系统从经济可行分析和技术可行性分析方面考虑都是可行的。

系统总体设计及硬件实现系统总体设计根据用户的功能需求以及结合所学的专业知识，本系统总体设计主将分为硬件设计部分和软件设计部分。具体如下：硬件部分使用STM32F103ZET6单片机、HX711压力传感器、红外寻迹循迹避障传感器、MIFARERC522RFID射频传感器、DHT11温湿度传感器、ESP8266串口WIFI、OV7670图像传感器、2.8寸TFTLCD液晶触摸屏、0.9寸的Oled显示屏等。软件部分则分为STM32F103ZET6的初始化、各模块初始化、OneNet界面设计、数据的采集、传输和处理。在这其中，各类传感器通过IO端口与STM32进行信息传输，同时STM32芯片通过EDP协议与OneNet手机端通信。当各类传感器检测到家居各区域的信息时传输到STM32芯片，使用一定的条件判断决定是否发送提醒信息。系统硬件实现STM32控制器模块目前STM32已经成为32位领先型单片机。它不仅体积小巧，性能较好，可靠性相对高，而且成本低、寿命长。这些优点可以说明它合适于家居安防系统。这次系统设计使用的是STM32F103ZET6芯片，它方便调试比较复杂和需要大量FLASH场所的程序，各种外设功能和高达72MHz的CPU工作频率非常合适开发家居安防系统应用。如图3-1所示，本系统设计使用其中的GPIO引脚用于和各传感器进行数据的通信，VDD引脚提供各传感器的供电。芯片引脚如下：图3-1STM32F103ZET6最小系统红外寻迹循迹避障传感器本次设计使用红外类型是红外寻迹循迹避障传感器。它具有干扰小、使用方便等特点。该模块的输出端口out可以与STM32的IO口连接。当红外寻迹循迹避障传感器检测到异常障碍物的时候，out端口输出低电平信号。其中检测的距离可以使用电位器进行人为调节，方便使用。当使用顺时针方向去调电位器，检测距离变长。同时逆时针方向调电位器，检测距离变短。可以根据自己的需求去调节电位器从而改变检测的距离。障碍物目标的反射率和形状的影响检测距离的主要因素。其中面积越小距离越大，颜色反射率越高距离越大。但是本系统设计对距离的精准性初步没有详细要求，使用模块是比较电压通过电位器设定好阀值。因此可以根据是否超过阀值判断是否有外界生物入侵到家居。本系统设计使用模块out端口输出电平信号（0和1）。与STM32的连接如图3-2和图3-3所示：图3-2门模块的红外寻迹循迹避障传感器连接图示图3-3窗模块的红外寻迹循迹避障传感器连接图示DHT11温湿度传感器DHT11温湿度传感器是含有已校准的相对湿度和相对温度数字信号输出的复合传感器。该传感器是由感湿元件、八位单片机和NTC热敏电阻测温元件相连接。它是家居安防系统的最佳选项，因为它无需额外的部件就可以进行超长距离的信号传输，可达二十米以上。同时，DHT11有低功耗模式和高速模式可以超快响应转化，因此可以节省能耗。该传感器传输数据传输一共为四十比特,遵守低位后出规律。数据格式:八比特湿度整数数据+八比特湿度小数数据+八比特温度整数数据+八比特温度小数数据+八比特校验和，数据的传输是使用单总线数据格式。STM32与DHT11之间的信息通讯和数据同步是使用DATA串口。本系统设计采集温湿度数据通过读取STM32的PE0引脚的值获取,与STM32的连接如图3-4所示：图3-4DHT11温湿度传感器连接图示HX711压力传感器模块HX711压力传感器是一款采用了精度高的模拟/数字转化器芯片的传感器。该芯片不仅内含有两路模拟通道和一百二十八倍的增益低噪声可编程放大器，还集成了片内时钟振荡器等外围电路。这个是一款响应速度较快、精确度高、抗干扰能力强、集成度高的采样前端。串口通讯由管脚SCK和DOUT构成。它用来输出数据、增益和选择输入通道。与STM32的连接如图3-5所示：图3-5HX711传感器连接图示MIFARERC522RFID射频传感器MFRC522是一款采用了调制和解调概念和有电压低、成本少、易携等特点的RFID读写卡芯片。内部提供了高效率的解调和解码电路处理应答器信号。它采用串行通信与STM32芯片通信，且有SPI、I2C和串行UART模式可以选择，本安防系统设计使用SPI模式，减少连线，在家居环境中布线更安全方便。图3-6MFRC522传感器连接图示MFRC522支持相对独立的多对电源供电，可以隔绝不同模块之间的信息干扰，可以确保系统稳定运行；硬件掉电、软件掉电和发送器掉电3种节电模式可以减少耗能；具备循环冗余校验码和奇偶校验功能，提高可靠性。该模块与STM32的连接方法如图3-6所示：OV7670图像传感器OV7670具有支持VGA分辨率摄像头和影像处理器功能。改模块对工作电压要求低低和占空间小，比较合适嵌入式应用开发。可以通过自动影响控制功能，得到清晰并稳定的彩色图像。例如：自动曝光、锐度、白平衡，自动消除灯光条纹、伽玛曲线等。本系统设计的照片像素是240*320。这个模块占用STM32芯片18个引脚，与STM32的连接方法如图3-7所示：图3-7OV7670传感器连接图示ESP8266串口WiFiESP8266芯片是一款使用简便和不需编写时序信号的串口通讯转无线通讯模芯片。关断电流不大于5微安，深度睡眠时电流是10微安以下，待机时消耗功率小于1.0mW。因此该模块能耗消耗非常低，非常合适家居环境使用。并且使用灵活便捷，在2ms之内就可以唤醒、连接并传递数据包。数据接口支持HSPI、I2C、GPIO、UART等。本设计使用的是GPIO串口传输。ESP8266串口WiFi模块有Station、AP、AP兼Station三种工作模式。本系统设计是采用Station模式，可以连接上当前环境WIFI热点。该模块与STM32的连接如图3-8所示：图3-8ESP8266串口WiFi传感器连接图示0.9寸OLED显示屏该硬件分辨率为128*64，像素点大小为0.154*01815（mm），无需背光就可显示中文字。功耗低和对比度高合适家居安防小系统。与STM32的连接如图3-9所示：图3-9OLED显示屏连接图示其他模块设计（1）TFT显示屏该硬件是一款尺寸为2.8寸，分辨率为320*240，色彩深度为16位的通用TFTLCD模块。它具有功耗低、背光亮度好和高灵敏度的优点，非常合适家居安防系统图片显示。该模块与STM32的连接如图3-11所示：图3-11TFT显示屏连接图示（2）KEY按键本系统使用stm32芯片自带的KEY键做按键处理。与STM32的连接如图所示：图3-12KEY连接图示（3）蜂鸣器本系统使用stm32自带的蜂鸣器与按键配合完成功能。与STM32的连接如图所示：图3-13蜂鸣器连接图示（4）LED灯5mm的LED灯珠发光二极管是具有二个电极的装置，单方向传导电流的器件，与STM32的连接如图3-14所示：图3-14LED灯连接图示

系统软件实现开发工具的介绍KeiluVision5KeiluVision5是51系列兼容C语言软件开发系统。Keil通过一个集成开发环境可以把C编译器、调试器、宏汇编、编辑器、库管理等合并在一起。使用它不仅编译后生成的汇编代码紧凑，而且产生的目标代码效率极其高。在软件的开发时可使用C语言，在结构、阅读性、维护性上有显著的优势，因而容易理解。OneNetOneNet平台支持多类传感器和硬件的急速接入和BigData服务。它不仅提供丰富的应用程序编程接口和应用模板有效地减少物联网应用开发和部署成本，还满足系统设备连接、协议适配、数据存储和安全性等需求。OneNet平台的数据传输支持使用五大协议：NB-LoT协议、EDP协议、Modbus协议、TCP协议、MQTT协议。本系统优先使用EDP协议。该协议适用于系统设备和平台保持长连接点对点控制的安防家居的系统。逻辑框架系统设计整体逻辑框架如图4-1所示：在STM32开发板端，对各硬件模块初始化，对于采集的数据处理并在对应的模块显示。同时这些数据传输到OneNet端，进行数据交互，对应地修改各模块的状态值。OneNet平台还可以下发命令到STM32，收到数据信息对于修改模块的状态值图4-1逻辑框架图示硬件模块控制代码实现红外寻迹循迹避障传感器的配置第一步定义KEY_Init函数去初始化红外传感器，把GPIO_Mode设置成上拉输入；第二步使用STM32的库函数GPIO_ReadInputDataBit使用IO读取电平数据给予对应芯片的引脚。当没有数据变化的时候，读出来的IO值是1；当红外检测到数据的时候，读出来的IO值是0。以下为红外初始化配置以下为IO读取电平函数DHT11温湿度传感器的配置对于DHT11温湿度传感器的配置需要完成以下操作：首先在文件Dht11.c中添加头文件dht11.h；第二步，设置DHT11数据引脚模式。定义DHT11_Input函数来设置DHT11数据引脚为输入模式和定义DHT11_Output来设置DHT11数据引脚为输出模式；第三步，定义DHT11_ReadData把读取到的数据整合；第四步，读取数据。定义DHT11_ReadByte函数来读取DHT11传感器的每一个字节和定义DHT11_ReadData来整合数据；最后定义DHT11_GetTemp用来读取IO口的温度数据和定义DHT11_GetHemp用来读取IO口的湿度数据。该模块的流程图如图4-2所示图4-2DHT11的配置流程HX711压力传感器模块的配置对于HX711压力传感器的配置需要完成以下操作：第一步在HX711.c文件里面添加头文件HX711.h和delay.h；第二步定义Init_HX711pin初始化函数；第三步定义HX711_Read函数，使用128的增益读取数据；第四步定义Get_Maopi函数调用HX711_Read函数去获取初始时的压力数据，用于调整精确度。第五步定义Get_Weight函数，它调用HX711_Read函数读取数据和调用Get_Maopi函数调整精确，从而来获取实时的重量。设置300g的阀值，当实时重量与初始值查值超过阀值就设定Flag_Error为1，否则为0；以下为HX711压力传感器的读取数据的代码MIFARERC522RFID射频传感器模块的配置对于RFID传感器的配置需要完成以下操作：第一步在rc522_function.c和rc522_config.c文件里面对应添加rc522_function.h、rc522_config.h、stm32f10x.h、delay.h、string.h、usart.h、oled.h、rc522_config.h头文件；第二步定义PcdReset函数用于用于对RC522复位，设置发送和接收的常用模式和MIFARE卡通讯；第三步定义RC522_Init函数进行初始化，对SPI进行了配置。定义PcdRead函数读取RFID卡数据，并且在其中调用GPIO_SetBits和GPIO_ResetBits库函数来设置1和设置0；第四步定义M500PcdConfigISOType函数对ISO14443A进行初始化；第五步定义IC_test函数测试门禁状态值。在这其中调用PcdRequest函数去寻卡和PcdAnticoll函数防冲撞；具体流程如图4-3所示图4-3RFID配置流程OV7670图像传感器模块的配置对于OV7670传感器的配置需要完成以下操作：第一步在ov7670.c文件里面添加以下8个头文件：sys.h、ov7670.h、ov7670cfg.h、timer.h、delay.h、usart.h、sccb.h、exti.h；第二步，定义OV7670_Light_Mode设置图片的白平衡，使用switch选择5中模式其一；定义OV7670_Color_Saturation函数设置图片的色度；定义OV7670_Brightness设置亮度；定义OV7670_Contrast函数设置对比度；定义OV7670_Special_Effects设置特性的模式；第三步，定义OV7670_Init函数对图像传感器模块初始化；第四步，定义OV7670_Window_Set函数设置图片设置窗口，在参数分别输入图像的X轴始点，Y轴始点，宽度，高度，来控制图片分辨率。这个缩小数据量来适应数据的传输；最后，定义camera_refresh函数对LCD显示屏进行图片的输出，并且对图片进行格式转换平台可识别的JPEG格式；定义OneNet_SendData_Picture函数调用ESP8266_SendData函数把JPG_enc_buf数组缓存的照片上传到OneNet平台；转照片格式代码所示:ESP8266串口WIFI模块的配置对于ESP8266传感器的配置需要完成以下操作：首先在esp8266.c文件里面添加以下头文件:stm32f10x.h、esp8266.h、delay.h、usart.h、string.h、stdio.h和定义ESP8266_Init函数初始化该模块；然后定义ESP8266_WaitRecive函数去循环检测是否有数据需要接收；同时定义USART3_IRQHandler函数去收发中断，防止串口被刷爆；其次定义ESP8266_SendCmd函数去发送指令。同时定义ESP8266_SendData函数在接受发送指令后发送数据到云平台；具体如图图4-7所示。同样的，云平台也是可以获取数据。定义函数ESP8266_GetIPD去获取数据。具体如图4-8所示。ESP8266串口WIFI发送数据实现：ESP8266串口WIFI获取数据的实现：按键和蜂鸣器模块的配置对于按键和灯的配置需要完成以下操作第一步key.c文件中添加以下头文件：stm32f10x.h、key.h、sys.h、delay.h头文件；第二步定义KEY_Init函数对按键初始化；同时定义KEY_Scan函数在按键状态发生改变的时候改变蜂鸣器的状态。按键触发蜂鸣器的实现代码：TFT显示屏配置对于TFT显示屏的配置需要完成以下操作在lcd.c文件夹加lcd.h、stdlib.h、font.h、usart.h、delay.h头文件；第一步定义LCD_SetCursor函数去设置光标的位置；定义LCD_Scan_Dir函数设置lcd的自动扫描方向；定义LCD_DrawPoint函数画出X轴和Y轴的坐标；定义LCD_Display_Dir函数设置显示屏的显示方向，dir值为0就是竖屏，为1则是横屏；定义LCD_SSD_BackLightSet函数设置背光，当背光等级越大越亮；第二步定义LCD_Clear、LCD_Fill和LCD_Color_Fill函数分别用于清屏的填充颜色、填充指定区域的单种颜色和指定区域的颜色块；第三步LCD_Set_Window函数是用与设置窗口，并且自动设置画点坐标到左上角的窗口；定义LCD_Scan_Dir函数设置图片的扫描方向为从上到下，从左到右；定义LCD_Init用于对屏幕初始化；第四步定义LCD_ShowChar来显示一个字符，规定字符的大小为12即1206的字体，同时定义LCD_ShowString显示字符串，调用LCD_ShowChar函数使用while循环把字符串显示出来；用于在系统通电初始单片机功能以外的外接设备时显示是否初始化成功；最后，定义camera_refresh函数用于更新LCD显示，在有帧中断更新的时候调用LCD_Scan_Dir和LCD_Set_Window函数把图片显示出来。TFT显示屏图片显示实现代码：TFT显示屏的字符串显示的实现代码：OLED显示屏配置对于OLED显示屏的配置需要完成以下操作首先在oled.c文件里面添加以下头文件:oled.h、stdlib.h、delay.h、oledfont.h；第二步定义OLED_Init函数初始化SSD1306；第三步定义OLED_Set_Pos函数设置坐标；定义OLED_ShowChar显示一个字符,在这当中调用OLED_Set_Pos函数去设置字符显示位置；最后定义OLED_ShowString函数和OLED_ShowNum函数分别用于显示字符串、数字，当前函数的实现主要是调用了OLED_ShowChar函数实现了OLED屏幕内容的输出；屏幕显示字符串代码实现：

屏幕显示数字代码实现：main主控函数在main.c文件添加网络协议、网络设备、硬件驱动，单片机头文件；定义Hardware_Init函数用于初始化单片机功能以及外接设备；具体流程如图4-4所示：图4-4main流程图Main函数代码：串口初始化第一步定义USART_ITConfig函数使能接收中断，USART_Cmd函数使能串口；第二步定义Usart1_Init函数和Usart3_Init函数分别对串口1和串口3进行初始化，在这当中他们调用第一步的函数去使能接收中断和串口；最后Usart_SendString函数是用于串口的数据发送；定义USART1_IRQHandler函数用于串口1的收发中断。串口使用的波特率为1115200。中断函数首先在timer.c文件添加头文件timer.h、led.h、usart.h；第二步定义TIM6_Int_Init对定时器6初始化，使用TIM_ITConfig函数使能定时器6更新触发中断，调用TIM_Cmd函数使能TIM外设，利用RCC_APB1PeriphClockCmd函数使能时钟。在这里设置先占优先级为1.从优先级为3；第三步，定义EXTI8_Init对外部中断8初始化；使能各类外部中断通道，设置抢占优先级和子优先级为0；定时器6的初始化函数如下所示：外部中断8的初始化：

手机端软件实现本系统的手机端使用OneNet设计，OneNet手机端有3大界面：安全提醒，智能控制，智能监控。安全提醒界面通过在各个模块设置警告阀值，超过阀值出现提醒信息；智能监控界面可以在手机端发送命令来控制家居里的部分电器开关；智能监控界面可以查询当前家居监控图片和温湿度等。在OneNet平台创建一个接入协议为EDP的产品，该产品的产品ID为591593588。在OneNet页面点击添加应用设备，输入设备的名称和编号。该设备编号为IiU9E=FHKkT=uBdXjjx5MsySwfY=安全提醒界面该手机界面的尺寸为724*768。门、窗、房、厨为text控件，是固定文字。为了美观，给固定文本控件增加背景颜色rgba(110,193,142,1)，文字加颜色rgba(183,44,44,1)，具体如图所示。右边是对应的提醒语句，当超过阀值就出现文字提醒。这里是是text控件，属性为数据流值。门对应的数据流是DoorWarning；窗对应的数据流是windowWanin;房对应的数据流是BedWarning;厨对应的数据流是TemperatureW。刷新频率都为3秒。为了美观，给背景增加背景颜色rgba(150,210,71,0.52)。具体如图所示。图4-5OneNet安全提醒界面安全提醒界面代码实现智能控制界面该手机界面的尺寸为724*768。固定文本控件设置内容如上一样。按钮是switch类型，接受的数据是数据流类型。大灯对应的按钮数据流为Led。门禁对应的按钮数据流是Door。开关值为1，开关设备会向设备发上面设置的开关值。刷新频率为3秒。安全提醒界面本如图4-6所示：图4-6OneNet智能控制界面灯和门禁开关状态改变代码实现智能监控界面该手机界面的尺寸为724*768。当前温度和当前湿度是固定文本控件。对应的数值框是text控件，属性为数据流值。温度模块对应的是Temperature数据流，湿度模块对应的是Humidity数据流。按钮控件接受的是Photograph数据流。实时监控图片是通过按钮控制拍照。图片是image控件，接受的是pic数据流。智能监控界面里拍摄图片上传图片代码实现智能监控界面如图4-7所示：图4-7Onenet智能监控界面EDP通信协议产品ID、设备名、接入协议、鉴权信息以及MasterKey等参数可作为登录参数，使用SDK中的对应接口组织EDP连接报文，发送到平台，与平台建立EDP连接。首先定义EDP_PacketSaveData函数封装协议头；EDP_DeleteBuffer删除数据包。释放数据内存；ESP8266_SendData发送数据包，他们都被OneNet_SendData调用来OneNet平台数据上传；然后定义EDP_PacketCmdResp函数用于命令回复组包；EDP_UnPacketCmd用于下发命令解包；定义EDP_UnPacketRecv用于EDP数据接收类型判断；这些函数被OneNet_RevPro函数调用和用于OneNet平台数据的接收；图4-8EDP协议数据发送和接收的流程

系统调试与效果调试步骤第一步，根据功能需求编写代码。第二步，编译源代码生成可执行文件并下载到stm32，和云平台配合调试。第三步，在OneNet平台发布产品，可以通过手机浏览器登录账号或者下载设备云APP登录账号。调试问题和处理方法系统设计首次无法编译通过。答：根据报错语句可以发现很多地方头文件没有添加。无法传输图像答：查询相关的博客，把摄像头拍摄的RBG格式转化为BMP类型，BMG在转化为平台可识别的JPEG格式程序调试运行，但OneNet云平台在安全提醒界面无法按照设想传输报错语句答：查询开发者手册，发现可以数据流支持char类型，无法支持终端传输过来的中文字符。因此修改云端界面提醒语句为简单易懂英语语句。运行效果演示前期操作是为单片机连接电源，开启单片机。并开启规定名称和密码的WiFi给系统连接。在按键求助模块中是按下STM32芯片的KEY0键可触发蜂鸣器发出求救信号。为方便用户，本设计系统支持设备云APP和网站查看。具体上架公布网站是/iotbox/appsquare/appview?openid=a64afa3f10e2617af46e62c3e57ae5db安全提醒功能该界面在门禁状态为Close时,生物体靠近门对应的红外传感器，它采集的数据不触发门禁提醒功能，当门禁状态为Open时，生物体靠近红外采集的数据触发门禁提醒，手机页面对应出现DoorWarning字段。当生物体靠近窗对应的红外传感器，它采集的数据触发提醒功能，页面对应出现Windowwarning字段。当温度值超过阀值27度，触发提醒功能，手机页面对应出现TemperatereWarning字段；在OLED显示屏上显示当前温度值和湿度值。当压力传感器承重值超过阀值触发提醒功能，页面对应的出现BedWarning字段；在OLED显示屏上显示当前重量值。具体效果演示如图所示：

图5-1安全提醒界面手机界面演示效果图5-2房间对应的实物图智能控制功能在智能控制界面可以通过按键的ON或者OFF的转变下发命令控制灯的亮灭和门禁的开关。图5-3智能控制界面点灯操作图5-4LED灯控制效果智能监控功能在智能监控界面显示当前的温度和湿度，方便用户查看和根据判断警报信息精准性。可以通过按键的状态改变实时更新拍摄家居情况。图5-5智能监控界面拍照操作图5-6监控图片显示效果

结论本论文主要描述了家居安防系统中，硬件环境搭建和软件系统的设计过程，包括以下内容：Keil

uVision5

和

OneNet开发工具的介绍说明；各类传感器的介绍和引脚连接使用情况；STM32F103ZET6芯片的介绍和使用引脚情况；通过代码对STM32和传感器进行功能实现。本设计的优点在于可以实时地监测当前家居的情况，用户不仅可以在手机端的智能控制界面实时控制家里的部分家电按钮，还可以通过手机端的智能监控界面实时获取真实的数据。同时具有手机端的安全提醒界面，使用户可以及时看到后快速采取正确的处理措施。还有系统带有的按键求助按钮简单方便使用。如果用户不希望手机下载安装多余的APP，该系统还支持网页版运行，使用手机自带的浏览器也可以查看家居情况，尽量做到释放手机内存，以便捷用户。本设计目前仍然存在着很多需要改进的地方，例如实时监控的图片希望可以优化为实时视频，可以开发安卓APP,通过代码嵌入直接调用OneNet前端组件的功能,可以使实时效率提高，观看舒适感增加。

参考文献：[1]杨洋.基于无线传感网的智能电网线路传感器系统的研制[J].贵州电力技术，2013(3):50-52.[2]\o"熊强强"熊强强.一种基于OneNet云平台的老人安全监控系统设计与实现[J].\o"工业仪表与自动化装置"工业仪表与自动化装置,2019(6):5-49.

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reliability

and

latency

test

for

ZigBee-

based

smart

home

energy

management

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致谢大学四年的生活即将结束，四年来的每一刻都让我无比怀念。在校园的时候，认识了许多老师和同学，在他们身上学习到的不仅是专业技能，还有为人处事的道理。在实习工作中，同事们不仅幽默有趣而且慷慨大方。他们教我工作技巧的同时还耐心地教我如何处理系统设计中出现的BUG。在毕业设计中，我的论文指导老师尽心竭力地给予我指导意见。感谢她，我才能如此顺利地完成毕业设计和论文。最后感谢我的父母，在人生的很多阶段默默给予我帮助。养育之恩无以为报。在此，我衷心地感谢所有教育或陪伴过我的人。

HYPERLINK如何选择组装电脑配件

如何选择组装的电脑配件．

第一，选择好CPU平台，就是INTER还是AMD，看你是要配什么样的电脑，高端还是低端的，两个平台都高低的产品。第二，选择主板了，主板的品牌比较多，质量，价格也不一，当你第一步却定了，那么主板也就相应的却定下来了，以INTER为例，只可以选择775接口的主板（早期有478接口的，不推荐），主板的选择主要有两种，一是集成显卡，二是不集成显卡。集成显卡的话，就可以省下显卡的钱，但是对游戏玩家不推荐。那么当然是选择不集成显卡的主板了，而且最好选择一线品牌，如华硕，技嘉等。主板里，还有个蕊片组的选择。关于蕊片组，各个品牌的主板命名有些不一样，主流是INTER965，945，915，VIA的KT890，还有NFORCE4，NFORCE5。等。比较难说清楚。最好是选择INTER的蕊片组，虽然价格会稍高一些。推荐945，技术比较成熟。第三，显卡的选择。显卡主要还是有两类品牌，GEFORCE和ATI，两个品牌有高，中，低的显卡。显卡选择要看你个人喜欢了，预算充足的话，最好是买中，高端的显卡。

第四，就是内存了，内存关系电脑的稳定性。当然是要好一点的。买一线品牌的。现在配电脑，主流是DDR667，DDR800DDR1333第五，显示器的选择，推荐液晶。如何选择硬件组装电脑这是一个老生常谈的问题了，这也是一个让高手们显示自己硬件功底的问题，同时这还是一个让很多新手为之焦头烂额的问题。该怎么配？具体配什么？怎样配才能尽量减小瓶颈？本文就将从内到外，从理论到实践，为朋友们抽丝剥茧一一道来。

一、CPU

作为一台电脑最关键的组成部分，CPU确实起着举足轻重的作用，但体现一台电脑的综合速度，并不是仅仅依靠CPU的，常常看到很多新手们在配电脑的时候，把CPU选的很好，但其他的东西诸如内存、主板、硬盘等都选的不太理想，好像这台电脑速度的快慢就体现在CPU速度的快慢上似的。甚至很多著名的品牌机厂商，都推出过类似“P4+256M内存”的这种跛脚配置。其实对于一般的家用电脑而言，一个真正会配的高手，是不会把大量的钱花在CPU上的。家用电脑，毕竟不是做密集型科学计算用的，它讲求的是多种媒体的配合工作，讲求的是能一边下载文件、一边上网浏览网页、一边听音乐、一边还能打开其他的程序，在这种情况下，提升内存的容量比提升CPU的主频对速度的影响要明显的多。现今的中国家庭用户，很多家长对于电脑一窍不通，他们只听说“奔四”代表着速度快，并不知道整机速度的快慢除了CPU以外，还有很多其他的因素影响着它。但在买电脑的时候，最后做决定并掏钱的人，往往都是这些啥都不懂的家长们，于是就出现了上面的一幕：品牌机厂商为了能有更好的销路、兼容机装机店的销售人员为了能拿到更多的奖金，开始违背良心来配置出这种高主频处理器、低容量内存的跛脚电脑。说严重点，这是属于对消费者的不负责任，是一种商业欺诈行为！同样5000元的配置，高手配出来的赛扬，比新手配出来的P4还要快很多，曾经有一家全球著名的硬件网站在2003年的时候刊登过一篇关于配置家用电脑时各硬件占用总预算百分比的文章，文中很明确的提到了CPU的价钱最好不要超过总预算的10％－15％，我们虽然不能说他肯定完全正确，但至少人家是通过很多调查后得出的结论，有借鉴的理由。反观现在的很多所谓的“低价奔四电脑”、“3999元买P4品牌机”之类的广告，我想说的就是：你花了3999元，只买了一块P4的处理器，其他的什么都没有了！

二、内存

对于配置一台电脑来说，内存是重头戏，容量、速度、类型等等每一项指标都对最终的整机综合速度起着至关重要的影响，尤其是内存的带宽和容量。对于内存带宽而言，很多人都认为400MHz、533MHz前端总线的赛扬四或P4，配单通道的DDR内存就足够了，双通道DDR内存是配合800MHz以上前端总线的P4处理器用的，其实这样就大错特错了，哪怕是最老的赛扬四，都需要双通道的DDR内存才能达到它的带宽！也就是说，你如果选择赛扬四1.8G，必须配合865以上的主板和至少双通道DDR200的内存，才能满足它的带宽要求！稍微计算一下就可以得知：赛扬四1.8G的前端总线是400MHz，它的内存带宽理论值是400MHz×64bit÷8＝3.2G/s，但当它装在845系列的主板上时，由于845主板的限制，即使你插上能符合它带宽要求的DDR400内存，也只能运行在DDR266上，这时的内存所能提供的带宽是266MHz×64bit÷8＝2.1G/s，比3.2G/s要小很多，即使你通过BIOS里的内存调节选项往上调节一档（也只能调节一档而已），让内存运行在DDR333下，所能提供的带宽也仅仅是333MHz×64bit÷8＝2.66G/s，离3.2G/s还是有一定的距离，而内存带宽的降低，能非常明显的降低整机的综合速度，运行任何程序都能明显的感觉出来！所以如果想满足赛扬1.8G处理器的内存带宽要求，你必须要为它配置865以上的主板和双通道的内存才行！P4亦是如此。很多人也许会问：那845系列的主板是配什么处理器的呢？我想回答你的就是：845系列的主板是属于“不能用”的主板，因为处理器永远比主板发展的快，当初Intel造出845系列的芯片组是为了能给当时的赛扬和P4提供一个过渡的平台，不至于让它们成为“没有主板配合”的处理器而已，也是为了能在低端市场分一杯羹，而现今865甚至9xx系列的主板横行的时候，845系列的主板确实是属于“不能用”的主板了，满足不了任何一款处理器的内存带宽，造成性能上的严重低下，试问这种主板你会选择么？即使配台2000多元的超低价电脑，也不要去选择845系列的主板，至少需要865以上的和双通道内存才行，因为内存带宽是一个非常影响系统性能的参数，倘若一味的为了省钱而配置845系列的主板，那就得不偿失了。

内存的容量方面，应每个人对电脑的使用方向不同，容量的要求也是不同的，现在配置的家用电脑，笔者建议：如果不打游戏，或者是打打扫雷、纸牌之类的游戏，平时注重于上网浏览或者是聊天、看电影之类的应用的话，内存容量不应该低于1G；如果是偶尔打打单机游戏或者是网络游戏，内存容量应该选择在2G左右，如果是经常打大型的游戏或是进行HDTV视频编辑等应用，那么4G的内存是必不可少的。

三、主板

一台电脑的稳定性和兼容性，一大部分是看主板的，一款优秀的主板不仅需要拥有上等的用料和优良的做工，还需要拥有合理的走线设计，那些没有技术实力的三、四线主板厂家生产的主板，多数是采用公版走线，而且用料非常差，稳定性不堪一击，这种类型的主板，笔者建议宁愿不买电脑也不要配这种主板，否则以后将会是个淘气的祖宗。对于家庭用户，主板方面一定不能省钱，预算够的话最好能买个一线的主板品牌，如果预算实在不足，二线的主板是底线了，不要再往下选择了，毕竟家用电脑是用来使用的，不是用来整天维修的。再谈到主板的用料，笔者常常看到很多新手在配置主板的时候，貌似老鸟似的说某某品牌的主板好，某某品牌的不好，试问你知道它好在哪里么？不好在哪里么？这个就要看主板的用料了，虽然用料好的主板并不能代表一定是高档主板，但最少能代表它的电气性能出色。举一个很简单的例子吧：有A、B两款主板，A主板的处理器供电滤波电容采用的是日系电容，B主板的处理器供电滤波电容采用的是台系电容，那么基本上可以肯定的是：如果在电源输出电压的波动范围比较大的情况下，A主板就比较能耐得住，而B主板就很容易产生电容鼓包、漏夜等情况。不要小看这小小的电容，笔者从一个开维修店的朋友那里得知，来维修主板的人，有80％的都是这几个小电容损坏，究其原因，就是电源选择的不好，导致了输出电压的不稳定，久而久之最终导致这几个小电容爆浆，并且详细叙述了主板的品牌：“一线厂家的×硕牌主板就很少出现这种情况，但同样为一线厂家的×星牌主板，经常遇到！原因就是前者的大部分主板使用的是日系电容，而后者的大部分主板为了省钱，选用的是台系电容！”厂家的广告不能信，宣传也不能信，看到一个产品的广告之后，你所能相信的唯一一点就是：地球上有这么个产品的存在！然后其他的就统统都不能信了！网上有好多所谓的“评测”文章，都是枪手写的，基本上没有任何参考余地，只能作为一篇小说来读，一款主板的真正性能，只有你自己使用了之后才能知道。厂家为了销量、商家为了利润，他们能把最最垃圾的主板宣传为最顶级的产品，笔者曾经就看到过一款四线品牌的主板厂商，在对其主流主板的广告上说“最优秀的设计、最精湛的工艺、最稳定的性能”……结果一看报价：550元/块……其他的话我也不想多说了，只想问问这家厂商：你这么垃圾的主板都用了三个“最”字，那么华硕的同芯片组主板，售价是你三倍的，应该用什么词语来描述了？？中国有一句古话：一分钱一分货，说的非常正确！不要认为价格高的主板就是暴利产品，从市场经济学上说，暴利产品是不会被市场所接受的，之所以他能存活到今天，而且售价依然是这么高，肯定有他的理由，他在做工用料方面肯定比其他品牌的要好很多，成本高所以售价高，在此，笔者奉劝大家一句：买主板千万不要凭侥幸心理，认为自己能花很少的钱买到很好的东西，只有错买的没有错卖的，商家永远都比你精明！主板上面还是老老实实的多花点钱来买个一线产品吧，否则以后有你吃苦的时候！

四、硬盘

现在的电脑，硬盘的速度当之无愧的成为了“第一大瓶颈”，无论你是再高的高手，配电脑的时候也无法消除这个瓶颈的存在，我们只有尽量的减小…再减小……。对于家用电脑的硬盘来说，容量和速度是两个非常重要的参数，容量上而言，笔者建议：如果你的电脑只是上网浏览浏览、偶尔打打小游戏的，那么160G的硬盘是个不错的选择；如果你常常下载软件或电影，那么250G的硬盘是个不错的选择，如果你是个下载狂人，那么400G的硬盘比较适合你；如果你有DV或者是经常编辑大型的视频文件，那么400G×2比较适合你，如果你是个玩HDTV的人，那么恭喜你，400G×4也许你都不够用。对于硬盘容量上的选择，你不能考虑现在是否够用，你应该考虑未来的1年里是否够用，大概的公式是：现在需要的容量×3。也就是说，如果你现在感觉80G的硬盘差不多够用了，那么你就需要买个250G的硬盘。如果你现在感觉120G的硬盘够用了，那么就去买个400G的硬盘吧。硬盘另外的一个参数就是速度，受到内部传输率等诸多因素的限制，一块硬盘的实际传输速度是不可能达到它的接口速度的，现在的并口硬盘基本上都是ATA133了，串口硬盘也都是150了，但民用级硬盘的实际传输速度最快的也还没突破66M/s，所以跟内存相比，硬盘的速度是电脑中最大的瓶颈，那么怎么来减小这个瓶颈呢？于是人们就发明了RAID，就是磁盘阵列（当然RAID不是仅仅为了这个而发明的），用两块一模一样的硬盘来组成RAID0，速度理论上能提高1倍，虽然实际上是不可能达到1倍的，但至少能非常非常明显的感觉到了硬盘速度的提升，笔者建议：如果你买的主板是带有RAID功能的，并且你需要保存的数据不是很重要的话，那么强烈建议你在预算允许的情况下购买两块硬盘来组建RAID0，这将使你能亲身体会到飞机与火车的速度差别！但最好是串口的，如果是并口的话，因为并口走的是PCI总线，由于PCI总线上的设备比较多，所以速度不可能达到比较高的地步，但如果是串口的话，那么硬盘的速度提升将更加明显！

五、显示器

显示器方面，笔者想澄清一个观念：曾经听过非常多的人说液晶显示器保护眼睛，因为没有辐射和闪烁……包括很多业内人士都这么认为的，其实错了，液晶显示器比普通的CRT还要伤眼睛！因为伤眼睛不仅仅是辐射和闪烁，还有对比度、亮度等参数，虽然液晶显示器的辐射和闪烁比CRT要小的多，但它那要命的对比度、那要命的色泽度、还有那大于每平方米300cd的亮度，这些都会对眼睛造成很大的伤害，并且你即使将液晶显示器的亮度和对比度调节到最低，也还是非常的刺眼。德国的一家权威机构做过一项调查：液晶显示器用久了会使人的眼睛感觉到疲倦，甚至头痛等症状，而使用相同时间的CRT显示器，却基本没有这些情况出现。现在的通过TCO03认证的CRT显示器，其实外露的辐射已经相当小了，基本上对人已经没有多大的伤害了，闪烁感也可以通过调节刷新率来降低，笔者实在是搞不懂为什么很多人非要去选择液晶显示器，还非要说液晶显示器不伤眼睛？？一个最差的17寸液晶显示器的价格，能买一台不错的、通过TCO03标准的19寸CRT了，显示面积也差不多大，而且CRT又比液晶更保护眼睛，液晶显示器唯一的一个优点就是占用空间小而已，其他的统统是缺点，为什么不选择CRT呢？？说到TCO03标准，现在很多的号称是通过TCO03认证的显示器，其实都是贴牌的，都没有真正的通过，关于怎样鉴别一台TCO03的显示器，网上已经有很多文章可以搜索到，笔者在此不想过多叙述，只是提醒大家一点：一台真正的通过TCO03认证的显示器，外表的颜色除了白色以外，是不会有其他颜色的了，因为TCO03认证中有重要的一条就是外壳可回收性，而除了白色以外，其他的任何颜色都加了有机染料在里面，是不能作为回收利用的，这点请大家购买显示器的时候一定要注意了！

六、电源

作为一台电脑的动力之源，电源质量的好坏直接关系到这台电脑的寿命，在这点上笔者先要肯定一下品牌机厂商的做法了，在各大品牌机中，虽然其他配件可以用跛脚来形容，但所配的电源和机箱基本上都是不错的，功率虽然不是很大，但满足它的配置是足够了。而一些新手在配兼容机的时候，很多情况下都忽视了电