局域网的家庭监控系统设计
摘 要本课题设计了一款家庭监控控制系统，系统分为视频监控摄像头驱动电路、温湿度检测电路、GP2Y1010AU0F型PM2.5浓度检测电路、MQ-5传感器电路、ESP8266局域网通信电路和盗贼入侵监测等电路，主控芯片使用了STM32微处理器作为控制器，实现了通过高清晰视频摄像头对房间内现场情况进行高清视频查看，使得用户能够方便的实现对房间的局域网监控，另外这款系统还能够实现对是否发生盗贼入侵、房间内的温湿度参数、空气中的PM2.5浓度等参数进行实时监测，一旦出现数据异常将立即引起报警提示，数据将通过ESP8266网络模块构成的局域网通信接口进行传输。经过了多次的实验验证，本系统表现出了稳定的工作状态。
目录
一、 引言 1
（一） 家庭监控系统的发展背景 1
（二） 家庭监控系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 家庭监控系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 5
（一） 家庭监控系统主控电路设计 5
（二） 高清视频监控模块驱动电路设计 6
（三） 局域网局域网通信电路设计 7
（四） 液晶显示电路设计 9
（五） 房间温湿度检测电路设计 10
（六） PM2.5浓度检测电路设计 11
（七） 蜂鸣报警器电路设计 12
（八） 盗贼入侵监测电路设计 13
四、 系统软件设计 15
（一） 家庭监控系统的主程序流程设计 15
（二） 显示屏驱动子程序流程设计 16
（三） 房间温湿度采集子程序设计 16
（四） PM2.5浓度检测子程序设计 17
（五） 报警声输出子程序流程设计 18
（六） 局域网驱动子程序设计 19
五、 系统调试与仿真 20
总结 5
参考文献 6
致 谢 7
附录一 原理图 8
附录二 PCB图 9
附录三 元件列表 10
附录四 程序 11
引言
家庭监控系统的发展背景 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
本课题将对一款通过STM32微处理器芯片作为核心运算处理器的家庭监控控制系统做详细的研究和设计，之所以在众多的常用微处理器芯片中选择STM32微处理器芯片来作为主控是考虑到前人的研究基础以及现有阶段市场上大多数产品所表现出的优缺点等因素，本课题认为能够通过STM32微处理器芯片的控制实现各项的预期课题目标，并且能够对一些家庭监控控制系统常见的缺陷进行优化和避免，对目前市面上一些优秀的设计案例进行进一步的性能提升，同时这也是本课题提出的目的和意义。通过对该系统的整个发展背景来看，从最初的传统型家庭监控控制系统到现如今的数字化或者称之为智能化家庭监控控制系统，无论这种系统被设计的多么优秀，还是软硬件设计师考虑的多么周到，家庭监控控制系统在工作过程中总会表现出各种各样的故障，最为常见的就是系统运行过程中的死机现象，所谓的死机现象就是指微处理器内部的程序代码出现跑飞现象，不能够按照程序设计员所规划的程序执行流程工作，一旦出现死机现象，系统是无法继续正常工作的，这种现象是从微处理器系统出现到目前发展成熟的操作系统中都会出现的一个无法避免的现象，综合家庭监控控制系统容易出现这些故障的原因，主要有两条重要原因，第一是主控微处理器芯片自身性能所限制的，无论是早期的低端微处理器芯片还是现在的32位或者64位微处理器，其内部的资源都非常有限，尤其是用于存放程序变量的RAM存储区域，这个区域的空间大小在很大程度上能够决定家庭监控控制系统的复杂程度，如果在理想情况下这个区域能够被设计的足够大，那么家庭监控控制系统就能够实现更为复杂的功能。第二个原因则是程序设计员自身的资质水平的原因，不当的内存操作将会引起各种各样的死机现象，所以程序设计员非常有必要考虑到这一点。与家庭监控控制系统有联系的产品在推向市场前，研发企业需要对家庭监控控制系统的研发成本做详细的规划，因为只有一个具有高性价比的产品，能够实现总体平均水平以上的性能并且成本处于中下标准的产品才是一个具有竞争力产品，所以在家庭监控控制系统的发展过程中，设计人员总是喜欢选择时下性价比最高的主控微处理器来作为主控，本课题将在前人工作的基础上，选择了一款性价比很高的STM32微处理器，实现一款家庭监控控制系统。
家庭监控系统的国内外发展现状
家庭监控控制系统在最近几年时间内在性能方面取得了巨大的提升，另外在成本方面，通过对目前市面上中高低端三种不同级别的家庭监控控制系统进行调查后发现，业内整体的成本水平正在呈现不断下降的趋势，但是性能却在不断提升。通过对一份资料的调研可以总结出，近年来国内许多研究所或者企业都开始对家庭监控控制系统的进行研究，经过了这几年的研究推出了一些中高端性能的家庭监控控制系统，与此同时他们也正在对国外的先进传感器研发技术进行学习和掌握，期盼有朝一日能够自主设计出高端电路模块，将其植入到家庭监控控制系统中。
本文主要研究内容
本文将要研究的是一款能够实现多种监控功能的局域网家庭监控系统，通过高清晰视频摄像头对房间内现场情况进行高清视频查看，使得用户能够方便的实现对房间的局域网监控，另外这款系统还能够实现对是否发生盗贼入侵、房间内的温湿度参数、空气中的PM2.5浓度等参数进行实时监测，一旦出现数据异常将立即引起报警提示，数据将通过ESP8266网络模块构成的局域网通信接口进行传输。在微处理器的片外配置了OV7670视频监控电路、LCD1602液晶屏电路、DHT11温湿度传感器电路、PM2.5浓度检测电路、有源蜂鸣器电路、ESP8266局域网通信电路、盗贼入侵监测电路和继电器驱动电路等功能子电路，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、通过对OV7670型号的高清摄像头模块的电路配置，实现通过ARM微处理器的驱动，实现对房间内视频图像的采集并生成数据通过局域网电路进行视频数据高速传输；
2、能够通过STM32微处理器驱动DHT11温湿度传感器实现对周围环境温湿度的采集，并且能够对采集结果进行校验；
目录
一、 引言 1
（一） 家庭监控系统的发展背景 1
（二） 家庭监控系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 家庭监控系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 5
（一） 家庭监控系统主控电路设计 5
（二） 高清视频监控模块驱动电路设计 6
（三） 局域网局域网通信电路设计 7
（四） 液晶显示电路设计 9
（五） 房间温湿度检测电路设计 10
（六） PM2.5浓度检测电路设计 11
（七） 蜂鸣报警器电路设计 12
（八） 盗贼入侵监测电路设计 13
四、 系统软件设计 15
（一） 家庭监控系统的主程序流程设计 15
（二） 显示屏驱动子程序流程设计 16
（三） 房间温湿度采集子程序设计 16
（四） PM2.5浓度检测子程序设计 17
（五） 报警声输出子程序流程设计 18
（六） 局域网驱动子程序设计 19
五、 系统调试与仿真 20
总结 5
参考文献 6
致 谢 7
附录一 原理图 8
附录二 PCB图 9
附录三 元件列表 10
附录四 程序 11
引言
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本课题将对一款通过STM32微处理器芯片作为核心运算处理器的家庭监控控制系统做详细的研究和设计，之所以在众多的常用微处理器芯片中选择STM32微处理器芯片来作为主控是考虑到前人的研究基础以及现有阶段市场上大多数产品所表现出的优缺点等因素，本课题认为能够通过STM32微处理器芯片的控制实现各项的预期课题目标，并且能够对一些家庭监控控制系统常见的缺陷进行优化和避免，对目前市面上一些优秀的设计案例进行进一步的性能提升，同时这也是本课题提出的目的和意义。通过对该系统的整个发展背景来看，从最初的传统型家庭监控控制系统到现如今的数字化或者称之为智能化家庭监控控制系统，无论这种系统被设计的多么优秀，还是软硬件设计师考虑的多么周到，家庭监控控制系统在工作过程中总会表现出各种各样的故障，最为常见的就是系统运行过程中的死机现象，所谓的死机现象就是指微处理器内部的程序代码出现跑飞现象，不能够按照程序设计员所规划的程序执行流程工作，一旦出现死机现象，系统是无法继续正常工作的，这种现象是从微处理器系统出现到目前发展成熟的操作系统中都会出现的一个无法避免的现象，综合家庭监控控制系统容易出现这些故障的原因，主要有两条重要原因，第一是主控微处理器芯片自身性能所限制的，无论是早期的低端微处理器芯片还是现在的32位或者64位微处理器，其内部的资源都非常有限，尤其是用于存放程序变量的RAM存储区域，这个区域的空间大小在很大程度上能够决定家庭监控控制系统的复杂程度，如果在理想情况下这个区域能够被设计的足够大，那么家庭监控控制系统就能够实现更为复杂的功能。第二个原因则是程序设计员自身的资质水平的原因，不当的内存操作将会引起各种各样的死机现象，所以程序设计员非常有必要考虑到这一点。与家庭监控控制系统有联系的产品在推向市场前，研发企业需要对家庭监控控制系统的研发成本做详细的规划，因为只有一个具有高性价比的产品，能够实现总体平均水平以上的性能并且成本处于中下标准的产品才是一个具有竞争力产品，所以在家庭监控控制系统的发展过程中，设计人员总是喜欢选择时下性价比最高的主控微处理器来作为主控，本课题将在前人工作的基础上，选择了一款性价比很高的STM32微处理器，实现一款家庭监控控制系统。
家庭监控系统的国内外发展现状
家庭监控控制系统在最近几年时间内在性能方面取得了巨大的提升，另外在成本方面，通过对目前市面上中高低端三种不同级别的家庭监控控制系统进行调查后发现，业内整体的成本水平正在呈现不断下降的趋势，但是性能却在不断提升。通过对一份资料的调研可以总结出，近年来国内许多研究所或者企业都开始对家庭监控控制系统的进行研究，经过了这几年的研究推出了一些中高端性能的家庭监控控制系统，与此同时他们也正在对国外的先进传感器研发技术进行学习和掌握，期盼有朝一日能够自主设计出高端电路模块，将其植入到家庭监控控制系统中。
本文主要研究内容
本文将要研究的是一款能够实现多种监控功能的局域网家庭监控系统，通过高清晰视频摄像头对房间内现场情况进行高清视频查看，使得用户能够方便的实现对房间的局域网监控，另外这款系统还能够实现对是否发生盗贼入侵、房间内的温湿度参数、空气中的PM2.5浓度等参数进行实时监测，一旦出现数据异常将立即引起报警提示，数据将通过ESP8266网络模块构成的局域网通信接口进行传输。在微处理器的片外配置了OV7670视频监控电路、LCD1602液晶屏电路、DHT11温湿度传感器电路、PM2.5浓度检测电路、有源蜂鸣器电路、ESP8266局域网通信电路、盗贼入侵监测电路和继电器驱动电路等功能子电路，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、通过对OV7670型号的高清摄像头模块的电路配置，实现通过ARM微处理器的驱动，实现对房间内视频图像的采集并生成数据通过局域网电路进行视频数据高速传输；
2、能够通过STM32微处理器驱动DHT11温湿度传感器实现对周围环境温湿度的采集，并且能够对采集结果进行校验；
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