面向空巢老人的家庭远程监控系统的设计
摘 要当前，由于老龄化程度的不断加深，中国人口中的老年人数量逐年上升，养老服务所面临的压力越来越大，以老年人为消费人群的智能产品设计也需要适当的变化。我们不仅要针对可穿戴式健康检测设备开展研究，深入分析和评判当前的健康产品中具有可穿戴检测功能的产品的性能、材质和功效，针对健康产品的发展提出宝贵的建议。还要研究健康产品的人性化方面，以弱势群体的智能产品作为研究对象，将产品拓展到居家养老方面。本文使用了产品系统设计的方法，主要的研究对象是空巢老人，详细介绍了产品的内部与外部的特点，尤其对于组成产品外部开环系统的因素进行了更加深入的研究和介绍，比如说产品的使用环境、使用者的个人习惯等。在进行产品设计时格外注重产品的各个功能要素和产品机构之间的相互关联，在此基础上成功推出了针对空巢老人的智能家居软件。
目 录
引言 1
一、总体方案设计 2
（一）主要问题 2
1、安全防范方面 2
2、成员监控方面 2
（二）家庭监控特点 2
（三）家庭监控方案设计 2
二、方案论证 2
（一）设计要求 2
（二）方案设计 3
三、硬件设计 3
（一）系统组成 4
（二）单元电路设计 4
1、单片机控制电路 4
2、斩波降压电路 5
3、超声波检测电路 6
4、晶振电路与复位电路 6
5、报警电路 7
6、模块数字量接口 8
7、路由器与舵机摄像头 7
（三）总体电路图设计 10
（四）WIFI远程控制模块 10
（五）实时监控 10
四、软件设计 11
（一）程序设计思想 11
（二）部分程序设计模块 11
1、主控程序模块 12
2、超声波报警子程序 12
3、视频监控子程序 13
4、系统的调试及分析 14
五、软件程序调试 14
（一）软件介绍 15
（二）程序调试 16
（三）功能测试 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一: 元器件清单及远程监控系统整体电路图 22
附录二: 监控系统 23
附录三: 系统源程序 24
引言
现在的智能家居系统一般都是建立自无线物联网的技术基础上的，能够简化线路的布局，节省空间和能耗，使得系统的操作更加简单。现在，尽管市面上有不少的无线智能家居系统的产品可供选择，但是实际上这些产品针对的市场不明确，面向的人不具体，所以在满足空巢老人的需求上有所不足。并且当前的智能家居产品使用的技术还不先进，WIFI&Android等技术虽然已经被研发出来，但是在智能家居方面还未得到更广发的使用，所以现在市场上的智能家居产品大部分的系统功能不完善不丰富，运行系统不稳。所以一款能够充分满足空巢老人各种需求的智能家居产品的研发势在必行，并且市场前景良好。所以目前家居行业可以考虑发展功能丰富、技术先进、专门针对特殊对象的智能家居系统方面发展。
一、总体方案设计
（一）主要问题
本设计方案基于空巢老人一般的家庭监护需求，主要解决的两个问题：
1、安全防范方面
确保整个家居范围的安全、防盗、防火等。内容如下：门口、窗户区域。通过摄像机等。随时监视现场，防止非法进入。
2、成员监控方面
用户可以通过监控充分了解留守老人和儿童的情况，及时了解日常生活、游戏和病情。也可以远程协助处理紧急情况。无论是工作还是商务旅行，随时都能轻松了解家里的情况，让自己更加放心。
（二）家庭监控特点
家庭视频监控适用于普通社区家庭用户或别墅用户，各家庭视频监控系统相互独立，监控范围一般在70200平方米之间。最特别的是，家里人越多，系统发挥的作用就越大。
二、方案论证
方案论证是一种重要的研究方法，通过方案论证能够知道使用哪一种的方法可以得到想要的数据和结果，能够明晰各种方案的局限和优点，通过比对各方面的细节和性能能够从众多的方法当中筛选出最佳的一个。
（一）设计要求
设计一个家庭无线视频监控系统从任务书要求出发，要求如下:
1、用户可以下载手机客户端实时观看远程监控视频，随时了解监控范围内的情况。
2、监控区域出现明火、电器短路、有害气体泄漏等情况时，监控现场会立即声光报警，并且应在第一时间通过用户手机客户端软件报警，提醒业主和相关家属，及时采取对应措施，避免险情的发生。
3、用户使用手机客户端软件，可以方便远程地对监控站点进行设防和撤防管理。
（二）方案设计
使用WIFI模块的无线视频监控系统，基于WIFI模块的无线视频监控系统框图如图2.1所示。
/
图2.1 WIFI模块的无线视频监控系统框图
该方案中使用的是单片机当中最下系统电路等，能够通过声光进行报警和指导舵机的转动。这时的的功能是基于单片机的控制之下的，能够充分实现家用无线视频监控。使用的系统时通过无线路由器来进行网络控制的，使用路由器来连接摄像头和单片机，USB接口的使用也很重要。使用者可以利用手机自动连接到网络用网络摄像，通过移动端的作用能实现手机对网络摄像的远程监控，同时可以利用手机页面上的相关功能按钮捕捉摄像中的图片，能够自动保存抓拍图片，并在手机的相册当中查看和管理。
C语言是单片机控制所使用的主要的计算机语言，手机用户即安卓用户的手机使用的计算机语言是Java，编写的程序代码和发出的指令都是由Java语言组成的。在手机移动端加入了超声波检测报警，一旦状况偏离正常就会触动警报装置进行报警预示，手机移动端会自动收到消息提醒，发挥良好的监控功能。
三、硬件设计
硬件基础决定了一个系统的总体运作水平，可以说硬件是系统功能的基础，在硬件设计时就用该考虑到系统需要投入使用的环境条件等客观因素，将所有可能影响系统功能的因素都纳入考虑范围当中，然后根据系统所需要具备的功能来选择性能和性价比高的元器件。
（一）系统组成
在设计方案选择的基础上，使用ATMEGA328P单片机作为控制装置的智能部件。其他外围电路主要包括:复位电路、晶振电路、降压斩波电路、数字输出输入电路、超声波报警电路等。如图3.1所示。
/
图3.1 系统硬件组成
如果超声波在检测时发现有异物的存在就会自动向单片机一个警示，警示经过单片机继续传递给蜂鸣器，蜂鸣器在接受到信息之后就会马上被触发。与此同时手机移动端也会相应的接收到关于警报的消息，并附着异物的照片，手机的这一系列警报都是建立在单片机和摄像头的合作的基础上的，能够充分实现家用无线网络的监控。
目 录
引言 1
一、总体方案设计 2
（一）主要问题 2
1、安全防范方面 2
2、成员监控方面 2
（二）家庭监控特点 2
（三）家庭监控方案设计 2
二、方案论证 2
（一）设计要求 2
（二）方案设计 3
三、硬件设计 3
（一）系统组成 4
（二）单元电路设计 4
1、单片机控制电路 4
2、斩波降压电路 5
3、超声波检测电路 6
4、晶振电路与复位电路 6
5、报警电路 7
6、模块数字量接口 8
7、路由器与舵机摄像头 7
（三）总体电路图设计 10
（四）WIFI远程控制模块 10
（五）实时监控 10
四、软件设计 11
（一）程序设计思想 11
（二）部分程序设计模块 11
1、主控程序模块 12
2、超声波报警子程序 12
3、视频监控子程序 13
4、系统的调试及分析 14
五、软件程序调试 14
（一）软件介绍 15
（二）程序调试 16
（三）功能测试 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一: 元器件清单及远程监控系统整体电路图 22
附录二: 监控系统 23
附录三: 系统源程序 24
引言
现在的智能家居系统一般都是建立自无线物联网的技术基础上的，能够简化线路的布局，节省空间和能耗，使得系统的操作更加简单。现在，尽管市面上有不少的无线智能家居系统的产品可供选择，但是实际上这些产品针对的市场不明确，面向的人不具体，所以在满足空巢老人的需求上有所不足。并且当前的智能家居产品使用的技术还不先进，WIFI&Android等技术虽然已经被研发出来，但是在智能家居方面还未得到更广发的使用，所以现在市场上的智能家居产品大部分的系统功能不完善不丰富，运行系统不稳。所以一款能够充分满足空巢老人各种需求的智能家居产品的研发势在必行，并且市场前景良好。所以目前家居行业可以考虑发展功能丰富、技术先进、专门针对特殊对象的智能家居系统方面发展。
一、总体方案设计
（一）主要问题
本设计方案基于空巢老人一般的家庭监护需求，主要解决的两个问题：
1、安全防范方面
确保整个家居范围的安全、防盗、防火等。内容如下：门口、窗户区域。通过摄像机等。随时监视现场，防止非法进入。
2、成员监控方面
用户可以通过监控充分了解留守老人和儿童的情况，及时了解日常生活、游戏和病情。也可以远程协助处理紧急情况。无论是工作还是商务旅行，随时都能轻松了解家里的情况，让自己更加放心。
（二）家庭监控特点
家庭视频监控适用于普通社区家庭用户或别墅用户，各家庭视频监控系统相互独立，监控范围一般在70200平方米之间。最特别的是，家里人越多，系统发挥的作用就越大。
二、方案论证
方案论证是一种重要的研究方法，通过方案论证能够知道使用哪一种的方法可以得到想要的数据和结果，能够明晰各种方案的局限和优点，通过比对各方面的细节和性能能够从众多的方法当中筛选出最佳的一个。
（一）设计要求
设计一个家庭无线视频监控系统从任务书要求出发，要求如下:
1、用户可以下载手机客户端实时观看远程监控视频，随时了解监控范围内的情况。
2、监控区域出现明火、电器短路、有害气体泄漏等情况时，监控现场会立即声光报警，并且应在第一时间通过用户手机客户端软件报警，提醒业主和相关家属，及时采取对应措施，避免险情的发生。
3、用户使用手机客户端软件，可以方便远程地对监控站点进行设防和撤防管理。
（二）方案设计
使用WIFI模块的无线视频监控系统，基于WIFI模块的无线视频监控系统框图如图2.1所示。
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图2.1 WIFI模块的无线视频监控系统框图
该方案中使用的是单片机当中最下系统电路等，能够通过声光进行报警和指导舵机的转动。这时的的功能是基于单片机的控制之下的，能够充分实现家用无线视频监控。使用的系统时通过无线路由器来进行网络控制的，使用路由器来连接摄像头和单片机，USB接口的使用也很重要。使用者可以利用手机自动连接到网络用网络摄像，通过移动端的作用能实现手机对网络摄像的远程监控，同时可以利用手机页面上的相关功能按钮捕捉摄像中的图片，能够自动保存抓拍图片，并在手机的相册当中查看和管理。
C语言是单片机控制所使用的主要的计算机语言，手机用户即安卓用户的手机使用的计算机语言是Java，编写的程序代码和发出的指令都是由Java语言组成的。在手机移动端加入了超声波检测报警，一旦状况偏离正常就会触动警报装置进行报警预示，手机移动端会自动收到消息提醒，发挥良好的监控功能。
三、硬件设计
硬件基础决定了一个系统的总体运作水平，可以说硬件是系统功能的基础，在硬件设计时就用该考虑到系统需要投入使用的环境条件等客观因素，将所有可能影响系统功能的因素都纳入考虑范围当中，然后根据系统所需要具备的功能来选择性能和性价比高的元器件。
（一）系统组成
在设计方案选择的基础上，使用ATMEGA328P单片机作为控制装置的智能部件。其他外围电路主要包括:复位电路、晶振电路、降压斩波电路、数字输出输入电路、超声波报警电路等。如图3.1所示。
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图3.1 系统硬件组成
如果超声波在检测时发现有异物的存在就会自动向单片机一个警示，警示经过单片机继续传递给蜂鸣器，蜂鸣器在接受到信息之后就会马上被触发。与此同时手机移动端也会相应的接收到关于警报的消息，并附着异物的照片，手机的这一系列警报都是建立在单片机和摄像头的合作的基础上的，能够充分实现家用无线网络的监控。
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