树莓派的防盗报警系统
摘 要现代社会经济发展越来越快，人们对生活的享受越来越注重，在物质满足的前提下，人们更加向往外面的世界，在外出旅游或者出差时，家里经常属于空城状态，特别是在治安不好的城市里，更加让人担心家里的安全状态，现代的物理系防盗已经不能够满足人们的需求，人们急切需要一种可监视化的防盗报警系统。基于树莓派的防盗报警系统以树莓派3代B型开发板作为开发平台，本系统以树莓派自带的Linux操作系统作为开发环境，ngrok作为公网映射的安全通道，利用Python编程语言对硬件模块进行控制，并在本设计中合理添加一些开源软件，实现开发板和网页端实现相互调用，进而完成整个设计。
目 录
一、 引言 1
（一） 开发背景 1
（二） 选题意义 1
（三） 设计目标 1
（四） 开发软件 1
（五） 开发硬件 3
二、 系统分析与设计 5
(一) 系统功能需求 5
(二) 电路图设计 5
(三) 实物连接 6
(四) 系统环境配置 7
三、 概要设计 10
(一) 基本设计和处理流程 10
(二) 系统功能模块图 11
四、 系统具体功能实现 12
(一) 远程网络监控 12
(二) 触发红外报警 13
(三) 邮件通知 14
五、 系统测试 15
（一） 系统测试环境 15
（二） 测试过程 16
（三） 测试结果 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
引言
开发背景
从我自身的经历说起，今年在校外实习，在外租的房子，平常都是在公司上班，有好几次下班回家都感觉家里有人进去过我的房间，但苦于一直没有证据无法说是别人进去的，所以就有了这个想法，当我不在家的时候能够在别人进入我的房间时发邮件通知我，并能够随时随地可以通过监控查看家里情况，能够起到足够的防盗，并且可以在一定程度上保障我的人身安全。
选题意义
防盗报警一直都是人们关注的热点话题，同时也是对自身财富
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
安全的保护，更是对自己人身安全的保障。
设计目标
基于树莓派防盗报警系统要求实现实时防盗监控。主要设置目标包括可以远程实时监控，并能够在外人闯入时发送邮件告知我。同时也可以在触动人体红外感应时蜂鸣器进行警报并发送通知。
开发软件
RPi.GPIO
RPi.GPIO是以Python为控制语言对树莓派进行针脚控制的GPIO库，和Arduino的wiring系统比较相似，包括一成套GPIO的运行命令，利用GPIO命令能够控制树莓派上所有的GPIO针脚。本系统利用Python编写的语言脚本控制、查询针脚。网上有RPi.GPIO在树莓派安装的详细教程，不在此赘述。树莓派3代板共有40个引脚：GND对应硬件模块的负极，GPIO对应的是硬件模块接地的部分。针脚针脚如图11所示：
图11 树莓派3代B型针脚图
Win32 Disk Imager
入手的树莓派是一块裸板，需要用Disk进行烧录系统到TF卡以启动树莓派。
Python
Python是对对象进行简单的解释型计算机程序设计语言，也是树莓派基本的开发语言，在整个系统中起到了不可或缺的部分。
motion
motion是Linux系统下一款开源的摄监控以及运动监测软件，在树莓派上的详细安装教程网上有，不赘述。
SMTP
SMTP在邮件传输协议中相对简单一点，在本系统中需要在树莓派上实现邮件传输，为了不给开发板太大的运行压力，所以使用SMTP作为本系统中邮件传输的协议。
开发硬件
树莓派
树莓派是一款基于ARM的、只有信用卡一般大小的微型电脑主板，主要操作系统是Linux。本系统选用3代B型树莓派。树莓派接口示意图12如下：
图12 树莓派接口示意图
HCSR501人体红外感应模块
通过红外感应进而判别是否有人进入感应区域。模块参数以及配件如图13所示：
图13 HCSR501人体红外感应模块
有源蜂鸣器模块
模块描述以及接口说明如图14所示：
图14 有源蜂鸣器模块
树莓派官方摄像头
摄像头构造及安装效果如图15所示:
图15 树莓派官方摄像头
树莓派无线USB网卡免驱动WiFi
杜邦线
因为树莓派和硬件模块都是针脚型，所以杜邦线选用公对母型。
读卡器
对树莓派进行读写系统。
面包板
板子上有很多小插孔，各种硬件模块可根据自身需求随便拔出或插入，免去了焊接，为不熟悉焊接的人大量的节省了电路的组装时间。同时也可以为树莓派进行分压，防止电流过大导致烧坏树莓派。
系统分析与设计
系统功能需求
树莓派防盗报警系统是基于Linux平台下的监控。目的是加强自己住所的防盗性能，保障自己的人身以及财产安全，主要功能如下：在树莓派开启布放的情况下可以远程查看监控情况，手机端能够在有人闯入时接收到报警的邮件通知，触动红外感应进行蜂鸣器报警并能够及时发送邮件通知。
电路图设计
在本系统的设计中，蜂鸣器用到了树莓派的#1、#9、#11号针脚，人体红外感应用了#2、#12、#14针脚。简易电路设计如图21所示：
图21 电路图简易设计
实物连接
为防止电流过大烧坏树莓派，所以在实物连接时加上面包板进行分压。实物连接如图22所示：
图22 实物连接
系统环境配置
系统下载与烧写
树莓派是一块裸板，启动之前需要对其烧写系统才能正常启动。理论上讲，在没有烧写系统的时候，树莓派应该也可以像电脑那样正常启动，只是电脑上有BIOS或EFI做启动信息输出，而树莓派没有，所以树莓派在没有插入烧写系统的Micro TF（即TF）卡时是无法进入操作界面的。要想正常启动树莓派，必须在不小于8G的TF卡中烧写树莓派的专属系统。
目 录
一、 引言 1
（一） 开发背景 1
（二） 选题意义 1
（三） 设计目标 1
（四） 开发软件 1
（五） 开发硬件 3
二、 系统分析与设计 5
(一) 系统功能需求 5
(二) 电路图设计 5
(三) 实物连接 6
(四) 系统环境配置 7
三、 概要设计 10
(一) 基本设计和处理流程 10
(二) 系统功能模块图 11
四、 系统具体功能实现 12
(一) 远程网络监控 12
(二) 触发红外报警 13
(三) 邮件通知 14
五、 系统测试 15
（一） 系统测试环境 15
（二） 测试过程 16
（三） 测试结果 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
引言
开发背景
从我自身的经历说起，今年在校外实习，在外租的房子，平常都是在公司上班，有好几次下班回家都感觉家里有人进去过我的房间，但苦于一直没有证据无法说是别人进去的，所以就有了这个想法，当我不在家的时候能够在别人进入我的房间时发邮件通知我，并能够随时随地可以通过监控查看家里情况，能够起到足够的防盗，并且可以在一定程度上保障我的人身安全。
选题意义
防盗报警一直都是人们关注的热点话题，同时也是对自身财富
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安全的保护，更是对自己人身安全的保障。
设计目标
基于树莓派防盗报警系统要求实现实时防盗监控。主要设置目标包括可以远程实时监控，并能够在外人闯入时发送邮件告知我。同时也可以在触动人体红外感应时蜂鸣器进行警报并发送通知。
开发软件
RPi.GPIO
RPi.GPIO是以Python为控制语言对树莓派进行针脚控制的GPIO库，和Arduino的wiring系统比较相似，包括一成套GPIO的运行命令，利用GPIO命令能够控制树莓派上所有的GPIO针脚。本系统利用Python编写的语言脚本控制、查询针脚。网上有RPi.GPIO在树莓派安装的详细教程，不在此赘述。树莓派3代板共有40个引脚：GND对应硬件模块的负极，GPIO对应的是硬件模块接地的部分。针脚针脚如图11所示：
图11 树莓派3代B型针脚图
Win32 Disk Imager
入手的树莓派是一块裸板，需要用Disk进行烧录系统到TF卡以启动树莓派。
Python
Python是对对象进行简单的解释型计算机程序设计语言，也是树莓派基本的开发语言，在整个系统中起到了不可或缺的部分。
motion
motion是Linux系统下一款开源的摄监控以及运动监测软件，在树莓派上的详细安装教程网上有，不赘述。
SMTP
SMTP在邮件传输协议中相对简单一点，在本系统中需要在树莓派上实现邮件传输，为了不给开发板太大的运行压力，所以使用SMTP作为本系统中邮件传输的协议。
开发硬件
树莓派
树莓派是一款基于ARM的、只有信用卡一般大小的微型电脑主板，主要操作系统是Linux。本系统选用3代B型树莓派。树莓派接口示意图12如下：
图12 树莓派接口示意图
HCSR501人体红外感应模块
通过红外感应进而判别是否有人进入感应区域。模块参数以及配件如图13所示：
图13 HCSR501人体红外感应模块
有源蜂鸣器模块
模块描述以及接口说明如图14所示：
图14 有源蜂鸣器模块
树莓派官方摄像头
摄像头构造及安装效果如图15所示:
图15 树莓派官方摄像头
树莓派无线USB网卡免驱动WiFi
杜邦线
因为树莓派和硬件模块都是针脚型，所以杜邦线选用公对母型。
读卡器
对树莓派进行读写系统。
面包板
板子上有很多小插孔，各种硬件模块可根据自身需求随便拔出或插入，免去了焊接，为不熟悉焊接的人大量的节省了电路的组装时间。同时也可以为树莓派进行分压，防止电流过大导致烧坏树莓派。
系统分析与设计
系统功能需求
树莓派防盗报警系统是基于Linux平台下的监控。目的是加强自己住所的防盗性能，保障自己的人身以及财产安全，主要功能如下：在树莓派开启布放的情况下可以远程查看监控情况，手机端能够在有人闯入时接收到报警的邮件通知，触动红外感应进行蜂鸣器报警并能够及时发送邮件通知。
电路图设计
在本系统的设计中，蜂鸣器用到了树莓派的#1、#9、#11号针脚，人体红外感应用了#2、#12、#14针脚。简易电路设计如图21所示：
图21 电路图简易设计
实物连接
为防止电流过大烧坏树莓派，所以在实物连接时加上面包板进行分压。实物连接如图22所示：
图22 实物连接
系统环境配置
系统下载与烧写
树莓派是一块裸板，启动之前需要对其烧写系统才能正常启动。理论上讲，在没有烧写系统的时候，树莓派应该也可以像电脑那样正常启动，只是电脑上有BIOS或EFI做启动信息输出，而树莓派没有，所以树莓派在没有插入烧写系统的Micro TF（即TF）卡时是无法进入操作界面的。要想正常启动树莓派，必须在不小于8G的TF卡中烧写树莓派的专属系统。
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