摘要：智能家居是人們的一種居住環(huán)境，利用先進的網絡通信技術，嵌入式技術以滿足人們的需要，與普通家居相比由原來靜止的結構轉化為具有能動智能的結構工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通。AVR單片機對于常用傳感器的數據采集和執(zhí)行器的控制，易用性和可靠性俱佳。鑒于傳統(tǒng)的智能家居安防系統(tǒng)功能單一、智能化低下、誤報率高，而且不能夠實現(xiàn)遠程報警的功能。因此，本系統(tǒng)采用AVR單片機Atmega128L處理器，通過門磁傳感器并配有紅外傳感器實現(xiàn)防盜監(jiān)測以及利用CO傳感器實現(xiàn)煤氣安全保障的功能。并且通過短信形式使用戶實時的了解家居安防情況。
關鍵詞：智能家居；AVR單片機；網絡；紅外傳感器

0 引言
    隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，智能家居成為了一個熱門的研究領域。智能家居問題中面臨的主要問題就是安全防盜、電器控制等問題。智能家居不僅能夠完成出現(xiàn)問題對主人進行的報警功能，還應提供智能家居設備執(zhí)行主人的命令操作，比如通過手機或是平板電腦等終端控制電器進行做飯或是空氣清潔等工作。
    因此，智能家居中用到的傳感器主要有紅外傳感器、門磁傳感器、實時時鐘芯片等。

1 家居監(jiān)控系統(tǒng)工作原理
    系統(tǒng)主要由門磁報警、紅外傳感器報警、煤氣傳感器報警、正常工作、用戶命令執(zhí)行動作構成。
1．1 門磁報警
    門磁系統(tǒng)完成對門出入安全的監(jiān)測，主要有磁鐵和干簧管組成。當主人離開房子的時候可以啟動防盜功能，如果兩者保持正對，那么在磁鐵的作用下，干簧管兩端處于導通狀態(tài)。當門被打開時磁鐵和干簧管不再處于正對狀態(tài)，此時干簧管處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)可以通過短信進行報警。

1．2 紅外傳感器報警
    當用戶啟動紅外報警功能，在此狀態(tài)下，假如紅外傳感器監(jiān)測到有物體接觸，可以10s后再次進行監(jiān)測確認后，通過傳感器輸出有效電平信號(高電平)，通過報警器進行報警。然后通過短信通知用戶完成報警功能。
    為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以加入微波傳感器或是門磁傳感器協(xié)助紅外傳感器進行報警，可以較好地解決誤報警問題。
1．3 煤氣傳感器報警
    煤氣的主要成分是CO，因此采用CO傳感器進行報警檢測，CO傳感器輸出信號線輸出有效的電平信號進行報警，AVR單片機檢測到CO傳感器輸出電壓后，表示此時的煤氣含量超標，立即控制執(zhí)行器進行報警。如果用戶未在家中，那么可以通過發(fā)送煤氣超標的短信通知用戶。用戶可以通過主控機進行控制使得CO盡快地排除出去，保障家居安全。
1．4 正常工作狀態(tài)
    正常工作狀態(tài)時各個AVR單片機進行各自正常的工作并實時地進行數據采集，一旦發(fā)現(xiàn)數據出現(xiàn)異常，進行簡單的判斷后，通過網絡向主控機進行數據交換，報告異常，由主控機進行處理。
1．5 用戶命令執(zhí)行動作
    當用戶想進行操作家庭設備時，由短信通知主控機，主控機完成短信息的識別工作，并通過通信設備通知各個電器進行工作。此時，被控器件的輸入與控制器的輸出通過繼電器電磁隔離連接，完成整個家居系統(tǒng)的控制工作。

2 家居監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路設計
2．1 電源電路設計
    采用開關電源的穩(wěn)壓電源。開關電源的功率器件工作在狀態(tài)轉換過程中，功率損耗小，轉換效率高，而且體積小、重量輕，與之相配套的散熱器體積也大大減小，采用開關電源具有效率高、體積小、輸出穩(wěn)定等優(yōu)點。

    通過Boost升壓變換器實現(xiàn)DC-DC變換，選用小導通電阻、高開關速度的IRF640管為開關管，快速恢復二極管RHRP15120整流，減少反向導通時間，降低損耗。單片機和脈寬調制控制器SG3525通過雙閉環(huán)回路共同控制DC-DC變換電路，實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。
2．2 紅外傳感器電路設計
    紅外人體檢測在本系統(tǒng)中起到了至關重要的作用，采用紅外檢測芯片BIS0001，十分簡單易行。其典型電路如圖3所示。

2．3 時鐘芯片電路設計
    時鐘芯片在本家居系統(tǒng)中起著較為重要的作用，從基本的定時到精確的采集數據都要用到它。本系統(tǒng)采用DS1302，它是DALLAS推出的涓流充電時鐘芯片，外置32．768kHz的晶振，定時精確，有效數據保留時間較長，電路簡單。

3 家居監(jiān)控系統(tǒng)的安裝注意事項
    本系統(tǒng)主要用于家居安防，可以由用戶手動或定時自動啟動防盜功能。安裝較為簡單，但需注意以下事項：
    (1)干簧管門磁電路安裝過程中，磁鐵應安裝在門體上，而干簧管部件應安裝在門框上，這樣可以使干簧管部件方便地通過有線方式與主控單元相連接。對于磁鐵的選擇也應能控制干簧管動作，能夠保障門開即可得到響應。
    (2)電源部分是十分重要的，本系統(tǒng)由于采用GSM短信通信，因此電流應當盡可能有所保證，作者采用的是輸出電流3A的高質量開關電源，效率比較高，且能滿足電流的要求。采用蓄電池作為后備電源，可保證系統(tǒng)斷電后，正常工作一定的時間。
    (3)對于紅外人體檢測傳感器的安裝，應當在紅外傳感器熱釋電元件前部加入菲涅爾透鏡，而且若較長時間收到陽光照射，需要附加有色透鏡或是增加濾光片。設計PCB板時保證有效良好的接地，以減小外界的干擾。

4 結論
    本文介紹了一種基于AVR單片機的簡易智能家居監(jiān)控系統(tǒng)，通過Atmega128L單片機系統(tǒng)與外圍傳感器相結合構成了家居安防系統(tǒng)。利用先進的嵌入式技術與網絡通信技術相結合，使得家居生活安全防護的各個子系統(tǒng)配合起來，不僅能夠實現(xiàn)家居對外來人員的防護問題，而且能夠進行室內煤氣泄漏監(jiān)測，用戶操作簡單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報率低。隨著現(xiàn)代人們安全意識的增強以及科學技術的快速發(fā)展，相信報警器必將在更廣闊的領域得到更深層次的應用。若能夠完美地配合智能家居控制系統(tǒng)，則能夠保持家庭與外界信息交流相暢通，滿足人與居住環(huán)境相協(xié)調，這可以視為物聯(lián)網應用的終端體現(xiàn)，是未來家居發(fā)展的趨勢。