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智慧家庭

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在住家中,由於裝潢的因素,佈線是一個最大的問題。本專題特別選用 ESP8266(WiFi) 做為感測器與控制主機的通訊,並在控制主機上架設 WiFi AP,避免影響使用者家中現有的 AP 或使用者沒有 AP 的情況。

智慧家庭使用 Raspberry Pi 當控制主機,接收由 Arduino 控制的各種感測器(溫溼度、人體紅外線、CO偵測、RFID感應、門鎖控制、磁簧開關、閃光喇叭、燈光、風扇等)的資訊。

Arduino 透過 ESP8266 利用 WiFi 連線到 Raspberry Pi 上的 WiFi AP 傳送訊號,Raspberry Pi 透過 Ethernet 連到雲端讓使用者離開家中仍然可以遠端監控狀態。

本系統預計規劃為三個階段:
一、能在 Raspberry Pi 上的 web 顯示與控制各種感測器
二、能在遠端使用 web 監控各種感測器
三、能使用時序控制、連動控制

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智慧家庭

  1. 1. 104年物聯網平台程式開發人才訓練班 專案組員:陳O富、黃O祥、何O鈞、李O翰、許O任、連O 2015/11/4
  2. 2. 智慧家庭 • 專題緣起 • 系統功能 • 系統設計簡介 • 系統架構 • 軟體架構 • 封包格式 • 成果展示 • 硬體規格
  3. 3. 專題緣起 自行建立並擁有屬於自己的智慧家庭是每一個科技人 的夢,世界首富比爾蓋茲花了7年時間(約35 億元新台 幣)打造科技豪宅 “Big House ”,本組利用課程中 學到的知識與技能,整合現有的技術,以最經濟、實用 的方式來建立自己的智慧家庭。 智慧家庭結合電腦、微處理器、通訊、消費性電子產 品、控制系統及感測器等不同領域,藉由微處理器讀取 各種感測器的狀態,讓電腦控制系統調整空調或照明, 可從戶外進行室內操控或監視,作為安全監控、門禁管 理,以提供居住者舒適便利、安全安心的生活品質。
  4. 4. 系統功能 溫濕度偵測 可燃氣體偵測 紅外線偵測 門鎖控制 磁簧開關偵測 蜂鳴器控制 RFID讀卡 燈光控制 風扇控制 時序控制 遠端控制 連動控制 Web Server控制中心
  5. 5. 系統設計簡介
  6. 6. 系統架構 1/3
  7. 7. 系統架構 2/3
  8. 8. 系統架構 3/3
  9. 9. 軟體架構 1/2 軟體堆疊圖: Hardware Ethernet USBWiFi TCP/IP Socket HTTP Web Server (Python flask) Linux kernel & drivers TCP Server (C Language) Message QueueFile I/O MMC/SD
  10. 10. 軟體架構 2/2 通訊流程圖: TCP/IP Protocol
  11. 11. 封包格式
  12. 12. 成果展示  Model:HC-SR501 人體紅外線感應器
  13. 13. 成果展示  Model:DHT22 溫濕度 & 可燃氣體偵測器  Model:MQ9
  14. 14. 成果展示 門禁系統  IC卡感應模組  電子鎖  磁簧開關 磁簧開關(瓦斯、紅外線)偵測異常時,啟動蜂鳴器,傳送簡訊、Email
  15. 15. 成果展示 繼電器 閃光喇叭 電扇 燈光 門口紅外線偵測,開啟燈光,方便開門;RFID讀卡,開啟門鎖、風扇
  16. 16. 成果展示  RFID讀卡  繼電器 & 閃光喇叭
  17. 17. 項目 功能 品名 數量 介面 備註 1 控制主機 Raspberry Pi 1 900MHz quad-core ARM Cortex-A7 CPU、1GB LPDDR2 SDRAM 2 控制器 Arduino 3 CPU:ATMEGA328、Digital I/O Pins:14 (of which 6 provide PWM output)、Analog Input Pins:6 、SRAM:2 KB (ATmega328P) 3 WiFi AP EDIMAX EW- 7811Un 1 USB IEEE 802.11b/g/n(1T1R) 4 WiFi 通訊模組 ESP8266 3 UART 802.11 b/g/n、3.3 V DC 5 溫濕度偵測 DHT22 3 GPIO humidity 0-100% RH、temperature -40~80 Celsius、3.3-6V DC 6 可燃氣體(一氧 化碳)偵測 MQ9 1 GPIO/AO DC 5V、可測範圍:一氧化碳10 to 1000ppm、可燃氣體100 to 10000ppm 7 人體紅外線偵測 HC-SR501 2 GPIO 4.5-20V DC、感應角度:<110度錐角、感應距離:7米以內(距離可調) 8 磁簧開關偵測 磁簧開關 1 GPIO NC 9 門鎖控制 插梢鎖(推拉 式電磁鐵) 1 GPIO 5V 10 RFID讀卡 RFID MFRC-522 1 SPI 3.3V DC、13.56MHz、支持的卡類型:mifare1 S50、mifare1 S70、mifare UltraLight、 mifare Pro、mifare Desfire 11 蜂鳴器控制 閃光喇叭 1 繼電器 /GPIO 110V AC 12 燈光控制 燈光 2 繼電器 /GPIO 110V AC 13 冷氣(風扇)控制 插座 1 繼電器 /GPIO 110V AC 硬體規格
  18. 18. 謝謝!

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