1.設計方案目標：

智能居家安全衛士系統是利用先進的計算機技術、綜合布線技術、依照人體工程學原理，融合個性需求，將與家居生活有關的各個子系統有機地結合在一起，實現“以人為本”的全新家居生活體驗。高性能ATMEL最新MCU及Xmega和UC3系列產品是基于設計出一款高處理性能和低功耗功能的內核而開發的產品。此系列繼承ATMEL家族優良基礎。基于ATMEL最新MCU及Xmega和UC3系列產品為控制芯片的居家安全衛士（MI—home），以“方便、舒適、享受、超前、舒心”為主題，我們設計了以下幾個模塊：“非接觸式IC刷卡門禁模塊”、“防盜防火報警模塊”、“安全控電模塊”、“空氣質量檢測模塊”、“溫濕度檢測模塊”、“GSM無線通信模塊”、“時間控制模塊”、“可擴展模塊”。整個系統基本上能解決日常生活中的問題，解決家庭隱患，每個系統又有著細節處的功能。

各個模塊的設計：

非接觸式IC刷卡門禁模塊

家庭的入戶門采用非接觸式IC卡，因為非接觸式IC卡具有唯一的密碼，用于密鑰比較安全；非接觸式IC卡又稱射頻卡，由IC芯片、感應天線組成，封裝在一個標準的PVC卡片內，芯片及天線無任何外露部分,是世界上最近幾年發展起來的一項新技術。它成功的將射頻識別技術和IC卡技術結合起來,結束了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題,是電子器件領域的一大突破.卡片在一定距離范圍(通常為5—10mm)靠近讀寫器表面，通過無線電波的傳遞來完成數據的讀寫操作。非接觸式IC卡的組成：一部分是電源信號，該信號由卡接收后，與其本身的L/C產生諧振，產生一個瞬間能量來供給芯片工作。另一部分則是結合數據信號，指揮芯片完成數據、修改、存儲等，并返回給讀寫器。由非接觸式IC卡所形成的讀寫系統，無論是硬件結構，還是操作過程都得到了很大的簡化，同時借助于先進的管理軟件，可脫機的操作方式，都使數據讀寫過程更為簡單。

非接觸式IC卡可靠性高，與讀寫器之間無機械接觸，避免了由于接觸讀寫而產生的各種故障。由于非接觸通訊，讀寫器在10CM范圍內就可以對卡片操作，所以不必插撥卡，非常方便用戶使用。非接觸式卡使用時沒有方向性，卡片可以在任意方向掠過讀寫器表面，既可完成操作，這大大提高了每次使用的速度。

非接觸式卡中有快速防沖突機制,能防止卡片之間出現數據干擾，因此，讀寫器可以“同時”處理多張非接觸式IC卡。這提高了應用的并行性，,無形中提高系統工作速度。

非接觸式卡的序列號是唯一的，制造廠家在產品出廠前已將此序列號固化,不可再更改。非接觸式卡與讀寫器之間采用雙向驗證機制，即讀寫器驗證IC卡的合法性，同時IC卡也驗證讀寫器的合法性。非接觸式卡在處理前要與讀寫器之間進行三次相互認證，而且在通訊過程中所有的數據都加密。此外，卡中各個扇區都有自己的操作密碼和訪問條件。

非接觸式卡的存儲器結構特點使它一卡多用，能運用于不同系統，用戶可根據不同的應用設定不同的密碼和訪問條件。

家庭入戶門鎖采用電磁鎖。電磁鎖利用電生磁的原理，當電流通過矽鋼片時，電磁鎖會產生強大的吸力緊緊的吸住吸附鐵板達到鎖門的效果，只要小小的電流電磁鎖就會產生莫大的磁力。電磁鎖沒有復雜的機械結構以及鎖舌的構造，而且易于自動控制。控制電磁鎖電源的門禁系統識別人員正確后即斷電，電磁鎖失去吸力即可開門。

防盜防火報警模塊

防盜防火報警模塊包括紅外熱釋電傳感器、煙霧傳感器和門磁。

人體都有恒定的體溫，一般在37度左右，會發出特定波長10μm左右的紅外線，紅外探測器就是靠探測人體發射的10μm左右的紅外線而進行工作的。人體發射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續電路經檢測處理后就能產生報警信號。它本身不發任何類型輻射，器件功耗很小，隱蔽性較好，價格低廉。

煙霧傳感器就是通過監測煙霧的濃度來實現火災防范的，報警器內部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術先進，工作穩定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統中，性能遠優于氣敏電阻類的火災報警器。它在內外電離室里面有放射源镅241，電離產生的正、負離子，在電場的作用下各自向正負電極移動。在正常的情況下，內外電離室的電流、電壓都是穩定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。干擾了帶電粒子的正常運動，電流，電壓就會有所改變，破壞了內外電離室之間的平衡，于是無線發射器發出無線報警信號，通知遠方的接收主機，將報警信息傳遞出去。

門磁是由無線發射模塊和磁塊兩部份組成，在無線發射模塊有兩個箭頭處有一個“鋼簧管”的元器件，當磁體與鋼簧管的距離保持在1.5厘米內時，鋼簧管處于斷開狀態，一旦磁體與鋼簧管分離的距離超過1.5厘米時，鋼簧管就會閉合，造成短路，報警指示燈亮的同時向主機發射報警信號。

安全控電模塊

該模塊利用繼電器，當業主離家打開防衛模式時，自動將給不必要的電器斷電。以減少小功率電器用電及線路損耗，實現節能減排。

空氣質量模塊

利用空氣質量傳感器對有氣味的氣體做一檢測及時反饋給業主，通知業主及時開窗通風。

溫濕度檢測模塊

利用DHT數字溫濕度傳感器將實時溫度濕度傳到主機，反饋給業主。

GSM無線通信模塊

全球移動通訊系統Global System of Mobile communication即GSM，是當前應用最為廣泛的移動電話標準。GSM 較之它以前的標準最大的不同是他的信令和語音信道都是數字式的。由于采用了高效調制器、信道編碼、交織、均衡和語音編碼技術，使系統具有高頻譜效率。由于每個信道傳輸帶寬增加，使同頻復用栽干比要求降低至9dB，故GSM系統的同頻 復用模式可以縮小到4/12或3/9甚至更小（模擬系統為7/21）；加上半速率話音編碼的引入和自動話務分配以減少越區切換的次數，使GSM系統的容量 效率（每兆赫每小區的信道數）比TACS系統高3～5倍。GSM標準所提供的開放性接口，不僅限于空中接口，還有報刊網絡直接以及網絡中各設備實體之間。GSM系統通過鑒權、加密和TMSI號碼的使用，達到安全的目的。鑒權用來驗證用戶的入網權利。加密用于空中接口，由SIM卡和網絡AUC的密鑰決定。TMSI是一個由業務網絡給用戶指定的臨時識別號，以防止有人跟蹤而泄漏其地理位置。

該系統利用GSM實現業主遠程控制，將家里的情況實時反映給業主，業主也可以遠程控制家中電器的狀態。

時間控制模塊

通過控制繼電器來實現時間自動化控制；業主可設置時間打開某些電器，并設置打開的時間，也可以讓在某段時間內例如每天重復。

可擴展模塊

運用無線通信技術，業主可以控制任意用電器。例如，在歸家之前打開空調、熱水器、電飯鍋等。