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

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. 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. 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. 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. 系統設計簡介

6. 系統架構 1/3

7. 系統架構 2/3

8. 系統架構 3/3

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. 軟體架構 2/2
通訊流程圖：
TCP/IP
Protocol

11. 封包格式

12. 成果展示
 Model：HC-SR501
人體紅外線感應器

13. 成果展示
 Model：DHT22
溫濕度 & 可燃氣體偵測器
 Model：MQ9

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. 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. 成果展示
 RFID讀卡  繼電器 & 閃光喇叭

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. 謝謝！