家庭安保系统设计论文

家庭安保课题设计报告

设 计 题 目： 家庭安保系统 学 院、 系： 信息工程学院

计算机科学与技术系

专 业 (方 向)： 计算机科学与技术 年 级、 班： 2010级2班 学 生 姓 名： XXX 任 课 教 师： XXX

____2013___年 6 月 28

家庭安保系统

摘 要

伴随着互联网的快速发展，各种智能化产品也在不断问世。家庭安全保护在现社会也随着技术的发展也开始智能化，根据家庭安保市场的增长趋势，我们希望建立一种基于微处理器的家庭安保系统，它能够识别异常事件并采取相应的报警措施！

家庭安保方面的异常有：非法入侵、火灾、水灾等异常。针对不同异常，我们安装不同意异常感应器，当感应器一旦探测数相应的异常事件，系统自动发出警报、根据异常类型自动电话拨号相应的机构或主人。并且将异常类型和响应的方式记录下来，以便以后查询！

[关键词] 软件工程 家庭安保 安保系统 论文设计 感应器

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目录

一、引言 .............................................................................................................. 4 1、开发目的 ............................................................................................................. 4 2、软件基本信息 ..................................................................................................... 4 3、开发背景 ............................................................................................................. 4 4、软件介绍 ............................................................................................................. 5 5、软件需求 ............................................................................................................. 6 6、软件使用文档 ..................................................................................................... 6 二、可行性分析 .................................................................................................. 6 1、可行性研究 ......................................................................................................... 6

1.1、技术可行性 ............................................................................................ 6 1.2经济可行性 ............................................................................................... 7 1.3操作可行性 ............................................................................................... 8 2、系统流程图 ......................................................................................................... 8 3、系统数据流图 ..................................................................................................... 8

3.1、顶级数据流图： .................................................................................... 8 3.2、1级数据流图： ..................................................................................... 9 3.3、2级数据流图： ................................................................................... 10 3.4、3级流程图： ....................................................................................... 10 4、数据字典 ........................................................................................................... 11

4.1、工具说明： .......................................................................................... 12 三、需求分析 .................................................................................................... 15 1、功能需求 ........................................................................................................... 15 2、性能需求 ........................................................................................................... 15 3、实体-联系图（E-R图） .................................................................................. 16 4、状态转化图 ....................................................................................................... 17 四、总体设计 .................................................................................................... 18 1、描绘软件结构图形工具的简介 ....................................................................... 18

1.1、层次图 .................................................................................................. 18 1.2、结构图 .................................................................................................. 19 2、面向数据流设计方法 ....................................................................................... 19

2.1、信息流的类型 ...................................................................................... 20 2.2、变换分析 .............................................................................................. 21 3、软件结构设计 ................................................................................................... 22

3.1、设计步骤 .............................................................................................. 22 3.2、软件结构设计 ...................................................................................... 23 五、详细设计 .................................................................................................... 27 1、设计说明 ........................................................................................................... 28

1.1、设计任务 .............................................................................................. 28 1.2、设计方法 .............................................................................................. 28 1.3、设计工具 .............................................................................................. 28 2、设计内容 ........................................................................................................... 28

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2.1、家庭安保系统功能模块图 .................................................................. 29 2.2、模块流程图 .......................................................................................... 30 六、编码 ............................................................................................................ 36 七、测试 ............................................................................................................ 36 八、参考资料 .................................................................................................... 36

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家庭安保系统

一、引言

1、开发目的

随着经济的发展，人们家庭收入日益提高，家庭财产安全保障和家庭自身设备的操作安全已成我们不可不关注的问题，如盗窃、家庭火灾等。若果没有好的软件设备来管理，会使入室盗窃者更加猖獗，是家庭灾难不能及时抢救而导致更大的财产损失，更胜着造成人身伤害。为了是人们不再为这些烦恼而困惑，所以组织开发此项目！

2、软件基本信息

软件名称：家庭安保系统 开发人员：XXX

开发时间：2013年6月1日 开发周期：一个月

结束时间：2013年6月30日

3、开发背景

随着人们生活水平的提高和网络的普及，安全防护越来越深入人

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心。尤其是近几年信息技术的发展和人们居住环境的改善，促使人们对家庭安保的意识得到空前强化。家庭安保系统正是同步的利用了硬件设备和软件技术达到家庭安全保证目的，使人们更加安心的工作，从而在社会中大受欢迎。一出现就以每年40%的增长速度迅速成为市场增长最快的一个产品，其市场需求不可限量。

得益于经济的快速发展，人们生活节奏越来越快，照顾和了解家庭情况的时间也将越来越少。不过，现代科技的高速发展，正使得实时防控家庭情况等成为一种可能。人们可以安心于繁忙工作，并根据情况及时作出回应。在这种情况下，家庭安保系统的应用就显得尤为迫切了。 其实，家庭安保系统是社会发展的必然产物，它是个人对社会单元细胞--家庭的安全要求。

4、软件介绍

本软件的设计理念是主要分为两部分，第一部分是各个异常传感器的安装与异常信息采集，不同传感器将来接收不同异常的信息，传送到异常分析模块，分析模块完成异常信息分析后产生处理命令，再由相应模块将结果命令发送给对应的处理硬件进行处理，完成异常信息存储，警报响起，报警电话拨打；第二部分是家庭主人对系统相关信息的操作，打开系统的控制面板（选择一台PC机安装上此程序，其控制面板便是程序的主界面）后输入登录系统命令，进入修改系统命令或配置信息的模块，进行相关信息的设置，主要有用户的使用系统命令的信息配置、传感器接收异常产生异常信息的设置、异常响应信息设置、报警电话设

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置等若干信息设置。

5、软件需求

针对本系统的设计所涉及的硬件有：个人PC机一台、固定电话一部、移动电话若干部、报警器若干、不同传感器若干。

6、软件使用文档

软甲设计说明书、模块功能说明书、开发代码说明书、软甲测试说

明书、软件使用说明书。

二、可行性分析

系统开发的最初是工作，对整个系统进行宏观的分析。在较的层此上以抽象的方式进行系统可行性分析与设计。以下便是家庭安保系统的可行性分析过程。

1、可行性研究

1.1、技术可行性

该系统是建立一种基于未处理器的家庭安保系统，它能够识别异常事件并采取相应的防护措施这些异常事件包括：非法进入、火灾、水淹等，一旦异常情况出现就会被相应的感应器所感应到，系统应自动的发出警报，是电话想救援中心发送救助信息，向户主通知异常情况，同时存储异常信息！

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本软件在硬件上使用的是当今社会发展很普遍的设备，例如有：PC机、各式感应器、电话机、报警器等，所以在硬件设备是不存在问题的；在软件方面，当家里有陌生人强行进入时或发生火灾、水灾、煤气泄漏等异常情况时，相应感应器发送数据信息给系统主机，系统主机根据异常信息做出对应的响应。例如：将异常信息存储，让警报器响起，拨打求助电话，给主人拨打电话通知。所以整个系统软件在现有的硬件技术和软件技术上都是可行的。

1.2经济可行性

经济可行性从三个方面来展开讨论：

一方面是从我们开发者角度来看，整个系统从项目提出，到项目可行分析，到软件设计，到软件设计，到代码编写，到软件测试，最后安装到用户的家庭。总体显示难度不会很大，周期也不会很长，代码编写也不很多。所以开发成本不高，是可行的！

另一方面便是从用户角度来看，需要购买的硬件设备有PC机一台（一台3000元左右），感应器五个（一个30元左右），警报器一个（一个50元左右），电话机一台（一个50元左右）。所以总计：3250元左右。所以购买成本也不会高，是可行的！

最后一方面便是收益利润方面，从以上两个方面的分析，以及现在社会的需求可以知道，收益利润是可观的，所以这方面也是可行的！

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1.3操作可行性

本系统软件在安装和初始化可有专业人员根据用户的要求来安装初始化，而后的配置操作用户自己也可根据软件使用手册说明书来操作使用。整个操作简单易懂，很容易被用户快速掌握和使用，所以在操作可行性是可行的！

2、系统流程图

以下是家庭安保的系统流程图：

图2-2-1：系统流程图

3、系统数据流图

3.1、顶级数据流图： 以下是系统顶级数据流图：

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图2-3-1：顶级数据流图

3.2、1级数据流图：

以下是家庭安保系统1级数据流图：

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图2-3-2：1级数据流图

3.3、2级数据流图：

以下是家庭安保系统的2级流程图：

图2-3-3: 2级流程图

3.4、3级流程图：

以下是家庭安保系统的3级流程图：

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图2-3-4： 3级流程图

4、数据字典

完成系统数据流图后，接下来完成于数据流图相辅相成的数据字典，数据字典是关于数据信息的集合，也就是对数据流图中的包

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含的所有元素的定义的集合。

4.1、工具说明：

数据字典最主要的用途书提供人查阅对不了解的条目的解释，数据字典的作用也正是在软件分析和设计的过程中给人提供关于数据的描述信息。

数据流图和数据字典共同构成系统的逻辑模型，没有数据字典，数据流图就不严格，然而没有数据流图，数据字典也难于发挥作用。只是数据流图和数据流图中的每个元素的精确定义放在一起，才能共同构成系统的规格说明书。

在数据字典中记录数据元素的以下信息：一般信息（名字，别名，描述），定义（数据类型，长度，结构），使用特点（值的范围，使用方式），控制信息（来源，用户，使用它的程序），分组信息（父结构，物理位置）等。

家庭保安系统的数据字典： 表2-4-1：用户命令数据字典 名字：用户命令 别名：控制命令 描述：当用户对系统进行设置或调整时需要输入的控制命令 定义：用户命令=命令编号+命令名称+命令内容+命令作用 位置：输入到用户命令处理程序中

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表2-4-2：显示信息数据字典 名字：显示信息 别名： 描述：当任何处理或动作完成后要向显示器传送操作信息 定义：显示信息=信息编号+信息名称+信息内容+所属操作或处理 位置：传送到显示器上 表2-4-3：传感信号数据字典 名字：传感信号 别名： 描述：当不同的传感器感应到危险时发出不同的传感信号，以便传感器检测处理 定义：传感信号=信号编号+信号名称+信号作用+所属传感器 位置：当传感器感应到相信号后发送到传感器监测处理程序中 表2-4-4:家庭用户数据字典 名字：家庭用户 别名： 描述：确定当前可操作的用户范围，使其在使用方面具有安全性，同时也可以确定当发生危险时应向哪些人通报 定义：家庭用户=用户编号+用户姓名+用户密码+用户电话号码 位置：保存在数据库中

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表：2-4-5：传感器数据字典 名字：传感器 别名： 描述：不同的传感器感应不同的危险信号，感应到险情时发送感应数据，以便处理数据响应 定义：传感器=传感器编号+传感器名称+传感类别+传感信息 位置：安装在家庭各个可能出现险情的地方 表2-4-6：报警器数据字典 名字：报警器 别名： 描述：当传感器感应到险情之后将数据传送给异常数据判断系统，系统综合处理险情分类之后生成报警信号传送给相应的报警器，以便处理危险 定义：报警器=报警器编号+报警器名称+报警类别+报警信息 位置：安装在家庭的各个位置 表2-4-7：电话机数据字典 名字：电话机 描述：当发生危险之后，保安系统分类之后将电话拨号将险报告给相应的人员或机构 定义：电话机=电话机编号+电话机名称+报告险情的类别+报告具体信息 位置：家庭或组织人员经常出入的位置 14

三、需求分析

在上面的可行性研究阶段已经粗略的了解了用户以及系统的需求。接下来进入真正的需求分析阶段，通过这个阶段的研究，我们就知道了系统必须做什么了！

1、功能需求

整个系统在控制方面大体分为两部分，一部分是通过系统对输入接口的控制，对输入信息的采集；另一部分是系统通过不同输出接口的控制，对不同的异常事件进行对应的响应。

以下是系统控制图：

图3-1-1： 功能系统控制图

2、性能需求

接收异常子系统必须对异常的检测敏感与实时，处理系统迅速处理发送响应的信号，响应的子系统必须响应及时并且准确。

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3、实体-联系图（E-R图）

图2-3-1：实体-联系图（E-R图）

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4、状态转化图

状态是任何可以被观察到的系统行为模式，一个状态代表系统的一种行为模式，状态规定了系统对事件的响应方式。对事件的响应可以是一个或者一系列动作，也可仅仅改变状态本身。

图2-4-1：家庭安保系统状态转换图

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四、总体设计

想要开发出真正满足用户需求的软件产品，首先必须知道用户的需求对软件需求的深入理解是软件开发工作获得成功的前提条件。

通过需求分析阶段的研究，我们已经了解到了该系统需要做什么，实现哪些功能。从可行性分析得到的数据流图作为出发点，结合需求分析得到的实体-联系图和状态转化图为参考开始设计软件的总体结构。

1、描绘软件结构图形工具的简介

1.1、层次图

层次图是描绘软件的层次结构。层次图中的一个矩形框代表一个模块，方框间的连线表示调用关系而不是组成关系，下面用家庭安保系统为例来体现层次图的魅力：

图4-1-1： 家庭安保系统的层次图

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1.2、结构图

结构图是进行软件结构设计的另一个有力的工具。结构图和层次图类似，也是描绘软件结构的图形工具，图中一个方框代表一个模块，框内注明模块的名字或主要功能；方框之间的箭头（或直线）表示模块之间的调用关系。一般的惯例是图中位于上方的方框代表的模块调用下方的模块，这样使得不用箭头也不会产生二义性，所以模块之间不用箭头而用直线表示调用关系。用带注释的箭头表示模块调用过程中来回传递的信息。下面同样以家庭安保系统的结构图为例来体现：

图4-1-2： 家庭安保系统的结构图

2、面向数据流设计方法

面向数据流的设计方法的目标是给设计软件结构的一个系统化的途径；数据流图描绘信息流在系统中加工和流动的情况，而面向数据流设计方法可以把数据流变换成软件结构。

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2.1、信息流的类型 A、变换流

根据基本系统模型，信息通常以“外部世界”的形式进入软件系统，经过处理以后再以“外部世界”的形式离开系统，参看图4-2-1，信息沿输入通路进入系统，同时由外部形式变换成内部形式，进入系统的信息通过变换中心，经加工处理后再沿输出通路变换成外部形式离开软件。当数据流图具有这些特征时，这种信息流成为变换流。

图4-2-1： 变换流

B、事务流

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当信息流沿输入路径进入系统，由“外部世界”的形式变换为“内部世界”的形式到达事务中心，事务中心根据相关数据项计算结果从若干动作路径中选定一条执行。有这样形式的信息流变化，则称其为事务流。

示意图：

图4-2-2： 事务流 2.2、变换分析

变换分析是一系列设计步骤的总称，经过这些步骤把具有变换流特点的数据流图按预先确定的模式映射成软件结构。

一般地说，一个系统中所有信息流都可以认为是变换流，但是，当遇到有明显事务特性的信息流时，还是要采用事务分析方法进行

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设计。此时应该根据数据流图中占优势的属性，确定数据流的全局特性。此外还应该吧具有和全局特性不同的特点的局部区域孤立出来，以后可以按照这些子数据流的特点精化根据全局特性得出的软件结构。

图4-2-3： 面向数据流方法的设计过程

3、软件结构设计

3.1、设计步骤

第一步：复查基本系统模型 第二步：复查并净化数据流图

第三不：确定数据流图具有变换特性还是事务特性

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第四步：确定输入流和输出流的边界从而孤立出变换中心 第五步：完成“第一级分解”、“第二级分解”

第六步：使用设计度量和启发规则对第一次分隔得到的软件结构进一步精化

3.2、软件结构设计 精化后的数据流图：

图4-3-1： 精化后的数据流图

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具有边界的数据流图：

图4-3-2：有边界的数据流图

输入流得和输出流的边界和对它们的解释有关，就是说，不同的设计人员可能会在流内选取稍微不同的点作为边界的位置，当然在确定边界时应该仔细认真，不过吧边界沿着数据流通路移动一个处理框的距离，通常对最后的软件结构只有很小的影响。有边界的数据流图是进行“第一级分解”的基础，所以接下来进行“第一级分解”。

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完成“第一级分解”：

图4-3-3： 家庭安保系统的第一级分解

完成第二级分解：

图4-3-4： 输入结构图

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图4-3-5： 数据变换结构图

图4-3-6： 输出结构图

对第一次分割得到的软件结构，总可以根据模块原理进行精化。为了产生合理的分解，得到尽可能高的内聚、尽可能松散的耦合，最重要的是，为了得到一个易于实现、易于测试和易于维护

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的软件机构，现在对初步分割的模块进行合并。

家庭安保系统的软件结构：

图4-3-7： 家庭安保系统的软件结构

五、详细设计

详细设计是软件设计中软件开发的一个重要步骤，具体来说就是对总体设计的一个细化，就是详细设计每个模块的实现算法，所需的局部结构。详细设计阶段的根本目标是确定怎样具体实现所要求系统，所以，我们经过这个阶段的设计工作，就会得出对目标系统的精确描述，从而在编码阶段可以把这个描述直接翻译成某种程序设计语言书写的程序。

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1、设计说明

1.1、设计任务

详细设计的主要任务是设计每个模块的实现算法、所需的局部数据结构，设计的目标有两个：实现模块功能的算法要逻辑正确和算法描述要简明易懂。

1.2、设计方法

传统软件开发方法的详细设计主要用结构化程序语言设计法。详细设计的表示工具有图形工具和语言工具。图形工具有：程序流程图、PAD图、盒图等，语言工具有PDL（伪码）。

1.3、设计工具

本系统的详细设计工具采用图形工具中的程序流程图。程序流程图又称程序框图，它的历史最悠久、使用最广泛的藐视过程设计的方法然而它也是使用最混乱的一种方法。但尽管这样，程序流程图一直是软件设计的主要工具。它的主要优点是控制流程的描绘很直观，便于掌握。

2、设计内容

通过前三个阶段的分析设计，接下来根据前面的设计结果开始进行详细分析设计。

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2.1、家庭安保系统功能模块图 系统功能模块图：

图5-2-1：系统功能模块图

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用户交互模块：

图5-2-2：用户交互模块

2.2、模块流程图 用户信息配置流程图：

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图5-2-3： 用户信息配置流程图

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传感器数据输入流程图：

图5-3-4：传感器数据输入流程图

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异常处理流程图：

图5-3-5：异常处理流程图

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警报条件控制流程图：

图5-3-6：警报条件控制流程图

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警报输出流程图：

图5-3-6：报警输出流程图

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六、编码 七、测试 八、参考资料

【1】.《软件工程导论》 张海藩 编著 清华大学出版社 2008 【2】.《数据结构》 严蔚敏 编著 清华大学出版社 2004 【3】.《传感器原理及应用》 吴建平 编著 机械工业出版社 2009

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