修平科技大學 資訊網路技術系實務專題

智慧居家監控裝置

指導老師：陳松雄 老師

學生：BN102013甘家駿

BN102023陳治維

BN102043謝嘉韋

中 華 民 國 1 0 6 年 6 月 6 日

修平科技大學 資訊網路技術系實務專題

智慧居家監控裝置

指導老師：陳松雄 老師

組長：BN102013甘家駿

組員：BN102023陳治維

BN102043謝嘉韋

指 導 老 師 ：_________________

口 試 委 員 ：_________________

_________________

_________________

中 華 民 國 1 0 6 年 6 月 6 日

I

目錄

摘要 .............................................................................. 1

一、動機與目的 ..................................................... 2

二、軟、硬體需求 ................................................. 3

第二章 文獻探討 ........................................................ 4

2-1 Arduino 的介紹.............................................. 4

2-1-1 Arduino的起源 ....................................... 5

2-1-2 Arduino的特色 ....................................... 5

2-1-3 Arduino Yun ............................................ 6

2-2 Wifi的介紹 .................................................... 8

2-2-1 Wifi的起源 ............................................. 9

2-2-2 Wifi的用途 ........................................... 10

2-3 Android介紹 ................................................ 13

2-3-1 Android的起源 ..................................... 13

2-3-2 Android的特色 ..................................... 14

2-3-3 Android Studio 的介紹 ...................... 16

2-4氣體感測器介紹............................................. 19

第三章 系統功能 ...................................................... 22

3-1攝像頭與網路做結合 ..................................... 22

3-2感測器與 Arduino ...................................... 23

3-3紅外線人體感測器 ..................................... 24

3.4 軟體流程圖 ............................................... 26

II

3.5硬體流程圖 ................................................ 27

第四章 操作說明 ...................................................... 28

4-1開發套件的安裝與設定 ................................. 28

4-1-1 Arduino安裝與設定 ................ 28

4-1-2 Android Studio安裝與設定 ......... 32

4-2部分重點程式碼............................................. 40

4-2-1 PHP網頁程式碼 .................... 40

4-3 實作成品展示 ............................................... 43

4-3-1即時監看功能 ......................................... 44

4-3-2 手機通知顯示 ........................................ 45

第五章 結論 .............................................................. 47

未來研究方向 ....................................................... 47

參考文獻 .................................................................... 48

1

摘要

科技先進的現在，不論何時何地人們都在使用著高科技，給人們

帶來了許許多多的便利及娛樂，例如：現在每個人都人手一隻智慧

型手機而且還可以隨時隨地的使用高速網路等等，而這些高科技也

每天都在進步著，讓人們都過的更方便、舒適的生活。

本專題用於幫助使用者可以能在外出時能做即時監看居家狀況，

整合了氣體感測器、人體感測器與雲端的運用，解決了在外出門可

以做即時監看的動作。本專題將 Arunino與 Android手機做結合，

實作了四項應用服務：遠端電器控制、即時電器自動控制、即時影

像傳輸監看與即時危急警報，以期能增加智慧居家監控裝置的附加

價值，創造一個可供未來實用的裝置，並且在研究的過程中學習更

多的技術知識，以利彌補本身的不足，未來可以朝那個方向學習以

及研究，進而開發研究出更好更智能的居家裝置。

2

第一章 前言

一、動機與目的

智慧居家監控是一款非常實用的 APP，前幾年看到高雄氣爆與新

店瓦斯外洩的事件，我們非常希望能設計出的專題作品，可以幫助

使用者提前得知危險環境，盡而不再發生這樣類似的不幸事件，本

專題的特色可以協助使用者離開家裏或公司的時候，可以隨時監控

其環境狀況及空氣含瓦斯氣體的狀態，讓使用者外出的時候可以更

安心在外處理事情，當偵測到有瓦斯外洩的時候可以馬上即時的做

關閉（自動模式），或者可以開啟手動模式自行關閉電器，而當紅外

線人體感測器偵測異常狀況就及時回報家裏狀況，讓我們可以了解

目前家裏狀態，以利我們後續處置，例如可以馬上的關閉電源，或

是通知家裡的所有人趕快關閉瓦斯等等…，在損害造成之前就先把

問題給解決掉，不僅保障自己與家人的安全更可以避免自己的財務

損失。

3

二、軟、硬體需求

1.軟體需求

Apache 或者任何支援 PHP 語法的 HTTP Daemon。

Windows 或 MacOS 的作業系統（支援 Arduino即可）。

Arduino IDE

2.硬體需求

有了軟體需要後，尚需有硬體上的支援，需要支援的如下：

PC 和 Server 主機一台。

Arduino YUN

攝像頭 WebCam

MQ-5氣體感測器

紅外線人體感測器

4

第二章 文獻探討

本專題使用到 Arduino Yun、MQ-5(空氣感測器)、紅外線人體感

測器、5V繼電器、USB視訊鏡頭。而 Arduino Yún 是一款基於

ATmega32U4 和 Atheros AR9331 的單片開發板。其亮點在於具有有

線與無線通訊的能力，具備了一個乙太網路接頭與 Wifi功能， 並

且具有雙處理器。MQ-5感測器，這款感測器有非常多的種類從 MQ-2

～MQ-9，（還有許多其他代號），可以用來偵測瓦斯，其他種類可以

偵測甲烷，丁烷，液化石油氣（LPG），煙…等等功能。ADIO-PIR 感

測器，用來偵測人體是否有在感測器附近活動。最後應用繼電器當

控制負載相對反應，用來連接 110V異常指示器，可讓 Arduino來控

制開關響應。

2-1 Arduino 的介紹

Arduino 分為三個部分，我們先簡單的介紹：

第一部分為 Arduino的起源，2005年 1月由當時米蘭互動設計

學院的教授 David Cuartielles 和 Massimo Banzi 所設計出來。它

使用 Atmel AVR 單片機，是一個開放原始碼的軟硬體平台，使用類

似 Java的 C語言的 Processing/Wiring 開發環境。

第二部分為 Arduino的特色『免費下載』，也可依需求自己修

改，可簡單地與感測器，各式各樣的電子元件連接，如 紅外線、超

音波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服器馬達…等，支援多樣的互動設

5

計。

第三部分為 Arduino YUN，它是一塊基於開放原始碼的 I/O介面

板，它與前一代 Arduino UNO 多新增了 USB與 WIFI晶片，並且內建

UNIX系統。

2-1-1 Arduino 的起源

Arduino是在 2005年 1月由米蘭互動設計學院的教授 David

Cuartielles 和 Massimo Banzi 所設計出來的，原始架構是希望讓

設計師及藝術家們，透過 Arduino很快的學習電子和感測器的基本

知識，快速的設計、製作作品的原型，很容易與目前設計系所學的

FLASH,MAX/MSP,Virtool 等軟體整合，使得虛擬與現實的互動更加

容易。

互動的內容設計才是設計師的主要訴求，至於怎麼拼湊一個單晶

片開發板，或是當中涉及如何構築電路之類的知識，就並非設計師

需要了解的，因此非常適合不具電子背景的人使用，以設計出各種

不同的互動裝置

2-1-2 Arduino 的特色

免費下載以可依需求自己修改，但需遵照姓名標示，Arduino可

使用 ICSP線上燒入器，將 Bootloader燒入新的 IC晶片，可依據

Arduino 官方網站取得硬體的設計檔，加以調整電路板及元件，以

6

符合自己實際設計的需求，可簡單地與感測器和各式各樣的電子元

件連接，如紅外線、超音波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服器馬達…

等，支援多樣的互動設計，支援多樣的互動設計，如

FLASH,MAX/MSP,Pure C,…等，使用低價格的微處理器控制器

（Atmel AVR）（ATMEGA 8,168,328 等），USB介面不需外接電源，另

外有提供直流（DC）電源輸入。

2-1-3 Arduino Yun

這張開發板取了個中文名字 Yún（雲），跟其他 Arduino板子不同的

地方在於，Yún除了有一顆微控制器 ATmega32U4（跟 Leonardo一

樣），還有一顆 Atheros AR9331，運行 Linux發行套件 Linino（以

OpenWRT 為基礎修改而成），並且連接有線網路（Ethernet）與無線

網路（WiFi），另外也連接板子上的 USB A埠（主方）與 micro SD

卡插槽。

板子上沒有 5V穩壓器，可從 micro USB埠輸入電源，或從 Vin與

5V腳位，但要自己穩壓。

因使用 ATmega32U4，其腳位配置與 Leonardo與 Uno一樣，在此不

再多說。不過 Serial1保留作為 ATmega32U4與 AR9331之間的溝通

管道。

7

圖（一）Arduino YUN 正面

圖（二）Arduino YUN 反面

8

圖（三）Arduino YUN 架構

2-2 Wifi 的介紹

Wi-Fi是聯盟製造商的商標可做為產品的品牌認證，是一個建立

於 IEEE 802.11標準的無線區域網路設備。基於兩套系統的密切相

關，也常有人把 Wi-Fi當做 IEEE 802.11 標準的同義術語。

並不是每樣符合 IEEE 802.11 的產品都申請 Wi-Fi聯盟的認證，相

對的缺少 Wi-Fi認證的產品並不一定意味著不相容 Wi-Fi設備。

IEEE 802.11 的設備已安裝在市面上的許多產品，如個人電腦，遊

戲機，MP3播放器，智慧型手機，印表機以及其他週邊設備，和新

筆記型電腦。

9

Wi-Fi聯盟成立於 1999年，當時的名稱叫做 Wireless Ethernet

Compatibility Alliance（WECA）。在 2002年 10月，正式改名為

Wi-Fi Alliance。

2-2-1 Wifi 的起源

Wi-Fi這個術語是指無線保真（Wireless Fidelity），類似歷史

悠久的音訊設備分類：長期高保真（1930年開始採用）或 Hi - Fi

的（1950年開始採用）。即使 Wi-Fi聯盟本身也經常在新聞稿和檔

案中使用」無線保真」這個詞，Wi-Fi還是出現在 ITAA的一個論文

中。然而，根據菲爾貝朗格的語句，Wi-Fi術語應該是沒有任何意

義的。IEEE 802.11第一個版本發表於 1997年，其中定義了介質存

取接入控制層和物理層。物理層定義了工作在 2.4GHz的 ISM頻段上

的兩種無線調頻方式和一種紅外傳輸的方式，總資料傳輸速率設計

為 2Mbit/s。兩個裝置之間的通訊可以自由直接（ad hoc）的方式

進行，也可以在基站（Base Station，BS）或者存取點（Access

Point，AP）的協調下進行。

1999年加上了兩個補充版本：802.11a定義了一個在 5GHz ISM頻段

上的資料傳輸速率可達 54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個在

2.4GHz的 ISM頻段上但資料傳輸速率高達 11Mbit/s的物理層。

2.4GHz的 ISM頻段為世界上絕大多數國家通用，因此 802.11b得到

了最為廣泛的應用。蘋果公司把自己開發的 802.11標準起名叫

10

AirPort。1999年工業界成立了 Wi-Fi聯盟，致力解決符合 802.11

標準的產品的生產和裝置相容性問題。Wi-Fi為制定 802.11無線網

路的組織，並非代表無線網路。

2-2-2 Wifi 的用途

網路連結

具 Wi-Fi功能的設備：如個人電腦，遊戲機，智慧型手機或數字

音訊播放器可以從範圍內的無線網路連接到網路。其覆蓋範圍的一

個或多個（互聯）接入點–稱之為熱點 - 可以組成一個面積小到幾

間房間，或大如許多平方英里。覆蓋的面積較大，可能取決於接入

點的一組重疊的覆蓋範圍。Wi-Fi技術已被用於無線網狀網路，例

如，在倫敦，英國。除私人家庭和辦公室使用外，Wi-Fi無線網路

還可以提供公眾訪問的熱點免費使用或各種商業服務。

組織和企業：比如機場，酒店，餐館等經常提供給來訪者免費的熱

點，以吸引或協助客戶。商家會依愛好者或希望提供服務，甚至以

促進企業在某些領域有時會提供免費的 Wi-Fi接入。目前在中國，

許多大型的酒店和商場的內部，一般都會覆蓋有免費開鎖的 Wi-Fi

熱點供來訪者登入網際網路。Wi-Fi的（Muni - Fi）的項目已經開

始截止至 2008年已超過 300個城市參與。2010年捷克共和國已有

1150家 Wi-Fi網服務供應商。

路由器，結合了數字用戶線調製解調器或電纜調製解調器和 Wi-Fi

接入點，通常設置在家庭房屋、酒店客房或其他場所，可以提供網

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際網路接入和網際網路絡的所有設備連接（無線或有線）。但因為家

用無線路由器的功率較小，所以其訊號覆蓋範圍、訊號強度也很

小。隨著 MiFi和 WiBro（便攜式 Wi-Fi路由器）的出現可以很容易

地創建他們自己的 Wi-Fi熱點透過電信網路連接到網路。現在，許

多行動電話（智慧型手機）也可以充當一個小型的無線路由器，供

周圍的裝置接入網際網路。例如：iPhone、Android、Symbian和

WinMo。

你也可以使用 ad - hoc模式為客戶端到客戶端連接 Wi-Fi設備，無

需路由器。Wi-Fi無線連接的地方，也含蓋了浴室，廚房和花園棚

屋使網路無所不在。

城市的 Wi-Fi覆蓋

在 21世紀初期，世界各地許多城市宣布，計劃全市範圍的 Wi-

Fi網路。這被證明是比最初發起人設想的更為困難，結果，大多數

的這些項目取消或無限期擱置。但是有幾個是成功的，例如在 2005

年，美國加州 Sunnyvale，成為第一個在美國的城市，提供全市免

費無線網路連接。2010年 5月，倫敦市長鮑里斯·約翰遜承諾 Wi –

Fi的普及，到 2012年。無論是倫敦金融城，或伊斯靈頓已經有廣

泛的室外 Wi-Fi覆蓋全球已建和建造中的 Wi-Fi城市已經超過 500

個，其中覆蓋率最高者為台北市，其已達到全市已有 4000個無線存

取點（AP, Access Point），未來將至 10000個，覆蓋率達到 90%，

全球主要的城市多已有 Wi-Fi技術，如倫敦、紐約、台北、香港、

12

新加坡、漢堡、巴黎、華盛頓、上海等。杭州市於 2012年 10月 30

日免費向市民和遊客開放 WiFi，成為中國大陸首個免費開放 WiFi

的城市，免費 WiFi覆蓋杭州主城區 220平方公里的面積（以室外為

主，商場、咖啡館、居民區等地暫不能使用），有 2000個站點，主

要面向手機和平板電腦。

校園的 Wi-Fi覆蓋

卡內基美隆大學於 1994年在其匹茲堡校區建立了世界上第一個

無線網路，比起源於 1999年的 Wi-Fi品牌還要早。現在大多數校園

已具無線上網。在臺灣的許多大學圖書館內，也專門設有有免費

Wi-Fi熱點，提供給學生使用。2000年，費城德雷克塞爾大學創造

了歷史，成為美國第一個提供完全校園無線網路覆蓋的主要大學。

電腦對電腦直接通訊

Wi-Fi無線通訊也可以直接不需通過接入點傳出從一台電腦到另

一台。這就是所謂的 Ad - hoc模式的 Wi-Fi傳輸。這種無線 ad -

hoc網路模式已經證明多人的歡迎，掌上遊戲機，如任天堂的 DS，

數位相機和其它消費電子設備。同樣，Wi-Fi聯盟推動一個新的發

現和安全的方法規範稱為 Wi-Fi Direct 直接進行檔案傳輸和媒體

共享

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2-3 Android 介紹

Android分為三個部分，我們先簡單的介紹：

第一部分 Android的起源：Android系統最初由安迪‧魯賓

(Andy Rubin)等人開發製作，最初開發這個系統的目的是創建一個

數位相機的先進操作系統。

第二部分 Android的特色：目前使用 Android系統的手機數量已

超越 iOS系統，成為全球使用量最大的手機作業系統 Android，應

用需求也越來越大。

第三部分 Android Studio的介紹：我們目前用 Arduino YUN製

作的智慧居家監控裝置就是用 Android Studio 製作出來的。

2-3-1 Android 的起源

Android系統最初由安迪‧魯賓(Andy Rubin)等人開發製作，最

初開發這個系統的目的是創建一個數位相機的先進操作系統；但是

後來發現市場需求不夠大，加上智慧型手機市場快速成長，於是

Android 被改造成一款面向智慧型手機的作業系統。於 2005年 8月

被美國科技企業 Google收購，2007年 11月，Google與 84家硬體

製造商、軟體開發商及電信營運商成立開放手機聯盟來共同研發改

良 Android系統，隨後 Google以 Apache免費開放原始碼許可證的

授權方式，發佈了 Android的原始碼，讓生產商推出搭載 Android

的智慧型手機，Android作業系統後來更漸漸的拓展到平板電腦及

其他裝置上。

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2-3-2 Android 的特色

高完整度的軟體整合應用(True App Integration)：在 Android

系統中，很多的功能本身設計時就與系統無縫的整合在一起，文中

Google Voice例子來說明，撥號器是手機語音通話時最常用的功

能，你可以輕易地變更預設的程式（可參考 Android預設程式的變

更），如同在 Windows系統上改變預設開啟的程式對應一樣，如將撥

號的功能以 Google Voice 為預設程式，則只要有關的電話連結（如

地圖上的電話號碼連結），當點擊時會以 Google Voice 取代原先撥

號器，讓任何地三方軟體輕易的語系統整合，這類對應用程式如電

話、簡訊、語音郵件和瀏覽器應用可以無縫地整合到系統中。雖然

iPhone也將會有 Google Voice，但可能沒辦法與系統整合，想要語

音撥號得另外啟動，感覺就沒那麼便利。

完美的 Flash的支援：當你同時使用 Android與 iPhone手機上

網，你可能會發現差別很大，不管是瀏覽網頁、觀看視頻，還是玩

一些遊戲，安裝 Flash之後，使用者都可以獲得更多的內容與互動

性，Android最大的優勢是支援 Flash Player，因為目前網頁大部

分還是使用 Flash動畫的影子，iOS最為人詬病的就是不支援

Flash。

從電腦控制手機（Controlling Your Phone From Your

Computer）：

透過一些應用軟體，使用者可以在電腦端控制 Android手機，像是

遙控你的 Android手機 – Webkey 就是類似的軟體，也可使用

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「Google瀏覽器內容轉送手機擴充功能」直接可讓您直接將連結、

地圖，以及目前選取的文字和電話號碼轉送到您的 Android裝置

（手機須先行安裝 Chrome to Phone Android 應用程式）。雖然

iPhone JB 後可以使用類似 VNC來遙控手機，Android也有類似的遙

控軟體，但 Android實質獨立 App方式能做的事卻更多。

自動化（Automation）：Android 系統還有一個強大類似工作管

理員的角色，透過這個工作管理員，可以針對時間、地點與狀況做

相對應的動作，猶如排程般的效果，例如你可以螢幕關閉時啟動某

程式，螢幕開啟時自動執行那些程式，整個動作全自動的管理，可

以將一些重複繁瑣的流程自動化，最明顯的就是有關省電的程式。

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2-3-3 Android Studio 的介紹

Android Studio 1.0 正式版本終於在 12月 8日出爐，整合了

Google雲端平臺，並支援多種 Android載具的 Apps開發，目前已

經可從 Android Developers 官網下載最新版本。Android產品經理

Jamal Eason 在 Android開發部落格中宣布了這個官方的整合開發

環境（Integrated Development Environment，IDE），Jamal Eason

表示，Android Studio 以常見的 Java 整合開發環境 IntelliJ

IDEA作為基礎，並非由 Android SDK 開發工具研發團隊從零開發。

Android Studio 主要特色包括智能化的程式碼編輯提示、支援

多種不同行動載具的 App開發環境、支援 Gradle專案建立、能為同

個專案產生多樣化的多個 APK檔案、提供程式碼範本來協助開發者

建置應用程式的基本功能、提供豐富的版面編輯工具及多種版面主

題、提供 Lint原始碼分析警示工具來偵測執行效能、可用性、版本

相容性等，此外，也支援 ProGuard 及 App簽署加密金鑰功能來保護

程式碼內容、並支援 Google雲端運算平臺服務等。

Android Studio 可支援各種行動載具的開發環境，在安裝設定

精靈的第一步，即可選擇不同 Android載具的開發環境，包括

Android 智慧型手機與平板電腦、Android Wear穿戴裝置、Google

眼鏡、Android TV 智慧電視、甚至是 Android Auto 智慧車載系統

等可運行 Android系統的載具。對於這些多種裝置的需求，Android

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Studio支援多重 APK讓開發者可以針對不同裝置，發布多個 APK檔

案。

圖（四）Android Sutdio 啟動初始畫面

18

智能程式碼編輯提供語法提示

智能化的程式碼編輯功能是 Android Studio核心特色之一，當

開發者編寫程式碼時，會自動提供相關的語法提示，並進一步協助

開發者重組、完整化與分析程式碼。此外，Android Studio 也提供

程式碼範本，來協助開發者建置應用程式的基本功能、並支援豐富

的版面編輯工具。

圖（五）Android Sutdio 程式碼編輯器

Android Studio 具有智能程式碼編輯功能，當開發者編寫程式

碼時，可自動提供相關的語法提示，並進一步協助開發者重組、完

整化與分析程式碼。

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2-4 氣體感測器介紹

所謂氣體感測器，就是將氣體（一般指空 氣）中含有的特定氣

體（即待測氣體）以適當 的電訊號(電壓、電流、電阻) 轉換成可

以監測 或計量的元件。相當於動物的嗅覺，俗稱"電子 鼻"。

日常生活中，大部份的氣體為無色無味， 就人類嗅覺而言並無法利

用身體感官分辨氣體 為何。而在無色無味的氣體當中，存在著一些

對人體有害的氣體，如一氧化碳，當人類吸取 過量時，會導致人類

呈現昏迷致死的現象，假 若能以氣體感測器偵知，做適當的處理，

則可 確保人身安全；另外，二氧化碳、氧氣乃與人 類生活品質息

息相關，空調系統中須使用偵測 二氧化碳、氧氣濃度的氣體感測

器，或偵測污 染氣體濃度、才能依據標準調整氣體濃度，或 啟動

空氣清淨機，足見氣體感測器對於人類生 活舒適改善上的重要性。

圖（六）氣體感應器上的編號位置，如這裡顯示 MQ-2。

20

各種一氧化碳感應器

氣體感應器 偵測的氣體

MQ-2 甲烷，丁烷，液化石油氣

（LPG），煙。

MQ-3 酒精，乙醇，煙霧

MQ-4 甲烷，CNG天然氣

MQ-5 天然氣，液化石油氣

MQ-6 液化石油氣（LPG），丁烷氣

MQ-7 一氧化碳

MQ-8 氫氣

MQ-9 一氧化碳，可燃氣體。

MQ131 臭氧

MQ135 空氣質量

MQ136 硫化氫氣體。

MQ137 氨。

MQ138 苯，甲苯，醇，丙酮，丙烷，甲

醛氣體。

21

MQ214 甲烷，天然氣。

MQ216 天然氣，煤氣。

MQ303A 酒精，乙醇，煙霧

MQ306A 液化石油氣（LPG），丁烷氣

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第三章 系統功能

智慧居家裝置運用到攝像頭、感測器、5V繼電器、Arduino YUN 做

結合，並且使用 WIFI能在第一時間利用即時影像傳輸協定讓 app裝

置可以做即時觀看，當感測器偵測到我們所設定的偵測值，第一時

間傳送資訊至雲端並可由手機 APP來控制是否自動手動關閉電器。

3-1 攝像頭與網路做結合

Yun 使用使用 OpenWRT 作業系統，因此可以透過 opkg install

安裝指令，安裝我們所需的套件，本專題需要安裝 Webcam 驅動程

式、MJPG-Streamer 影像攝取及串流並且啟動。

啟動指令：

圖（七）Arduino YUN 與攝像頭 和 執行成功畫面

mjpg_streamer -i "input_uvc.so -f 20 -d /dev/video0" -o

"output_http.so"

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3-2 感測器與 Arduino

煙霧感應器警報器，所設計出的產品可以放在家庭及營業場所皆適

用，加上 Arduino 的輕巧，低耗電率之設計，在透過 煙霧感應

器，當發生問題時，可以利用警報燈及合成語音，或警報燈及蜂鳴

器發出警告危險，你也可以使用合成語音及蜂鳴器等發出警告訊

息，這裡我們只用 LED燈來顯示。

Arduino 接腳 元件接腳

A0為類比資料的輸出 MQ-2 煙霧感應器 A0

接腳 2 MQ-2 煙霧感應器 D0

GND MQ-2 煙霧感應器 的 GND 接地

5V MQ-2 煙霧感應器 的 VCC 電源

圖（八）MQ-5 感應器 接線圖

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3-3 紅外線人體感測器

紅外線動作感測器 (PIR Motion Sensor) 或稱人體紅外線感測器，

是一種可以偵測物體移動的電子裝置。生活中很多東西都會發射紅

外線，例如燈泡、蠟燭、中央空調等，其實人體也會發射紅外線，

紅外線動作感測器的原理，便是利用人體發射出來的紅外線的變

化，來感應物體的移動。

紅外線感測器有分主動式和被動式兩種。主動式的紅外線感測器，

感應器本身會發射紅外線光束，當紅外線光束被物體擋住後，紅外

線光束會反射，利用這個紅外線反射原理可以做很多應用，例如廁

所的自動沖水小便斗或感應式水龍頭，它們用的就是主動式紅外線

感測器。紅外線動作感測器 (PIR Motion Sensor) 是屬於被動式的

紅外線裝置，感應器本身不會發射紅外線光束。PIR 是 Passive

Infrared Sensor (被動式紅外線感測器) 的縮寫。

紅外線動作感測器一般用在防盜系統上，例如有人入侵屋內便響警

報的紅外警報器，或是自動照明裝置，例如玄關、走廊、樓梯間或

車庫門口不常有人走動，將紅外線感應器和燈具裝在這些地方，只

要有人就自動開燈照明，人離開後就自動關燈省電。

25

圖（九）人體感應器 接線圖

腳位名稱 功能說明

GND (-) 接到接地

Power (+ or V+) 接到 +5V 電源

OUT 輸出訊號

26

3.4 軟體流程圖

圖（十）Ardroid 軟體程式流程圖

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3.5硬體流程圖

圖（十一）Arduino硬體程式流程圖

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第四章 操作說明

4-1 開發套件的安裝與設定

4-1-1 Arduino 安裝與設定

1.從官網下載回來了 Anduino IDE 的安裝程式後

2.點擊二下後便開始安裝程序

3.接下來當然是按下 I Agree我同意才會繼續安裝了

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4.按下來按 NEXT 下一步

5.如果你不想變更安裝路徑，那就繼續下一步點擊安裝 Install

30

6.等待安裝程序直到出現 Completed安裝完成後，即可按下 Close

關閉安裝程式了

7.下一步就是把 Arduino UNO 按上電腦的 USB介面

31

8.此時電腦會發現新的硬體，並安裝驅動程式

9.在裝置管理員中亦可以看到 Arduino UNO/的裝置

接下來點擊桌面的 Arduino圖示後便會開始執行 Arduino IDE 了

32

10.最後就會看到開發介面的程式工具了

4-1-2 Android Studio 安裝與設定

1.下載 Android Studio

請到 Android Developers 網站中 Download Android Studio and SDK

Tools 專業下載 Android Studio 工具：

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2.它會根據您所使用的作業系統顯示對應的下載檔案連結, 請直接按

一下 Download Android Studio 鈕進入下載程序：

3.你必須勾選已閱讀並同意授權條款, 然後才能按一下 Download

Android Studio 鈕, 就會開始下載檔案。

安裝 Android Studio執行下載的檔案：

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4.按一下 Next 進入下一步：

5.請依照預設值安裝, 如果你想安裝之後再自行建立 Android 模擬

器, 也可以取消 Android Virtual Device 項目, 這樣可以節省 1~2G

的硬碟空間。按 Next 繼續：

35

6.一樣按 I Agree 同意授權條款進入下一步：

7.這裡可以選取安裝的路徑, 請特別注意 Android SDK 需要較大的空

間, 請先確認指定的路徑是否有足夠的空間。若沒有特別顧慮, 可依

預設值安裝即可。選好安裝路徑後請按 Next 繼續：

36

8.這個步驟會讓你設定 HAX 可用的記憶體大小。HAX 為 Intel 提供

的硬體加速功能, 可加快模擬器的執行效能, 因此只有使用 Intel

CPU 的電腦才會有此畫面。請先依照建議值即可 (會依照電腦狀況

做最佳的建議), 以後有需要還可以修改。請按 Next 繼續：

9.這裡可以設定 Android Studio 在開始功能表中的項目名稱, 請保留

預設值按 Install 開始安裝：

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10.安裝程式會開始複製檔案到你指定的路徑：

11.複製完成, 請按 Next 進入下一步：

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12.請按 Finish 執行剛剛安裝好的 Android Studio：

14.由於我們是第一次執行, 所以請保留預設值按 OK 進入設定精

靈：

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16.此處可以選擇 Android Studio 的佈景主題, 預設為白底黑字, 如

果您喜歡黑底白字則可改選右邊的選項。請按 Next 鈕繼續。

17.設定步驟會自動完成, 其中也包含上網下載 Android SDK 相關檔

案, 如果網路速度較慢, 這個步驟會耗費較多的時間, 請耐心等候,

完成後請按 Finish 進入 Android Studio 歡迎視窗：

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4-2 部分重點程式碼

4-2-1 PHP網頁程式碼

Andriod定時讀取這個網頁，判斷是否現在有人

Arduino YUN 紅外線人體感測器有人經過,執行此網頁

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瓦斯感測器偵測到數值寫入讀數,至資料庫

Android定時讀取此網頁來判斷現在是否是安全的。

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由 Arduino來瀏覽此網頁，寫入目前是否需要關閉電器。

Arduino定時讀取此網頁是否關閉電器。

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4-3 實作成品展示

圖（十二）App主畫面

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4-3-1 即時監看功能

圖（十三）即時監看功能

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4-3-2 手機通知顯示

圖（十四）警告通知

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圖（十五）製作在壓克力上成品

圖（十二）模擬居家比賽修改後成品

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第五章 結論

未來研究方向

由於本研究著重在於居家安全管理上，但是對於大環境的方式並

不能達到偵測，例如高雄氣爆是居家外面的問題，未來想開發出可

以直接連接普通監視器直接做連接使用，並且使用太陽能發電並且

儲存電力供晚上使用，同時連接到雲端使用 Open Date供民眾使用

App觀看目前即時的空氣品質讀數（包含瓦斯或有毒氣體等等…），

並使用手機推撥的技術通知附近所有民眾趕快撤離危險區域，使第

一時間就可讓附近所有的居民遠離危險區域，可以讓損害程度降到

最低，而且這只是未來世界的前哨，往後更加利用、學習以及研

究，增加許多更想不到與更多元化的功能，而增加未來發展可以變

成無危險的世界，提供最安全、最舒適的生活環境，讓人類過著更

美好的環境。

48

參考文獻

1. Lab20 用紅外線動作感測器控制 LED 的開關

http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2011/03/arduino-pir-

motion-sensor-led.html

2. Arduino Yún LininoOS

https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardYun

3. Arduino Yún 基礎教學

http://oranwind.org/arduino-arduino-yun-ji-chu-jiao-xue

5. Arduino 介紹

http://newsletter.ascc.sinica.edu.tw/news/read_news.php?

nid=2782

6. Arduino維基百科

https://zh.wikipedia.org/zh-tw/Arduino

5.C/C++入門

http://g.csie.org/~kez/c236/

6.Wifi維基百科

https://zh.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi

7.Android Studio 教學

http://learnexp.tw/%E3%80%90android%E3%80%91android-

studio%E5%AE%89%E8%A3%9D%E6%95%99%E5%AD%B8-

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%E5%BE%9E0%E5%88%B01/

8.PHP維基百科

https://zh.wikipedia.org/wiki/PHP

9.PHP官方網站

http://www.php.net/

10.PHP 教學

http://www.twhappy.com/index.php?action=blog&category=6

11.PHP+MYSQL 教學

https://pjchender.blogspot.tw/2015/03/php-mysql.html

12.PHP開發技巧

https://www.tad0616.net/modules/tad_book3/index.php?tbsn

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