智能家居系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上智能家居系統(tǒng)目錄一方案論證與設(shè)計1.1 方案來源-1.2系統(tǒng)設(shè)計-1.3主要器件及型號-二系統(tǒng)實現(xiàn) 2.1 原理分析與硬件電路圖-2.2感應(yīng)模塊-2.3顯示模塊-2.4溫度模塊-2.5煙霧測試模塊-2.6電機驅(qū)動模塊-2.7光電感應(yīng)模塊-三.系統(tǒng)設(shè)計與誤差分析四.總結(jié)4.1系統(tǒng)功能-4.2單片機控制總程序代碼-4.3 單片機仿真原理圖-4.4 單片機系統(tǒng)實物圖-4.5 實驗設(shè)計總結(jié)心得-摘要：（簡要總結(jié)） 當今世界，隨著科技的不斷發(fā)展，智能家居成了人類關(guān)注的話題。智能家居是在物聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化體現(xiàn)。智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備（如照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)

2、控制、安防系統(tǒng)，報警控制等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、室內(nèi)外遙控、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測、紅外遙感以及可編程定時控制等多種功能和手段。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，兼?zhèn)浣ㄖ?、信息家電、設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境，而且提供全方位的信息交互功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。 本文首先介紹了智能家居的發(fā)展前景，接著介紹了該課題設(shè)計構(gòu)想，各模塊電路的選擇及其電路工作原理，最后對該課題的設(shè)計過程進行了總結(jié)與展望并附帶各個

3、模塊的電路原理圖，和本設(shè)計實物圖，以及C語言思想。一、方案論證與設(shè)計1.1 方案來源設(shè)計背景：智能家居實驗是為智能家居系統(tǒng)實驗做準備的，是實驗的基礎(chǔ)，智能家居是為了提高學(xué)生的動手能力，配合各類電子設(shè)計大賽，科技活動等而開發(fā)的設(shè)計模型。在此模型上我們可以進行多種實驗，如測量，感應(yīng)，報警，控制，自動控制等等。為了能更好的控制模擬家居，實現(xiàn)手動與自動控制相結(jié)合，進行各種功能實現(xiàn)，并且這個實驗對現(xiàn)實生活也有一定的意義，所以我們就需要對這個實驗進行一定的研究。理論來源：本次設(shè)計主要分五個個功能，分別為測溫濕度，煙霧和報警，顯示信息和報警信息、自動風(fēng)扇控制以及鍵盤控制。將這幾個個功能巧妙的與家居結(jié)合，我們

4、已經(jīng)知道五個單獨功能如何實現(xiàn)，現(xiàn)在要將五個功能通過單片機系統(tǒng)化反饋，以達到能實現(xiàn)綜合五種功能的智能家居。設(shè)計涉及主硬件： STC89C52RC單片機，DHT11溫度傳感器，DS1302時鐘芯片，煙霧傳感器，智能風(fēng)扇及其驅(qū)動器，按鍵設(shè)置與調(diào)控，LCD1602液晶顯示模塊，光電效應(yīng)電路，蜂鳴器報警電路，以及超標指示顯示模塊組成。系統(tǒng)功能介紹：智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭設(shè)備自動及部分手動控制、家庭安全防范二個方面。其中家庭設(shè)備自動監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、安全防御、顯示完備、控制及數(shù)據(jù)采集。(1)通過DHT11溫度采集數(shù)據(jù)將信息顯示于LCD1602上面，如果溫度超出設(shè)定的預(yù)警值，那么風(fēng)扇會自動

5、開啟；待到壞境溫濕度降到低于預(yù)警值的時候，風(fēng)扇自動關(guān)閉。 (2)采用煙霧探頭傳感器來檢測我們周圍環(huán)境的煙霧，可對煤氣甲烷，以及我們周圍著火的煙霧，或是抽煙的濃度等實時監(jiān)測，如有超標，蜂鳴器報警，能給您帶來一定的安全感。(3)光電感應(yīng)電路能夠根據(jù)外界環(huán)境光照強度大小來顯示是否自動開啟光敏電路燈，晚上燈照自動開啟，白天則自動關(guān)閉，我們可以通過調(diào)節(jié)其靈敏度來達到我們的日常需求 (4)該設(shè)計的許多功能可以通過調(diào)節(jié)其靈敏度或是按鍵等來更進一步實現(xiàn)需求。1.2簡易方案設(shè)計測溫度： 測溫濕度功能采用了DHT11傳感器，該傳感器能同時測出環(huán)境的溫濕度，減少了外部硬件電路，具有低成本和易使用的特點。 感應(yīng)方案：

6、 感應(yīng)分為煙霧傳感器感測，光電感測，其中煙霧傳感器采用MQ2探頭，光電感測采用根據(jù)外界光照強度大小效應(yīng)。顯示方案： 顯示功能分別采用1602液晶顯示器，1602內(nèi)部集成有顯示芯片，可以識別英文字母、阿拉伯數(shù)字和日語片假名，功能比較齊全基本可以滿足本系統(tǒng)的要求?？刂品桨福?控制方案有光敏電阻（代表日光燈），風(fēng)扇和蜂鳴器報警。1.3主要器件型號a.單片機 STC89C52RCb.溫度傳感器（DHT11）掌柜檔 c.顯示器 （LCD1602液晶） d.煙霧測試（MQ-2探頭） e電機驅(qū)動模塊：（LM298驅(qū)動）f.光電感應(yīng)模塊（LM393驅(qū)動）2.1 原理分析與硬件電路圖系統(tǒng)總體設(shè)計框圖:蜂鳴器 顯

7、示器煙霧感測紅外報警 智能家居系統(tǒng)萬年歷光控燈風(fēng)扇測量溫濕度 按鍵控制總電路圖:2.3光電感應(yīng)模塊： 該電路采用LM393運放芯片來將光敏電阻采集到的模擬數(shù)據(jù)放大后給予單片機處理，從而達到在白天光照燈亮，而到了晚上則自動熄滅的要求。2.4顯示模塊： 圖.1602引腳圖 圖.1602實物圖 本系統(tǒng)顯示采用1602顯示器： 引腳：1602采用標準的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高

8、電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極 特性：3.3V或5V工作電壓，對比度可調(diào);內(nèi)含復(fù)位電路;提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能;有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM;內(nèi)建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM。8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM。字符集：1602液

9、晶模塊內(nèi)部的發(fā)生（)已經(jīng)存儲了160個不同的字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，大寫的英文字母“A”的代碼是B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。因為1602識別的是ASCII碼，試驗可以用ASCII碼直接賦值，在中還可以用字符型或賦值，如A。具體讀如下圖。 該液晶的功能室顯示采集到的溫度和濕度，而且當有溫濕度和煙霧濃度超過預(yù)警值的時候2.5溫度模塊：2.6煙霧測試模塊：2.7電機驅(qū)動模塊示意：2.9報警電路模塊（蜂鳴器） 該電路通過接一個PNP三極管將信號放大來控制蜂鳴器的

10、響否,從而通過超標控制產(chǎn)生報警提示。三系統(tǒng)設(shè)計與誤差分析 四.總結(jié)4.3總結(jié)： 通過本次電子設(shè)計的參與以及行動，同學(xué)的互相合作以及老師的及時指導(dǎo)，感覺有不少的收獲，從題目的選取到材料的準備，從硬件的焊接到軟件的編程，都有所感悟。其中硬件的測試涉及到了示波器和萬用表等的使用，軟件設(shè)計到了keil編程環(huán)境的熟悉，proteus仿真電路的應(yīng)用，以及altium的使用（單片機最小系統(tǒng)設(shè)計）等。但是過程中也遇到了很多麻煩，通過網(wǎng)絡(luò)，老師，同學(xué)間的合作力量基本將其解決。由于水平的有限，所以各方面的設(shè)計效果還有很多欠缺待我們?nèi)ミM一步的學(xué)習(xí)與努力才能行之有效。 4.4 系統(tǒng)調(diào)試與分析： 在硬件準備差不多的時候

11、，最關(guān)鍵的就是軟件的程序調(diào)試。在這個過程中程序出現(xiàn)過很多錯誤，以致于硬件無法運行或是效果太差等。1. 比如說這次用到的液晶顯示，剛開始用的是P0口，程序沒有錯誤和警告，但是液晶卻無法顯示字符，通過多番測試才知道P0口的驅(qū)動不足，所以更換IO口后，便能正確顯示。2.如由于這次程序用的比較多，但是RAM空間又小，所以程序中的變量定義，必須改為idata（就是全部RAM區(qū)）型的，包括數(shù)組，否則變量隨意分配會引發(fā)意想不到的后果。3.如光電感應(yīng)的調(diào)試，剛開始怎么也不顯示效果，多番檢測之后，發(fā)現(xiàn)不是程序的問題，而是硬件電路LM393沒有連接好導(dǎo)致的。4.再如由于這次的使用傳感器較多，所以帶來的后果是如果公地太多勢必會影響到實際的運行結(jié)果及其穩(wěn)定性，比方說液晶，溫濕度，以及光電的共地會使液晶的顯示極度不穩(wěn)定。5.煙霧的調(diào)節(jié)也很重要，如果靈敏度這些太高或是太低都會帶來比較麻煩的后果，我們通過多次測試將其調(diào)節(jié)到一定值后才能更加有效的工作。6.延時的多少也很重要，該次使用11.0592MHZ的，如果不當會使有關(guān)硬件的響應(yīng)緩慢或是誤差太大。 4.5 系統(tǒng)性能分析與評估： 該系統(tǒng)的基本功能實現(xiàn)基本還算穩(wěn)定，但是由于這次設(shè)計的硬件主要是以最小系統(tǒng)為基準設(shè)計的，所以在外擴展其他硬件功能時難免會用到導(dǎo)線連接，而這次設(shè)計所占用的IO口比較多，所以帶來的后果是看起來并不是美觀而協(xié)調(diào)的。相如