智能家居系统嵌入式设计.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.41M 资料格式：doc 举报版权申诉

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 智能家居系统的概念及功能

1.3 智能家居系统的发展现状及未来趋势

1.4 本文主要内容

2 设计目标

2.1 智能家居系统应用背景

2.2 需求分析及可行性研究

2.2.1 门禁模块

2.2.2 光线调节模块

2.2.3 空调模块

2.2.4 传感器模块

2.2.5 无线遥控器控制模块

2.2.6 网页控制模块

2.2.7 显示模块

3 智能家居系统总体设计

4 硬件设计

4.1 单片机STC89C52

4.2 传感器电路

4.2.1 温度传感器DS18B20

4.2.2 可燃气体传感器MQ-2

4.2.3 被动红外探测器

4.2.4 光敏传感器

4.3 灯具调光电路

4.4 LCD电路

4.5 继电器电路

4.6 AD转换电路

4.7 串口转网关电路

5 软件设计

5.1 软件的选择依据

5.2 软件流程

5.2.1 软件主流程设计

5.2.2 软件子流程设计

5.3 数据的发送模块

5.4 数据的接受模块

5.5 数据的处理模块

5.6 智能控制模块

参考文献

嵌入式课程论文智能家居控制中心设计摘要智能家居作为家庭信息化的实现方式，已经成为社会信息化发展的重要组成部分。本文以 STC89C52 单片机为控制核心，采用包括红外遥控、按键、网页等在内的多个控制源来控制家用电器，可以通过液晶屏实时监控家居内各模块的运行状态。系统分为门禁模块、光线调节模块、空调模块、传感器模块、无线遥控器控制模块、显示模块等。文中分别介绍了家居智能系统的应用背景、总体设计及软硬件设计。关键词：智能家居系统，STC89C52，多源控制 I

嵌入式课程论文智能家居控制中心设计 Abstract As a way to achieve family information, smart home has become an important part of the development of society towards the direction of information technology. In this paper, we choose microcontroller STC89C52 as core of the control system and use multiple control sources including infrared remote control, keypad, web pages to control home appliances, so that running status of each module within the home can be monitored through LCD. The system is divided into several parts, such as the access control module, light regulation, air conditioning module, sensor module, wireless remote control module and display module. Background of intelligent home furnishing system, the overall design of software and hardware are presented. Keyword: intelligent home furnishing system, STC89C52, multiple control sources II

嵌入式课程论文智能家居控制中心设计目录摘要..............................................................................................I Abstract ...............................................................................................II 1 绪论................................................................................................. 1 1.1 研究背景 ......................................................... 1 1.2 智能家居系统的概念及功能 ......................................... 1 1.3 智能家居系统的发展现状及未来趋势 ................................. 2 1.4 本文主要内容 ..................................................... 3 2 设计目标......................................................................................... 4 2.1 智能家居系统应用背景 ............................................. 4 2.2 需求分析及可行性研究 ............................................. 4 2.2.1 门禁模块 ....................................................4 2.2.2 光线调节模块 ................................................5 2.2.3 空调模块 ....................................................5 2.2.4 传感器模块 ..................................................5 2.2.5 无线遥控器控制模块 ..........................................6 2.2.6 网页控制模块 ................................................6 2.2.7 显示模块 ....................................................6 3 智能家居系统总体设计.................................................................7 4 硬件设计......................................................................................... 8 4.1 单片机 STC89C52 ....................................................8 4.2 传感器电路 ....................................................... 8 4.2.1 温度传感器 DS18B20 .......................................... 8 4.2.2 可燃气体传感器 MQ-2 ......................................... 8 III

嵌入式课程论文智能家居控制中心设计 4.2.3 被动红外探测器 ..............................................9 4.2.4 光敏传感器 ..................................................9 4.3 灯具调光电路 .................................................... 10 4.4 LCD 电路 .........................................................10 4.5 继电器电路 ...................................................... 10 4.6 AD 转换电路 ......................................................10 4.7 串口转网关电路 .................................................. 10 5 软件设计....................................................................................... 12 5.1 软件的选择依据 .................................................. 12 5.2 软件流程 ........................................................ 12 5.2.1 软件主流程设计 .............................................13 5.2.2 软件子流程设计 .............................................14 5.3 数据的发送模块 .................................................. 15 5.4 数据的接受模块 .................................................. 15 5.5 数据的处理模块 .................................................. 16 5.6 智能控制模块 .................................................... 16 工作内容及自我评价.........................................................................18 参考文献....................................................................................... 18 IV

嵌入式课程论文智能家居控制中心设计图表目录图 2.1 智能家居房屋的结构图.........................................................................................4 图 3.1 智能家居系统的总体设计框图.............................................................................7 图 5.1 智能控制软件结构设计...................................................................................13 图 5.2 智能控制器的软件主流程.................................................................................14 图 5.3 中断程序流程图.................................................................................................14 图 5.4 中断程序流程图.................................................................................................15 图 5.6 数据接收子流程图.......................16 图 5.5 数据发送子流程图图 5.8 用户远程服务子流程图...............17 图 5.7 用户服务请求子流程图 V

嵌入式课程论文智能家居控制中心设计 1 绪论 1.1 研究背景 21 世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，在此背景下，智能家居作为时代的新宠应运而生，并逐渐为大众认可和追捧，也引发了一个极具吸引力的研究热点和未来市场[1]，家居智能化也是 21 世纪新概念住宅的必然趋势。智能住宅是近几年产生并迅速崛起的一种新型住宅，而家居的智能化是其最重要最基本的内容，它是建筑艺术、生活理念与信息技术、电子技术等现代技术的完善综合。家居的智能化为住户提供了一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的智能化、信息化的生活空间。它不仅已经成为一个国家经济实力和科学技术的综合标志之一，而且也是人类社会住宅发展的必然趋势[2]。随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，功能也越来越强，各种传感器都已经标准化、模块化这给智能家居控制系统的设计提供极大方便。网页远程控制作为一较新的课题与常规的遥控方式相比，显示出一定的优越性，不需进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免了电磁污染。同时，由于网络线路各地联网，可以充分利用现有的网络，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。另外网络属双工通信手段，因此，这可以大大体现出利用网页进行遥控的更大优越性 [3]。 1.2 智能家居系统的概念及功能智能家居的概念最早出现于美国。它一般是指将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置，通过家庭总线技术连接到一个智能家庭控制器上，并把其中的一些设备和装置通过家庭网关接入互联网，以实现其现场和远程实时监视、控制、家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住户及环境的和谐与协调[4]。智能家居系统一般具有如下特征： 1）家庭中具备完善的、综合的安保防灾措施和生活服务的智能控制器； 2）家庭与小区及社会具有高度的信息交互能力； 3）家庭内部具备完善的安保措施、全面的设施监控管理和信息化的服务管理； 4）为家庭提供多媒体信息服务。智能家居系统功能繁多，一般具有家庭联网功能，信息收发功能，防灾防盗报警功 1

嵌入式课程论文智能家居控制中心设计能，场景控制功能，可根据家庭的具体情况自行选择。 1.3 智能家居系统的发展现状及未来趋势在我国，智能化住宅和智能化家居虽然起步比较晚，但发展速度很快。80 年代以来，我国居住条件非常困难，根本谈不上智能化的问题。80 年代初所建成的住宅，其电器设计内容仅在：普通楼房的户内外照明，高层住宅增加高层供水的生活水泵控制系统及消防泵控制系统。用户电量的计量和收费，采用房管部门或住户轮流抄表收费的方式；生活用水的计量则主要是按户或按人口数收费；弱电系统也是从 80 年代开始才陆续设置电话配线和公用电视天线系统。80 年代末 90 年代初，我国家庭基本实现电器化,住宅内的弱点系统有所增加，如对讲系统等。到了 90 年代末，电脑、有线电视、机顶盒、移动通信等数字化通信产品开始走进家庭[5]。上海复瑞华信息技术有限公司自主开发了 Smart Home 智能家庭系统。该系统采用三级总线制，它由系统控制中心、区域控制器、家庭智能控制器、各种功能扩展模块（防盗扩展模块、家电控制模块、访客对讲模块、远程抄表模块等）、各种探测器（门磁、窗磁、天然气泄露模块）组成。 ST—100IPHM 住宅智能化系统是深圳市正星特科技有限公司开发的基于 TCP/IP 协议，符合 IEEE802.3 标准的管理系统。该系统利用现有的小区局域网，实现了远程抄表、安全防范、紧急求助、家电控制和小区短波信息发布、终端互联等功能。系统可以自动读取电表、煤气表、水表、纯水表和暖气表等读数并计算出住户应该交纳的费用；通过有线或无线两种方式连接门磁、红外、烟感、玻璃破碎以及煤气泄露等探测器，实现门窗保护、探测未知人员、火警感知和煤气泄露等报警功能[6]。智能家居系统有以下发展方向[7] [8]： 1）向“一体化系统集成”方向发展家居智能化需满足自动化管理、三表计量、安全防范监控、火灾报警、对讲呼叫、设备监控等六方面内容，把六项内容的智能化功能集成，从而降低成本，是其未来发展的一个方向。 2）向节能环保方向发展智能化的本质之一是降低成本和提高效率，节能是降低成本的关键技术；环保是全球的要求，智能家居如何结合现有技术降低功耗、减少对家庭和小区的环境污染，提高生活环境的质量，这些也是其未来发展必须考虑的因素。 3）向仿人智能化、网络化、人性化方向发展仿人智能化是智能控制发展的必然趋势，它是当代高科技技术和生物学技术的高度综合和升华。因此，家居的智能化也必然向仿人智能化方向发展；网络化是信息技术、通信技术和计算机技术发展的必然趋势，是智能化的一个重要条件；人性化体现了“以 2

嵌入式课程论文智能家居控制中心设计人为本”的思想，是科学技术发展的目的和最终归宿。因此，也是智能家居未来的一个发展方向。 4）向规范化、标准化方向发展我国智能家居发展较晚，新技术、新产品层出不穷，标准和规范还在制定之中。产品的规范化、标准化方面仍存在着许多问题；WTO 的加入还需考虑和国际接轨的问题；规范化、标准化是智能家居快速发展、走入国际市场的必由之路。 5）向具有“中国特色”的家居智能化方向发展家居智能化系统需要大量的适合中国国情的产品和运行软件，目前开发的软硬件产品的种类较少，水平较低。因此，这一方面的研究开发急需加强。 1.4 本文主要内容第一章中主要描述设计的背景及智能家居系统的发展情况。第二章主要介绍本设计中智能家居系统的应用背景，并根据应用背景进行需求分析和可行性研究。第三章中主要对智能家居系统进行总体设计。第四章详细介绍了家居服务器系统的硬件设计，包括硬件电路总体设计构架以及各个组成部分的电路具体设计。第五章详细介绍了家居服务器系统的软件设计，包括功能的实现与应用程序设计、上位机界面的制作，以及采集控制终端的程序设计。 3

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