基于单片机的智能家居系统

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智能家居最终的目的是让家庭更舒适、更安全、更环保。随着人类应用需求和电子
设备的不断发展,今天的智能家居系统有能力实现更加丰富的内容,系统也越来越复杂。
智能家居的基本功能可以满足安全(防盗、火灾、煤气)、网络服务、医疗服务、家具电
2 j0 N( [' W3 \! X器自动控制管理系统等等。目前市场上的智能化主要体现在某一方面如扫地机器人等。
未能做到在全方位家居提供智能化服务，这在一定程度上带来了不便性，给市场推广造
$ }1 H% a/ I$ d成了阻力，本作品旨在从智能家居的“智能化”特点，解决系统在实际应用中的几个痛
点，实现对智能家居系统的未来发展方向的展望。
7 S5 r8 x+ r" M2 W& d) h本系统基于STC89C52单片机。该芯片是STC 公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8
位微控制器，具有8K 字节系统可编程Flash 存储器。这款芯片在功能、能耗、价格上
* G7 |9 c7 Z* A' ?0 o% r0 _达到了较好的平衡，是本系统很好的选择。
# T- @8 t: M- I2 ^本文首先对于智能家居系统进行了分析，然后根据单片机的特点和实际的可操作性
9 h$ t& y: C* [' v  m! I$ c给出了总体模块安排， 并按照设计目标依次讨论了照明、温度、门锁等功能的实现过程。
并为将来的升级预留了接口。最后本文还对已经完成的设计进行了总结，还研究了系统
6 R& A  n7 F4 k" B8 t+ X& p+ |/ T: O% l& }进一步的发展方向

3 m0 b3 m$ _" n5 ^' T整体介绍
4 G9 Z: T# E* G2 y/ y9 D) L) G6 e本次设计以STC89C52 芯片为控制核心，温度，湿度等传感器为环境信息采集源，
; h$ y7 F3 k$ X6 U2 p- e  g以Web 控制为辅助，来制作一个物联网空调监控系统。在原有的机械式按键开关的基
/ Q* L9 S1 u) l: r8 K1 x5 m础上，采用无线遥控器与Web 网页远程控制，来控制空调机组（如风机，加湿器，风
: D8 `% X  U! O/ {' j+ h+ o阀等），实现了远距离，多角度对空调机组进行实时控制。此外在本次设计中，采用多
种传感器想结合，智能根据各传感器采集的数值进行自动化控制，如自动开关风机，智
能调节冷冻水量，自动调节风阀开度等。并能够实现故障诊断，提供报警，数据实时数
- f& j: Z$ S. C0 A% h据与历史数据查询并Excel 表输出。
4 F% q- p# f4 }2.2 系统设计方案
根据设计要求，系统提供了包括了核心控制模块， Web服务器， Web HTML 模块，
* `( K. U5 K) L& s数据采集模块， 继电器模块， 按键模块， 报警模块， 等等。系统的整体框图如图1 所示。
2.3 功能设计
- [' U: O" g' I. f* M2.3.1 温度探测模块
( W! K: C5 i1 B' G4 O3 w! f通过温度传感器（如图2）采集当前的温度信息，送到采集模块中进行转换，由单
& s% W6 G; P' v: \1 ~片机中的模块函数处理，并将得到的温度值传递给LCD 显示函数， LCD 显示函数控制
# u: n5 o+ [% ~" y! |8 E9 @LCD 液晶屏幕显示出“温度”等字样
该模块的具体流程图如下：
' _+ _7 E5 j' H6 i2 {DS18B20 数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺
纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874 等等。主
8 H! C- y/ L: G* T/ ~要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20 可用于电缆沟测温，高炉水
循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极
限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备
遥控器发
7 C& b0 t' W& p9 N; K送信号
2 x0 y+ K+ G1 H) P! Y& H0 v1 j# g红外传感
器接收信
号
单片机得到
遥控指令
房间
2 K. k( F% g' v照明
北京航空航天大学第十一届“电子创新大赛”学生参赛论文
1 b- e' d4 z1 G7
: o* ]$ o! f6 x  z# ?数字测温和控制领域。技术性能如下
) s: J& Y0 q& l4 n9 S$ k/ l①、独特的单线接口方式， DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实
" T5 V" j+ c2 K7 J现微处理器与DS18B20 的双向通讯。
② 、测温范围－55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。
③、支持多点组网功能，多个DS18B20 可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8
0 K- P* i: F8 w* P# n# Z! y1 j个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳
9 N; ~: F, H3 e定。
8 Q4 D9 X3 P1 _' C& a6 s④、工作电源: 3~5V/DC
⑤ 、在使用中不需要任何外围元件
! K2 V9 T- W8 Z9 G+ l& h% N$ a- W⑥、测量结果以9~12 位数字量方式串行传送
⑦ 、不锈钢保护管直径Φ6
⑧ 、适用于DN15~25, DN40~DN250 各种介质工业管道和狭小空间设备测温
# I% M  x' Z; d. L/ b# e⑨、标准安装螺纹M10X1, M12X1.5, G1/2 ”任选
) R- h& Y" Z9 M5 o6 K6 a⑩ 、PVC 电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。
$ U/ T4 h: d+ P. ?1 A2.3.2 密码锁模块
8 N$ `8 ?% Q* N密码锁模块由软键盘、门栓、单片机构成。用户在门外的软键盘上输入房间密码，单片
* {6 G/ w: U9 E0 n, Z  E' H机对比输入密码与预设密码，如果一致便控制电机，使门栓缩回，房门可以打开。假如
密码连续四次输错，便启动报警并锁定键盘无法输入。

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