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
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。
' P  p) v& s; b. h1 M0 \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
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。
) Q# d, @7 g- {6 {  ~' X  _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
- |* m# H* x7 z+ E4 I& b. V7 A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
达到了较好的平衡，是本系统很好的选择。
/ c& y1 ]8 l( V% P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
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
8 c  H/ f5 S9 c( P- e9 P! A进一步的发展方向
8 [* K% x' h2 J8 D
5 j- ~9 _/ ^% r3 p整体介绍
# q& S4 L" N  k# p# 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，
! y. X- v8 g+ V1 `5 k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
/ ^6 h* c' K! F* O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
( W+ }- @5 V, o" H& `8 ^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
3 G: r" ]! \7 y% G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
据与历史数据查询并Excel 表输出。
: H% s+ G. X6 `; B2.2 系统设计方案
  U3 }2 j* ~/ [  H# S7 h- h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，
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
* q; q3 Y) \+ ~& I8 r, g" O2.3.1 温度探测模块
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
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
' E( u" q) v1 p. ALCD 液晶屏幕显示出“温度”等字样
该模块的具体流程图如下：
2 b( P& T' {3 @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
6 V  H6 u. J9 K2 a2 ^! A3 x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
% L% E2 Q2 J  `+ C6 w0 L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
/ q: i- \0 f% Q2 Y& M# i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
1 q& A, z. Z; l$ d# f遥控器发
, }1 u/ L, a* H" r: l9 h5 _送信号
; u. h7 A" P. N' I红外传感
器接收信
号
3 \/ L$ W* T' Q: d单片机得到
' T, F, [. T9 @( R遥控指令
房间
' h  x6 ?( U) A4 n0 R' E3 |6 h照明
! B* {0 O7 f" L; T  [北京航空航天大学第十一届“电子创新大赛”学生参赛论文
2 f2 ]- g. f3 D6 H7
数字测温和控制领域。技术性能如下
7 k' Z6 K3 T  D* L/ p; N①、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
. s6 }7 L9 j: ]5 Y8 d2 ~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
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
定。
) E4 l" ]0 X* N" C( C④、工作电源: 3~5V/DC
⑤ 、在使用中不需要任何外围元件
⑥、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
⑨、标准安装螺纹M10X1, M12X1.5, G1/2 ”任选
⑩ 、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。
2.3.2 密码锁模块
, Y0 w  J) @- a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
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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