智能家居控制系统毕业论文.docx

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1、智能家居控制系统毕业论文毕业论文（设计）目录论文题目：智能家居操纵系统的设计前言.1设设计学生姓名:S:所在院系:专业名称:论文届次:2总指导教师:电气信息工程学院电子信息科学与技术2012届计概述1.1创新点1.2概述体设计2.1整体设计方案42.2 主控芯片选择43硬件系统设计43.1 主控芯片ATmega1643.2 功能设计53.3 电源模块设计83.4 显示模块93.5 键盘模块103.6 步进电机模块103.7 电机驱动114软件设计124.1 原理图绘制124.2 程序编译环境145结论16参考文献17智能家居操纵系统的设计学生：吕倩(指导教师：解萍)(淮南师范学院电气信息工程学

2、院)摘要：21世纪是一个信息化的社会，它与人们的生活的关系也日益紧密。信息化的社会不仅改变了人们的生活方式，也对传统住宅提出了挑战。人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为追求的是一个安全，方便，舒适的居家环境。本文全面介绍了智能家居操纵系统的设计，本设计使用Atmega16单片机作为主控芯片，各类传感器对周边环境进行数据采集，从而反馈给处理中心，继而对整个系统进行实时监控与操纵。其中对各类传感器模块进行了全面的说明介绍。并通过软件程序的设计，设置了二种工作模式，既安防模式与自动操纵模式。通过软硬件的设计与协调工作，从而保证整个系统的完美运行，达到智能操纵的效果，给人们带来不一样的享受，且能增

3、加住户的安全感，使人们能够全身心地投入到工作，从而提高生活质量。关键词：Atmega16；智能家居；传感器；操纵Designofinte11igenthomefurnishingcontro1systemStudent:1vQian(Facu1tyAdviser：XiePing)(Co11egeofe1ectrica1andInformationEngineering,HuainanNorma1University)Abstract:Twenty-firstCenturyisasocietyofinformationtechno1ogy,itsre1ationshipwithpeop1es1i

4、feincreasing1yc1ose.Societyofinformationtechno1ogynoton1ychangedpeop1eswayof1ife,buta1soacha11engetothetraditiona1Fesidentia1Peop1eonthehomefurnishinga1readynotjustphysica1spacerequirements,moreisthepursuitofasafe,convenient,comfortab1ehomeenvironment.Thispaperintroducesthedesignofinte11igenthomefur

5、nishingcontro1system,thisdesignusesAtmega16microcontro11erasthemaincontro1chip,avarietyofsensorstoco11ectdataonthesurroundingenvironment,soastogivefeedbacktotheprocessingcenter,thencarriesontherea1-timemonitoringandcontro1ofthewho1esystem.Thedetai1eddescriptionofvarioussensormodu1e.Andthedesignofsof

6、tware,settwokindsofworkingmode,noton1ysecuritymodeandautomaticcontro1mode.Throughthedesignandcoordinationofsoftwareandhardware,soastoguaranteetheperfectoperationofthewho1esystem,theinte11igentcontro1effect,bringpeop1edonotenjoythesame,andcanincreasethesenseofsecurityofhouseho1ds,enab1epeop1etodevote

7、themse1vestowork,soastoimprovethequa1ityof1ife.Keywords：Atmega16Jnte11igentHomeFurnishing;Sensor;Contro1前言随着科学技术的不断进步及对生活质量的要求不断提高，人们在选择与使用电器时，已从单一功能的家电转向智能化家电。信息技术与网络技术的卓更加展，使家用电器的集中操纵与远程遥控技术已不再是幻想。通过信息技术与家电操纵技术的结合，实现现代家庭生活的信息话与自动化，满足人们不断提升的生活要求，使能够充分的享受到生活中去。从现如今数字化家庭的进展趋势来看，远程监控，智能化的家居，己将成为未来的必定，

8、将在一定程度上改善人们的生活水准。事实上，智能化住宅小区早在发达国家得到实现。譬如美国、德国、新加坡、英国、日本等经济比较发达的国家，智能化家居早被广泛应用于生活。在1998年，新加波举办了一场“家用电器与电子消费品”国际展览会，通过现场模拟，介绍了智能家居系统。整个系统功能包含安防报警功能、视频对讲功能、监控中心功能、家电自控功能、有线电视与电话接入与智能家居操纵面板等。利用智能家居操纵器能够提供多种智能操纵方案，使家居的主人更加享受家庭生活，且使他们处理家庭事务，更快、更方便。智能家居系统还能够提供舒适的健康环境，通过配置相应的传感器能够有效监视室内的温度、湿度与亮度，继而操纵空调、窗帘与

9、照明系统的运行，从而提供更加适宜的生活空间。另外通过各类安防传感器，提高了人们及时发现与处理紧急情况的能力。在智能家居中配备Internet接入功能后，则家居的远程监控能力将更强，给住户一种前所未有的安全感，使他们更加的放心去工作，去生活，从而提高用户的生活质量。根据现代生活对居住环境的便利性、安全性、舒适性等方面的要求，与智能家居技术进展的方向，未来智能家居的进展趋势将会有下列几大特点：(1)具有功耗低，功能强大的嵌入式微处理器，通过嵌入式操作系统平台，使智能家居成为囊括安防、家电操纵、数字家庭的智能家居平台叫(2)传输方式将逐步走向多网合一，安防、门禁、抄表逐步使用统一的以太网连接。多网合

10、一将在一定程度上降低建设与保护的复杂度，而且提高了传输的可靠性；(3)从有线逐步转变为无线。拥有无限灵活性，流淌性与可扩展性的无线传输，是有线传输望尘莫及的。1设计概述1.1 设计创新点多媒体家庭智能操纵系统，结合了多媒体数字影院系统、家庭监控防盗系统、家庭背景音乐系统、灯光窗帘操纵系统、家庭急救报警系统、远程操纵系统与自动节能系统等系统的功能优点。通过手持遥控、手机等多种方式进行操纵。使用模块化设计，可根据不一致的家庭的习惯使用不一致的组合方式，使家居智能实现“DIY”，从而更好的表达家庭特点，表达不一致的生活理念。符合人性化设计，充分表达了“以人为本”设计理念。1.2 论文概述论文包含智能

11、家居整体制作思路及硬件外设部分的介绍与设计。包含家居模式的设计；硬件电路的设计，主控芯片中的比较、选择；软件算法包含根据外围硬件的环境来操纵整个系统的运行。其中，第一章为引言，要紧介绍了智能家居进展现状及其应用前景；第二章为智能家居系统方案的设计，要紧包含主控芯片的选择、功能模式的设计；第三章为硬件系统设计，其中要紧介绍了硬件电路设计，各类传感器的功用及电源模块、显示模块等；第四章为智能家居软件系统设计，包含智能家居系统整体设计流程，并介绍了整个软件的编译环境；第五章是总结与鸣谢。2总体设计2.1 整体设计方案图1整体设计框图本设计使用ATmega16作为主控芯片，各类传感器对周边环境进行数据

12、采集，从而反馈给处理中心，继而对整个系统进行实时监控与操纵。系统的整体设计框图如图1所示。2.2 主控芯片选择单片机按CPU的处理能力分类目前有4位、8位、16位、32位，位数越高的单片机在数据处理能力与指令系统方面就越强，AVR.51、PIC都属于8位机。8位单片机由于内部构造简单、体积小、成本低廉，在一些较简单的操纵器中应用很广。本课程设计8位单片机已满足要求。方案一：使用传统的8位89C51单片机作为主控芯片。51单片机具有价格低廉,使用简单等特点，但其运算速度低，功能单一，RAM、ROM空间小等缺点。若使用89C51需要做RAM,Re)M来扩展其内存空间，其硬件工作量必定大大增多。综上

13、考虑，选用ATmega16单片机为CPU最为合适，且ATmegaI6单片机具有16K的f1ash,512字节的EEPROM,满足我们设计的需求。3硬件系统设计3.1 主控芯片ATmega16ATmega16具有16K字节可编程闪存，512字节的EEPROM,IK字节的SRAM,32个通用I/O端口，32个通用寄存器，边界扫描的JTAG接口，支持片上调试与编程，三个具有更灵活方式的定时器/计数器（T/C）,内部/外部中断，可编程异步串行通讯，一个通用串行连接，8路IObit可选的ADC,一个串行端口与省电模式，模式能够通过单片机内部的寄存器进行设置选择。当单片机处于空闲方式时，CPU不再运行，但

14、USART、SRAM、T/C、SP1端口、两线接口、A/D转换器与中断继续正常工作；当单片机处于掉电模式时，晶体振荡器不再振荡，但中断模块与复位系统正常工作，而其他所有功能都不再运行；当单片机处于省电模式时，异步定时器正常运行，且同意用户保持一个时间基准，但其他功能将停止运行；当单片机处于ADC噪声抑制模式下，只有异步定时器与ADC正常运行，其他模块均休眠，为的是减少在ADC转换时产生的开关噪声；ATmega16拥有C语言编译器、宏汇编程序、程序调试器/仿真器与仿真器等一系列的编程工具，还会有评估板等相应的系统开发工具。图2与图3分别为ATmega16实物图与ATmega16引脚图。图2ATm

15、ega16实物图(XCKZTO)PBOU(TI)PB1C(1KT27AIN0)P82C(OCaA1N1)P3C(SS)PMCaos)PBSc(MISO)PB6C(SCK)PB7CrtesrrcVCCCGNDCXTA12CXTA1IC(RD)PDOCXD)POIC(INTO)PO2C(INTOP03C(OC1B)PD4C(OC1A)P05C0CP1)PoeCPAO(ADCO)PAI(ADCI)P(ADC2)PM(ADC3)PM(ADC4)PA5(ADCS)PA6tADC6)PA7(AOCr)AREFGNDMCCPC7CTOC2)pcosc)PC5(TOoPC4CTDO)PC3(TMS)PC2(TCK)PC1(SOA)PCO(SCUPO7(OC2)图3ATmega16引脚图3.2 功能设计3.2.1 双模式设计为了习惯人们高质量，便利的生活需求,本系统使用两种模式操纵，即安防模式与自动模式。系统自动操纵是指系统的核心部分能够根据外部传感器所采集的环境信息（如温度，光照等）与用户设定的能够使人能够较为舒适的之作比较，然后根据比较结果对相应的设备进行调节操纵，以保持着个舒适的值，为用户提供一个良好的温湿度环境。且设置了手动操纵模式，人为的调节环境变化。而安防