【智能家居系统设计8700字（论文）】.docx

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1、智能家居系统设计目录1结论21.1 设计背景21.2 设计依据21.3 设计的主要内容32整体框架42.1 设计思路42.2 系统构成43硬件电路设计63.1 系统硬件原理图63.2 STC89C52概述63.3 按键控制电路73.4 电源电路与报警电路73.5 1CD1602液晶显示电路83.6 SIM800模块电路83.7 温度传感器模块电路与人体红外传感器模块电路93.8 传感器及信号处理电路103.8.1 红外线传感器103.8.2 信号处理电路103.9 烟雾检测模块113.10 继电器控制电路与复位按键H4软件系统设计134.1 软件主程序架构134.2 1CD1602显示流程图1

2、34.3 串口GSM函数流程图144.4 温度检测流程图154.5 按键子程序164.6 报警流程图174.7 烟雾浓度程序流程图185系统调试195.1 焊接调试195.2 功能调试196总结23参考文献251绪论1.1 设计背景伴随着时间一天天向前推进，人类文明的发展也从未间断，科技的发展进步也不曾停下脚印，人类也正在向全球智能化迈进，伴随着科技文明的进步，各行各业都取得了巨大的进步，人们也有了更多的机遇与挑战。人类需要更加智能更加快捷的系统来服务于生活，现代社会也在向智能化迈进。物联网是发展的趋势，赋予物智能化，让他们更好的为人们服务是我们的追求，无论是智能养殖，还是智慧农业，都离不开物

3、联网智能化的技术支撑。物联网技术的实现为物联网时代的到来打下了基础，时代的潮流已经从互联网逐渐转向线上线下全面互联的物联网时代，所有的设备都接入网络，各种器件都可以被监测和控制，大大促进了社会的发展，同时也为工业物联网话提供了一个强有力的技术支撑。物联网技术日益成熟，已经广泛应用在生活和工作中，本次就采用GSM技术作为安防报警系统的技术支撑。在日常生活中,，安防报警系统已经成为各个场所的重点关注对象，无论是酒店，电影院，学校，办公楼还是居民楼，防火防盗与我们的生活息息相关，用人体红外感知和温度传感器进行监测，检查到有人或者温度过高或者烟雾浓度过高，就会进行报警操作。为了明白其工作流程，更好的研

4、究安防报警系统的工作原理，设计了一款基于单片机的智能家居系统。1.2 设计依据智能家居系统的单片机采用STC89C52单片机，此单片机比传统的AT89C52芯片价格便宜，速度更快，性能更高，功能丰富，操作更加简便。采用体积小，抗干扰能力强的DS18B20温度采集传感器作为本系统的温度传感器。这里采用普通震动模块的震动传感器，单片机控制三极管驱动震动器震动，进行报警提示。系统采用5v继电器继电器，因为其动作快，功能稳定，使用寿命长等优点。在使用时操作简单，只需要确定继电器的耐压值=5V就可以工作。系统采用这样的设计充分利用了资源，能带来更大的收益。智能家居系统操作起来十分的方便，只需要通过按键设

5、置报警温度和烟雾浓度上限，打开防盗模式，当检测到有人，温度或者浓度超过上限，系统会震动并报警，通过无线模块发送短息。1CD1602来显示当前的温度烟雾和是否有人的信息。显示当前的温度.当前的烟雾浓度，短信是否发送成功等信息。1CDI602显示屏可以自由调节屏幕亮度，达到省电的效果，节省资源。1.3 设计的主要内容本次设计采用STC89C52单片机作为处理器。整体功能分为检测部分、显示部分和报警部分。检测部分分为温度和人体红外浓度以及烟雾浓度，这些检测的信号到达单片机，单片机根据公式计算出具体的温度和具体的烟雾浓度。显示部分就是采用1CDI602液晶显示屏，屏幕上显示检测到的温度，浓度，有人与否

6、，并显示是否打开智能防盗功能。系统的第一个按键是开启和关闭防盗功能，第二个按键是模式转换，第三和第四是调节温度和浓度上限。报警部分分为蜂鸣器，振动器和GSM短信发送。首先通过第三按键设置温度上限和是否开启防盗模式，也可以手机发送短信到单片机,决定是否打开防盗系统，当温度超出报警上限后，温度1ED报警灯闪烁亮起，单片机控制风扇开启，开始降温。同时蜂鸣器长鸣报警，单片机控制GSM模块发送报警短信。监测部分还有检测烟雾浓度是否超过上限值，当烟雾浓度超出报警上限后，1ED报警灯闪烁亮起，此时单片机控制水泵打开，上水减小烟雾，防止火灾，同时蜂鸣器长鸣报警，单片机通过GSM模块发送报警短信。当人体红外检测

7、到有人后，GSM也会发送短信，此外主板上还有一个紧急按钮，当紧急按键按下时，单片机发送紧急短信到手机。2整体框架2.1 设计思路智能家居系统最重要的功能就是在没人的时候能防盗，这就需要时刻监测是否有人进入并进行报警，这个功能需要人体传感器和蜂鸣器报警去完成。而智能家居主要就是监测室内烟雾温度和是否有人，当达到设置的烟雾浓度和温度上限时，就会发送短信到人们的手机上，而且手机可以发送指令给单片机，直接获取数据；所以这就需要温度传感器和MQ-2烟雾人体红外传感器去监测实现，与传统的安防报警系统相比,这次设计的特点是带有数据显示,系统选择的是比较常用的1CDI602液晶屏进行显示,此液晶屏不但能显示数

8、字，而且能显示特殊字符。另外，系统中的电子万年历还需要带有报警的功能，应用者可以通过按键去设置烟雾浓度上限和温度上限以及是否开启人体红外报警，到达上限后，蜂鸣器鸣响会发出响声，达到报警的效果。而且单片机会发送报警短信到手机上。从功能上划分完之后，就要进行硬件选择和电路设计，一个单片机系统最重要的就是起到大脑作用的单片机，如同电脑的CPU一样，通过资料查阅和选择对比，系统采用了STC89C52单片机作为整个单片机系统的控制芯片，STC89C52微控制器用于协调各种传感器和外围设备。单片机损耗低，性能高。本系统的设计主要分为监测模块，报警模块，控制模块，显示模块。系统框架图如图2.1所示：图2.1

9、系统框架图2.2 系统构成本次系统是由为硬件系统和软件系统两部分构成。硬件系统各种硬件器件的比较和选择。要选择价格优惠，功能较强的硬件，这样成本较低。当所有材料都选好之后,就可以开始进行电子电路的设计，为了保证系统能成功设计，要确保每个分部电路的正确和连接畅通。按照准确无误的电路图，将所有的硬件材料完美的焊接在一起，组成一个单片机系统。之后是进行软件设计，软件设计要求细心专注，每一次的编程都至关重要，用软件控制整个单片机。这里，系统用到常用的KeiI编程软件用于编程，用简单的C+语言进行总体的设计。编写完成后，运行无误后对其进行测试。最后将生成的没有错误的HEX文件刻录到SCM中。本次设计最核

10、心的控制芯片选用STC89C52单片机作为主控制器，按照功能上划分成4个部分，分别是监测、显示、和警报、控制部分。烟雾温度和人体红外浓度是监测部分的监测内容，检测部分采用DS18B20传感器，人体红外传感器对温度，浓度,人体感应进行检测，显示部分采用1CDI602液晶屏作为显示器，将单片机计算出来的温度值和浓度值以及是否有人迸行展示。报警部分分为报警值设置，蜂鸣器报警，短信报警。继电器控制水泵，三极管直接控制风扇，一共5部分。3硬件电路设计3.1 系统硬件原理图本次设计采用1CD1602液晶显示器显示采集到的烟雾温度和是否有人,STC89C52单片机作为系统的主脑,控制各个模块运行和调节系统各

11、部分配合。左下角的DS18B20温度传感器用于监测当时的温度数值，人体红外传感器时刻检测当前是否有人。按键用来设定烟雾上限温度上限开启防盗模式和人体红外，S1M800模块用于超过上限值后对手机大的短信发送，也可接受短信获取此时信息。三极管用来驱动风扇，继电器驱动水泵上水，图中共包含4个按键，2个用来设置人体红外和温度报警上限值,。蜂鸣器用于报警，2个1ED灯分别表示人体红外和温度报警指示灯。按下紧急按键就会发送紧急短信，本次单片机系统采用5V直流电源进行供电，图3.1系统硬件原理图：图3.1系统硬件原理图3.2 STC89C52概述STC89C52单片机具有比89C51更加优秀的特点，稳定性较

12、强，其作用是控制系统里的各种传感器和外加而部分，如同领导，使系统稳定工作。而且单片机在接收到数据后，自行在内部处理，并发送指令，让系统的部分开始工作，在系统的工作中，起着至关重要的作用。单片机是一个简单微小的电路系统，相比于其他的大型电路器件,是非常简单便宜的。当然，简单意味着功能较少，但麻雀虽小五脏俱全，在日常的简单电路中，也是够用了。而且单片机的应用领域非常广泛，如家用得绝大部分电器都包含至少一个单片机，比如冰箱、空调、洗衣机。在工业上其对温度传感器的控制得到了普遍应用。3.3 按键控制电路本系统的按键控制系统共用4个按键，四个按键控制的电路并联，组成了按键控制系统；第一个按键是返回，设定

13、完上限值后返回使用；按键2是确定上限值，按键3和按键4分别是设定值得增减按键。按键的功能实现其实就是电平的差值控制，因存在误差，所以需要编程时进行误差调整，编程序时要加上去抖函数，是系统更加精确。按键控制电路原理图如图3.3所示：O-O吁*o-图3.3按键控制电路3.4 电源电路与报警电路电源：电源有三个口,1口引脚与开关的引脚3连接，电源的引脚2与地相连，引脚3没有相连，可起到稳定电源器件的作用，电源开关有6个引脚，其中引脚3与电源的引脚1相连，引脚2和引脚5接地，电源开关的引脚1引脚3和引脚4、引脚6作用相同，用于电源的正极输出。引脚1和引脚3对应引脚5,引脚4和引脚6对应引脚2,即如果输

14、出口为1和3时，引脚5即为接地。同理，当引脚4和6为输出时，引脚2接地。本次系统采用的硬件工作电压都在5V以内，即在5V内都能正常工作。如果采用高电压进行供电，系统的升压模式会把本系统的电压提升到高电压，系统具有智能化的特点。系统的电源电路如图3.4.1所示：图3.4.1电源电路报警：当按键设置好烟雾温度浓度的上限值或者是开启防盗模数人体红外感应到有人后，单片机就进行循环监测，时刻监测温度和烟雾浓度和是否有人，并和报警上限进行比较。本次报警电路主要分为二部分，分别是蜂鸣器报警，短信报警。蜂鸣器元器件采用市场上最实用的5V电源供电的蜂鸣器，操作较为简单，一供电就会发出响声。本系统检测到的三因素有

15、一个达到或超过限定值是就会报警，蜂鸣器发出响声。蜂鸣器电路如图3.4.2所示：图3.4.2蜂鸣器报警电路3.5 1CDI602液晶显示电路当温度和烟雾浓度检测到之后，会发送信号到单片机，单片机控制显示屏显示温度数值和此时是否有人以及当时的烟雾浓度。本系统采用的是1CD1602液晶显示器，可以显示数值，还能显示特殊符号以及字母。工作原理简单，还可调节亮度。省电耐用。由两行组成，内容清晰易懂，操作简单。共有17个引脚，其中2个接地，第三引脚与电阻相连。与单片机的PO相连。1CDI602液晶显示屏上展示此时的温度、人体红外值，浓度值和其报警上限值。其引脚连接图如图3.5所示：产1eD6021CD1602图3.51CDI602液晶显示电路图3.6 SIM800模块电路根据系统设置的上限值，采集此时的温度，烟雾浓度和是否有人，检测的结果与上限值比较，如果超过系统设置的温度和浓度上限时，STM89C52单片机就会控制SIM800短信模块发送报警信息（此时的温度值，浓度值）到设定的手机号上,。当人体红外感应模块检测到有人存在时，就会发送短信进行提示。此系统设计采用SIM800模块发送短信，此模块具有性能稳定，外观小巧，性价比高的，能满足客户的多种需要的特点。被广泛的运用在通信设置中。共有5个引脚，会外接一个二极管，起到保护芯片的作用，发送短信时反向电流电路较大，容易击