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。
- K) X8 x& t; I; X" @: A9 e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。
/ t' @5 Q! }  J$ T5 {6 @# p3 W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
$ C/ c5 f' m1 _& d8 d( j1 i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。
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
4 y. _" Q, U- Z- K" B, D% L" C1 W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
/ @8 ]4 q& g! s& [! ^$ X/ H达到了较好的平衡，是本系统很好的选择。
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。
, ]1 {0 U* ?' ^1 A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
进一步的发展方向
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整体介绍
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，
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
* a5 F& j0 q: m+ n2 Z& X- t5 V* \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
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
6 Y) g4 D# `$ j) n; U% C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
5 D$ S2 G. O) p- j+ Q9 b1 X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
0 A5 ~$ @' u3 R) v+ Q! r9 }据与历史数据查询并Excel 表输出。
2.2 系统设计方案
6 D, L& y# ^( M1 E* w/ x/ X) r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，
2 ]8 g3 o- }4 R( Z# M  D: ^2 q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
2.3.1 温度探测模块
) u' Q9 h  ^3 C& o7 j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
! V# c7 \0 I# x7 N: J  {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
6 l# M8 M0 F# C0 O% `LCD 液晶屏幕显示出“温度”等字样
该模块的具体流程图如下：
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
! g! B! I: K8 h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
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
5 b# Z! F' L9 \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
+ W' h) e' b7 z* x$ {% t9 }, a: n6 h送信号
# l2 W3 T, a' S! B) a红外传感
器接收信
号
单片机得到
( T, k# T1 j) P: w5 I, ?3 n; w遥控指令
房间
' `4 o& p. W" k& \7 m3 E$ Q1 I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
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数字测温和控制领域。技术性能如下
0 ?, r& t5 \, N8 Z①、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
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
  C( ~( q& b) t1 I5 M0 S! U4 i* v/ w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
/ r- b4 e3 ~" O/ V定。
& d- n' k+ h7 Y# ~- E④、工作电源: 3~5V/DC
; s. Z' |9 F: h* j7 |⑤ 、在使用中不需要任何外围元件
! ?0 O  r  |2 V- J) @⑥、测量结果以9~12 位数字量方式串行传送
( d) M7 C1 X3 X% ]! ?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
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
0 q$ `# L5 B1 L$ l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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