智能家居安全系统.docx
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智能家居安全系统
现代智能家居
安全系统
题目:
现代智能家居安全系统设计
学院:
电子与通信学院
班级:
课程组
组员:
指导老师:
目录
第一章、概述
1.课程介绍
2.功能简介
第二章、系统设计
1.系统框架
2.功能模块
第三章、电路设计
1.模块介绍及其原理
第四章、程序设计
1.代码展示
第五章、实验与调试
1、下载调试
2、LCD的调试
3、按键的调试
4、电源模块的调试
5、语音模块的调试
6、LED与蜂鸣器的调试
第六章、测试结果
第七章、结论
附录
程序代码
第一章概述
1、课程介绍
智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。
伴随着数字化和网络化的进程,智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落,成为一种势不可挡的历史化大趋势。
这一切的最终目的为人们提供一个以人为本的舒适、便捷、高效、安全的生活环境。
如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今世界的一个热点问题。
本项目的起源与产生既基于此背景。
2、功能简介
该系统主要能够实现的功能:
正常情况下,该系统能够采集室内的温度,并显示出来供主人参考。
当温度过高时该系统就会发出报警,灯光发亮,语音提示等,使得主人知道家中发生了险情,并及时进行处理。
当有盗贼从窗户或者其他一些地方进入时家中时,会触动红外设置,单片机发信号给声光模块,告知主人和邻居有险情。
采取有效的措施,防止损失。
第二章系统设计
1、系统框架
2、功能模块
(1)温度检测模块:
采集温度
(2)声光报警模块:
通过声音
(3)红外模块:
检测有无人闯入
(4)液晶显示模块:
显示信息,人机交流
(5)电源模块:
给各个模块提供电源
(6)输入模块:
4*4键盘,输入信息
(7)语音模块:
发出语音
第三章电路设计
1、温度检测模块
该模块主要用于检测室内温度。
采用改进型智能温度传感器DS18B20与传统的热敏电阻相比,DS18B20能够直接读出被测温度,它仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电,而无需额外电源。
因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高。
当温度过高时即发生火灾时,单片机向声光模块发出信号,即发出声光报警。
DS18B20的1脚接地,2脚接PORTC.0,3脚接电源,在2脚接一个4.7K的上拉电阻抗干扰。
2、声光报警模块
当温度过高时,该模块接收到单片机发出的信号后,声光模块开始动作,LED灯开始闪烁,蜂鸣器并发出声音报警,告知主人或邻居及时发现险情,及时的控制火情。
当红外模块感知到有外人闯入时,该模块发出报警,威慑他人,使其不敢进入主人家中,并提醒邻居或主人,及早做出防范。
我们把若干个LED灯摆成笑脸形状。
因为若干个LED灯和一个蜂鸣器工作时需要较大的电流。
因此我们设计一个三极管(S9013)来进行驱动,保证了电路有足够大的电流。
三极管的基极与PORTD.6连接。
同时我们用了俩个1K分别与LED和蜂鸣器串联来进行分压保证其安全性。
3、红外线模块
该模块主要用于防盗,安置在窗户或者门口等地方,当有盗贼闯入时,会触动到那些安置好了的红外装置,发送信号给单片机,单片机经过处理后发送给声光模块。
为了防止错报,我们安装若干个红外对管,当只有达到一定数量的红外对管发生中断时才报警。
因为单片机的中断资源有限,所以我们用了2对红外对管来模拟若干个,当只有其中一个红外对管发生中断时,系统不报警,当两个红外对管都发生中断时,系统发出警报。
这两对红外对管分别接单片机的PORTD.4(INT0)、PORTD.5(INT1)。
4、液晶显示模块
该模块主要应用于显示一些信息,起到与用户进行人机交流作用,用户可以通过显示模块,看到一些信息,例如现在的室内温度、现在系统启用的模式等。
我们将采用1602lcd来显示,四线制方式将1602与单片机的PORTB口相连接,1602的RS、RW、E、D4、D5、D6、D7分别接PORTA.0、PORTA.1、PORTA.2、PORTA.4、PORTA.5、PORTA.6、PORTA.7。
电路如下:
5、电源模块
该模块主要用于给整个系统提供能够应用且稳定的电源。
我们采用了7805这种型号的稳压器件,在输入端我们用了火牛插孔,便于连接电源,在输入的负极安装了一个按键开关,便于控制电源的开关,如下图:
6、输入模块
该模块由4*4个按键组成,用于用户对系统的设置与控制等,给用户提供一个输入的方式,输入用户所需求的信息。
我们将键盘与单片机的PORTA口相连,PORTA口的高八位接按键的行,低八位接按键的列。
电路如下:
按键功能如下图所示:
7、语音模块
该模块主要由ISD1730、扬声器、mic、按键及其一些电阻电容等组成。
它的作用的是通过语音提示,指导用户对安全系统的操作,例如设防,撤防等,把语音芯片的复位脚(24脚)与单片机的PORTD.1相连接,播放脚(23脚)与单片机的PORTD.4相连接,快进脚(26脚)与单片机的PORTD.5脚相连接。
第四章程序设计
1、显示模块
该模块主要有1602液晶显示屏组成,上电后初始化1602,屏幕上显示欢迎界面,2秒后显示温度,设防时显示Fortificationofsuccess,撤防时显示Pleaseenteryourpassword,第一次输入密码错误时,显示Pleasetryagain,第二次输入密码错误时,显示Thelastchance,当发生火灾时显示Alarm!
!
!
Fire!
!
!
,当发生盗窃是显示Burglaralarms!
!
!
,及其一些其他的显示都用putsf()函数来完成显示工作。
2、语音模块
当开机时PORTD.1给一个低电平,让语音芯片的指针复位,POTD.4给一个低电平并进行延时,然后在给高电平,进行播放语音“欢迎使用智能家居安全系统”。
然后PORTD.5给一个低电平并进行适当的延时,当设防按键按下时PORTD.4给一个低电平并进行延时,然后在给高电平,播放“请输入密码”,然后进行快进,让播放指针指向下一个语音片断,撤防成功后播放“成功撤防”。
3、输入模块
我们采用键盘扫描的方式来采取键盘的输入信息,单片机的A口高四输出,轮流输出0,A口第四位输入,采集键盘的信息,检测是否有按键按下,那一列有按键按下。
根据当哪一行输出0时,那一列检测到了0,计算出是哪个按键,即:
行*4+列
//键盘扫描
unsignedchargetkeyval(void)
{
unsignedcharcol[4]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//行
unsignedcharrow[4]={0x07,0x0b,0x0d,0x0e};//列
unsignedchari,j,getsta,keyval;
for(i=0;i<4;i++)
{
PORTA=col[i];
delay_us
(2);
if(PINA!
=col[i])
{
getsta=PINA&0x0F;
for(j=0;j<4;j++)
if(getsta==row[j])
{
keyval=j+i*4;
delay_ms(30);//300
while(getsta==row[j])
{
getsta=PINA&0x0F;////////////判断按键是否放开。
}
returnkeyval;
}
}
}
return16;
}
4、红外模块
开启外部中断INT0和INT1,定义中断标志flage_0和flage_1,当发生中断时flage_0=1和flage_1=1,设防开启后进行循环判断当两个中断都发生时,发出警报。
用两个嵌套在一起的if来进行判断。
if(flage_1==1)//红外报警
{
if(flage_0==1)
{
flage_1=0;
flage_0=0;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Burglaralarms!
!
!
");
PORTD.6=1;
}
}
5、温度模块
设定单总线的接口为PC.0。
定义一个变量利用函数ds1820_temperature_10()取出当前温度值,再把该变量换算成个位和十位即小数位,再分别显示出来。
//温度显示
voidwendu(void)
{
charlcd_buffer[33];
inttemp,temp_h,temp_l,_1,_2;
temp=ds1820_temperature_10(0);
temp_h=temp/80;//DS18B20要/80
temp_l=temp%80;
shi=temp_h/10;
ge=temp_h%10;
_1=temp_l/10;
if(_1==4)
_1=5;
else
_1=0;
_2=temp_l%10;
lcd_gotoxy(0,1);
sprintf(lcd_buffer,"TEMP:
%d%d.%d\xDFC\n\r",shi,ge,_1);
lcd_puts(lcd_buffer);
}
第五章实验与调试
一、下载调试
将一个10针的插座与单片机的MOSIMISOSCKRESETVCCGND等连接好后,用下载线连接电脑好单片机,用下载软件进行下载,运行成功。
二、LCD的调试
当LCD与PA口相连上电后,没有反应,屏幕是黑的,进过上网查找资料后,才发现原来LCD的背景灯那两个管脚没有接上电源和地。
焊接好后,上电屏幕亮了,但是什么都显示不出来,看到LCD的3管脚是空的,所以想到可能是这个原因,查资料后知道这个是管脚的作用是调节对比度的,于是我就用两个1K的电阻串联在一起,一端接电源一端接地中间接3脚,上电后下载程序显示一个很模糊的字迹,看不清楚。
猜测可能是因为电阻大小不当导致的,进过三四次的调整后才显示出来清晰的字迹。
三、按键的调试
把程序下载后,按键按下去一下后,在屏幕上显示很多个同一个的数,考虑可能是因为在按键按下去还没放开的一瞬间,键盘扫描好多次,单片机的扫描的速度很快,就认为按键按下了很多次,而没有判断是否是同一次按下去的,所以要解决这个问题的方法是让程序判断按键是否释放。
四、电源模块的调试
电源模块焊接好后,上电发现一点输出端没有电压,通过用万用表的测量得知火牛插座负极没有连接好,再次进行焊接,上电后依然没有现象,就再次进行从输入到输出一个点一个点的测量,测量出无论开关怎样开关,开关的另外一端都没有反应,才发现开关的管脚焊错了。
焊接好后,上电,电源的输出端输出正常的5V。
五、语音模块的调试
语音模块按照电路的焊好后,能正常播放语音,正常快进与复位等,各方面都正常。
六、LED与蜂鸣器的调试
PORTD.6输出高电平时LED灯,蜂鸣器鸣叫。
功能正常。
第六章测试结果
开机显示welcome和^_^,延时2秒后显示当前温度并根据当前的温度变化而不断变化,进入正常运行状态。
当设防按键按下后,语音提示设防成功,LCD显示Fortificationofsuccess(设防成功),并进入防御状态,不断检测温度是否超过设定值(火灾检测),检测红外对管是否都发生了中断(防盗报警)。
当温度过高时,LCD显示"Alarm!
!
!
Fire!
!
!
",蜂鸣器鸣叫LED亮;当红外对管都发生中断时,LCD显示"Burglaralarms!
!
!
",蜂鸣器和LED报警。
当撤防键按下时,语音提示请输入密码,LCD提示Pleaseenteryourpassword,然后你输入密码,若输入第一次错误,LCD提示Pleasetryagain,第二次错误,LCD显示"Thelastchance",当第三次错误时,LED与蜂鸣器发出警报,程序锁死。
若输入密码正确时,则显示OK,语音提示撤防成功,显示温度。
第七章结语
该设计在一定程度上解决了传统机械式防盗的弊端,利用高科技将防盗报警智能化、自动化,可以减少和避免户主的损失。
由于时间的关系和考虑到元器件的价格等因素,该设计还存在一些不足的地方。
例如,该设计存在不够人性化的地方,可通过添加实时时钟芯片增加时间功能,并在此基础上加入自动开启和关闭系统的功能等等。
除此以外,还可以通过增加断电保护电路增强系统的安全性。
在做该设计的这段时间里,我对之前学习到的知识有了一个全面的认识,也因此学到了很多东西。
这一次的设计,从查找资料、方案确定、电路设计到焊接和调试,整个过程都是我们自己亲自去完成。
在整个设计期间,我遇到了很多问题,但经过仔细的分析和其他同学的帮助后,最终都把问题解决,我也从中学会了解决问题的方法。
附录程序
/*****************************************************
Project:
智能家居安全系统
Version:
Date:
20121212
Author:
pang
Company:
Comments:
Chiptype:
ATmega16L
Programtype:
Application
Clockfrequency:
8.000000MHz
Memorymodel:
Small
ExternalSRAMsize:
0
DataStacksize:
256
/*1602和MEGA16L的连接方式如下:
*/
/*RS------>PB0*/
/*RW------>PB1*/
/*E------>PB2*/
/*FREE---->PB3*/
/*D4------>PB4*/
/*D5------>PB5*/
/*D6------>PB6*/
/*D7------>PB7*/
/*****************************************************/
#include
#include
#include
#include
#include
#asm
.equ__lcd_port=0x18;PORTB
#endasm
#include<1wire.h>
#asm
.equ__w1_port=0x15;PORTC
.equ__w1_bit=0
#endasm
#definefuweiPORTD.1
#definejingbaoPORTD.6
unsignedcharmima[]={1,2,3,1,2,3};
unsignedcharshuru[6]={0,0,0,0,0,0};
intshi,ge;//温度的十位与个位
unsignedcharflage_0=0;//中断0标志
unsignedcharflage_1=0;//中断1标志
/************************************************************************/
//初始化
voidinit(void)
{
w1_init();
lcd_init(16);
PORTA=0xff;
DDRA=0xF0;
PORTD=0x32;
DDRD=0x72;
jingbao=0;
GICR|=0xC0;//INT0ONINT1ONINT2OFF
MCUCR=0x0F;
MCUCSR=0x00;
GIFR=0xC0;
#asm("sei")
}
//ExternalInterrupt0serviceroutine
interrupt[EXT_INT0]voidext_int0_isr(void)
{
flage_0=1;//待补充
}
//ExternalInterrupt1serviceroutine
interrupt[EXT_INT1]voidext_int1_isr(void)
{
flage_1=1;//待不从
}
voidwendu(void)//温度显示
{
charlcd_buffer[33];
inttemp,temp_h,temp_l,_1,_2;
temp=ds1820_temperature_10(0);
temp_h=temp/80;//DS18B20要/80
temp_l=temp%80;
shi=temp_h/10;
ge=temp_h%10;
_1=temp_l/10;
if(_1==4)
_1=5;
else
_1=0;
_2=temp_l%10;
lcd_gotoxy(0,1);
sprintf(lcd_buffer,"TEMP:
%d%d.%d\xDFC\n\r",shi,ge,_1);
lcd_puts(lcd_buffer);
}
unsignedchargetkeyval(void)//键盘扫描
{
unsignedcharcol[4]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
unsignedcharrow[4]={0x07,0x0b,0x0d,0x0e};
unsignedchari,j,getsta,keyval;
for(i=0;i<4;i++)
{
PORTA=col[i];
delay_us
(2);
if(PINA!
=col[i])
{
getsta=PINA&0x0F;
for(j=0;j<4;j++)
if(getsta==row[j])
{
keyval=j+i*4;
delay_ms(300);//300
while(getsta==row[j])
{
getsta=PINA&0x0F;
}
returnkeyval;
}
}
}
return16;
}
voidyuyin(void)//播放语音
{
PORTD.4=0;
delay_ms(35);//播放
PORTD.4=1;
}
voidnextone(void)//快进
{
PORTD.5=0;
delay_ms(35);//快进到第一段语音
PORTD.5=1;
}
voidkaiji(void)//开机界面
{
lcd_clear();
lcd_gotoxy(6,0);
lcd_putsf("^_^");
lcd_gotoxy(5,1);
lcd_putsf("WELCOM");
PORTD.1=0;//复位不用时间
PORTD.1=1;
delay_ms(10);
yuyin();//播放开机音
delay_ms(2000);
delay_ms(2000);//语音播放完后进入快进
nextone();
wendu();
}
voidshuzuqingkong(void)
{
unsignedchari;
for(i=0;i<6;i++)shuru[i]=0;
}
voidmain(void)
{
unsignedcharttt;//密码错误,死循环ttt
unsignedcharyyy;//密码错误,死循环yyy+到10
unsignedcharkeyval;//键值
unsignedchari=0;
unsignedcharj=0;
unsignedcharflage=1;
unsignedchart=0;//密码与输入中相同的个数
unsignedcharcishu=3;//密码次数3
init();
delay_ms(100);
kaiji();
while
(1)
{
ttt=1;//密码错误,死循环ttt
yyy=0;//密码错误,死循环yyy+到10
flage=1;
t=0;//密码与输入中相同的个数
cishu=3;//密码次数3
shuzuqingkong();//数组清空
wendu();
keyval=getkeyval();
if(keyval==13)//设防
{
yuyin();//播放语音
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Fortificationofsuccess");
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);///足够的时间
lcd_clear();
nextone();
while(flage)
{
keyval=getkeyval();
wendu();
if(shi>1&ge>7)//温度报警
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Alarm!
!
!
Fire!
!
!
");
jingbao=1;
}
if(flage_1==1)//红外报警
{
if(flage_0==1)
{
flage_1=0;
flage_0=0;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Burglaralarms!
!
!
");
jingbao=1;
}
}
if(keyval==14)//撤防
{
i=0;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Pleaseenteryourpassword");
yuyin();//播放语音
delay_ms(2000);
delay_ms(1000);
nextone();
lcd_clear();
while(flage)
{
keyval=getkeyval();
if(keyval<10)
{
shuru[i]=keyval;
lcd_putchar(shuru[i]+0x30);
i++;
}
if(keyval==12)
{
i=0;
lcd_clear();
for(j=0;j<6;j++)
{
if(mima[j]==shuru[j]){t++;}
}
- 配套讲稿:
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