智能家居毕业设计说明书样本.docx
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智能家居毕业设计说明书样本.docx
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智能家居毕业设计说明书样本
摘要
智能家居作为家庭信息化实现方法,已经成为社会信息化发展关键组成部分,物联网因其巨大应用前景,将是智能家居产业发展过程中一个比较现实突破口,对智能家居产业发展含有重大意义。
本文基于轻易实现,方便操作,贴近使用设计理念,采取STC89C52单片机为控制关键,为控制终端,并采取包含红外遥控、按键、Web界面等在内多个控制源来控制家用电器。
本文二至四章描述了整个设计软、硬件部分具体实现,第五章是依据设计好功效搭建了一个具体环境实例。
关键词:
物联网、智能家居、单片机、STC89C52、多源控制
Abstract
SmartHomeastheimplementmodeofFamilyInformationhasbecomeanimportantpartofthesocialinformationdevelopment.Thenetworkingbecauseofitshugeprospecttodevelop.ItwillbearealwayduringtheSmartHome`sdevelopment.NetworkingmeansalottotheSmartHome.Thisarticlebaseonthedesignconceptoftryingtouseeasiestwaytodeliverhandleandclosingtouse.WetaketheSTC89C52asthecontrolcoreofthedesign.Therelayasthecontrolterminalmean.Whilewealsousethetraredremotecontrolkeywebpageetctocontrolthehomeappliances.Twotofourchaptersofthispaperdescribesthedesignofsoftwareandhardwaretoachievethespecific.ChapterVisbasedonfeaturesdesignedtobuildaspecificenvironmentinstance.
Keyword:
Networking、Intelligent、Home、Microcontroller、STC89C52、multi-sourcecontrol
第1章背景
1.1智能家居概念
智能家居(SmartHome)是以家为平台,兼备建筑、自动化,智能化于一体高效、舒适、安全、便利家居环境。
家居智能化技术起源于美国,最具代表性是X-10技术,经过X-10通信协议,网络系统中各个设备便可实现资源共享。
因其布线简单、功效灵活,扩展轻易而被大家广泛接收和应用。
至今,X-10技术产品销售已超出两亿个,仅在美国一个国家,便有超出600万个家庭在使用。
自动化智能家居不再是一幢被动建筑,相反,成了帮助主人尽可能利用时间工具,使家庭更为舒适、安全、高效和节能。
智能家居是现代社会最热门话题之一,它目标是经过网络等信息通信技术手段实现对家居电器等智能控制,使其能够根据大家设定工作运行,而不管距离远近。
智能化和远程控制是智能家居两大特点。
现在,已经有越来越多机构和个人开始了对智能家居研究
伴随网络技术发展,尤其是无线网络发展,网络化智能家居系统可提供遥控、家电(空调,热水器等)控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多个功效和手段,使生活愈加舒适、便利和安全。
1.2物联网出现
物联网是在计算机互联网基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,结构一个覆盖世界上万事万物“InternetofThings”。
在这个网络中,物品(商品)能够相互进行“交流”,而无需人干预。
其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,经过计算机互联网实现物品(商品)自动识别和信息互联和共享。
物联网概念问世,打破了之前传统思维。
过去思绪一直是将物理基础设施和IT基础设施分开,首先是机场、公路、建筑物,其次是数据中心,个人电脑、宽带等。
而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将和芯片、宽带整合为统一基础设施,在此意义上,基础设施更像是一块新地球。
故也有业内人士认为物联网和智能电网均是智慧地球有机组成部分。
物联网把我们生活拟人化了,万物成了人同类。
在这个物物相联世界中,物品能相互“交流”,无需人干预。
能够说,这是一个智能化世界。
智能家居是物联网最生活化应用之一:
窗帘能够自动感知光线而关闭;空调更“听话”了,天热它会把温度调低,太潮就会自动抽湿灯也知道节能了,房间里没人会自动灭掉。
如此等等,不一而足。
物联网应用竟已经很广泛,遍布智能交通、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测等领域。
物联网繁多应用,造就了一个庞大产业链,从互联网、电脑、手机、天线等IT通讯领域,到智能卡、芯片、传感器、红外线产品等工业领域,再到冰箱、电视机等制造领域,环环相扣,商机巨大。
美国独立市场研究机构FORESTER估计,到全球“物物互联”业务(即物联网业务),和“人和人通信”业务(即互联网业务)之比将达成30∶1。
教授估计,中国物联网整体产业在将超出一万亿元规模,2050年传感器在生活中将无处不在。
能够想见,物联网发展到一定阶段,家中电器能够和外网连接起来,经过传感器传达电器信号。
厂家在厂里就能够知道你家中电器使用情况,可能在我们之前就知道家中电器故障。
某一天忽然有维修工上门告诉家中空调有问题,我们还惊异地不相信。
1.3智能家居控制系统功效
智能家庭控制系统关键功效包含家庭设备自动控制、家庭安全防范二个方面。
其中家庭设备自动监控包含电器设备集中、遥控、远距离异地(经过电话或Internet)监视、控制及数据采集。
(1)家用电器监视和控制,根据预先所设定程序要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。
(2)热能表、燃气表、水表、电度表数据采集、计量和传送依据小区物业管理要求所设置数据采集程序,经过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表用量进行自动数据采集、计量,并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。
(3)空调机监视、调整和控制,根据预先所设定程序,依据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调整和控制。
(4)照明设备监视、调整和控制根据预先设定时间程序,分别对各个房间照明设备开、关进行控制,并可自动调整各个房间照度。
(5)窗帘控制,根据预先设定时间程序,对窗帘开启/关闭进行控制。
第2章总体设计
2.1整体介绍
此次设计以采取STC89C52芯片为控制关键,红外、温度、光敏等传感器为环境信息采集源,以Web控制为辅助,来制作一个智能家居控制系统。
在原有机械式按键开关基础上,采取无线遥控器和Web网页远程控制,来控制家用电器(如日光灯、空调、门禁等),实现了远距离,多角度对家用电器进行开关控制。
另外在此次设计中,采取多个传感器相结合,并由智能MCU依据所设置情景模式来对家用电器进行自动化控制,如自动给开空调降温,自动开启室内照明,自动调整卧室光线等。
2.2系统设计方案
依据设计需要,系统包含了关键控制模块、Web服务器设备,WebHTML模块、红外遥控模块、LCD显示模块、传感器模块、继电器模块、按键模块、子门禁报警模块,等等。
系统整体框图图1所表示。
2.3功效设计:
2.3.1多源控制
为了适应大家高质量、便捷生活需求,本系统采取多源控制,即红外遥控控制、按键控制、Web网页远程控制,系统自动控制,这四种控制相结合。
其中Web网页远程控制,是指在离开家以后,经过互联网登录运行在特定服务器上网站,然后去查看、管理目前家中电器,只需点击网页上对应按钮,就能够轻松打开、关闭、查询家中电器设备,已达成远程控制功效。
系统自动控制是指系统关键控制部分能够依据外部传感器所采集到环境信息(如温度、光线强度、湿度等)和用户预设能够使人较为舒适值作比较,然后依据比较结果对对应电器进行调整控制,以保持这个舒适值,为用户提供一个良好生活环境。
2.3.2室温控制
经过温度传感器(图2)采集目前温度信息,送到关键控制设备中,由其MCU进行分析,经过和预设值对比,决定控温设备开关,使室温保持在一个恒定范围。
同时为了方便控制,MCU会将采集到温度值发送到LCD1602液晶屏上显示出来。
2.3.3灯光控制
经过光敏传感器(图3所表示)去采集目前光线值,经过和预设白天夜晚值相比,让关键控制设备中MCU知道目前环境状态,从而决定是开灯还是关灯,是开窗帘还是关窗帘等。
2.3.4光线控制
光线调控方法有很多。
常见有可变电阻调光、调压器调光法、脉冲占空比调光法、脉冲调频调光法、调整高频逆变器供电电压调光法等。
其中相对LED调光应用较为多是脉冲脉冲占空比调光,其优点有,不会产生任何色谱偏移、能够有极高调光正确度、能够和数字控制技术相结合来进行控制、即使在很大范围内调光,也不会发生闪烁现象、更不可能发生过热等问题。
所以在此次设计中,采取PWM技术,用单片机输出一定占空比矩形波,当需要LED变亮,则将占空比调大。
2.3.5模式控制
模式控制,就是将多个电器集中在一起控制,比如把灯全关、把窗帘全开,这时假如用手动去逐一开关就会显得比较繁琐,假如把灯全关、窗帘全开设定为一个模式,当有这种需要时就开启这种模式,这么以前繁琐控制就会变成一步到位,而且这种控制方法用程序实现起来也较为轻易。
但其中模式无须太多,以免使系统操作变得复杂,在具体设计只需将常见多个情况(场景)设为固定模式来控制即可,在此次设计中有自动模式、手动模式、开关模式,其中自动模式是MCU依据预设和传感器自动控制电器。
手动模式则包含有全开模式、全关模式、睡眠模式,其中睡眠模式是开空调、灯2光线逐步变暗、其它电器关。
开关模式是指对电器单独进行开和关控制。
第3章硬件设计
3.1最小系统模块
STC89C52芯片共40引脚,1~8脚是通用I/O接口(p1.0~p1.7),9脚rst复位键,10、11脚RXD串口输入、TXD串口输出,12~19脚:
p3接口(12,13脚INT0中止0、INT1中止1,14,15:
计数脉冲T0T116,17:
WR写控制RD读控制输出端),18,19脚:
晶振谐振器,20脚接地线,21~28p2接口高8位地址总线29:
psen片外rom选通端,单片机对片外rom操作时29脚(psen)输出低电平30:
ALE/PROG地址锁存器31:
EArom取指令控制器,电源+5V。
3.2串口模块
串口采取MAX3232芯片,MAX232芯片是美信企业专门为电脑RS-232标准串口设计单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。
关键特点有:
1、符合全部RS-232C技术标准
2、只需要单一+5V电源供电
3、片载电荷泵含有升压、电压极性反转能力,能够产生+10V和-10V电压V+、V-
4、功耗低,经典供电电流5mA
5、内部集成2个RS-232C驱动器
6、内部集成两个RS-232C接收器
3.3红外接收模块
PH102红外接收头有三个引脚,包含供电脚,接地和信号输出脚。
其内部电路包含红外监测二极管,放大器,限伏器,带通滤波器,积分电路,比较器等。
红外监测二极管监测到红外信号,然后把信号送到放大器和限幅器,限幅器把脉冲幅度控制在一定水平,而不管红外发射器和接收器距离远近。
交流信号进入带通滤波器,带通滤波器能够经过30khz到60khz负载波,经过解调电路和积分电路进入比较器,
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