电子信息工程智能家居控制系统的设计与实现.docx

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1、摘要随着时代的发展，生产水平逐步提高，人们开始注重生活的质量，开始追逐更加方便简洁，高尚智能的生活方式。而另一方面，IT技术不断发展，已经不再局限在某个特定的公司和团体里，它渗入每个人的生活里，智能家居应运而生。然而传统的智能家居缺少国家的统一标准，而且价格高昂，操作繁琐，服务单一，这使得智能家居不能很好的普及到普通家庭。今日，智能家居降低成本，简化操作，势在必行。本文设计的智能家居控制系统使用红外通信对STC89C52芯片进行控制，间接的控制温度模块，光强度模块，舵机模块，MQ2烟雾传感器模块，并让LCDI602显示相应的动作界面。其中光强度模块和MQ2烟雾传感器模块都采用AD模数转换，SP

2、l总线，使用者可以通过调控烟雾敏感度阈值来调控火灾报警模块的敏感度，可以很好的符合某些人居家需求。测试结果证明，本系统运行正常，使用者可以在红外通信最大范围通过遥控器正常的对家居进行控制。关键词：智能家居STC89C52红外通信AD模数转换SPI总线AbstractWiththedevelopmentofTheTimes,thelevelofproductiongraduallyimproved,peoplebegantopayattentiontothequalityoflife,begantopursueamoreconvenientandsimple,nobleandintelligen

3、twayoflife.Ontheotherhand,thecontinuousdevelopmentofITtechnology,isnolongerlimitedtoaspecificcompanyandgroups,ITinfiltrateseveryoneslife,smarthomecameintobeing.However,thetraditionalsmarthomelackstheunifiedstandardofthecountry,andthepriceishigh,theoperationistediousandtheserviceissingle,whichmakesth

4、esmarthomecannotbewellpopularizedtoordinaryfamilies.Today,intelligenthouseholdreducescost,simplifyoperation,imperative.TheintelligenthomecontrolsystemdesignedinthispaperUSESinfraredcommunicationtocontroltheSTC89C52chip,indirectcontroltemperaturemodule,lightintensitymodule,steeringgearmodule,MQ2smoke

5、sensormodule,andlettheLCD1602displaythecorrespondingactioninterface.Amongthem,boththelightintensitymoduleandMQ2smokesensormoduleadoptADanalogtodigitalconversionandSPIbus.Userscanadjustthesensitivityofthefirealarmmodulebyadjustingthesmokesensitivitythreshold,whichcanwellmeettheneedsofsomepeopleathome

6、.Thetestresultsshowthatthesystemrunsnormallyandtheusercancontrolthehouseholdnormallythroughtheremotecontrolinthemaximumrangeofinfraredcommunication.Keywords:smarthome,STC89C52,Infraredcommunication,ADtodigitalconversion,SPIbus1绪论11.1 研究的背景与意义11.2 国内外研究情况21.2.1 国外发展情况21.2.2 国内发展情况22系统总体设计42.1 智能家居的系统

7、组成42.2 介绍关键技术42.2.1 红外通信的起始与原理42.2.2 SPI总线52.2.3 ad模数转换52.3 智能家居控制系统的设计整体方案63系统硬件电路设计73.1 系统硬件电路总体设计73.2 系统主用芯片的选择和介绍73.3 各个模块的介绍与实现83.3.1 检测温度模块83.3.2 检测光强度模块93.3.3 控制舵机模块103.3.4 报警模块114系统软件设计134.1 开发环境和计算机语言134.1.1 KEIL4基础介绍134.1.2 选择计算机语言144.2 界面设计155总结与展望195.1 测试195.2 项目总结205.3 不足与展望20参考文献22致谢23

8、1绪论1.1 研究的背景与意义上个世纪中叶，互联网开始诞生，到了90年代，第一个提出物联网概念的是比尔盖茨，但是被那时候较为落后的设备所限制，这个划时代的概念并未被其他人看重。而智能家居系统的概念起源于四十多年前的美国，随后这个概念在东亚岛国地区、欧洲等国家得到了很好的发展，物联网与智能家居便结下了不解之缘2|。随着时代的变迁，科技在无时不刻的改变着人们的生活，经济越来越繁华，人们也越来越注重生活质量，追逐更加方便简洁，高尚智能的生活方式。而智能家居便是其中之一。在我国，智能家居的概念传播得比较晚，大约在90年代才步入家居智能系统，但发展速度非常惊人，已经出现了数量相当多的智能小区和住所。智能

9、家居综合了多种现代技术，在建筑内建立十分灵活的信息传输通道，这种通道的存在把家居集成一个平台，在服务方面更为人性化，用更少的功耗实现更好的功能，运用声音和图像将各种参数展示给用户，让整个家充满温馨体贴的氛围3。与以往相比，现在这个阶段的智能家居是相对成熟，但是现在看看传统的家居仍然占据了绝对的主导地位，它被一些制造商过分夸大了智能家居的功能但不能达到这种效果，这使得很多消费者望而止步，更糟糕的是，学习成本高，企业简单地开发代理，却忽略了代理培训和支持制造商（市场上大部分的公司），很多人不了解，也不想知道智能家居的使用，即使是现在在智能家居拥有高口碑的小米。但是智能家居和人工智能一样都是第三次工

10、业革命的重要因素，是家具发展的必经之路。智能家居的发展前景一定是伟大的、辉煌的。至目前为止，智能通信系统的实现主要有WiFi、ZigBee,蓝牙和红外技术四种方式。WiFi技术，传输距离长，穿透能力强，通讯能力高，但功耗高；ZigBee技术，安全性高，功耗低，但成本较高，穿透能力低4;蓝牙技术，低功耗，成本低，低延时，但不同设备间协议不兼容。而红外技术与这些技术相比似乎微不足道，但红外拥有以下优势：稳定性好，通过模拟传输将信息传达给接收方，每种模拟信号都有所不同，因此基本不会有类似的信号干扰红外；隐私性强，因为波长短的缘故，一旦在传输过程中被物体遮挡，容易导致信号丢失，通常适用于短距离信息传输

11、，也正是这个原因，使它拥有上述技术不可比拟的隐私性；低成本，红外技术发展多年，产商和用户数量极多，相比上述提到的技术，在成本上具有很大的优势F尽管红外技术还存在着些缺陷，比如通信角度较小，传输距离短，但前面的几个优势总是有一定的竞争力。红外传输技术即使是在现代的智能家居领域也应用广泛。1.2 国内外研究情况智能家居的开拓史分为三部分，分别是家庭电子，住宅自动化和家居智能化，目前国内外的水平都处在第二与第三阶段之间，近代以来我国的科技技术蓬勃发展，对智能家居的发展形成了巨大的推力，相信在不久的将来，我国就能全面迈入第三阶段6。1.2.1 国外发展情况在1984年，世界上第一栋能称得上是智能建筑的

12、大楼在美国落成，由此拉开了智能家居在世界大舞台的帷幕，各国大大小小的公司都争相研发相关智能家居的产品。第一个家用电器设计标准是由美国电子工业协会在1988年制定的，名为家庭自动化系统和通信标准。又过了10年，新加坡在“98亚洲家电器和电子消耗品国际展览”上推出新的智能家庭系统，它拥有视频通话，监测防护报警，家电集成控制等功能，这个会议奠定了往后智能家居发展的方向与基础。根据一家在美国的专业顾问公司的资料表示：从90年代中期开始，预计智能家居市场的年均增长率达8机这意味着智能家居前景十分可观。在21世纪09年，随着“物联网”概念的提出，令如今的智能家居更加地广泛使用和方便，智能家居、智能社区在整

13、个国家乃至全球似乎已经成为未来的发展趋势。1.2.2 国内发展情况在我国，智能家居还是个“少年”，相对于其他大国起步较晚，而且由于消费观念的局限，到目前为止智能家居面对的多是一些高消费群体，大多数人对其高价望洋兴叹。近年来，百姓们的生活习惯与消费思维逐渐发生了改变，他们开始从看重家居的实用性转向看重家居的舒适性，智能家居也因此迎来了个新的发展高潮。尽管智能家居在中国的利益是巨大的，但是使用成本高，操作系统的复杂性和不一致性也是一个不可避免的问题。为了让每一个老百姓都能得到随智能家居而来的舒适和便利，这些问题使必须得被克服的。如果智能家居系统能被大众所接受，智能家居将会成为家居制造业的主流指日可

14、待，这加速智能时代的来临。1.3 本课题的分章安排本论文内容可划分为5章，每个章节划分如下：第1章，介绍本系统的研窕背景及意义，介绍相关的无线传输技术，通过比对，介绍了红外通信的优势。末尾文章给出了研究内容与组织结构。第2章，分析了智能家居控制系统的组成，介绍其中使用的关键技术并说明了系统的总体方案。第3章，介绍控制系统的硬件电路设计，使用了何种芯片，使用了哪种型号的功能模块，并详细介绍功能模块的设计与实现。第4章，介绍软件开发环境，与相应的简易控制系统界面。第5章，测试系统和对研究实验进行总结和展望。2系统总体设计2.1 智能家居的系统组成智能家居又称居住智能，将可能是未来建筑的必不可少的组

15、成部分，随着现代技术的飞速发展与人民生活需求的持续激增而诞生，是当代炙手可热的技术之一7。它被定性为一种控制系统，这种控制系统常常运用当代众多的电子技术创建分布合理的信息传输通道和与生活息息相关的各种各样的子系统，给予使用者多方面的信息和使用功能，让使用者在家轻松掌握家中的所有情况，一目了然。即使使用者外出，也能通过网络了解家中电器的使用状态及家居情况，让用户能安心的出行8。本系统使用的是红外控制，使用红外技术控制的智能家居系统一般的操作流程包括了通过手机红外遥控，或者是使用红外遥控器遥控，系统接收后经过处理转化为有效的数据，模块配合芯片执行相关的操作，最后由显示器显示相关动作界面。2.2 介

16、绍关键技术2.2.1 红外通信的起始与原理1800年，德国科学家赫歇尔通过观察玻璃三棱镜分离出的七彩光谱，并用温度计测量各个光谱中的能量时，意外的发现了红外线的存在。1898年，尼克拉特斯拉发明了最早的遥控器之一（超声波遥控器），1980年，能够集发射与接收红外线一体的半导体器件被发明面世后，越来越多的人开始使用红外控制，挤占了超声波遥控的市场，尽管更多的无线传输方式被不断地发明拓展，但红外控制经久不衰还是被众多的人们所使ffl9.现今，在很多电器身上都能看到有红外的影子，它给世界带来了诸多方便。红外属于无线传输方式，在传输过程中必不可少的两个部件是接收端与发送端，发送方把要进行传输的信息转化为一长串的方波信号，使用IR发射