智能家居控制系统(软件)设计摘 要 本文通过对现有的家居智能控制系统功能以及实际情况分析，设计了一种安全、实用、方便的智能家居控制系统。本文首先阐述了智能家居控制系统的研究状况和发展现状，以及一般家居控制系统所要检测的物理量。根据家居控制系统常用的检测信号类型，选取了红外信号、温度信号、光线强度信号和密码输入等作为本设计的检测依据。本设计选取红外信号、温度信号和光线强度信号作为监测信号。密码验证是否通过作为整个电路是否工作的依据。当密码验证通过之后，整个系统同时监测红外信号、温度信号和光线强度信号，红外信号达到阈值则开始报警。温度信号实时显示。光线强度信号控制步进电机的动作。关键字：智能控制；光强度；红外；温度；步进电机Intelligent home control system (software) designAbstract Smart home control systems also emerged. This paper designs a practical and convenient smart home control system based on the existing smart home control system and the actual situation.This paper describes the intelligent home control system research and development, as well as detected physical signals of the home control system. This design chooses the infrared signal, the temperature signal, the light intensity signal and the password input signals as the detection signal types.The design selected infrared signal, the temperature signal and the light intensity signal as the monitoring signals. Password authentication is as the basis situation if the circuit works. When password authentication is passed, the entire system monitors the infrared signal, the temperature signal and the light intensity signal. The system alarms when the infrared signal reaches the threshold. Temperature signal real-time displays on the LCD1602. Light intensity signal controls the stepper motor movements.Keywords: intelligent control; light intensity; infrared technology; temperature control; stepper motor I 目 录1 绪 论11.1 课题背景及研究意义11.2 智能家居控制系统的发展概况21.3 本设计研究的主要内容22 智能家居控制系统的总体介绍32.1 整体系统的原理32.2 系统各个模块介绍32.2.1 系统中ADC0832的介绍32.2.2 电机驱动电路介绍42.2.3 矩阵键盘电路介绍42.2.4 声光报警电路介绍53 智能家居控制系统的软件设计63.1 系统功能结构图63.2 软件设计主程序63.3 软件系统构成83.4 显示子程序83.5 温度数据读取程序93.6 中断程序113.7 光线检测与步进电机控制子程序113.8 报警条件子程序124 智能家居控制系统软件调试环境与分析结果144.1 开发环境简介144.1.1 编程软件介绍144.1.2 程序的工程建立144.2 程序的调试154.2.1 主程序的调试154.3 调试结果展示165 结论及展望18附录一 程序清单19附录二 实物图43参考文献44致 谢45IIII1 绪 论1.1 课题背景及研究意义 在信息化技术日益发展的21世纪的世纪，各种电子和互联网新技术是了人类文明的取得巨大进步主要途径。而智能化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网互联网络在任何时候、任何地方远程的对家中的任何电器（空调、加热器、电饭煲、灯光、音响、DVD影碟机）进行控制；也可以在下班途中，让热水器提前烧好热水、预先将家中的空调机打开、让电饭煲煮好香喷喷的米饭而这一切都仅仅只需要轻轻的点几下鼠标键盘，或者打一个简单的电话就能够实现。此外，还有些家庭可以通过智能家居系统对家里的东西具有远程监听、多途径报警、数字留言等多种便捷功能。现今追求舒适、时尚和便捷的家居生活是社会进步的日趋表现，因为系统可以能够在不改变家中任何家电的情况下，远程的控制家中的电器、灯光、电源及家里环境，使人们可以方便的快捷的生活。现今我们常用的密码锁是一种利用输入密码的正确与否判断与他相联系的机械开关的闭合的电子产品。由于他的严密性和可靠性，使它的种类很多。有基于芯片的性价 比较高的产品，也有简易方便的电子产品。通过密码锁的加入可以防止一些设备被非法开启。提供安全性。 随着社会信息化技术的不断更新，红外传感技术也随之前进。目前已在多个领域发挥它巨大的作用。红外不是可见光，具有良好的隐蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干扰能力强，我们利用红外线的特性来制作功能性器件，所以主要被用来制作防盗报警系统。我们为了防止社会上日益泛滥的偷盗现象，常将红外技术运用各大商场、博物馆及有关严密的场所。而本设计综合研究了现有的光电防盗报警装置的优缺点，本身具有实用性强、安装操作简易，价格低廉，误报率低等特点，并且在其原有基础上进行设计的。设计通过查找资料，采用红外对冲管的无线发射与接收来控制是否进入报警模式，通过红外线判读信号，通过电路传输给并由89C52单片机进行处理，所以报警电路是否进行触发将由单片机根据检测模块输入的信号来决定。 现代家居生活是追求舒适、方便的自动化的生活。而自动窗帘可是我们的生活发生实质性变化，利用全自动窗帘的感应基础是根据日照光线和温度来控制的，设计时可以预先设定的光线强度和温度，用来自动开启窗帘和关闭窗帘； 温度是人们日常生活中经常遇到的一个基础变量，现今市场上能测量温度值的传感器有很多种，很多控制系统对温度的测量也是的功能之一。而本设计中运用的是经典的温度传感器DS18B20来检测温度。1.2 智能家居控制系统的发展概况 我国的智能家居技术共历经了概念、研发、实验、推广以及普及四个大阶段，大概时间是从2000年的概念年到2007年普及年之间的7年左右的时间。由于硬件和软件间的协调有很大的困难，所以我们中国在推行智能化家居的难度更加之大。这些问题在国外往往需要更长的时间来完成。而自2003年开始的实验，一些国外的成熟的智能家居计算开始流向中国，这就给我的研发及实验带来了非常之大的帮助，极大地缩短了时间，是我们在追赶国外的步伐更加迅速。在随后的两年里，我国的智能家居技术与欧美国家相比差距并不大，只是国外的相关技术的种类非常多，这是我们国家所不能比的。例如:微软公司开发的“梦幻之家”IBM公司开发的“家庭主任”等均以完善而且成熟的技术强占了大部分家居市场。自2008年奥运会开始，我国的智能化家居技术已经在整个家具市场上占有很大的比重，而国外的智能化技术由于不适应中国认得生活方式所以占到的比例反而小了许多。相比较而言，智能化家居更能体现出科技的力量在我们生活中的重要性。很难再预测在2016年的时候，全球化的智能家居技术将达到怎样的地步，但是可以清楚家居智能化正在走进千家万户。1.3 本设计研究的主要内容 本设计的内容主要是基于89C51单片机的智能家居控制系统，利用单片机获取各个传感器的数据并处理，从而执行相应的控制与有关功能。设计中采用模块化设计原则，利用多种集成传感器芯片，将硬件模块和软件系统相组合，初步设计了一个简易的智能控制系统，并可以完成简单的防盗报警、温度显示、自动控制等功能。根据设计原则，设计中选用性能价格比较高的单片机STC89C52。温度数据的采集系统，本设计中选用DS18B20这一典型的温度传感器。而对于距离的感应，设计方案选用了红外传感器。本文通过对光线的检测是采用光敏电阻与模数转换ADC0832相结合的方案。之外还可以对步进电机进行控制。为了满足密码功能，用液晶屏LCD1602和矩阵键盘来完成密码验证功能。当密码输入错误或是红外的遮挡时间大于阈值时，启动报警电路来报警。本文个章节安排如下： 第一章绪论，主要分析课题提出的背景意义，及智能家居系统的发展概况。 第二章是本文对系统硬件部分的简单介绍。 第三章家居智能控制系统的软件部分的设计，对系统主程序与子程序的流程图的设计 进行分析论述。第四章是调试部分，介绍编程环境与分析软件可能出现的问题，进一步提高软件的操作行。第五章是结论部分，总结了本设计的成果意义，并对本课题的相关展望。2 智能家居控制系统的总体介绍2.1 整体系统的原理 一个完美的家居控制系统可以提供一个家用电器的控制，照明控制，窗帘控制，电话远程控制，室内和室外的远程控制，防盗报警，并为你的各种编程时间控制功能和方法。本系统设计充分利用了已软件代替有关硬件进行设计的原理。在设计中为了简化处理，对于家居系统中几个关键的量进行处理。家居室内温度和光线强度是舒适度的一个重要指标，本系统中对温度进行实时检测和显示，对光线值实时检测并通过步进电机来控制窗帘自动调整室内的光线强度。除了温度和光线强度的检测为，本系统还可以满足简易的防盗防盗功能。通过密码验证避免非法启用设备，通过红外检测可以避免人员非法进入。整个系统的总体原理框图如图2-1所示。 图2-1 智能控制系统总体原理框图2.2 系统各个模块介绍 2.2.1 系统中ADC0832的介绍经过ADC0832模数转换之后，单片机读的数据就是光敏电阻上的分压值。单片机对读到的数据判断就可以知道当前光线强度的情况了从而提高转换的宽度。因为ADC0832有两个通道，本设计中只需要对分压值进行判断，所以选用其中一路就可以了。有关资料表明，选用CH0通道，将CH1通道悬空，作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是05V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。而如果是由IN+与IN-输入的输入时，可以将电压值设定在某一个较大范围之内，使其上下浮动。但值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN+的电压小于IN-的电压则转换后的数据结果始终是00H。从图上可以看出，光敏电阻R9与电阻R8构成分压电路。光线强度会改变R9的阻值，当R9的阻值发生变化