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智能家居专业：应用电子技术学生：林尧轩、陈文滨、李培清指导老师：吴云轩答辩日期：2013年1月18日2019/8/2目录1.选题背景2.系统设计要求3.智能家居总体设计思路4.智能家居硬件设计5.智能家居软件设计2019/8/2•智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司（UnitedTechno1ogiesBuildingSystem）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”,从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。选题背景2019/8/2•1）能采集室内亮度控制灯的亮暗，采集室内温度，液晶显示出来和红外线检测入侵，蜂蜜器报警。•2）用Flash实现人机界面•3）能通过网络实现远程控制设计要求2019/8/2智能家居总体设计方案图4-11总体设计框图单片机STC89C51PC界面（FLASH）功率控制驱动红外传感RS-232下位机上位机温度采集光敏传感显示电路报警电路2019/8/2•采用DS18B20温度传感器智能家具总体设计方案温度采集模块光敏传感模块显示模块•采用一个精密可调电阻一个光敏电阻串联还有LM358•采用标准的16脚接口LCD1602串口通信模块•采用RS-232-C接口和MAX232芯片功率控制模块•采用MOC3061系列光电双向可控硅驱动器2019/8/2•DS18B20的温度检测与数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。其温度测量范围为-55℃—+125℃，可编程为9位——12位A、D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16为数字量方式串行输出。DS18B20有三只引脚，VCC，DQ和VDD；内部结构框图如图4-2。•DS18B20的电路连接图如图4-3所示。智能家居硬件设计温度采集模块2019/8/2图4-2内部结构框图DS18B20的电路连接图2019/8/2•在这个模块用一个电阻与光敏电阻串联，先把信号传给比较器，再送入单片机内，完成信号传输。这里把光敏产生的信号送给比较器，主要是用它来整形，在比较器的反向输入端，用电阻分压，作为基准电压，使得经过比较器后的电压，只有两种状态，即高电平和低电平。这样单片机就可以有效的识别信号了，提高了准确性用一个精密可调电阻和一个光敏电阻串联，光敏电阻通过向光、遮光的电压与1/2Vcc经过比较器比较，再加个电压跟随器输出稳定电压。向光输出低电平，遮光输出高电平，使其输出信号输入单片机。其电路图如图4-7所示。光敏传感模块智能家居硬件设计2019/8/2图4-7光敏传感模块电路图2019/8/2•在本系统中使用的是字符型的，它可以显示两行16字符，采用+5V电源电，外围电路配置简单。LCD1602的引脚图如图4-8所示：LCD1602智能家居硬件设计2019/8/2显示模块电路2019/8/2•RS232是一种电平规范,当单片机与电脑串行通讯时,要用专用芯片进行电平转换,一般用MAX232,可以在TTL电平和电脑的电平之间相互转换。MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5v单电源供电。智能家居硬件设计串口通信模块2019/8/2串口通信模块电路2019/8/2•要用单片机控制各种各样的高压、大电流负载，如电动机、电磁铁、继电器、灯泡等，不能用单片机的I/O线来直接驱动，而必须通过各种驱动电路和开关电路来驱动。MOC3061系列光电双向可控硅驱动器是一种新型的光电耦合器件，它可用直流电压、小电流来控制交流高电压、大电流。用该器件触发晶闸管，具有结构简单、成本低、触发可靠等优点。MOC3061系列有MOC3062、MOC3063。它们的差别只是触发电流不同，MOC3061最大触发电流为15mA，MOC3062为10mA，MOC3061为5mA。它们可以用来驱动工作电压为220V的交流双向可控硅。•R1为限流电阻，其计算公式为：R1=（VCC-VF）/IFT•式中：VF为红外发光二极管的正向电压，可取1.2——1.4V；IFT为红外发光二极管触发电流。•R2是双向可控硅的门极电阻，当可控硅灵敏度较高时，门极阻抗也很高，并上R2可提高抗干扰能力。R3是触发功率双向可控硅的限流电阻，其值由交流电网电压峰值及触发器输出端允许重复冲击电流峰值决定，可按式R2=Vp/ITSM选取。Vp为交流电路中的峰值电压，ITSM为峰值重复浪涌电流（一般可取1A）。39欧姆电阻和0.01uF电容组成浪涌吸收电路，防止浪涌电压损坏双向可控硅。功率控制模块2019/8/2驱动电路2019/8/2智能家居软件设计系统总流程图初始化开始按键扫描调用温度子程序查询传感器状态调用发送子程序调用显示子程序液晶、串口、DS18B20光敏、红外温度、传感器状态图4-112019/8/2智能家居软件设计温度采集子程序流程图2019/8/2智能家居软件设计温度采集转换过程DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，当温度转换命令发布后，转换后的温度以补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节中。如表2所示。以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码数形式提供，其中S为符号位（BIT15——BIT11）如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度。其温度值格式表如表4-2所示。MSByteSSSSS262524LSByte232221202-12-22-32-4表4-22019/8/2•本次设计在组员们以及老师的指导下，完成了毕业设计。此设计实现了利用单片机C52为核心，温度传采集模块，光敏传感模块，串口通信模块等作为辅助电路，使室内家具可以采集室内温度，检测入侵和控制家用电器并能以pc机连接，实现远程控制。•在这次毕业设计中，我们从中学到很多，收获很多。通过了这个毕业设计，使我们对单片机更加深一步了解不少，体会到单片机的强大功能。整个设计从方案确定、查阅资料、电路原理图的确定、制作电路板、程序设计以及各个模块调试等步骤，每一个过程都让我们学了挺多，让我们体会到完成每一项步骤都是需要队友们认真全力的投入其中，这样才能有质量的完成任务，才能免得自己功亏一篑。•虽然此次的设计已经完成了所有要求，但是由于自己的知识有限，此次设计中也存在着一些问题。结论2019/8/2结论温度灯控制2019/8/2结论2019/8/2结论谢谢观赏由Nordri®（www.nordridesign.com）设计提供