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:发出语音单片机电源模块显示模块警报模块语音模块输入模块ISP下载模块温度模块红外模块第三章电路设计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:0123456789空取消确定设防撤防空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;i4;i++){PORTA=col[i];delay_us(2);if(PINA!=col[i]){getsta=PINA&0x0F;for(j=0;j4;j++)if(getsta==row[j]){keyval=j+i*4;delay_ms(30);//300while(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/80temp_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