基于单片机的智能家居控制系统

单片机原理与应用技术课程设计报告题目基于单片机的智能家居控制系统的设计专业班级：__姓名：______时间：_指导教师：单片机课程设计项目系列：基于单片机的智能家居控制系统的设计一．设计要求（一）基本功能(1)家居内无人时,切断所有家电的220V电源,既消除了各种电器的待机能耗,又避免了因供电异常、屋内漏水等不可预知事件损坏电器的危险。(2)通过预设时间和时长控制娱乐性家电,避免了孩子在家因过度娱乐而延误学习。(3)所有电器的电源都直接通过系统控制进行供电/断电,在使用电器时无需插拔电源插头,避免了因经常插拔电源插头而造成接触不良及触电的危险。(4)根据预设室内温度和湿度对空调和加湿器自动进行启/停控制,以达到最佳舒适度。(5)各电器的工作状态在主控面板上以LED直观显示,并通过键盘集中控制电器,例如在观看电视时可随手打开/关闭厨房电灶。(6)远程控制家电的启动操作。(7)设定/显示日期、时间、星期及定时叫醒服务。(8)为避免煤气中毒设置了一氧化碳及燃气报警。(9)烟感和水感可及时发现家居内的水、火灾并报警。(10)通过门磁和窗户红外线完成防盗报警。（二）扩展功能加入住宅配房安全防盗报警功能和住宅门禁系统功能。二．计划完成时间三周1．第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。2．第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。3．第三周完成软件和硬件的联合调试。目录1引言...................................................................................................................................32总体设计方案...................................................................................................................32.1设计思路..................................................................................................................32.1.1方案确立........................................................................................................32.2总体设计框图.........................................................................................................33设计原理分析...................................................................................................................43.1传感器模块的设计..................................................................................................43.1.1烟感传感器....................................................................................................43.1.2门磁、红外探测器........................................................................................43.1.3热释电传感器................................................................................................43.2矩阵键盘模块..........................................................................................................43.3单片机最小系统......................................................................................................53.4显示模块..................................................................................................................53.5输出部分.................................................................................................................64总结与体会.......................................................................................................................6参考文献...............................................................................................................................6附录一程序流程图...........................................................................................................7附录二程序列表...............................................................................................................8基于单片机的智能家居控制系统的设计摘要：介绍了以单片机为核心，并加以热释电传感器、烟感传感器、振动传感器、门磁和红外报警系统，共同构成了智能家居控制系统。制作简单、方便、价格低廉，适宜广大用户消费。关键词：智能家居报警传感器矩阵键盘1引言随着中国信息化发展水平的逐步提高，智能化系统越来越受人们的重视。智能家居系统将现代高科技控制手段运用于家居设计，通过一套专用控制系统将室内家居，家居环境，家用电器，室外场所（车库、花园等），防盗报警（门磁探测器、玻璃探测器、红外探测器）、安检系统（烟感探测器、煤气泄露探测器）和智能设备有机的融为一个整体，统一控制起来，并通过电话网络对所有家电进行异地或远程开启、关闭控制。2总体设计方案2.1设计思路根据设计要求可以分为以下几个模块：传感器模块、矩阵键盘、单片机最小系统、显示模块和输出部分。2.1.1方案确立传感器模块主要有烟感传感器、门磁探测器、红外探测器和热释电传感器。用于室内的安检系统（烟感探测器、振动探测器）、防盗报警（门磁探测器、红外探测器）、省电模式（热释电传感器）。矩阵键盘和单片机最小系统是实现该设计的基本部分。矩阵键盘选用单片机的P1口，晶振选用6MHz。显示模块和输出部分用于显示时间、启动（停止）家用电器、安检报警，并以指示。2.2总体设计框图图1总体设计框图单片机键盘输入数码显示传感器电器工作报警输出复位、振荡3设计原理分析3.1传感器模块的设计当传感器检测到信号（烟雾、人体发射的红外线）时，会输出一组高低变化的电平，送往单片机的I/O口。3.1.1烟感传感器烟感传感器是检测室内的烟雾量，当室内的烟雾量超过一定值时，传感器发出信号，即有高电平输出，使报警电路报警。3.1.2门磁、红外探测器门磁、红外探测器也用于防盗报警系统。门在关闭状态下，门磁处于断开状态，此时无输出；当门被打开时，门磁吸合，此时有高电平输出。3.1.3热释电传感器热释电传感器用于检测室内是否有人。在无人时，让系统处于省电模式；有人时，跳出省电模式。3.2矩阵键盘模块该系统采用矩阵式键盘，外观美观，便于扩展。主要用于时间的调整和家用电器的启停操作。每一水平线（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通。在这种行列矩阵式非编码键盘的单片机系统中，键盘处理程序首先执行有无键按下的程序段，当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键被按下。对键的识别常用逐行扫描查询法。如图2所示。12345678JR110kR210kR310kR410kk1k2k3k4k5k6k7k8k9k10k11k12k13k14k15k16VCC图2矩阵键盘电路图3.3单片机最小系统该系统采用AT89S51单片机，采用串口显示电路以节省端口，采用4*4矩阵试键盘，用来控制以及调试电路，采用固态继电器实现对家用电器的强电控制和隔离强电干扰。AT89C51的主电路如图。EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1AT89C51C133pC233pRs21kRs1200VCCC322uKresX16MHz图3单片机最小系统电路图3.4显示模块显示电路采用动态数码显示技术，由于一次只能让一个数码管显示，然而要显示6位的数据，必须由数码管一个一个轮流显示才可以实现，人的视觉暂留的时间为0.1秒，所以每位显示的间隔不必超过20ms，为了保证正确显示，必须每隔2ms，就要刷新一个数码管。本电路使得每个数码管显示的时间大约在2ms，而这刷新时间我们采用软件延时程序.每隔12ms对数码管刷新一次。电路如图4所示。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Nov-2007SheetofFile:E:\允冲\新.ddbDrawnBy:A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9D174LS164abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED6DPY_7-SEG_DPabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED5DPY_7-SEG_DPabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED4DPY_7-SEG_DPabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED3DPY_7-SEG_DPabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED2DPY_7-SEG_DPabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED11A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9D274LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9D374LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9D474LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9D574LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9D674LS1