基于單片機的智能家居設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 基于單片機的智能家居設計畢業論文目 錄第一章 緒論 1 1 4 4 5第二章 智能家居系統方案設計 6 6 6 STC12C5A60S2單片機簡介 7 STC12C5A60S2單片機基本特點： 7 STC12C5A60S2單片機的主要特性 9第三章 系統硬件選擇及模塊電路設計 10 10 11 溫度傳感器器件介紹 11 12 12 13 13 14 15 液晶顯示器件的選取 15 LCD1602時序圖簡介 18 19 開關電路 19 20 2飲水機、空調的應對啟動電路模塊 22 24 29 GSM簡介 29 MAX232芯片簡介 29 GSM模塊電路設計 30第四章 軟件系統設計 33 C語言簡介 33 34 34 LCD液晶顯示模塊程序設計 35第五章 總結 36致 謝 37參考文獻 38附錄1：程序清單 39附錄2：電路原理總圖煙臺大學畢業論文(設計)第一章 緒論隨著現代科學技術的進步與發展，智能家居作為一個新生產業，目前處于一個導入期與成長期的臨界點，市場消費觀念還未形成，但隨著智能家居市場推廣普及的進一步落實，培育起消費者的使用習慣，智能家居市場的消費潛力必然是巨大的，產業前景光明。 正因為如此，國內優秀的智能家居生產企業愈來愈重視對行業市場的研究，特別是對企業發展環境和客戶需求趨勢變化的深入研究，一大批國內優秀的智能家居品牌迅速崛起，逐漸成為智能家居產業中的翹楚!　智能家居至今在中國已經歷了近12年的發展，從人們初最初的夢想，到今天真實的走進我們的生活，經歷了一個艱難的過程。智能家居很早就出現在人們的定義當中，但很長時間以來都沒有真正意義上的智能家居成型，到了1984年美國聯合科技公司（United Technologies Building System）將智能信息融入建筑設備中，在整合的基礎上應用到了美國康乃迪克州哈特佛市的城市地標性建筑中時，出現了世界上的首棟智能化建筑，也正是從那時開始，智能化家居正式融入到現代生活中。智能家居控制的發展關鍵在于設計理念以及經營者的心態，市場目標客戶真正需要什么東西，如果只注重簽單，不設身處地的為客戶著想，不兼顧智能解決未來的發展，提供片面的智能家居解決方案，而不考慮客戶的適用性，是不可取的，是急功近利的表現，這不僅降低了智能家居的應用效果，還不利于整個智能家居行業的發展。智能家居控制系統的市場不是一般普通的商品買賣，而是一項系統性工程，它涉及到很多技術，涉及到人們生活的方方面面，智能家居控制系統的終極目標是一種理想，更是一種理念，要想智能家居控制系統有很好的發展，研發機構必須本著長遠發展的心態，本著簡化、實用、性價比高、適合市場的理念，虔誠研究人們的生活、習慣、精神文化等需要，并把它看最高目標，運用各種技術手段實現它。在國內，智能家居不是單純意義上的智能產品，也不能被狹義的理解為小區智能化，而是基于小區的多層次家居智能化解決方案。它綜合利用主控平臺、無線連接及通信、設備管理、整體布局布線等手段，將住戶智能化管理、交互共享及消費服務、小區安防監控等常見家居因素協調配合并最終整合為整體，在原有小區智能化的大面上延伸到小區內部室內家居的具體環節，構建出高效、舒適、安全、便捷的個性化住宅空間。近幾年，很多研發機構和廠商已經意識到家庭安全的重要性，把智能家居作為一個重要的方向和項目來研究，并紛紛投入大量人力財力，使智能家居真正的走向市場和產業化生產。智能家居是一個具有交互能力的平臺，并且通過平臺能夠把各種不同的系統、協議、信息和內容控制在相對獨立的模塊單元中中進行傳輸、交換。它具有以下特點：1）每個模塊化系統在脫離了智能家居的前提下也能實現原有功能。智能家居各模塊交互過程中，各個模塊化系統在脫離了整體化智能家居的平臺時，仍然能夠獨立完成自己在原有整體系統中的功能，比如跨樓通訊、室內安全防護、多樣的設備管理、家庭消費服務等。每個單獨的模塊在整體系統的平臺管理下獨立運行的同時，平臺又能能提取各個模塊化系統的運行狀態及實時數據，實現家居系統的連動機制。2）品牌各異的產品在各有千秋的傳輸協議控制下仍能通過平臺進行信息交流與數據傳輸。由于交互平臺的出現，分工明確的各模塊化系統在交互平臺的統一管理下，能夠實現協調運作和運行數據的共享流通，為住戶提供較大的取舍空間，并能根據業主需求真正實現獨具個性的智能化家居設計。而且，家居系統還有網絡關卡這一功能，通過家居互動平臺，達到在廣域網的連接下，實現遙控管理和實時控制。具有樣式各異的主流控制端口，如對RS48RS23IP等信號都能實現控制和管理，并且還可以擴充添加國內外時下較為流行的控制端口，如EIB、Lonwork、CEbus、Canbus，以及無線網絡，如：WiFi、GPRS、藍牙等。根據業主的需求和產品的更新換代及時填改各種總線接口、硬件連接端口和驅動軟件等，風格迥異的連通方式、功能控制端口，為模塊化系統的多種選擇奠定了堅實的基礎，只有智能家居系統不斷擴大自身的兼容性和整合性，才能贏得更多不同需求的用戶和業主。3）智能終端（觸摸屏）只能作為各個模塊化系統的實時顯示和控制信號傳出端。整個智能家居系統在交互平臺的協調控制下有條不紊的運行，智能終端（觸摸屏）只作為各模塊化系統的實時顯示和控制信號的發出端，具有多功能的智能終端配置便于操作。而且，平臺增加了智能終端的實時顯示功能，保證其在各模塊系統運行的同時，對系統的運行狀態和結果進行實時記錄和相關顯示，讓業主對當前系統狀態一目了然，同時為系統運行的優化提速提供了基礎。在智能家居的交互平臺里，系統能收錄和存儲各模塊化系統的運行數據，對各模塊的有效運行提供有效的數據數據，并可以根據歷史的運行數據，總結出不同業主的的使用習慣和某種行事規律，讓系統能夠實現自學習，以便更好的服務業主。4）控制軟件可編程（DIY），提供信息服務。此系統方便用戶改變控制邏輯、控制方式、操作界面，用戶的控制邏輯、操作界面可以自定義、可以DIY。在當前流行的家居智能控制系統中，信息服務是一個特別關鍵而且無法取代的重要環節，配備了信息服務后，它讓智能家居系統在越變越聰明的同時，更給我們的日常生活帶來了相當一部分的實時資訊和新聞資源，使得智能家居更貼近我們的生活，就像一個勤懇的“大管家”一樣，讓智能家居變得更加真切有形，就像它不是虛擬在呆板的程序控制中，而是和我們進行交流。這樣的智能家居或許更是現在越來越多的業主的追求。信息服務可以涵蓋多個方面，比如生活小常識、體育資訊、新聞匯總、奇聞趣事等，可以涉及到教育、消費、交通、健康養生等多個方面，讓生活樂趣無窮，這應該是智能家居的最高追求。最終，家居的智能化應該不單單是控制的系統，而應該更多的聯系實際生活，讓它真正融入到我們的實際信息生活中去。5）多種控制手段。在日常家居生活中，為了使我們對家庭的控制系統能隨時掌控、需要的信息隨時獲取，操作終端的形式非常重要，多種形式的智能操作終端是必不可少如：智能遙控器、移動觸摸屏、電腦、手機、PDA等。智能家居通過各個子系統的相互協調實現不同的功能，它有幾個突出的功能：1． 隨時在線的網絡服務，保持時刻出于聯網狀態，為將來的遠程辦公奠定了基礎。2．危險防護：智能家居的危險防護模塊必須24小時監測異常情況的發生，并能及時作出反應。比如外來人員的非法闖入、煙霧感知等，系統能隨時根據實際情況啟動相應的反應機制。假如意外情況發生，系統能自行控制住異常情況的進一步惡化，并及時通知主人或相關部門，最大程度的保證主人的家居和財產安全。3． 家用電器的遠程智能遙控管理，比如對家用電飯鍋的何時啟動的遠程控制，只需業主的一條短信，就能達到遠程控制的效果，空調等也有類似遠程控制，真正達到主人隨時控制家居狀態的目的。4．互動式人性化管理：系統能夠利用GSM的通信模塊和語音芯片對家居內部家用電器的語音控制，利用很多系統中設置的如溫度傳感器，光敏電阻等，保證家居系統的主控模塊及時響應，實現家居系統的聯動響應。5． 環境自行管理。通過各種傳感器的感知，并啟動響應機制，保證家居室內環境的適宜。6．保證智能化的娛樂機制。7．高標準的居室環境。小到衛生間、廚房，大到臥室甚至整個客廳，都能保證高質量的環境系統，時時處處給主人最適宜的居住條件。8．家庭信息服務：通過形式各樣的信息資源，提供給業主最周到的信息服務，讓主人在居家的同時，能夠全方位、多層面的了解各方面的有價值的信息，讓家庭信息服務不再形同虛設。9．家庭理財服務：通過家庭內部的聯網系統，業主可以實時管理自己在銀行的賬戶和理財信息，并時刻提醒業主的消費賬單等情況，保證主人的財產時刻處于主人的管理之中。10．系統的智能化維護：業主利用家庭內部的網絡系統，進入家居制造商的相關網頁，對家居系統的安全隱患、軟件和驅動更新等進行下載后，導入家庭內部家居系統，實現家居系統離線的自行故障檢測和修復，以及新功能的不斷擴建。 現如今中國的智能家居市場存在參差不齊的現狀，各大、中、小廠家各自為政，種類繁多且互不兼容，使得智能家居市場面臨瓶頸。智能家居廠家多集中在發達的東部沿海地區，且沒有形成規模化生產，與國外的產品相比而言，無論從品牌影響力還是功能實效上，都存在很大的差距。由于市場分布的不均勻，沿海經濟發達地區和內地的許多城市雖已接收了智能家居的概念，然而北方和大部分中西部地區在相對排斥和陌生的同時，更潛藏著內在的巨大市場潛力。 此外，由于智能家居系統還缺乏統一明確的國際標準，許多公司開發出的產品都是基于自己組的網絡和信息交換協議，很多產品是針對特定的組網環境開發的，部分核心技術沒有對外公布，技術復雜，直接導致了使用范圍的局限性。再者，缺乏對應的第三方產品，各個接入設備之間不能兼容，互操作性差，不利于產品的擴充，因而進一步局限了產品的發展。再加上，有的系統成本過高，嚴重影響了產品的普及。 作為智能家居的核心系統的智能家居的控制系統，它的設計功能的完善必將推動住宅智能化的發展。而系統功能的集成化、用戶使用的傻瓜化以及市場的平民化將是智能家居控制器的發展趨勢，系統也將逐步邁向綠色化。最終，我想全人類的夢想是智能家居控制系統將囊括所有的家事雜物，讓我們真正的享受舒適溫馨的家庭生活。智能家居控制系統應該提供高效、舒適的家居環境，確保住戶的生命財產安全；隨時監測并可以遠程遙控家居室內的溫度、亮度及風速等多個環境因素，保證最適宜的家居環境。同時檢查空氣成分，提高空氣質量；調節音響，電視等娛樂設施，愉悅心情；合理利用太陽能，靈活應對周遭環境的變化，盡可能的節約能耗，達到合理利用資源；提供現代化的通信、信息服務。 我們知道，雖然智能家居在目前已經取得了初步的成功，但是距離真正意義上的“智能化”，還是有很長距離的。而智能家居的發展趨勢主要有以下幾個大方向：1）智能化、人性化隨著人工智能的不斷發展和機器人的出現，智能化已經不再那么遙遠，毋庸置疑，智能化是智能控制的必然趨勢。因此，家居的智能化也必然向智能化方向發展。同時，智能化的出現本來就是為了更好的服務于人們的生活，所以，更富人性化的家居系統也將成為智能家居未來的一個重要方向。2） 節能環保智能化的本質之一是降低投入成本，提高產出效率，而節能是降低成本的關鍵。而當前人們日益增強的環保意識，也使得綠色、環保這兩個重要指標成為考核未來家居的重要參考標準，甚至是首要考慮因素。在住宅實現了基本的智能化后，營造綠色生態的住宅，提高生活環境質量，必然成為未來智能家居的追求目標。3） 一體化既然作為智能家居系統，各模塊功能的協調配合而成的一體化，自然成了又一重要發展方向。把各個模塊智能化的功能集成，在降低成本的同時，也帶來了一體化的智能家居。4） 成本低廉化如果智能家居想開拓更大的市場，走進更多的用戶住宅，高昂的投入費用會成為很多家庭選擇的最大阻礙，因此，怎樣從不降低智能化家居質量的同時，實現最大的低投入，讓更多的消費者接受，也是智能化發展重要考慮方向。 隨著人們生活水平的不斷提高，生活節奏的加快，人們不斷的對居住環境提出更高的要求，越來越注重家庭生活中每個成員的舒適、安全和便利，因此從市場需求的角度來說，智能家居必然是前景廣闊。因此設計一個符合國家國情和規范的集遠程控制和本地控制為一體的智能家居控制系統是非常具有現實意義的，且勢在必行。 雖然智能家居經過十幾年的蓬勃發展，很多功能已趨于完善和成熟，智能化家居系統的應用也越來越廣泛，然而生活中的智能家居所展現出的智能化，與業主所理想的智能化還存在較大差距。而這也推動了智能化技術在家居領域的縱深發展，并為各類智能化家居新產品的設計和研發增加了動力，同時新產品的出現，也大大豐富了智能家居系統的厚度。因此，將智能家居作為這次研究的主要內容具有很大的現實指導意義。 本文研究的目的就是設計一個簡捷有效智能家居控制系統，從溫度、光線信號的采集，到LCD實時顯示，并根據采集的信號不通采取相應的應對機制，以及在異常情況下實現聲光報警和遠程通知家主報警，從而實現基本的智能家居功能。第二章 智能家居系統方案設計 智能家居系統首先要保證家居安全，因此要有相應的功能模塊實現主人不在家情況下有無人員闖入，并決定是否出于報警狀態。在出于報警狀態時，如果監測到人員闖入要出現聲光報警。與此同時，通過手機短信向主人報警。另外還要單獨具有一個家庭輔助功能，根據光線強弱決定是否開關窗簾，還可以定時控制家用電飯鍋，空調，飲水機等。 智能家居控制系統對整個家庭內部環境進行監測和及時應對的系統，核心部分是單片機，通過與其他個監測模塊和執行模塊的連接，實現對室內環境的整體改變和各元件的控制。首先，主