基于单片机的智能家居控制系统设计.docx

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基于单片机的智能家居控制系统设计

基于单片机的智能家居控制系统设计

摘要

“智能家居控制系统”是以单片机为控制核心，通过红外遥控模块遥控单片机实现室温实时测量、时间日期显示、以及控制家庭用电器开关通断来实现家用电器自动控制的功能。

其中温度测量是通过DS18B20芯片实现，日期时间是通过DS1302实现，家用电器开关通断是通过继电器实现，各项数据通过LCD1602液晶显示屏显示。

该系统可以远程方便地控制家用电器的工作状况，既可以提升家居安全性、便利性、舒适性，又能实现环保节能的居住环境。

是未来家电控制发展的主要趋势。

本文首先针对课题背景设计了一套总体的系统框图与方案，然后根据系统框图将系统分为控制、红外、时钟、温度、继电器和显示六个模块。

分别针对后五个模块进行电路介绍、原理分析及软件设计，并用控制模块将这五个模块整理、整合到一个系统中成为最终的智能家居控制系统。

本课题借助Proteus软件进行电路仿真，Keil软件进行程序设计编译，使用STC-ISP软件将程序烧录至单片机中，最终成果是使用MX-51开发板，外加SRD-05VDC型号继电器实现的。

最终成果现象为开机后液晶显示屏上显示当前日期、时间、环境温度以及当前工作的继电器编号，遥控器按“1”、“2”、“3”键分别控制继电器1、2、3的通断，按奇数次为通电，按偶数次为断电，继电器之间工作独立。

关键词：

STC89C52单片机；继电器；DS18B20；DS1302；红外模块；LCD1602

Abstract

ThekernelcontrolofIHCS（IntelligentHomeControlSystem）isSTC89C52.Itcanmeasurethecurrenttemperature,calculateDateandTime,controlelectricalcomponents’switchingtorealizelong-distancedominatingtheelectricalcomponentsbyusingtheinfraredmodulecontrollingtheSTC89C52.CurrenttemperaturemeasuringisrealizedbyDS18B20,whiledateandtimedisplayingisrealizedbyDS1302.Electricalcomponents’switchingisdecidedbyelectromagneticrelay,whenalloftheinformationanddataisdisplayedbyLCD1602.Thesystemmayhavealong-distancecontrolofelectricalcomponents.Itnotonlywillimprovethesafety,convenience,comfortofourlivingcondition,butalsocanitsavetheenergytobeanenvironmentalfriendlylivingstyle.Itisthemaintendencyofthefutureelectricitycontrol.

ItwasfirstlyintroducedinthisessaythattheIHCSblockdiagramandprogram.Itdividingthesystemintocontrollingmodule,infrared,timing,temperature,electromagneticrelayanddisplaymodule.Andintroducingthecircuit,analyzingthetheory,designingthesoftwareofthemexceptcontrollingmoduleonebyone.Afterthat,controllingmoduleconnectsthisfivemodulesintoasystem,thenbirthstheIHCS.Inthisessay,itprojectbackgroundoftheproductionandtheconceptandsenseofIHCS.Intheessay,itissimulatedbyProteus,theprogramisdesignedbyusingKeil,thelastbutnottheleastisthatitdownloadsthesoftwarebySTC-ISPintoMX-51developmentboardanddebugs.

Thefinalresultiswhenitisstartingup,theLCD1602displaysthecurrenttimedate,time,environmenttemperatureandthecurrentworkingelectromagneticrelays’number.Theremotecontrolbutton’1’,’2’,’3’separatelycontrolsnumber’1’,’2’,’3’electromagneticrelay.Whenpushingoddtimes,theelectromagneticrelayconnects,whenpushingeventimes,theelectromagneticrelaybreaks.Differentelectromagneticrelaysworkseparately.

Thekeywords:

STC89C52singlechip;Electromagneticrelay;DS18B20；DS1302；analyzemodule；LCD1602

基于单片机的智能家居控制系统设计

第1章绪论

1.1课题背景与意义

现今社会，物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是继互联网的又一大社会趋势，也是“信息化”时代的重要发展阶段，而顾名思义，物联网其实就是物物相连的互联网[1]。

无论是在生活、工作还是学习中，物联网都在为人类生活的安全、便捷、舒适做出奉献。

而智能家居是物联网中不可或缺的一部分，智能家居是在互联网的影响下物联化的体现。

智能家居作为物联网最典型的一个实例，利用物联网理论基础，将家居中的各种设备，如安防系统（智能门禁防盗）、光线系统（智能照明遮阳）、温控系统（智能空调电暖）、影音系统（智能电视音箱）、厨房系统（智能烹饪消毒）、卫生间系统（智能淋雨洗衣）、环境监测（智能数据）等连接到一起，提供防盗报警、环境监测、温度控制、远程软件家电控制、远程电话控制、红外遥控转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。

与当下普通家居相比，智能家居不但具有普通家居的传统居住功能[2]，还兼有互联网通信、设备自动化、家电信号化等功能，为信息一体化提供一个全面的交互平台，一方面可以为用户节约很多消耗资金成本，另一方面可以节约能源，为保护环境做出不菲贡献。

智能家居从最开始的照明控制、家用电器远程控制和窗帘电动控制到中期可以安防报警、家庭背景音乐、可视对讲等，可控制的设备越来越多，范围也越来越广。

最初智能家居的定位是高端消费人群，认为只有比尔·盖茨这样的大亨才可以享受这样的产品，因为智能家居的价格是十分昂贵的，但随着涉及此领域的厂商越来越多，相关技术在不断竞争中已经十分成熟，人们对它的研究已经不局限于功能的实现，而是产品的体验以及不断完善。

智能家居产品也在不断的更新换代中由高端奢侈品行业逐渐转化为个体化，个性化，集安全、便利、舒适于一身的高迭代速率物联网产品。

自人们在1994年智能家居雏形初诞生以来至今一直被教育市场，到现在人们的生活对互联网的依赖，我们可以预见人们对此类产品消费的未来前景。

在不久的将来，智能家居将会占领整个家居市场作为年轻人的时尚主流消费产品，这将是继智能手机智能电视的兴盛后又一互联网行业与传统行业的完美结合。

1.2智能家居控制系统的定义分析及应用价值

1.2.1智能家居控制系统的定义及分析

智能家居控制系统（简称SCS，smarthomecontrolsystems），是以智能家居系统作为交互平台，家用电器、设备等需人工调整的功能性家居作为主要控制的对象，利用安全防范技术、综合布线技术、网络通信技术、音视频技术、自动控制等技术将与家居生活相关的设备进行高效集成，构建方便快捷效率高的住宅设施与日常生活事务的控制管理系统，对于提升家居的智能、安全、便利、舒适方面有着杰出贡献，并实现环保控制系统平台[3]。

智能家居控制系统是智能家居的核心，是智能家居控制模块功能实现的基础。

由于国际上并无对智能家居特定的技术与协议，不同智能家居公司研发的技术与协议并不相同，智能家居系统中最不可或缺的技术是安全防范技术，在自家住宅中安装家庭防盗、防煤气或防火防电泄漏报警、家庭监控、公寓门禁处安装可视对讲、封闭小区采用一卡通等形式在此等领域均有广泛应用。

综合布线方式是大多智能家居研发公司普遍采用的手段，也有少数系统可能并不是采用综合布线的技术[4]，例如电力载波等无需布线的设施，无论采用什么传输方法，都会有与之对应的网络通信技术来实现该信号传输及转化处理，因此网络通信技术是维系智能家居信号传输的纽带，是信息交互中最关键的技术之一[4]。

音视频技术是在互联网技术盛行的现今时代必不可少的一项功能，在小米、乐视、优酷等互联网运营商不断推出一代又一代新兴网络电视，音视频技术这类精神消费的娱乐项目更是每个家庭必不可少的产品。

智能家居又称作智能住宅，它是集自控系统、计算机网络系统和网络通信技术于一体的网络智能家居控制系统[5]。

自控技术主要用于智能家居的控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的节约以及家用电器的日常管理、延长用电器使用寿命都有十分重要的作用。

智能家居将让用户对于家庭设备的管理更方便简洁，简单来说，如果有红外遥控器、电话操作或语音识别控制家用电器[3]，又或者在手机上安装一个家庭监测软件可以直接控制家庭用电器的控制中心（例如手机发射信号家庭控制中心接收信号并控制用电器工作），即可对设备进行远程操控；另外，智能家居内的各种设备之间也可以进行信号交互，无需用户亲自操作，只需识别某一设备发出的信号即可控制另一设备的运作，以最便捷的方式给用户带来最高效、最便利的体验，以达到舒适与安全的效果。

1.2.2应用价值的SWOT分析

（1）优势（Strengths）：

智能家居是基于传统家居结合互联网的物联网产物，相比传统家居有更智能、更安全、更便利、更舒适的优势；

今后的消费主流人群为年轻人，而智能家居更是适合年轻人使用的便捷产品，与年轻人较快的生活节奏相符。

（2）缺点（Weakness）：

如今智能家居的发展才刚刚有所起步，并无很多厂商对它进行研发，也就导致技术不成熟，可能在成品真正运用到生活中不是很顺利，会有很多bug；

对于中老年人来说，智能家居可能反而会给他们原本安稳的生活带来麻烦，他们会很难接受这种新事物；

智能家居目前的价格还是十分昂贵的，目前普通大众仅限于使用低端智能家居，如智能灯光音响等，而高端智能家居如远程控制、防盗系统等的价格十分昂贵。

（3）机遇（Op