智能家居控制系统设计论文.doc

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智能家居控制系统设计

智能家居控制系统设计

摘要：

智能家居系统设计的原则是方便用户操作、功能实用、外观美观大方。

系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品味。

同时要化繁为简、高度人性化、注重健康、娱乐生活、保护私密。

本文基于容易实现，方便操作，贴近使用的设计理念，采用AT89S5X单片机为控制核心，运用包括防盗报警、温度、亮度、空气烟雾等多种检测系统，并通过GSM模块TC35发送到用户手机中，用户也可以通过短信来控制家电。

本文描述了整个设计的软、硬件部分，具体实现了远程控制。

关键词：

智能家居；单片机；TC35；环境检测

TheDesignofIntelligentHomeFurnishingControl

Abstract：

Principleofintelligenthomefurnishingdesignsystemisuser-friendly,functionalandpractical,beautifulappearance.Systemtoattractguestappearanceandfunction,canreflecttheuserregardoneselfheadandshouldersaboveotherslifetaste.Atthesametimetosimplify,highlypersonalized,payattentiontohealth,life,theprotectionofprivacy.Inthispaper,basedontheeasyimplementation,convenientoperation,closertothedesignideaofusing,usingAT89S5Xmicrocontrollerascontrolcore,includingtheuseofanti-theftalarm,temperature,light,airsmokeandotherdetectionsystem,andthroughtheGSMmoduleTC35senttotheuser’smobilephone,usersalsocanbeviaSMStocontrolhomeappliances.Thispaperdescribesthesoftware,hardwarepartofthedesign,thespecificrealizationofremotecontrol.

Keyword:

IntelligentHome；Microcontroller；TC35；EnvironmentalMonitoring

目录

智能家居控制系统设计 I

ABSTRACT II

目录 III

第1章绪论 1

1.1智能家居的概念 1

1.2物联网的出现 1

1.3智能家居发展历史 2

1.4智能家居研究的目的及意义 3

1.5本系统设计主要任务 3

1.6本章小结 4

第2章总体方案设计 5

2.1系统总体设计与分析 5

2.1.1系统工作流程部分 5

2.2传感器信号采集设计与分析 5

2.2.1温度传感器 5

2.2.2防盗传感器 6

2.2.3信号采集设计与分析 6

2.3本章小结 6

第3章硬件电路设计 7

3.1最小系统模块 7

3.2串口模块 7

3.3GSM芯片TC35模块 8

3.3.1TC35模块介绍 8

3.3.2控制TC35的AT指令 9

3.4温度传感器模块 10

3.5空气烟雾传感器模块 11

3.6GSM模块的接口与设计 13

3.6.1TC35模块组成 13

3.6.2TC35模块通信电路 13

3.6.3TC35模块与MCU连接方式 13

3.7防盗门磁传感器模块 14

3.8LCD模块 15

3.9AD模块 16

3.9.1ADC0808介绍 16

3.9.2A/D转换电路 17

3.9报警模块 18

3.10排风扇控制电路 19

3.11系统电源电路 19

3.12本章小结 20

第4章软件设计 21

4.1系统主程序设计及流程图 21

4.2报警子程序设计及流程图 22

4.3显示服务子程序 22

4.4TC35发送短信子程序 23

4.5本章小结 24

第5章结束语 25

致谢 26

参考文献 27

附录 28

III

第1章绪论

1.1智能家居的概念

智能家居（SmartHome）是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。

家居智能化技术起源于美国，最具代表性的是X-10技术，通过X-10通信协议，网络系统中的各个设备便可实现资源的共享。

因其布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。

至今，X-10技术产品的销售已超过两亿个，仅在美国一个国家，便有超过600万个家庭在使用。

自动化的智能家居不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。

智能家居是现代社会最热门的话题之一，它的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行，而不论距离的远近。

智能化与远程控制是智能家居的两大特点。

目前，已经有越来越多的机构和个人开始了对智能家居的研究

随着网络技术的发展，特别是无线网络的发展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全。

1.2物联网的出现

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。

在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。

其实质是利用射频自动识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。

物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。

过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。

而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。

故也有业内人士认为物联网与智能电网均是智慧地球的有机构成部分。

物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。

在这个物物相联的世界中，物品能彼此“交流”，无需人的干预。

可以说，这是一个智能化的世界。

智能家居是物联网最生活化的应用之一：

窗帘可以自动感知光线而关闭;空调更“听话”了，天热它会把温度调低，太潮就会自动抽湿灯也知道节能了，房间里没人会自动灭掉。

如此等等，不一而足。

物联网的应用竟已经很广泛，遍及智能交通、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测等领域。

物联网繁多的应用，造就了一个庞大的产业链，从互联网、电脑、手机、天线等IT通讯领域，到智能卡、芯片、传感器、红外线产品等工业领域，再到冰箱、电视机等制造领域，环环相扣，商机巨大。

美国独立市场研究机构FORESTER预测，到2020年全球“物物互联”业务（即物联网业务），与“人与人通信”业务（即互联网业务）之比将达到30∶1。

专家预计，中国物联网整体产业在2015年将超过一万亿元规模，2050年传感器在生活中将无处不在。

可以想见，物联网发展到一定阶段，家中的电器可以和外网连接起来，通过传感器传达电器的信号。

厂家在厂里就可以知道你家中电器的使用情况，也许在我们之前就知道家中电器的故障。

某一天突然有维修工上门告诉家中空调有问题，我们还惊异地不相信。

1.3智能家居发展历史

随着信息技术的迅速发展，智能家居系统利用先进的计算机、网络通信、自动控制等技术，将于家庭生活有关的各种应用子系统有机的结合在一起，通过综合管理，让家庭生活更舒适、安全、有效、节能。

智能家居系统设计的原则是方便用户操作、功能实用、外观美观大方。

系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品味。

同时要化繁为简、高度人性化、注重健康、娱乐生活、保护私密。

智能家居的发展分为三个阶段：

首先是家庭电子化（HomeElectronice）阶段，这个时期主要是面向单个的电器，家庭电器之间并没有形成网络，亦没有大的联系。

其次是住宅自动化（HomeAutomation）阶段，这个时期是面向功能的阶段，一部分的家庭电器之间形成了简单的网络，主要是为了实现某个特定单一的功能，例如单一的自动抄表功能。

最后是家具智能化（SmartHome）阶段，这个时期是面向系统的设计阶段，系统通过家庭分布总线把住宅内各种与信息相关的通信设备、家用电器、报警装置并到网络节点中进行集中监控、管理，保持家电与环境的协调，提供生活、工作、学习以及娱乐的各种优质服务，营造一种温馨舒适的家庭氛围。

智能家居控制系统提供高效、舒适的家居环境，确保住户的生命财产安全；集中或远程调节家居环境的温度、湿度以及风的速度等，同时检查空气成分，提高空气质量；调节音响，电视等娱乐设施，愉悦心情；合理利用太阳能和周遭环境的变化，尽可能的节约能耗，达到合理利用资源；提供现代化的通信、信息服务。

1.4智能家居研究的目的及意义

智能家居控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。

利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。

还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

系统的网络化功能可以提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。

使生活更加舒适、便利和安全。

因智能家居控制系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。

1.5本系统设计主要任务

本文利用AT89S5X、DS18B20、TC35modem和各类家居传感器设计制作一款智能家居控制系统样机。

（1）硬件部分

智能家居控制系统其硬件部分主要由四大部分构成，即控制单元、传感器数据采集系统、GSM模块TC35modem与接口和电源部分。

传感器数据采集系统、GSM模块TC35modem和控制单元完成报警等信号的处理和发送；电源部分则为各个部分提供工作电源。

（2）软件部分

软件设计部分主要由五大部分构成：

即数据采集与数据分析部分、GSM模块TC35modem接口程序部分、分析控制部分。

其中数据采集与数据分析部分需要作实时处理；GSM模块TC35modem接口程序部分和分析控制部分则是根据采集进行分时操作有利于提高系统效率。

1.6本章小结

本章主要介绍了智能家居的概念、发展背景与历史，智能家居研究的目的与意义。

以及本系统的主要任务和使用的元件。