基于51单片机的智能家居控制系统方案.docx

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基于51单片机的智能家居控制系统方案

基于51单片机的智能家居控制系统

基于51单片机的智能家居控制系统

作品简介

21世纪是信息化的世纪，各种电信运营商和互联网新技术推动了社会文明的巨大进步。

本文介绍的智能化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、电视等）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开调节室温度，这一切的实现都仅仅是发一条简单的短信。

此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。

舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

实现智能化离不开运算和控制单元，本系统采用STC89C52RC作为主控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。

硬件由单片机扩展的输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；而且外置红外控制遥控，可以不改变家居摆设情况下随意控制带红外控制功能的家电，如（空调、电视等）。

软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。

本设计的STC89C52RC与各个芯片和模块的接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。

本系统的远程控制是基于全球移动通信系统（GSM）通信方式，程控交换信令作为系统控制命令，采用SiemensTC35GSM模块实现，单片机通过SiemensTC35GSM模块识别接收来自手机的控制信号，用户可以根据设定的指令远程控制；各种传感器的检测是利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机进行数据处理，实现实时测控；短消息发送部分采用基于SIEMENSTC35GSM模块和TI公司的电平转换芯片MAX3238等器件构成的移动终端的硬件电路可以完成短消息收发等功能。

一、智能家居的服务背景

智能家居系统在可以实现以下控制功能：

家庭安防、家庭消防报警；别墅灯光控制；家庭影院控制；空调及锅炉的控制；庭园浇洒控制；窗帘控制；摄像监视；智能控制；网络信息服务。

因此开发出一套智能家居控制系统非常必要。

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。

其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、室外遥控、窗帘自控、防盗报警、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。

随着社会的发展，智能家居的市场需求量毫无疑问的节节上升。

二、技术与工艺创新：

作品可以实现：

温度传感器反馈信息给单片机利用红外转发器控制空调电。

本系统采用外置红外发射器根据单片机设定的指令进行控制家电，这样对家居布局的影响降到最少，简单点说，就像放置一个智能的盒子在桌面，你什么都不用管。

极大的方便用户，节省改造的成本。

智能插座，按照用户设定定时通断，插座上可以连接没有红外接收的家电，

这功能的实现可以很方便的扩展其他家电，如定时开启电热毯等没有红外接收的设备，极大的提高了这套系统的实用性。

GSM模块每日定时提前（如下班时间5点30分）发送温度信息，是否提前自动调温。

以GSM平台的作为系统控制的核心之一,以移动通信网络与单片机进行通信,使用户可以在远端利用短信发送控制信号,利用短信提示实现用户和系统的交流。

实现对电器设备的远程控制和报警以及利用移动短信平台进行报警信号的发送。

GSM技术日趋成熟，远程控制是其闪光点，甚至远在国外的你也可以通过短信控制远在七里之外的家用电器。

而且所使用的芯片等都是廉价易得的，对扩大市场占有率有举足轻重的作用。

系统可以在每日设定时间后，不检测屋是否有生物体。

若在特定时间检测到生物体，发送报警短信。

全天候用火焰、天然气、传感器检测屋状态，若检出信号，发送报警短信。

三、可行性分析

系统设计的工作任务包括三大模块：

红外线防盗装置的设计；家居用电设备开关控制电路设计；GSM远程控制电路设计。

红外线防盗装备的设计：

运用红外集成模块实现有人闯进禁止区（预设区域）的情况下，红外模块发出信号输送到单片机STC89C52进行信号处理，判断是否要触发报警系统。

同时，如果判断要触发报警系统，GSM模块会发短信给用户，告知情况。

家居用电设备开关控制电路设计：

从开发的成本和安全因素考虑，系统用其输出5V的DC电压仿似家电的AC220V，如需开发这个系统，可以针对实际情况进行电路的设计。

系统使用手机短信、遥控器和按键作为不同方式的电器开关设计。

其中使用外置的红外发射管控制家电，产品的体积可以很少，而且不用拆装家电，比较“平易近人”，容易走进千千万万的家庭。

而且使用这种方式价格也可以控制在一个比较合适的价位。

GSM远程控制电路设计：

利用GSM网络结合单片机STC89C52，通过手机发短信远程控制家电的电路，同时会收到反馈信息，得知家电运作情况。

STC89c52是一种带8k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-FlashProgramableandReadOnlyMemory）的低电压，高性能COMS8的微处理器，俗称单片机。

该芯片采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

使用51单片机作为系统的主控部分，性价比高，功能多，抗干扰能力强，eeprom大，出厂时程序引导区就已经加密，并且stc解密的市面价格在1.5万到2.5万之间，可见解密难度大，在一定程度上保护了单片机工程师的利益和产品开发商的利益。

生产时就已经考虑到与传统51的兼容问题，兼容做的很好，又增加了许多功能，而且对于智能家居，51单片机游刃有余。

其次，智能家居控制系统采用GSM控制，短信息服务是GSM系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心进行文本信息收发的应用服务，用户无需另外组网，只需要一GSM的手机卡就能实现对智能家居控制系统的控制，甚至远在国外的商务人士也能通过一条短信控制远在千里的家电，极大提高网络覆盖围的同时为客户节省了昂贵的建网费用和维护费用。

加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能，都使得智能家居控制系统能到迅速的普及。

利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳定，为智能家居控制系统远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。

作品简图：

作品正面

作品俯视图

系统的模型建立如图

四、行业背景:

当前，我国住宅业发展已经进入一个全新的阶段，住宅建设己成为社会经济的重要推动力量，房地产市场购销两旺，家居配套产品已步入良性发展轨道，将长期处于总量增长型发展时期。

但我国受计划经济体制时期及生产力落后的影响，住宅建设工业化程度不高，生产效率低，还属劳动力密集型生产方式。

建材设备及家居产品供应没有形成技术先进、规模生产及系列化配套的社会化供应体系，这种状况导致了家居质量不高、设备通用性差、性能成本不合理、建设资源浪费等现象，已不适应改善居住质量的需要，不适应新形势下的可持续发展和走新型工业化道路的要求。

进入21世纪，居民生活水平和消费结构发生了很大变化，市场对家居要求已从生存型向功能舒适型发展，对居家的功能、在品质和居住环境提出了更高要求。

随着人们生活水平的提高，使人们对家居生活方面的需求开始转变，日益追求生活的舒适、安全、便利与环保。

近些年，房地产装修业逐渐火爆，开发商都在需求新的竞争卖点。

伴随科学技术的发展，高科技产品应用渗透到生活的方方面面。

加之国外整体环境的影响，极推动了国智能家居行业的发展。

身智能化家居的厂家如雨后春笋，大量厂家的加入进一步增加了行业的竞争性，竞争必然带来发展，这让我们感受到了智能家居行业充满了激烈的竞争与进步。

有着不可估量的市场前景。

20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（HE，HomeElectronics）出现。

80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念（HA，HomeAutomation）。

80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为SmartHome，也就是现在智能家居的原型。

　　智能家居概念的起源甚早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的[智能型建筑],从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。

　　1979年，美国的斯坦福研究所提出了将家电及电气设备的控制线集成在一起的家庭总线（HOMEBUS），并成立了相应的研究会进行研究，1983年美国电子工业协会组织专门机构开始制定家庭电气设计标准，并于1988年编制了第一个适用于家庭住宅的电气设计标准，即：

《家庭自动化系统与通讯标准》，也有称之为家庭总线系统标准（HBS，HomeBusSystem）。

综观国对智能家居行业市场竞争战略的研究，一个特点是大部分研究是从智能家居行业宏观发展及竞争进行分析，另外一个特点是以个案为主进行产品定位、市场营销等进行市场策略综合分析，还没有专门的以现有国外市场竞争战略理论为依据针对国智能家居行业进行可操作性很强的市场竞争战略与策略。

五、竞争优势

随着智能家居行业的发展，家用电器智能集成企业已经开始建立直营店，超市式销售，开始智能家居产品的推广,体验中心在全国遍地开花。

销售渠道的大众化推进，全面加快了智能家居的理念的扩散和普及。

智能家居厂家也在整合众多智能控制功能，使智能家居产品拥有更多强大功能。

近年来我国国民经济和社会发展取得明显成效，经济保持较快增长，重要领域和关键环节的改革有所突破，就业和社会保障工作迸一步加强，城乡居民生活不断改善。

国家统计局2006年2月28日发布的《2005年国民经济和社会发展统计公报》资料表明，根据初步核算，2005年国生产总值182321亿元，比上年增长9．9％。

人民生活的基础消费价格增加也较快，比如住房方面的消费等。

宏观经济景气与否直接影响智能家居行业的发展势头，国家经济处于何种阶段，萧条、停滞、复还是增长，以及宏观经济以怎样一种周期规律变化发展，都直接关系到智能家居行业的发展水平和市场容量。

近年来国经济总体运行良好，保持了较高的增长速度⋯。

而房地产业及相关产业与智能家居行业的兴旺发展有着直接密切的关系，在国运行良好的经济环境下，房地产连续几年得到了快速发展，在局部地区房价上涨幅度惊人，虽然国家对房地产进行了宏观调控，但总体来看，购置房产对于大部分消费者来说还是一件头等大事，国需求依然旺盛，房地产业的

发展依然迅猛，为智能家居行业的发展带来了极大的机遇。

由于各省份区域经济发展的不平衡，智能家居行业发展的水平也不同，国智能家居行业的市场销售结构也明显不均衡，仅就占全国30％的市场份额，占14％，包括、及等沿海地区占据了全国的智能家居消费的主要市场。

中部及西部省份在主要省会城市及大中城市有局部的市场应用，但总体而言仍然是有待开发的巨大潜在市场。

六、市场前景

随着现代人收入水平的