基于AT89C52单片机的家居系统设计毕业设计论文.docx
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基于AT89C52单片机的家居系统设计毕业设计论文
毕业论文（设计）
题目智能家居系统控制设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
引言
21世纪是信息化的世纪，智能化家居作为家庭信息化的实现方式，已经成为社会信息化发展的重要组成部分。
本文介绍的数字化家居控制系统可以使得人们可以通过无线模块、红外遥控在任何时候对家中的一些电器（空调、灯光）、窗户、家庭环境进行远程控制；此外，该系统还可使家庭具有报警、自动和远程监控等多种功能，如果不幸出现某种险情，第一时间获得报警信息通知，以便进一步采取行动。
舒适、时尚和安全的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制系统能够给家庭带来快捷、舒适、方便和安全等，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。
本系统采用单片机STC89C52作为主控器件，为控制终端，并采用包括红外遥控、按键、界面显示等在内的多个控制源来控制家用电器，硬件由单片机扩展的存储器、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。
在单片机应用系统开发的过程中，应不断程序调试，协调地进行硬件设计，以提高工作效率。
远程控制是基于无线模块，红外遥控来对系统中各种模块进行控制，实现一机在手，远程监控，方便、快捷控制。
在设计本系统时，面对各种检测对象和大量控制单元，需要利用各种接口标准和MCU进行连接，再经过MCU进行数据处理，实现实时测控。
而此时采用单片机来实现智能家居控制系统不仅具有采集控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度提高采各模块和芯片的协调性，从而大大提高系统的可利用性。
第一章概论
1.1智能家居背景
智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
家居智能化技术起源于美国，实现网络系统中的各个设备便可实现资源的共享，以成为一些家庭使用。
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。
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。
智能家居概念的起源很早，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（UnitedTechno1ogiesBuildingSystem）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut）哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。
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、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行，本系统是实现智能化与远程控制是智能家居的两大特点，使生活更加舒适、便利和安全。
随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，功能也越来越强，各种传感器都已经标准化、模块化这给智能家居控制系统的设计提供极大方便。
1.2智能家居应用
应用于高档住宅建筑、高档商务建筑、豪华别墅、高级酒店、高档运动场馆、高档小区及医院病房的智能型控制系统。
1.3智能家居发展前景
随着智能家居的迅猛发展，越来越多的家居开始引进智能化系统和设备。
智能化系统涵盖的内容也从单纯的方式向多种方式相结合的方向发展。
但较之于欧美发达国家，我国的我国智能家居系统起步稍晚，所以目前市场主流的产品（系统）还无法很好地解决产品本身与市场需求的矛盾，使得智能家居市场的僵冰还没有被完全打破，所以很大程度上阻碍了智能家居产业的发展。
据市场调研显示，只有智能家居交互平台才是最好的手段之一。
智能家居交互平台是一个具有交互能力平台，并且通过平台能够把各种不同的系统、协议、信息、内容、控制在不同的子系统中进行交互、交换。
它具有如下特点：
1、每个子系统都可以脱离交互平台独立运行
智能家居交互平台中，各个子系统在脱离交互平台时能够独立运行，如果楼寓对讲、家庭报警、各种电器控制、门禁、家庭娱乐等等。
个子系统在交互平台管理下运行，平台能采集各子系统的运行数据，系统的联动。
2、智能终端（触摸屏）仅做为各子系统的显示、操作界面
整个系统在平台的控制、管理下运行，智能终端（触摸屏）仅做为各子系统的显示、操作界面，多智能终端配置容易可行。
同时，可以记录各子系统的运行数据、为系统运行优化、自学习提供依据。
交互平台，平台可以记录存储各系统的运行数据，对系统的运行可以提供有效的历史数据，同时可以根据历史的运行数据，总结出主人的使用习惯和某种规律，让系统能够自学习。
3、多种控制手段
在日常家居生活中，为了使我们对家庭的控制系统能随时掌控、需要的信息随时获取，操作终端的形式非常重要，多种形式的智能操作终端是必不可少如：
智能遥控器、移动触摸屏、电脑、手机、PDA等。
第二章系统总体设计
2.1智能家居控制系统模块功能
智能家庭控制系统的主要功能包括门禁系统模块、家电控制模块、安防系统模块、远程控制模块、GUI界面模块。
2.1.1门禁系统模块
（1）门禁的控制，按照预先所设定的程序，通过按键对继电器设备的开、关进行控制
2.1.2家电控制模块
（1）空调机的监视、调节和控制，按照预先所设定的程序，根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。
（2）照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的程序，分别对楼梯灯、房间和客厅照明设备的开、关进行控制。
（3）窗帘的控制，按照预先设定的程序，对窗帘的开启/关闭进行控制。
2.1.3安防系统模块
（1）烟雾气敏传感器的监视，调节和控制按照预先设定的程序，分别对整栋楼内进行实时监视。
（2）火焰传感器的监视，调节和控制按照预先设定的程序，分别对整栋楼内进行实时监视。
（3）人体红外感应的监视，调节和控制按照预先设定的程序，分别对整栋楼内进行实时监视。
2.1.4远程控制模块
（1）无线遥控控制，调节和控制按照预先设定的程序，对门禁、家电、安防进行控制及数据采集。
（2）按键控制，调节和控制按照预先设定的程序，对门禁、家电、安防进行控制及自动监视。
2.1.5GUI界面模块
（1）显示本系统的题目，制作者，时间，温湿度值，实现实时监视。
2.2智能家居系统的总体概述
本系统采用单片机STC89C52作为主控器件，并采用包括无线遥控、按键、界面显示等在内的多个控制源来控制家用电器、门禁等，硬件由单片机扩展的存储器、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。
通过无线遥控对空调、照明、门禁和窗户进行实时远程控制，通过DHT11温湿传感器模块、DS1302实时时钟模块采集的信息源、制作名称、制作者信息显示在界面上，实现实时自动监视。
2.3系统架构图
根据设计要求，系统功能包括了主控中心MCU、家电系统控制、远程控制系统、按键控制系统、安防监控系统，LCD液晶显示。
远程控制系统
家电系统控制
主控中心MCU
安防监控系统
按键控制系统
LCD液晶显示
2.4功能设计
2.4.1室温控制
室内设置温湿传感器采集当前的温湿信息，送到采集模块中进行转换，由MCGS组态软件进行分析，通过与预设值的对比，当湿度达到一定度数时，实现控制报警。
当温度达到一定度数时，实现对冷水机组的水阀开度，使室温保持在一个恒定的范围。
同时为了方便控制，MCGS组态软件会将采集到的温度值发送到ILI9325液晶屏上显示出来。
2.4.2灯光控制
实现对全宅灯光的智能管理，可以用遥控等多种智能控制方式实现对全宅灯光的遥控开关，调光，全开全关及“会客、影院”等多种一键式灯光场景效果的实现；并可用定时控制、红外感应控制等多种控制方式实现功能，从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。
无线控制无线控制的结构，大体上与传统的家装布线方式一样，摇控开关直接控制灯光，中控主机发射无线信号控制开关的工作状态。
优点：
1、控制：
就地控制、多点控制、遥控控制、区域控制等。
2、安全：
通过弱电控制强电方式，控制回路与负载回路分离。
3、简单：
智能灯光控制系统采用模块化结构设计，简单灵活、安装方便。
4、灵活：
根据环境及用户需求的变化，只需做软件修改设置就可以实现灯光布局的改变和功能扩充。
2.4.2.1入户门、楼梯、厕所
入户门、楼梯、厕所设置设置红外感应器，也同时设定光敏二极管来开关感应器电源。
在白天亮时，入户门、楼梯、厕所的感应器电源关闭；在黑夜时，入户门、楼梯、厕所的感应器电源打开，当有人上下楼梯、进入户门和厕所时，红外感应器就感应到进行灯光打开，同时也可以通过感应开关来控制灯光，灯光过后会自动延时熄灭。
2.4.2.2大厅集中遥控、按键控制
大厅集中无线遥控、按键来控制大厅全部灯光系统，直达主卧室的灯光系统，实现远程控制。
2.4.3空调控制
电器控制采用弱电控制强电方式，即安全又智能，可以用遥控、定时等多种智能控制方式实现对在家里饮水机、插座、空调等进行智能控制，避免饮水机在夜晚反复加热影响水质，在外出是断开插排通电，避免电器发热引发安全隐患；以及对空调地暖进行定时或者远程控制，让主人后马上享受舒适的温度和新鲜的空气。
优点：
1、方便：
就地控制、场景控制、遥控远程控制等。
2、控制：
通过红外或者协议信号控制方式，安全方便互补干扰。
3、健康：
通过智能检测器，可以对家里的温度、湿度、亮度进行检测，并驱动电器设备自动工作。
4、安全：
系统可以根据生活节奏自动开启或关闭电路，避免不必要的浪费和电气老化引起的火灾。
2.4.4窗户控制
电动窗帘采用步进电动机来控制模式，用遥控来控制电动窗帘打开与关闭多少，即安全又智能，让主人后马上享受舒适的温度的阳光。
2.4.5安防控制
随着人们居住环境的升级，人们越来越重视自己的个人安全和财产安全，对人、家庭以及住宅的小区的安全方面提出了更高的要求；同时，经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急剧增加，给城市的社会治安增加了新的难题，要保障小区的安全，防止偷抢事件的发生，就必须有自己的安全防范系统，人防的保安方式难以适应我们的要求，智能安防已成为当前的发展趋势。
1．在每个与室外接触的窗户处安装红外感应探测器，当有人非法入侵时，系统会立刻以鸣笛，拨打预设电话的方式进行报警。
2．院落的四个拐角架设四台摄像机，实时监控，记录院内的情况。
3．厨房煤气泄漏报警、烟雾报警。
优点：
1、安全：
安防系统可以对陌生人入侵、煤气泄漏、火灾等情况提前及时发现并通知主人；
2、简单：
操作非常简单可以通过遥控器或者门口控制器进行布防或者撤防。
2.4.6遥控控制
不论在家里的哪个房间，用一个遥控器便可控制家中所有的照明、窗帘、空调、音响等电器。
例如，看电视时，不用因开关灯和拉窗帘而错过关键的剧情；卫生间的换气扇没关，按一下遥控器就可以了，遥控拉帘或卷帘时，可以调行程，遥控百页帘时可以调角度。
2.4.7模式控制
1.设置情景面板，可实现对全宅指定区域内灯光，空调/采暖系统、安防系统等的控制。
2.可设置“手动模式”，完成撤防、开启大厅灯光、开启指定区域空调、采暖系统。
3.可设置“外出模式”按键：
完成安防设防，关闭全宅灯光、空调等工作。
第三章系统实现技术
3.1硬件设计
3.1.1最小系统模块
3.1.1.1STC89C52RC单片机概述
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。
STC89C52芯片共40引脚，1~8脚是通用I/O接口（p1.0~p1.7），9脚rst复位键，10、11脚RXD串口输入、TXD串口输出，12~19脚:
p3接口（12,13脚INT0中断0、INT1中断1，14,15:
计数脉冲T0T116,17:
WR写控制RD读控制输出端）,18,19脚:
晶振谐振器，20脚接地线，21~28p2接口高8位地址总线29:
psen片外rom选通端，单片机对片外rom操作时29脚（psen）输出低电平30:
ALE/PROG地址锁存器31:
EArom取指令控制器，电源+5V。
3.1.1.2主要特性如下：
1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.
2.工作电压：
5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）
3.工作频率范围：
0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz
4.用户应用程序空间为8K字节
5.片上集成512字节RAM
6.通用I/O口（32个），复位后为：
P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。
7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片
8.共3个16位定时器/计数器。
即定时器T0、T1、T2
9.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒
10.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART
11.工作温度范围：
-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）
3.1.1.3最小系统图
3.1.2MQ-2烟雾气敏传感器模块
3.1.2.1产品概述
MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。
当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。
使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。
这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
3.1.2.2应用范围
用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、烟雾等的探测；
3.1.2.3模块特色
1.有DO开关信号（TTL）输出和AO模拟信号输出；
2.TL输出有效信号为低电平。
（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机或继电器模块）
3.拟量输出电压随浓度越高电压越高。
4.液化气，天然气，城市煤气，烟雾有较好的灵敏度。
5.具有长期的使用寿命和可靠的稳定性
6.快速的响应恢复特性
3.1.2.4原理图和实物图
3.1.3HC--SR501人体红外感应模块
3.1.3.1产品概述
HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。
3.1.3.2应用范围
1.安防产品
2.人体感应玩具
3.人体感应灯具
4.工业自动化控制等
3.1.3.3模块特点
1、全自动感应:
人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。
2、光敏控制（可选择，出厂时未设）可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。
3、温度补偿（可选择，出厂时未设）：
在夏天当环境温度升高至30～32℃，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。
4、具有感应封锁时间（默认设置:
2.5S封锁时间）：
感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。
此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。
（此时间可设置在零点几秒—几十秒钟）。
5、微功耗:
静态电流<50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。
6、输出高电平信号：
可方便与各类电路实现对接。
3.1.3.4原理图和实物图
3.1.4火焰传感器模块
3.1.4.1模块概述
火焰传感器是由各种燃烧生成物、中间物、高温气体、碳氢物质以及无机物质为主体的高温固体微粒构成的。
火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。
3.1.4.2应用范围
1.各种火焰
2.火源探测3.玩具
3.1.4.3主要特性
1、具有信号输出指示灯；
2、单路信
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