智能家居控制系统终极版

课程论文

智能家居控制系统

摘要

智能家居也称智能住宅聪明家。智能家居是以住宅为平台，它将建筑结构与网络通信、信息家电、设备自动化控制进行综合的系统集成。它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，而且提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还可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流畅通，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。关键词：智能家居计算机技术自动化控制网络通信

目录

1.智能家居控制系统的控制原理 (3)

1.1物联网应用于智能家居 (3)

1.2智能家居控制系统结构 (3)

1.3智能家居主要控制模块的设计方法 (4)

1.3.1无线通讯遥控器模块 (5)

1.3.2可视门禁控制模块 (5)

1.3.3窗帘控制模块 (6)

1.3.4防盗报警模块 (6)

2.使用智能家居控制系统的特点 (7)

2.1家居电器远程控制 (7)

2.2定时控制 (7)

2.3智能照明 (7)

2.4万能遥控集中控制 (8)

2.5网络控制 (8)

2.6家电控制 (8)

3.结束语 (8)

1.智能家居控制系统的控制原理

1.1物联网应用于智能家居

➢物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。它通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网应用图见下图1

图1 物联网应用

➢物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义，2011年物联网已经纳入国家《十二五》发展规划中，将来物联网在智能家居方面发展也是一个主流方向。

1.2智能家居控制系统结构

家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成，框图如图2和图3所示。

图2 智能家居系统结构框图

图3 智能家居控制系统应用

1.3智能家居主要控制模块的设计方法

系统可以采用AT89S52单片机为主控制器。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护

方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。且S系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试

1.3.1无线通讯遥控器模块

该模块由发射端与接收端组成，无线发射装置连接上位机（主机）串口通讯与无线接收装置连接主控器（51单片机）的串口能进行无线通讯。通过上位机里的智能家居系统用户界面的相应控制按钮，可使无线发射装置发射出信号给无线接收装置，无线接收装置经过串口送入主控器（51单片机），由主控器（51单片机）负责处理来自串口的信息，主控器（51单片机）接收到信号后，相应的控制门、窗、灯的开关；无线发射装置另又接入3*3矩阵键盘，当确定有按键按下时，主控器（51单片机）接收到信号，亦可执行相应的命令控制门、窗户、窗帘、灯的开关。

1.3.2可视门禁控制模块

主控器（51单片机）采用矩阵键盘扫描，把按键按行列组成矩阵，在行列交点上都对应有一个键，这样使用的按键要少，为判定有无键被按下以及被按键的位置，这种称为键扫描法。采用矩阵键盘扫描节约了单片机大量的I/O口，免去了上拉电阻为焊接带来了方便，提高了整块电路板的美观度。首先判定有没有键被按下，然后再判定被按键的位置，因为键盘矩阵有键被按下时，被按键处的行线和列线被接通，使得开关之间接通。当扫描表明有按键被按下之后，紧接着应是进行去抖动处理，当确定有按键被按下时，相应的显示出所按数值，并液晶屏TX-1602显示所按下数据，当输入密码正确时，主控器（51单片机）接收到信号，然后发出指令，使绿灯I/O口为低电平并驱动ULN2003，通过芯片ULN2003低压控制高压驱动12V电机的转动，则绿灯点亮并能使电机转动，把门打开；当输入密码错误时，主控器（51单片机）使红灯I/O口为高电平，则红灯点亮。报警电路用两个555接成，前者产生一定的报警延时，通过改变RC的值可改变延时时间，后者为多谐振荡器通过电位变化，产生相应的输出频率。输出端产生的脉冲经三极管驱动后接扬声器，就能发出报警声音。每一按下按键，输出的脉冲传给主控器（51

单片机），主控器（51单片机）发出指令给蜂鸣器让其产生按键的声音，可提醒人们所按次数是否正确。此外，在屋内也可对门进行控制，当有客人来时，只需按下按键，则大门打开。

1.3.3窗帘控制模块

本模块由光控部分，电机驱动以及红外接收来实现对窗帘的控制。两个等量电阻构成的分压器中点接运算放大器LM358的反向输入端，从而使放大器的输出电压为1/2U。白天有光照时，光敏电阻传感器对外部环境进行采光，此时阻值小，反向端电压高于正向端，则运算放大器LM358输出端输出高电平，使控制窗帘部分的电机驱动；反之天黑时，光敏电阻传感器阻值大，正向端电压高于反向端，运算放大器LM358输出端输出低电平，则电机不转动。因此，当光敏电阻传感器采集的模拟信号通过运算放大器LM358传给主控器（51单片机）后，主控器（51单片机）驱动电机，实现天亮时窗帘自动打开；天黑时窗帘自动关闭同时打开室内的灯。当窗帘拉开或收回到一边时，左右两侧的红外二极管接收信号，把信号传给主控器（51单片机），主控器（51单片机）再发出停止指令给电机，电机则停止转动。通过用红外二极管停止电机的转动能防止电机不停空转而被憋坏，且用红外控制窗帘的停转，能防止突然断电再被开启时，电机再次转动固定转数而烧坏电机。

1.3.4防盗报警模块

本模块采用了被动式红外报警器——热释电红外传感器KDS9。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有：不需要用红外线或电磁波等发射源；灵敏度高、控制范围大；隐蔽性好，可流动安装的特点。当人体辐射的红外线被聚焦在KDS9的探测元上时将输出电压信号，由于电压十分微弱，所以用运算放大器LM358对其进行两级放大，以获得足够的增益。当放大后将这个高低电平变化的信号的下降沿信号作为555连接成的单稳态电路的触发信号，让其输出脉宽为5s的低电平信号。再用这一脉宽信号作为555多谐振荡器报警电路得输入控制信号，产生5s的报警信号，最后用三极管8550