智能家居安全系统

智能家居安全系统 Prepared on 22 November 2020现代智能家居安全系统题目：现代智能家居安全系统设计学院：电子与通信学院班级：课程组组员：指导老师：目录第一章、概述1. 课程介绍2. 功能简介第二章、系统设计1. 系统框架2. 功能模块第三章、电路设计1．模块介绍及其原理第四章、程序设计1．代码展示第五章、实验与调试1、下载调试2、LCD的调试3、按键的调试4、电源模块的调试5、语音模块的调试6、LED与蜂鸣器的调试第六章、测试结果第七章、结论附录程序代码第一章概述1、课程介绍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。

伴随着数字化和网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史化大趋势。

这一切的最终目的为人们提供一个以人为本的舒适、便捷、高效、安全的生活环境。

如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今世界的一个热点问题。

本项目的起源与产生既基于此背景。

2、功能简介该系统主要能够实现的功能：正常情况下，该系统能够采集室内的温度，并显示出来供主人参考。

当温度过高时该系统就会发出报警，灯光发亮，语音提示等，使得主人知道家中发生了险情，并及时进行处理。

当有盗贼从窗户或者其他一些地方进入时家中时，会触动红外设置，单片机发信号给声光模块，告知主人和邻居有险情。

采取有效的措施，防止损失。

第二章 系统设计1、系统框架2、功能模块（1）温度检测模块：采集温度 （2）声光报警模块：通过声音 （3）红外模块：检测有无人闯入（4）液晶显示模块：显示信息，人机交流 （5）电源模块：给各个模块提供电源 （6）输入模块：4*4键盘，输入信息 （7）语音模块：发出语音第三章电路设计1、温度检测模块该模块主要用于检测室内温度。

采用改进型智能温度传感器DS18B20 与传统的热敏电阻相比，DS18B20能够直接读出被测温度，它仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。

因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。

当温度过高时即发生火灾时,单片机向声光模块发出信号，即发出声光报警。

DS18B20的1脚接地，2脚接，3脚接电源，在2脚接一个的上拉电阻抗干扰。

2、声光报警模块当温度过高时，该模块接收到单片机发出的信号后，声光模块开始动作，LED灯开始闪烁，蜂鸣器并发出声音报警，告知主人或邻居及时发现险情，及时的控制火情。

当红外模块感知到有外人闯入时，该模块发出报警，威慑他人，使其不敢进入主人家中，并提醒邻居或主人，及早做出防范。

我们把若干个LED灯摆成笑脸形状。

因为若干个LED灯和一个蜂鸣器工作时需要较大的电流。

因此我们设计一个三极管（S9013）来进行驱动，保证了电路有足够大的电流。

三极管的基极与连接。

同时我们用了俩个1K分别与LED和蜂鸣器串联来进行分压保证其安全性。

3、红外线模块该模块主要用于防盗，安置在窗户或者门口等地方，当有盗贼闯入时，会触动到那些安置好了的红外装置，发送信号给单片机，单片机经过处理后发送给声光模块。

为了防止错报，我们安装若干个红外对管，当只有达到一定数量的红外对管发生中断时才报警。

因为单片机的中断资源有限，所以我们用了2对红外对管来模拟若干个，当只有其中一个红外对管发生中断时，系统不报警，当两个红外对管都发生中断时，系统发出警报。

这两对红外对管分别接单片机的(INT0)、(INT1)。

4、液晶显示模块该模块主要应用于显示一些信息，起到与用户进行人机交流作用，用户可以通过显示模块，看到一些信息，例如现在的室内温度、现在系统启用的模式等。

我们将采用1602lcd来显示，四线制方式将1602与单片机的PORTB口相连接，1602的RS、RW、E、D4、D5、D6、D7分别接、、、、、、。

电路如下：5、电源模块该模块主要用于给整个系统提供能够应用且稳定的电源。

我们采用了7805这种型号的稳压器件，在输入端我们用了火牛插孔，便于连接电源，在输入的负极安装了一个按键开关，便于控制电源的开关，如下图：6、输入模块该模块由4*4个按键组成，用于用户对系统的设置与控制等，给用户提供一个输入的方式，输入用户所需求的信息。

我们将键盘与单片机的PORTA口相连，PORTA口的高八位接按键的行，低八位接按键的列。

电路如下：按键功能如下图所示：7、语音模块该模块主要由ISD1730、扬声器、mic、按键及其一些电阻电容等组成。

它的作用的是通过语音提示，指导用户对安全系统的操作，例如设防，撤防等，把语音芯片的复位脚（24脚）与单片机的相连接，播放脚（23脚）与单片机的相连接，快进脚（26脚）与单片机的脚相连接。

0 1 2 34 5 6 789空取消确定设防撤防空第四章程序设计1、显示模块该模块主要有1602液晶显示屏组成，上电后初始化1602，屏幕上显示欢迎界面，2秒后显示温度，设防时显示Fortification of success，撤防时显示Please enter your password，第一次输入密码错误时，显示Please try again，第二次输入密码错误时，显示The last chance，当发生火灾时显示Alarm!!!Fire!!!，当发生盗窃是显示Burglar alarms!!!，及其一些其他的显示都用putsf()函数来完成显示工作。

2、语音模块当开机时给一个低电平，让语音芯片的指针复位，给一个低电平并进行延时，然后在给高电平，进行播放语音“欢迎使用智能家居安全系统”。

然后给一个低电平并进行适当的延时，当设防按键按下时给一个低电平并进行延时，然后在给高电平，播放“请输入密码”，然后进行快进，让播放指针指向下一个语音片断，撤防成功后播放“成功撤防”。

3、输入模块我们采用键盘扫描的方式来采取键盘的输入信息，单片机的A口高四输出，轮流输出0，A口第四位输入，采集键盘的信息，检测是否有按键按下，那一列有按键按下。

根据当哪一行输出0时，那一列检测到了0，计算出是哪个按键，即：行*4+列d\xDFC\n\r",shi,ge,_1);lcd_puts(lcd_buffer);}第五章实验与调试一、下载调试将一个10针的插座与单片机的MOSI MISO SCK RESET VCC GND 等连接好后，用下载线连接电脑好单片机，用下载软件进行下载，运行成功。

二、LCD的调试当LCD与PA口相连上电后，没有反应，屏幕是黑的，进过上网查找资料后，才发现原来LCD的背景灯那两个管脚没有接上电源和地。

焊接好后，上电屏幕亮了，但是什么都显示不出来，看到LCD的3管脚是空的，所以想到可能是这个原因，查资料后知道这个是管脚的作用是调节对比度的，于是我就用两个1K的电阻串联在一起，一端接电源一端接地中间接3脚，上电后下载程序显示一个很模糊的字迹，看不清楚。

猜测可能是因为电阻大小不当导致的，进过三四次的调整后才显示出来清晰的字迹。

三、按键的调试把程序下载后，按键按下去一下后，在屏幕上显示很多个同一个的数，考虑可能是因为在按键按下去还没放开的一瞬间，键盘扫描好多次，单片机的扫描的速度很快，就认为按键按下了很多次，而没有判断是否是同一次按下去的，所以要解决这个问题的方法是让程序判断按键是否释放。

四、电源模块的调试电源模块焊接好后，上电发现一点输出端没有电压，通过用万用表的测量得知火牛插座负极没有连接好，再次进行焊接，上电后依然没有现象，就再次进行从输入到输出一个点一个点的测量，测量出无论开关怎样开关，开关的另外一端都没有反应，才发现开关的管脚焊错了。

焊接好后，上电，电源的输出端输出正常的5V。

五、语音模块的调试语音模块按照电路的焊好后，能正常播放语音，正常快进与复位等，各方面都正常。

六、LED与蜂鸣器的调试输出高电平时LED灯，蜂鸣器鸣叫。

功能正常。

第六章测试结果开机显示welcome 和 ^_^,延时2秒后显示当前温度并根据当前的温度变化而不断变化，进入正常运行状态。

当设防按键按下后，语音提示设防成功，LCD 显示Fortification of success（设防成功），并进入防御状态，不断检测温度是否超过设定值（火灾检测），检测红外对管是否都发生了中断（防盗报警）。

当温度过高时，LCD显示"Alarm!!!Fire!!!"，蜂鸣器鸣叫LED亮；当红外对管都发生中断时，LCD显示"Burglar alarms!!!"，蜂鸣器和LED报警。

当撤防键按下时，语音提示请输入密码，LCD提示Please enter your password，然后你输入密码，若输入第一次错误，LCD提示Please try again，第二次错误，LCD显示"The last chance"，当第三次错误时，LED与蜂鸣器发出警报，程序锁死。

若输入密码正确时，则显示OK，语音提示撤防成功，显示温度。

第七章结语该设计在一定程度上解决了传统机械式防盗的弊端，利用高科技将防盗报警智能化、自动化，可以减少和避免户主的损失。

由于时间的关系和考虑到元器件的价格等因素，该设计还存在一些不足的地方。

例如，该设计存在不够人性化的地方，可通过添加实时时钟芯片增加时间功能，并在此基础上加入自动开启和关闭系统的功能等等。

除此以外，还可以通过增加断电保护电路增强系统的安全性。

在做该设计的这段时间里，我对之前学习到的知识有了一个全面的认识，也因此学到了很多东西。

这一次的设计，从查找资料、方案确定、电路设计到焊接和调试，整个过程都是我们自己亲自去完成。

在整个设计期间，我遇到了很多问题，但经过仔细的分析和其他同学的帮助后，最终都把问题解决，我也从中学会了解决问题的方法。

附录程序/*****************************************************Project : 智能家居安全系统Version :Date : 2012 12 12Author : pangCompany :Comments:Chip type : ATmega16LProgram type : ApplicationClock frequency : MHzMemory model : SmallExternal SRAM size : 0Data Stack size : 256/* 1602和MEGA 16L的连接方式如下： *//* RS------> PB0 *//* RW------> PB1 *//* E ------> PB2 *//* FREE----> PB3 *//* D4------> PB4 *//* D5------> PB5 *//* D6------> PB6 *//* D7------> PB7 *//*****************************************************/ #include <>#include <>#include <>#include <>#include <>#asm.equ __lcd_port=0x18;PORTB#endasm#include <>#asm.equ __w1_port=0x15 ;PORTC.equ __w1_bit=0#endasm#define fuwei#define jingbaounsigned char mima[]={1,2,3,1,2,3};unsigned char shuru[6]={0,0,0,0,0,0};int shi,ge; d\xDFC\n\r",shi,ge,_1);lcd_puts(lcd_buffer);}unsigned char getkeyval(void) //键盘扫描{unsigned char col[4]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};unsigned char row[4]={0x07,0x0b,0x0d,0x0e};unsigned char i,j,getsta,keyval;for(i=0;i<4;i++){PORTA=col[i];delay_us(2);if(PINA!=col[i]){getsta=PINA&0x0F;for(j=0;j<4;j++)if(getsta==row[j]){keyval=j+i*4;delay_ms(300); //300while(getsta==row[j]){getsta=PINA&0x0F;}return keyval;}}}return 16;}void yuyin(void) //播放语音{=0;delay_ms(35); //播放=1;}void nextone(void) //快进{=0;delay_ms(35); //快进到第一段语音=1;}void kaiji(void) //开机界面{lcd_clear();lcd_gotoxy(6,0);lcd_putsf("^_^");lcd_gotoxy(5,1);lcd_putsf("WELCOM");=0; //复位不用时间=1;delay_ms(10);yuyin(); //播放开机音delay_ms(2000);delay_ms(2000); //语音播放完后进入快进nextone();wendu();}void shuzuqingkong(void){unsigned char i;for(i=0;i<6;i++)shuru[i]=0;}void main(void){unsigned char ttt; //密码错误，死循环tttunsigned char yyy; //密码错误，死循环yyy+到10unsigned char keyval; //键值unsigned char i=0;unsigned char j=0;unsigned char flage=1;unsigned char t=0; //密码与输入中相同的个数 unsigned char cishu=3; //密码次数3init();delay_ms(100);kaiji();while(1){ttt=1; //密码错误，死循环tttyyy=0; //密码错误，死循环yyy+到10flage=1;t=0; //密码与输入中相同的个数cishu=3; //密码次数3shuzuqingkong(); // 数组清空wendu();keyval=getkeyval();if(keyval==13) //设防{yuyin();//播放语音lcd_clear();lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("Fortification of success");delay_ms(1000);delay_ms(1000); ///足够的时间lcd_clear();nextone();while(flage){keyval=getkeyval();wendu();if(shi>1&ge>7) //温度报警{lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("Alarm!!!Fire!!!");jingbao=1;}if(flage_1==1) //红外报警{if(flage_0==1){flage_1=0;flage_0=0;lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("Burglar alarms!!!"); jingbao=1;}}if(keyval==14) //撤防{i=0;lcd_clear();lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("Please enter yourpassword");yuyin();//播放语音delay_ms(2000);delay_ms(1000);nextone();lcd_clear();while(flage){keyval=getkeyval();if(keyval<10){shuru[i]=keyval;lcd_putchar(shuru[i]+0x30);i++;}if(keyval==12){i=0;lcd_clear();for(j=0;j<6;j++){if(mima[j]==shuru[j]) {t++;}}if(t==6){shuzuqingkong();lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("OK");yuyin(); //播放语音flage=0;i=0;t=0;jingbao=0;delay_ms(1000);delay_ms(2000);fuwei=0;fuwei=1;delay_ms(10);nextone();lcd_clear();lcd_gotoxy(5,0);lcd_putsf("WELCOM");}else{i=0;t=0;//标志清空shuzuqingkong();lcd_putsf("ERROR");cishu--;lcd_putchar(cishu+0x30);lcd_gotoxy(0,1);if(cishu==0){lcd_putsf("Alarm");i=0;shuzuqingkong();jingbao=1; ///报警while(ttt){keyval=getkeyval();if(keyval==15){yyy++;if(yyy>=10) {ttt=0;yyy=0; shuzuqingkong(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("OK");yuyin(); //播放语音flage=0;i=0;t=0;jingbao=0;delay_ms(1000);delay_ms(2000); fuwei=0; fuwei=1; delay_ms(10); nextone(); lcd_clear(); lcd_gotoxy(6,0); lcd_putsf("^_^");}}}}else if(cishu==2){lcd_putsf("Please try again");delay_ms(500);lcd_clear();i=0;shuzuqingkong(); }else if(cishu==1){lcd_putsf("The last chance"); delay_ms(500);lcd_clear();i=0;shuzuqingkong();}}}if(keyval==11){lcd_clear();i=0;t=0;shuzuqingkong();}}}}}}}。