智能家居环境监测控制系统的设计

空 管脚 ．
干 １ Ａ Ｐ Ｖ ｝ ．Ｄ Ｉ Ｊ ・ ２ Ｏ
－１
ｌ譬
— — —
Ｉ －Ｊ Ｌ—＿ 昔
１Ｉ Ｐ ￥ Ｌ ４ ｌ再
互＆ 正 ＲＸＤ ＦＯ １ 二 ０
ＴｘＤ ＡＬ
圭 ｎ
亘 ： １ｇ Ｉ 三 ２
箍
’
而
］］ Ｐ Ｉ ＿ ＿ ｃ三 Ｐ ： ＇６ ．１ 葡
转 ， 窗帘 自动 拉合 ； 将 当光 照 等级 自动 变弱 时 ， 单 片机发 出相 应 的控 制信 号 ， 制 电动机 反转 ， 控 将窗
帘 自动拉开 ． ２ ４ 日历 时钟 电路 ．
光 敏 电阻是采 用 半导 体 材 料 制 作 ， 用 内光 电效 利
应 工作 的光 电元 件 ． 在 光线 的作 用 下 其 阻值 往 它
文 献标 志 码 ： Ａ 中 图 分 类 号 ： Ｐ２ ３ Ｔ ７
随着 现代 家 庭 生 活 水平 的不 断提 高 ， 家 居 使 主人 感 觉舒 适 ， 要 对 家 居 的温 度 、 度 、 照强 需 湿 光 度 等进 行 检测 ， 实现 自动 控制 ， 并 以提高家 居 环境
的舒适 度 ． 本文 介 绍 的温度 、 湿度 和光 照强 度进 行
该 监测 控制 系统 的 功能 主要 是根 据传 感器测
湿度复合传感器 ， 将湿度传感器 、 信号放大调理 、
收 稿 日期 ：０ ２１－６ ２ １－１ ０ 作者简介 ： 于 军 （９ ３ ） 男 ， １７ ． ， 吉林梨树人 ， 吉林化工学 院副教授 ， 硕士 ， 主要从 事电工电子技术 、 光 电源及 自动化 激 检 测 技 术 等 方 面 的研 究 ．
足 预定 设 置 ， 有报 警提 示功 能 ， 设 同时该 系统 带 有
度 、 照强 度等 级 以及 日历时钟 ． 光
２ 系统 主要硬件 电路设计
单 片机 数据采 集 系统是 由单 片机 最小应 用 系 统、 温湿 度 测 量 电 路 、日历 时 钟 电 路 等 组 成 ， 如
图 ２ 示． 所
２ ３ 光照 强度 测量 电路及 控 制 电路 ． 作 为测量 光照 强度 电路 ， 主要 采用 光敏 电阻 ．
Ｌ Ｄ 、 Ｅ ３均不 发 光 时 ， 示 光 照 强 度 暗 ； 光 Ｅ ２Ｌ Ｄ 表 发
二极 管 Ｌ Ｄ Ｅ １发 光 、 Ｅ ２ Ｌ Ｄ Ｌ Ｄ 、 Ｅ ３均 不 发 光 时 ， 表
ＸＴ １ １ ＡＬ ９ Ｃ ３
ｊ
０
ｖ ＿
ＧＤ Ｎ
面
图 ２ 单 片机 数 据 采集 系统
温湿度 传感 器 将 采 集 的温度 、 湿度 转 换 为 数 字信 号 ， 些数 字 信号 与相 应 的给 定 的数 值 进 行 这 比较 ， 片机发 出相 应 的控制信 号控 制加 湿装 置 、 单 去湿 装 置 、 温 装 置 、 加 降温 装 置 等 执 行设 备 的 动 作， 实现对 室 内温度 、 湿度 的控 制 ．
第 ３期
于
军， ： 等 智能家居环境监测控制系统的设计
芯片 ， 内含 有 一个 实 时 时 钟／日历 和 ３ １字 节 静 态 Ｒ Ｍ， 过 简单 的 串行 接 口与单 片机 进 行 通 信 实 Ａ 通
使实 时温 湿度 、 光照 强度 与预期 值进 行 比较 ， 当实 时温 湿 度 、 照 强 度 低 于 下 限值 时 ， 制加 温装 光 控
２ ２ 温 湿 度测量 电路及控 制 电路 ．
＿ ＿ — ＿— — — —
图 １ 系统 框 图
作 为测 量温 湿 度 电路 ， 要采 用 了先 进 的 数 主
字 式温 湿度 传 感 器 Ｓ Ｔ５对 温 湿度 信 号 进 行 采 Ｈ１
集 及处 理 ， 实现对 环境 温湿 度 的智 能 控制 功能 ． Ｓ Ｔ ５是 一 款含有 已校 准数 字信 号输 出 的温 Ｈ １
往很 小 ． 黑 暗 的环 境 里 ， 的 电阻 值很 高． 在 它 当受 到 光 照 时 ， 敏 电阻 阻值 下 降． 光 光照 愈 强 ， 阻值 越 低 ． 射 光 消失 后 ， 敏 电阻 的阻 值 逐 渐 恢 复 原 入 光
值． 在光 敏 电阻两 端 的金属 电极之 间加 上 电压 ， 其 中便有 电流 通过 ， 到适 当波长 的光线 照射 时 ， 受 电 流 就会 随光 强 的增 加 而变大 ， 而实现 光 电转 换 ． 从 当光 照 强 度 检 测 电 路 中 ， 光 二 极 管 Ｌ Ｄ 、 发 Ｅ １
当先按 到键 ｓ 、 ｓ 键 Ｓ ２ 键 ３或 ４时前 状 态 继续
进 行 ， 据显 示也 不会 发生改 变 ． 数 温 湿度 程序设 计 ： 温湿 度程 序设 计 中 ， 包含 了以下子 程序 ： 写程
液 晶显示 、 行机 构 控 制 等 几 个 方 面 进 行具 体 描 执 述 的． 个 程 序 的思 路 是 ： 程 序 以 “ 量 温 湿 整 主 测 度 、 照 强度— — 处理 温湿 度 、 光 光照 强度 —— 查 询 键 盘——－ 行 机 构 控 制 ” 行 着 ， 时器 １定 时 执 进 定 时 间到 了 ， 护 现场 ， ‘保 进行 数 据 显 示 ， 后恢 复 现 之 场， 中断 返 回 ， 续 回到 主程 序 ． 继 主程 序 流程 如 图
作 为 日历 时钟 电路 ， 要 采 用 了 Ｄ ｌｓ 司 主 ａａ 公 ｌ 生产 的 串行 实 时 时钟 芯 片 Ｄ １０ ， Ｓ３２具 有 Ｓ３２ Ｄ １０ 实时 时钟 和静 态 Ｒ Ｍ， 用 串行 通 信 ， 方 便 地 Ａ 采 可
与单 片机接 口． Ｄ １０ Ｓ ３ ２是 Ｄ ｌ ｓ 司推 出 的 涓 流 充 电 时钟 ａａ 公 ｌ
键盘 、 示 、 显 日历 时钟 等功 能 ．
１ 系 统 框 图
系 统主要 由单 片机 模 块 、 照 强度 等 级检 测 光
２ １ 单 片机 最小 系统 ．
采用 单 片机 Ａ ８ Ｃ ２ 复 位 模 块 、 Ｔ９ ５ 、 时钟 模 块 、 键盘 模块 和显 示模 块组成 ， 中复 位模块 、 其 时钟模 块 和单 片机 Ａ ８ Ｃ ２构 成最 小应 用 系 统 ； 盘模 Ｔ９ ５ 键 块采 用独 立式 键盘 接 口， 当某 一按 键 闭合时 ， 相应
第２ ９卷
第 ３期
吉 林 化 工 学 院 学 报
Ｊ Ｕ ＮＡ Ｆ ＪＬ Ｎ Ｉ Ｓ ｎＵ Ｅ ＯＦ Ｃ Ｅ Ｃ Ｌ Ｔ Ｃ ０ ０ Ｙ Ｏ Ｒ Ｌ ０ Ｉ Ｉ Ｎ Ｔ ’Ｔ Ｈ ＭＩ Ａ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ３ １２ ．
Ｍａ ． ｒ ２ １ ０ｌ
置 、 湿装 置和 电动机 反转 拉开 窗帘 ； 加 当实 时温湿
时时钟／ 日历电路． 提供秒 、 、 、 星期 、 、 分 时 日、 月 年
的信 息 ， 月 的天数 和 闰年 的天 数 可 自动 调 整 时 每 钟操 作可 通 过 Ａ ／ Ｍ 指示 决 定 采 用 ２ ＭＰ ４或 １ ２小
时格 式 ． Ｓ ３ ２与 单 片机之 间 能简 单 地采 用 同步 Ｄ １０ 串行 的方
度 、 照 强度 高 于 上 限值 时 ， 制 降温 装 置 、 光 控 去湿
装 置 和电动 机正转 拉合 窗 帘 ； 当实时温 湿度 、 光照 强度 不 在预期 值 范围 内时 ， 应 的指示灯 会亮 ， 相 同
１ ＾ Ｉ 堡 堂
—４ 显示 模 块
堑 壁墅 些 塑 Ｈ 丝皇
—声光 模块 １ 报警
ｒ
Ｉ 数字式温湿度传感器卜 堕 — 一 ～
匝
机 片
继 执
液 晶显 示模 块 Ｔ ４ １８ 用 于实 时 显示 当前 温 Ｍ２０２ Ｄ，
圆
匦
器 行 电 机
构
度 、 度 、 照强 度 等级 以及 当前 的 日历 时钟 ． 湿 光
按 下进 行对 哪个 参 数进 行设 置 ． Ｓ 键 ３和键 ｓ ４按 下 进行 相应 的加 １ 或减 １ 操作 ．
３ 软件设计
本 系统 软件 设 计 是 从 主 程序 、 湿 度 处 理 部 温 分 、 照 强度 处理 部 分 、 盘 功 能设 置 、 Ｍ ４ １ ８ 光 键 Ｔ ２ ０２
量的数据与设定值相 比较 ， 单片机系统通过指令 控制 继 电器 的开 关 来 控 制 执 行 设 备 的 开 启 和 关
闭 ， 内主人可 以通 过键 盘 设 定 温 度 和湿 度 的范 室
围 ， 示模 块用 于 实 时显 示 当前 测 量 的 温度 和 湿 显
实时控 制 ， 可 将 温 度 值 在 ０～５ 并 ０℃ 、 度 值 在 湿 ２ ％ ～ ８ Ｒ 相 对湿 度 ） 光 照强 度等 级之 间任 ０ ９ ％ Ｈ（ 、 意设 定 ， 由执行 机 构 控 制 温度 、 湿度 、 光照 强 度 满
Ｓ Ｔ ５与 单片 机 的接 口电路 为 ： Ｎ Ｈ １ Ｇ Ｄ为 接 地 端 ； ＤＴ Ａ Ａ为双 向 串行 数 据 总线 ；Ｃ 为 串行 时钟 输 ＳＫ
入端；Ｄ Ｖ Ｄ为 电源 端 ， 围为 ２ ４— ． Ｎ 范 ． ５ ５Ｖ Ｒ Ｃ Ｃ数据传输 校验功
时发 出报 警信 号 ．
键盘 功能 设置 ：
式 进 行通 信 ， 需 用到 ３个 Ｉ０线 ： 仅 ／ 复位 端 、 数 据 线 Ｉ０、 ／ 串行 时 钟 Ｓ Ｌ Ｃ Ｋ．
键 ｓ 第一次按下要进行修改预期值 ， ｌ 然后再
按下 键 ｓ 、 Ｓ ２ 键 ３或 键 Ｓ ４进 行 参 数 设 置 操 作 ， 设 置 完成 后 ， 再按 下键 ｓ 表 示参 数 设 置成 功 ． ｓ １ 键 ２
摘要 ： 绍了一种 以单片机 Ａ ８ Ｃ ２为核心的智能家居环境监测控制系统 ， 介 Ｔ９ ５ 实现温度 、 相对 湿度 以及 光
照强度等级等进行检测 ， 并进行 自动控制 ， 以提高环境 的舒适 度． 该系统性 能可靠 ， 结构 简单 ， 能实现 对
环境参数的 自动调节 ．
关 键 词 ： 能家居 ； 湿度 ； 照强度 ；Ｔ９ ５ 智 温 光 Ａ ８Ｃ ２
６ ８
吉
林
化
工
学
院
学 ・报
２１ ０ ２拄
Ａ Ｄ转换 、 Ｃ线接 口全部 集 成 于一个 芯 片 上 ， ／ Ｉ ２ 具
能， 片装 载 的 校 准 系数 可 保 证 １０ 的 互 换 性 ． ０％
有全 校准 相 对湿 度及 温值 输 出 ， Ｃ总 线 数 字 输 Ｉ ２ 出接 口， 点值 计 算 输 出功 能 ， 围元 件 ， 度 值 露 免 湿 输 出分辨 率 为 ｌ ， ４位 温度 值输 出分 辨率 为 １ ２位 ，
２１ ０ ２年 ３月
文章编号 ：０ ７２ ５ （０ ２ ０ －０ ７０ １０ —８３ ２ １ ）３０ ６ －３
智 能 家居 环 境 监 测 控 制 系统 的 设计
于 军 关 润 田 ，
（． １ 吉林 化工学院 信息与控制工程学 院， 吉林 吉林 １２ ２ ２ 吉林 化工学 院 信息 中心 ， ３ ０２；． 吉林 吉林 １２ ２ ） ３ ０ ２
的 ＩＯ数 据线 变 为低 电平 ， 样 通 过 键盘 上 的高 ／ 这 低 电平来 检测 有无 按键被 按 下 ， 读入 相应 的数 值 ， 用 于设 置 室 内温 度 、 湿度 范 围 ； 显示 模块 采用 图形
模 块 、 湿度 检测 模块 、 温 日历时 钟模 块 、 盘模 块 、 键 显 示 模块 、 光报 警模 块 、 声 执行 机构 控制模 块 和 电 源模 块组 成 ， 其整 体框 图 ， 图 １所 示． 如
示 光照强 度弱 ； 光 二 极 管 Ｌ Ｄ 、 Ｅ ２均 发 光 、 发 Ｅ １Ｌ Ｄ ＬＤ Ｅ ３不发 光 时 ， 示 光 照 强 度 中 ； 光 二 极 管 表 发 Ｌ Ｄ 、Ｅ ２ Ｌ Ｄ Ｅ １ Ｌ Ｄ 、Ｅ ３均 发光 时 ， 示光 照强 度强 ． 表
当阳光 照到光 敏 电阻 上 ， 照 等级 自动 增 强 光 时 ， 片机 发 出相 应 的控 制 信 号 ， 制 电动 机 正 单 控