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基于单片机的智能家居安防系统设计

基于单片机的智能家居安防系统设计
基于单片机的智能家居安防系统设计

基于单片机的智能家居安防系统设计

学生姓名:

学生学号:

院(系):电气信息工程学院

年级专业:电子信息工程

指导教师:

助理指导教师:

二〇一五年五月

摘要

摘要

随着智能家居在市场上不断的得到推广,智能家居市场的潜力肯定是非常大的,智能家居防盗报警系统作为一个新型产品,其前景必然是一片光明的。因此,在国内许多智能家居生产企业越来越加强了对该行业市场的重视。所以对智能家居防盗系统产品的研究具有重要意义。

近年来,电子技术以及应用需求发展迅速,单片机技术也得到了快速的发展,并且在高集成度,高速度,低功耗以及高性能方面都取得了很大的进步。我们现在完全可以运用单片机、电子温度传感器、热释电传感器、气体传感器等器件构成智能家庭控制系统,使我们的生活更加方便、安全。

本设计采用一块STC12C5202单片机作为控制核心,将温度传感器获取的温度传输给单片机,通过单片机控制液晶显示屏将当前的温度值显示出,并利用按键设置布防和撤销防盗报警。当设置布防时,热释电传感器将检测入侵者是否闯入。如果闯入室内,热释电传感器将产生信号,无线发送模块将信号发送出去,接收模块接受到告警信号后解码送给单片机进行处理,单片机控制报警灯亮同时蜂鸣器开始报警,从而达到防盗的作用。

关键词单片机,无线收发,温度采集,智能家居

I

ABSTRACT

Smart home security alarm system, as a new industry with intelligent household continuously promoted in the market, the smart home market potential is very large, the industry must be a bright future.Therefore, in the domestic many intelligent household production enterprises is to strengthen the recognition of the industry market,Don't strengthens to the enterprise development environment and consumer demand change of deeper research.

With the development of electronic technology and application requirements, microcontroller technology has been rapid development, and in high integration, high speed, low power consumption and high performance has made great progress.With the development of science and technology, electronic technology has a higher leap, we now can use single chip microcomputer, electronic temperature sensor and pyroelectric sensor, gas sensor components such as intelligent home control system, make our life more convenient and safe.

This design USES a STC12C5202 single chip microcomputer as control core, transmit to MCU, the temperature of the temperature sensors through the single-chip microcomputer control LCD display the current temperature value shows, and use the Settings protection and alarm.When setting protection, pyroelectric sensors will detect if an intruder broke into.If enter indoor, pyroelectric sensor will produce a signal, wireless transmission module will signal sent out, receive the alarm signal receiving module after decoding to single chip microcomputer for processing, single-chip microcomputer control alarm lights at the same time a buzzer alarm.

Keywords Microcontroller, wireless transceiver, temperature acquisition, intelligent household

目录

摘要 ............................................................................................................................................... I ABSTRACT ....................................................................................................................................... I I

1 绪论 (3)

1.1 研究意义 (3)

1.2 国内外的发展现状 (3)

1.2.1 国外的发展现状 (4)

1.2.2 国内发展现状 (5)

1.3 发展趋势 (5)

2 系统设计 (7)

2.1系统基本方案 (7)

2.2 各模块的方案选择和论证 (8)

2.2.1 控制器模块 (8)

2.2.2 温度检测模块 (8)

2.2.3显示模块 (9)

2.2.4电源模块 (9)

2.2.5无线发送、接收模块 (9)

2.2.6入侵检测模块 (9)

3 硬件设计 (11)

3.1单片机基本电路 (11)

3.2温度测量电路 (14)

3.3液晶屏显示电路 (18)

3.4按键电路 (20)

3.5电源电路 (21)

3.6 无线发送模块、无线接收告警模块 (21)

4 软件设计 (24)

4.1 Keil 简介 (24)

4.2 Keil u Vision 3 介绍 (24)

4.3 DS18B20温度传感器的初始化 (24)

4.4软件设计方案 (25)

5 主电路仿真 (26)

5.1 Proteus仿真软件介绍 (26)

5.1.1 Proteus简介 (26)

5.1.2 Proteus软件的使用 (26)

5.2 主电路仿真图 (27)

6 PCB设计 (28)

6.1 PCB设计软件简介 (28)

6.2 PCB的EMC设计 (29)

6.2.1 元器件布局的基本原则 (29)

6.2.2 布线设计原则 (29)

6.2.3 印制电路板制作流程 (29)

6.3 PCB图 (30)

7 系统测试 (31)

7.1测试使用的仪器 (31)

7.2 硬件电路调试 (31)

7.2.1 液晶屏显示模块的调试 (31)

7.2.2 画硬件电路时的调试 (31)

7.2.3 温度传感器的调试 (31)

结束语 (32)

参考文献 (33)

附录1:实物演示图 (34)

附录2:程序清单 (35)

致谢 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。

1 绪论

1.1 研究意义

当代家庭防范盗贼的主要方式是以安装防盗安全门、防盗锁为主,但是这些防盗设备主要是通过增加相应入室的难度来达到防盗目的。这种传统的安防系统在实际使用时暴露出很多缺点,且防盗效果往往不尽如人意。这种防盗方式不仅影响房屋的美观,而且在发生火灾等事故时,住户难以逃生,威胁人们的生命安全。因此,人们需要有新型的防盗系统--智能家居防盗报警系统。

随着现代科技的快速发展,原来那些简单化、局部化的报警系统已向智能化、集成化的方向发展。当前市场上常规防盗报警系统主要的通信形式为家庭电话、以太网、集群系统等等,但是这些通信方式都存在各自的缺点。

(1)盗贼在入室前比较容易切断固定电话线或者恶意占线,使其在关键时刻失灵。

(2)以太网和固定电话一样都面临着线路被剪切的问题,且以太网不易被推广使用。

(3)集群系统功耗相当大,其网络架设和管理维护费用很高,其正常使用需要购买固定的频点

随着新器件和新技术的出现,家居安防系统将会更加智能化,选择智能家居防盗报警系统,也将为人们提供更加安全可靠的保障。智能家居安防系统将为我们的家庭构筑一道坚固的安全防线,有了它我们的生活将会更加美好。

1.2 国内外的发展现状

智能家居的发展主要分为三个阶段:

首先是家庭电子化(Home Electronics)阶段,这个时期主要是面向单个的电器,家庭电器之间并没有形成网络,亦没有大的联系。

其次是住宅自动化(Home Automation)阶段,这个时期是面向功能的阶段,一部分的家庭电器之间形成了简单的网络,主要是为了实现某个特定单一的功能,例如单一的自动抄表功能。

最后是家居智能化(欧洲称为Smart Home,美国称为Wise House)阶段,这个时期是面向系统设计的阶段,系统通过家庭分布总线把住宅内各种与信息相关的通信设备、家用电器、报警装置并到网络节点中进行集中的监控、管理,保持家电与环境的协调,提供生活、工作、学习以及娱乐的各种优质服务,营造一种温馨舒适的家庭氛围。

智能家居控制系统提供高效、舒适的家居环境,确保住户的生命财产安全;集中或远程调节家居环境的温度、湿度以及风的速度等,同时检查空气成分,提高空气质量;调节音响,电视等娱乐设施,愉悦心情;合理利用太阳能活周遭环境的变化,尽可能的节约能耗,达到合理利用资源;提供现代化的通信、信息服务。

1.2.1 国外的发展现状

1984年,世界上第一幢智能建筑在美国康涅迪格州落成,这栋意义非凡的建筑只是对一座旧式大楼的一定程度的改造而完成的。它只是采用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进行监控,并提供语音通信、电子邮件、情报资料等方面的信息服务。2000年,新加坡有近30个社区的约5000户家庭采用了这种家庭智能化系统,而美国的安装住户高达4万户。2003年,网络化家居的建设带来了高达4500亿美元的市场价值,这其中有3700亿美元是智能家电硬件产品的价值,剩余的部分则是软件和技术支持服务的费用。现在,国外的智能家居系统技术己日趋成熟,预计今年,50%以上的新房将具有一定的“智能型家居”功能。于此同时,由于技术的日益标准化,这些新型智能家居系统将比比尔.盖茨耗资6000万美元的高端别墅便宜得多。

在智能家居系统研发方面,美国及一些欧洲国家一直处于领先地位。

近年来,以美国微软公司及摩托罗拉公司等为首的一批国外知名企业,先后挤身于智能家居的研发中。例如:微软公司开发的“梦幻之家”、摩托罗拉公司开发的“居所之门”、IBM公司开发的“家庭主任”等均已日趋成熟的技术强占家居市场。此外,日韩新等国的龙头企业纷纷致力于家居智能化的开发,对家居市场更是跃跃欲试。

目前市场上出现得智能家居控制系统主要有:

(1)X-10系统(美国),该系统是利用电力线作为网络平台,采用集中控制方式实现。这套系统的功能较为强大,与其它家居控制系统如ABB、C_BUS等比起来更容易接收,使用也相对简单。因为实现同样的功能,X-10家居控制系统是利用220v电力线将发射器发出的X-10信号传送给接收器从而实现智能化的控制,因此采用这套系统不需要额外的布线,这也是这套系统的最大的一个优势,因为其它系统基本上都需要布低压线,在墙上或地面开槽、钻孔,施工难度大、费用高、工期长。但由于缺乏在国内市场推广的条件且价格昂贵,该系统在国内应用极少。

(2)EIB系统(德国),该系统采用预埋总线及中央控制方式实现控制功能。但由于其工程要求复杂严苛,并且价格较高,因此一直无法打开国内市场。

(3)8X系统(新加坡),该系统采用预处理总线跟集中控制方式来实现功

能。它的优点在于利用的产品对系统进行扩展,系统较为成熟,比较适合中国国情。但是由于系统架构、灵活性及产品价格等方面还难以达到要求,所以目前在国内还较少应用。

1.2.2 国内发展现状

20世纪90年代后期,我国的智能小区日益兴起。众所周知,我国的智能化住宅建设最早起于上海、广州和深圳等沿海城市,并逐渐向内陆发展。在97香港回归之际,在建设部“97跨世纪住宅小区案竞赛活动”中,上海中皇广场被建设部科技委员会列为全国首家“智能住宅示范工程”,揭开了全国智能小区发展的序幕。1999年,建设部勘察设计公司、建设部住宅产业化办公室联合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程,标志着我国住宅小区智能化进入了一个新阶段。随着信息化走进了千家万户,由国家经贸委牵头成立了家庭信息网络技术委员会,而信息网络技术体系研究及产品开发已经被列为了国家技术创新的重点专项计划。据建设部要求,截止今年,我国将有70%以上的家庭拥有Internet入网设备,大中城市中50%的住宅要实现智能化。

我国的智能家居相对于国外起步较晚,尚未形成一定的国家标准。目前,主要采用国外的一些技术产品,但也有一些企业推出了自己的产品,主要有:

(1)e家庭(海尔),该系列产品以海尔电脑作为控制中心,各种网络家电作为终端设备,海尔移动电话作为移动数字控制中心。海尔在技术上同微软合作,利用微软的Windows Me技术和海尔的网络家电,使“e家庭”已具雏形,已推出了网络洗衣机、网络冰箱、网络空调、网络微波炉等一系列网络家电。

(2)e-home数字家园(清华同方),该智能家居控制系统是专门针对中国家庭设计的,遵循国际技术标准,采用嵌入式软、硬件技术,提供网络、网络节点及末端设备。产品以功能模块开发为主,基于国外成熟的智能家居标准之上。其智能家居控制系统主要有以下三个部分:

A系列:遵循EIB协议的家庭控制产品,适用于中高档住宅区。

B系列:遵循X-10协议的家庭控制产品,适用于中档住宅区。

易家三代:配电箱集中安装式家庭控制产品。

国内各大软、硬件机构正在积极的研制、开发更为符合市场的智能化家居设备,以解决当前智能化产品实用性差、使用复杂及产品价格昂贵等缺点,而技术创新性也逐步向国际先进水平靠拢,这样的未来值得期待。

1.3 发展趋势

经过去年的哥本哈根会议,我国更加明确了节能减排,绿色建筑的目标,这就使住宅智能化凸显出了其合理规划,最大限度的节约能源的优势。如果我

国大力推广绿色建筑,仅在铺设智能化系统上所需的新设备的生产上就有2000亿到3000亿人民币的新市场。而中国“智能家居网络”必在“智能化住宅”的框架下形成一个新型IT产业,而这一切必将对未来几十年我国房地产的健康有效发展起着深远的影响。

2 系统设计

2.1系统基本方案

根据题目设计,系统可以划分为单片机控制器模块,温度测量模块,液晶显示模块, 电源模块电路,入侵信号发送模块,无线接收及告警模块电路。模块框图如图2.1所示。为了实现各模块的功能,分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。

图 2.1 智能家庭控制系统框图 功能说明:

温度实时监控系统主要是将温度传感器采集的温度显示在LCD 液晶显示屏上。主机上有两个按键,功能分别是布防、清除布防及清除告警。当主机设置了布防功能后,此时热释电传感器监测是否有入侵者闯入,如果有入侵者闯入,则将信号经无线发射模块传输给主机,无线接收模块接收到信号后,识别具体是哪个位置有入侵者闯入,显示在主机上,同时通过蜂鸣器发出告警声并点亮

片 机 控 制 器

电源模块

温度采集模块 按键电路模块

无线接收模块

LCD 液晶显示电路模块

热释电红外传感器+ 无线发送模块

警告灯作为指示。当需要关闭告警时,按清除按键即可。

2.2 各模块的方案选择和论证

2.2.1 控制器模块

方案一:采用FPGA(现场可编程门阵列)作为系统的控制器。它将所有的器件集成在一块芯片上,缩小了它的体积,增强了它的稳定性,而且能够利用EDA软件进行仿真和调试,以至于能够方便的实施功能的扩展。另外,FPGA能够实现系统的各种复杂的逻辑功能,规模大,密度高, FPGA使用的输入方式为并行的,这样就很大的提升了系统的处理速度,合适用来作为大规模的实时系统的控制核心部分。但是因为该设计对处理数据方面的速度的要求不是太高,FPGA高速处理的这一优点不能够充分的体现,并且由于其集成度高,使其成本偏高,并且因为芯片的引脚很多,物体的硬件电路板的布线比较复杂,这样就对电路设计以及实际焊接的操作加重了负担。

方案二:采用宏晶公司的STC12C5202单片机作为系统的MCU控制器。它具有算术运算能力强,编程方式自由灵活,算法实现容易,且技术成熟,体积小,具有功耗低,成本低廉等有点,使其在各个领域应用广泛。

综上所述,选择方案二,采用单片机构成系统控制部分。

2.2.2 温度检测模块

温度检测模块用于测量温度。系统需要利用测温传感器检测出实时温度,使控制模块做出正确的反应。对于测温传感器的选择有以下几种方案。

方案一:采用基础模拟温度传感器。集成温度传感器LM35灵敏度为10mV 每摄氏度,常温下测量精度控制在±5℃以内,电流消耗最大也仅有70UA,自身发热量对精度测量也会造成一定影响,所以其精度高。并且传感器输出的模拟信号还要交给AD转换器处理,使得外围电路复杂。

方案二:采用单总线可编程温度传感器测温度。DS18B20数字可编程温度传感器可测温范围-55℃~+125℃,在-10℃~+85℃时精度为±0.5℃。能够进行编程的分辨率的范围在9~12位,相应的能够分辨的温度对应为0.5℃、0.25℃、0.125℃以及0.0625℃,能够进行高精度的测温。在9位分辨率的时候,能够温度值转换为数字所用的时间最多在93.75ms内,在12位分辨率的时候,能够把温度值转换为数字所用时间最多在750ms内,相比速度更快。测量结果将会以数字温度信号的形式直接输出,以"一线总线"串行的形式输送到CPU,同时还可以传输CRC校验码,抗干扰以及纠错能力极其的强。所以其外围电路简单,精度很高,且编程也较容易,优势明显.

综上所述,选用方案二,利用单总线可编程温度传感器测量温度。

2.2.3显示模块

方案一:使用传统的数码管显示。其驱动每段数码管大约10毫安,所以能耗很大,静态显示占用的端口多,动态显示又容易出现闪烁感。

方案二:采用LCD液晶显示屏来显示温度。由于液晶显示屏具有轻薄短小,低耗电量,显示稳定不闪烁等优点。画面效果好,显示的信息多,分辨率高,抗干扰能力强等特点。

综上所述,选择方案二,采用液晶显示屏显示温度。

2.2.4电源模块

在本设计中,用于控制和运算的单片机以及液晶显示屏都需要在+5V直流电压下才能工作,因此,这里需要一个能输出+5V的直流电压源。采用外接直流电源,输入7伏-9伏的直流电,然后输入芯片LM7805的输入脚后稳压输出为+5V。

2.2.5无线发送、接收模块

方案一:采用2.4G无线传输方式,如Nrf2401模块进行告警信号的传输。优点:较为新颖的技术。缺点:成本高,在本设计中不能体现其优点,本设计中不是大量数据传输,用此模块较为浪费。

方案二:采用400M无线发送、接受模块进行告警信号传输,优点:简单、成本低,实用性好。

综上所述,选择方案二,普通无线发送、接收模块进行告警信号的传输。

2.2.6入侵检测模块

方案一:

采用红外传感器架设在门、窗等地方进行监测,当有入侵者闯入时,红外传感器发射的红外光被遮挡时,红外接收头接收到红外光后,三极管导通输出信号。因此可以利用输出的信号给无线发射模块,让无线发射模块发射信号给主机。其优点是价格相对便宜,缺点是容易受小动物、灯光等干扰。

方案二:

采用热释电红外传感器

它主要是由锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等高热电系数的材料制成大小约为两平方毫米的探测元件。在每一个探测器中加入一个或者甚至多个探测元件,接着把两个探测元件的极性相反串联,从而抑制由于本身温度变高而带来的一些不必要的干扰。探测元件会把探测和接收到的红外辐射以电压信号的形式,再经过探头内的放大器进行放大后向外输出。为了增加探测器的探测范围,可以在探测器的前面部分安装一个菲涅尔透镜,此透镜的材料是透明的塑料,造制成为一个显有特别的光学系统的透镜,如果将这种透镜和放大电

路配合,至少能够将信号放大70db,那么就可以探测到10-20米范围内人的行为。

这种透镜——菲涅尔透镜是由特殊的光学原理透镜做成,在探测镜头的前面部分产生两个区域,这两个区域是相互交替变化的,探测灵敏度以及接收灵敏度因此会提高。一旦有人在透镜前面出现时,从人身体发出的红外线将会连续地交替地从盲区进入高灵敏区,从而使所接收到的红外信号转变成以强弱交替的脉冲方式输入,增强它的能量幅度。

人体辐射的红外线波长范围为9~10um,然而探测元件的波长灵敏度的范围是0.2~20um并且几乎不会发生变化。在传感器的顶端部分开设了一个窗口,这个窗口装有滤光镜片。这个滤光片能够通过的光的波长在7~10um范围内,并且人体红外辐射的范围就刚好包含这个范围,对对于其它波长的红外线,就用滤光片去予以吸收,因此就这样形成了专门用来探测人体辐射的红外线传感器。优点是抗干扰能力强。

综上所述,选择方案二。

3 硬件设计

整体电路如图 3.1所示。由于板上芯片需求5V,所以采用三端稳压芯片LM7805,输入电源电压范围为8V-12V,经过分压电阻R1分压,防止在稳压芯片上承受过高压降导致发热量过大,输入的电源电压经过线性稳压芯片滤波后输出恒定的5V电压,为各芯片提供电源,D1发光二极管为电源指示灯,当接入电源后,开关打开,D1发光二极管点亮,表示开始供电。三个按键分别是加,减,确认,用于设置告警温度。当单片机启动后,读取当前温度值,并显示在液晶显示屏中。PT2262的地址码用拨码开关选择,这样可通过选择地址对应多台接收器。当有数据开始发送时,发光二极管D2点亮。

图3.1 整体电路图

3.1单片机基本电路

图3.2单片机基本电路图

STC12C5202单片机是一种性能高、功耗低的微控制器,电路如图3.2所示。该单片机具有2K 在系统可编程Flash 存储器,芯片上的存储区允许程序存储器在系统可编程。在单芯片上,拥有8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC12C5202可以给许多嵌入式控制提供较高灵活性和较有效的解决方案。STC12C5202 的时钟可以降到0Hz,支持2种软件可选择的节电模式。在低功耗模式下CPU不工作,允许内部数据存储器、定时器/计数器、中断串口、继续工作。在掉电的情况下,内部数据寄存器内容被保存,振荡器被停止,单片机所有的工作会被停止,直到下一个中断的到来或硬件复位为止。

STC12C5202单片机主要性能如下:

1、速度高:增强型8051内核;

2、增加第二复位功能脚;

3、增加了外部掉电电路检测;

4、采用掉电模式可以降低功耗;

5、工作频率:0MHZ到35MHz,是普通8051的10多倍;

6、时钟:可以选择外部晶体或内部RC振荡器;

7、8到64K字节片内Flash程序存储器,采用均衡擦写延长寿命;

8、1280字节片内RAM数据存储器;

9、芯片片内自带EEPROM功能;

10、两种方式系统编程:ISP / IAP,无需编程器/仿真器;

11、8通道,16位高速AD转换器,速度可达250000次/秒,2路PWM还可当

4路数模转换使用;

12、4通道捕获/比较单元,可用来再实现2个定时器或2个外部中断;

13、3个16位定时器,兼容普通单片机的定时器,2路比较器实现2个定时器;

14、可编程时钟输出功能;

15、硬件看门狗;

16、高速SPI串行通信接口;

17、全双工异步串行口;

18、采用冯洛伊曼指令集结构,兼容普通8051指令集,有硬件乘法/除法指令;

19、通用I/O口,复位后为:准双向口/弱上拉可设置成四种模式:准双向口/弱上拉,推挽/强上拉,仅为输入/高阻,开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA,芯片整个最大不得超过100毫安。

STC12C5202单片机引脚功能描述如下:

P0端口:单片机的P0口是一个双向I/O输入输出口。每bit能带动8个TTL逻辑电平。8位漏极开路设置,对P0端口写高电平时,端口被用来作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器被访问的时候,此端口也被作为低8位地址/数据复用。P0具有内部上拉电阻的功能。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。

P1端口内部具有上拉电阻,有8bit双向输入输出端口,P1输出缓冲器能够驱动的TTL逻辑电平的个数为4个。双向输入输出端写高电平,该端口上的上拉电阻拉高,那么就能够用来作为输入。用作输入引脚被外部拉低变成低电平,由于自身内部电阻的一些因素,输出电流。定时器/计数器2的外部计数输入和定时器/计数器触发输入2,具体如下表所示。当闪存编程和验证,双向输入输出端口地址来接收低8个字节。其端口引脚还具有第二功能,功能如表3.1所示。

表3.1 P1端口引脚第二功能

引脚号第二功能

P1.0 T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出

P1.1 T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)

P1.5 MOSI(在系统编程用)

P1.6 MISO(在系统编程用)

P1.7 SCK(在系统编程用)

P2 口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因。访问外部程序存储器或用16bit地址对外部数据存储器进行读取,P2端口将高八bit的地址送出。在此应用中,P2 口发送高电平,使用的是很强的内部上拉。在使用8位地址对外部数据存储器进行访问时,P2口将P2锁存器上的内容输出。

P3 口:P3 端口是一个8 bit的具有内部上拉电阻的双向输入输出口,P2 输出缓冲器可以驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写高电平时,端口将会被内部上拉电阻拉高,从而可以用来作为输入口。作为输入使用时,被外部拉低的引脚因为内部电阻的一些原因,就会输出电流(IIL)。

P3口也还可以作为STC12C5202特殊功能(第二功能)使用,如表3.2。在进行flash编程以及校验的时候,P3口同样也接收一些控制信号。

表3.2P3端口引脚第二功能

引脚号第二功能

P3.0 RXD(串行输入)

P3.1 TXD(串行输出)

P3.2 INTO(外部中断0)

P3.3 INTO(外部中断0)

P3.4 T0(定时器0外部输入)

P3.5 T1(定时器1外部输入)

P3.6 WR(外部数据储存器写选通)

P3.7 RD(外部数据储存器写选通)

3.2温度测量电路

数字温度传感器DS18B20电路如图3.3所示,其引脚如图3.4所示

图 3.3温度传感器DS18B20电路图3.4 DS18B20引脚

1、DS18B20的主要特性:

1)可适应3.0伏到5.5V宽范围内的电压,在寄生电源供电方式下可由数据线供电;

2)独特的单线接口双向通讯方式,DS18B20仅需要一条接口线便能和微处理器连接;

3)许多个该温度传感器可以并联在一个的三线上实现组网多点测温,多点组网功能;

4)该温度传感器在实际使用的时候可以不借助其他的外围元件,使用传感元件和转换电路,使它们集成在形状像一只三极管的集成电路内;

5)温范围-55℃到+125℃,在-10到+85℃时精度为正负0.5℃;

6)能够进行编程的分辨率为9到12位,于此相对应的可分辨温度对应的是0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,能够进行高精度测温;

7)在9位分辨率的时候能够把温度转换为数字所用的时间最多在 95毫秒内,12bit分辨率的时候能够把温度值转换为数字所用的时间最多在760毫秒内,相比速度更快;

8)测量结果直接输出数字温度信号,用单线总线串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码,具有较强的抗干扰能力;

9)负压特性:当电源的极性被接反时,芯片不会被烧毁,只是不能正常工作。

2、DS18B20内部结构:

主要包括64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器高位寄存器和低位寄存器、配置寄存器四部分组成。DS18B20的外形及内部结构如图3.5、图3.6所示。图3.5中引脚分别为:(1)DQ:数字信号输入/输出端;(2)GND:电源地;(3)VDD:供电电源输入端。

图 3.5 DS18B20的外形图3.6 DS18B20内部结构图

3、DS18B20工作原理:

DS18B20的读写时序和测温原理都与旧款的DS1820相同,只是得到的温度值的位数因分辨率不同,且温度转换时的延时时间由2秒钟减为750毫秒。如图3.7所示,低温度系数晶振的振荡频率不容易受温度的影响,可以用来产生固定频率的脉冲信号再传送到计数器1。高温度系数晶振会受温度的影响,它所产生的信号将会作为计数器的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预放在一个负的55℃所相对应的基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将被加1,计数器1的预置将重新被装入,计数器1重新开始对低温度系数的晶体振荡器产生的脉冲信号进行统计,采用此循环直到计数器2计数到0时,终止累加温度寄存器值,这个时候温度寄存器中的数值就可以用作所测温度。图3.7中的累加器的作用是用来补偿和修正在进行测温过程中的非线性。

图3.7 DS18B20测温原理框图

DS18B20有4个主要的数据部件:

(1)光刻的只读存储器中的64位产品序列号在出厂前就已经光刻好了,就是这个温度传感器的地址序列码。64位光刻只读存储器的排列是:开始8bit 作为产品的类型标号,接着的48bit是该只读存储器自身的序列号,最后8bit 是前面56bit的循环冗余校验码。光刻只读存储器的作用就是让每一个只读存储器都互不相同,这样的话就能够实现总线上可以挂接多个温度传感器的目的。

(2)温度传感器可以进行测量温度,以12bit转化为例:提供的话就用16bit 符号扩展的二进制补码读数形式,表达的话就以 0.0525℃/LSB形式,其中S 为符号位。

表3.3 DS18B20温度值格式表

这是12bit经过转化后所得的12bit数据,存储在温度传感器的两个8bit 的数据存储器中,在二进制中,前面部分5bit是符号位,假设测得的温度大于零,这5bit为0,此时如果把测到的数值乘于0.0525就可以算出实际温度;另外,如果温度小于0,这5bit为1,测到的数值则要取反加1再乘于0.0525就可以可得到实际温度。

表3.4 DS18B20温度数据表

(3)温度传感器的存储器

温度传感器的内部存储器主要包括一个高速暂存数据寄存器和一个EEPRAM,EEPRAM主要存放高温度和低温度触发器高位和低位寄存器和结构寄存器。

(4)配置寄存器

表3.5 配置寄存器结构

TM R1 R0 1 1 1 1 1

低5bit一直以来都是"1",TM是测试模式位,作用是用来设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂的时候该位就已经被设置为0,用户不要去随意改。R1和R0用来设置分辨率,如表3.6所示:(DS18B20出厂时被设置为12位)

表3.6 温度分辨率设置表

R1 R0 分辨率最大温度转换时间

0 0 9位93.75ms

0 1 10位187.5ms

1 0 11位375ms

1 1 12位750ms

4、高速暂存存储器

这种存储器由9个字节组成,其中的第九个字节是冗余检验字节。当发出温度转换命令后,经过转换从而得到的温度值存放在暂存存储器的第0和第1个字节,并且以二字节补码的形式。MCU要读到该数据则可以通过单线接口,注意的是读取时低位在前,高位在后。对应的温度计算:当符号位S=0时,直接将2进制位转换为10进制;另外,S=1,则要先将补码变为原码,然后再计算10进制值。

表3.7 DS18B20暂存寄存器分布

寄存器内容字节地址

温度值低位(LS Byte)0

温度值高位(MS Byte 1

高温限值(TH) 2

低温限值(TL) 3

配置寄存器 4

保留 5

保留 6

保留7

CRC校验值8

1)在寄生电源供电方式下

智能家居安防市场分析及营销策略探讨

智能家居安防市场分析及营销策略探讨 一、智能家居安防产品定义 智能家居是在物联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等)连接到一起,提供家电控制、照明控制、窗帘控制、远程控制、室外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境,提供全方位的信息交互功能,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。 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(United Techno1ogies Building System)将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州(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。 1.1定义 智能家居是一个居住环境,是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境,实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。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。智能家居,需要分两部分理解,智能和家居。家居就是指人们生活的各类设备;智能是智能家居应该突出的重点,应该做到自动控制管理,不需要人为的去操作控制,并能学习当前用户的使用习惯,做到更满足人们的需求。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同,大多数智能家居系统都采用综合布线方式,但少数系统可能并不采用综合布线技术,如电力载波,不论哪一种情况,都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务,因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防技术是智能家居系统中必不可少的技术,在小区及户可视对讲、家庭

智能家居控制系统课程设计报告

.. XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统(无操作系统) 学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师XXXXXXXXXXXX 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月

综合实训任务书 学生姓名XXX 学生学号XXX 学生专业XXX 学生班级XXX 设计题目智能家居控制系统(无操作系统) 设计目的: 巩固AD转换模块的应用—光照采集 掌握PWM驱动蜂鸣器产生不同频率声音的方法 巩固SSI 模块控制数码管动态显示的方法 掌握定时器控制数码管实现动态扫描的思想 掌握DS18B20检测温度的程序设计方法 掌握一个完整项目的分析、规划、硬件设计、软件设计、报告撰写的流程方法。 具体任务: 1、编写(或改写)发光二极管、按键、继电器、定时器、数码管、ADC、PWM、温度传感器DS18B20等模块的初始化程序及基本操作程序。 2、为保证数码管显示的稳定性,使用定时器定时扫描各个数码管,可避免 处理器在执行其他程序时,数码管停止扫描而使得显示不正常。 3、通过ADC模块采集开发板上的光敏电阻(CH3),并在数码管低四位显示 采集的值,将光照强度分为 5 级,亮度最亮时开发板上的 4 颗LED全部熄灭, 亮度越来越低时,分别点亮 1 颗、2 颗、3 颗,完全黑暗时点亮 4 颗LED。 4、通过DS18B20检测环境温度,并在数码管高三位显示(两位整数、一位 小数),当环境温度低于设定的下限温度时,蜂鸣器报警,同时打开空调制热(继 电器);当环境温度高于上限温度时,蜂鸣器报警,同时打开空调制热(继电器)。 5、通过开发板上的三个按键KEY1、KEY2、KEY4(KEY3引脚与DS18B20共用,在此项目中不使用)设定上下限温度: KEY1按一次设定上限温度(同时数码管显示上限温度),按两次设定下限温 度(同时数码管显示下限温度),按三次,设定完成(同时数码管显示实时温度); KEY2按一次,上限或下限温度加1; KEY3—该引脚被DS18B20占用,不可使用!!! KEY4按一次,上限或下限温度减1。

智能家居之安防系统

智能家居之安防系统 一.概述 智能家居中有许多的应用系统,我设计的是安防系统。 1.涉及到的主要技术 物联网通信技术(主要是采集与传输信息); 2.主要研究内容 采集,传输,处理信息,报警等基本内容; 该智能安防系统的核心内容就是,智能报警系统的自动反应功能,以应对各种危险,达到竟可能高的安全性。 3.需要实现的设计目标 1.实现实时的采集,传输信息。 2.能实现对实时信息的处理,并作出一定的反应 3.出现任何安全问题,通知主人,还要自动做出反应,比如火灾时自动喷水灭火,气体泄漏时自动关门关窗,并切断电源。 二.总体的设计方案 系统架构设计总框图:

上图是我从网上找到的一个已经非常成熟的安防系统的例子,我将它简化一下,将安防系统分为三个子系统:环境监测子系统;智能门禁子系统;报警子系统。 架构图: 环境监测子系统 智能门禁子系统报警子系 统 做出及时措施; 通知主人

当智能门禁子系统与环境检测系统监测到危险的时候,触发报警系统三.系统各部分的功能及设计 1.门禁子系统 功能:实行监控管理 设计:门控系统有摄像头,麦克风(采集语音),指纹采集器,可控旋转电机构成,控制部分采用基于MSP430设计开发的控制板。采集了指纹,声波,图像等多种生物特征信息,同时配合硬件设备,以达到智能家居中对安全性能高的要求。 门禁系统除了允许人员进入之外,还要有防止入侵者的功能,所以,在房子外部的墙等地方可以装上特殊的传感器,让门禁系统拥有防盗功能,为了实现这一点可以采用如下设备:无线红外线报警器,防盗器警报器(2个),和遥控遥控红外示警器。下面是技术参数:1.电源:直流6V(4节5号电池) 2.待机电流:≤100LlA 3.报警电流:≤150mA 4.报警声响响度:1米范围内不小于80dB 5.红外探测距离:7米左右,左右110度 安装方法: 1、探头应避免直对门窗口,以免误报 2、应调整探测器的倾斜角度,以使其探测距离最远 3、探头的菲妮尔透镜应保持干净,不能有遮挡物体 4、探头应远离冷热源,例如空调出风口、暖气、冷气机等 5、将电池盖打开,按照电池盒内部的标识将4节5号电池装入 6、电池上后按一下遥控听到清脆嘟的一声绿灯亮,表示已经开机,

基于物联网的智能家居系统设计毕业设计论文

基于物联网的智能家居系统设计毕业设计论文I 基于物联网的智能家居系统设计 摘要 智能家居系统是利用计算机、嵌入式系统和通信网络技术,将各种家用设施(如照明、安防、家电等)通过家庭网络连接到一起,从而为人们提供更为便利舒适的生活。传统的智能家居系统一般是通过有线线路布线和进行各种控制和通信的,人们难以脱离各种线缆的羁绊,而且系统的可扩展性能也很差。现代近距无线通信技术的发展,使得人们能够冲破这种束缚,营造更舒适的家居生活。家居网络可以大致分为数据网络和控制网络两大部分,本文主要针对智能家居系统的控制网络相关技术进行研究,并进行了系统设计。 本文主要按照以下几部分展开论述: 首先分析了智能家居系统的一般构成以及控制系统在智能家居的地位,并通过传统智能家居的特点进行分析,指出了目前市场上的智能家居系统的局限性,提出了基于短距无线网络的现代智能家居系统是将来的发展趋势。接着对智能家居控制的系统构架以及相关关键技术进行了分析和比较,指出基于IEEE802.15.4的zigbee技术是目前最适合无线家居控制系统的无线标准,并对该标准进行了深入研究。然后从系统和应用的角度来研究智能家居控制网络,设计了一个基于近距无线技术的智能家居控制演示系统,包括主控制器与传感器、摄像头监控、开关控制等功能节点的设计。 关键词:家居控制网,Zigbee,物联网

Things Based System Design of Smart Home ABSTRACT Intelligent household system is using a computer, the embedded system and communication network technology, will all sorts of household facilities (such as lighting, security, home appliance, etc) through the family network connectivity to together, thus provide people with more convenient comfortable life. The traditional intelligent household system is generally through the cable line wiring and various control and communication, people is hard to escape the fetters of various cable, and system extensible performance is also very poor. Modern sidewall of wireless communication technology development makes the people can get the chains, build the household life more comfortable. Household networks can be roughly divided into data networks and control network of two parts, this article mainly aims at intelligent household system control network relevant technology and system design. This paper mainly according to the following several aspects to discuss. This paper firstly analyzes the general intelligent household system composition and control system in intelligent household position, and through the traditional intelligent household characteristics, the paper suggests that the current market the limitations of the intelligent household system, puts forward the short-range wireless network based on the modern intelligent household system is the future trend of development. Then the intelligent household control system architecture and related key technology are analyzed and compared, points out that the IEEE8O2. Based on zigbee technology 15.4 is the most suitable for wireless home control system's wireless standards, and the standards were studied. Then from the Angle of system and application research intelligent household control network, design of a close wireless technology based on the intelligent household control demonstration system, including the main controller and sensor, surveillance camera, switch control design of functional nodes. Keywords:home control nets, Zigbee, Content networking

家居智能安防系统设计

前言 智能家居系统是由智能家居安防系统、网络服务系统和家庭自动化系统等子系统组成的家庭综合服务与管理集成系统。其中,智能家居安防系统担负着保护人们生命财产安全的职责因此成为智能家居系统的首选组成部分。 智能家居给人们生活带来便利的同时也产生了巨大的社会经济效益,但是配套的安全防范技术一直是制约其安全性和智能化程度的关键因素。传统的智能家居安防系统功能单一,智能化程度低下。本文首先提出一种基于多元生物特征融合技术的身份识别方法,在系统兼容性和智能化程度上都有大幅提高,同时支持各种特征任意组合形式,极大提高了系统的灵活性和普适性。在分析现有家居安全防范系统的基础上,借鉴其成功经验,从提高系统的实用性和全面性入手,给出了针对家居应用领域的智能家居安防监控系统的实施方案。本系统综合了紧急按钮报警、红外探测器报警、图像人脸检测报警以及温度报警四种报警方式。这样既能实现对人物入侵的有效感知,还能够随时监控温度等一些居住舒适度指标。而将人脸检测报警机制应用其中体现了新的复合型报警方式的系统设计思想。

目录 1 绪论 (3) 1.1 研究背景和意义 (3) 1.2 国内外现状分析 (4) 2 传感器介绍...................................... 错误!未定义书签。 2.1 传感器的概述 5 2.2 传感器在家居安防系统中的应用 (5) 3 家居安防智能监控系统方案的设计 (6) 3.1 家居安防监控系统概况 (6) 3.1.1 系统结构家居安全防范系统结构组成 (6) 3.1.2 以海尔公司为代表的安防产品 6 3.1.3 家居安防监控系统的发展趋势 7 3.2 智能家居安防监控系统的需求分析 (7) 3.3 智能家居安防监控系统的设计 (9) 3.3.1 智能家居安防监控系统原理 (9) 3.3.2 综合监控管理介绍 (11) 4 系统原理图...................................... 错误!未定义书签。 5 总结 (14) 参考文献 (15)

基于单片机的智能家居安防系统

基于单片机的智能家居 安防系统 作者姓名:XXX 专业班级:XXXXXXXX指导教师:易诗 摘要 随着经济的发展,城市居民住宅小区的大量崛起和人们生活水平的不断提高,人们在家庭住宅的观念上逐步发生变化。人们不仅需要宽敞、豪华的住宅,同时也希有一个安全、放心的生活空间。安全,就是有一个快速、有效、连动的防火、防盗、防爆的安防体系;同时要求家庭人员、社区管理中心及其有关单位部门都能及时获得相关信息并采取相应措施。这些都要求家庭不再是一个孤立场所,而是一个能与外界进行信息交流的单元。 自此,本文研究出一套基于51单片机的智能家居安防系统。本系统具有采集现场信息,并将信息分析处理,结果通过短信的方式传递到预设的电话号码上。本系统还能显示险情种类信息的功能,并且能够在现场对火灾进行铃声报警的功能。智能家居安防系统是以家庭住宅为平台,融合了计算机技术,网络通信技术和自动控制等技术,将与家庭生活相关的各种应用子系统有机的结合在一起,为人们提供更加舒适、高效、便捷、安全的现代居住环境。新的智能型家庭安防报警系统在感应端主要通过磁红外、温度、煤气、玻璃破碎等探测器来感应异常的变化,当感应器感应到异常情况时,自动地把警情发送至相关部门和人员,以便得到及时的处理,减少人员伤亡和财产损失。 关键词:AT89C51;温度传感器;烟雾传感器;红外传感器;GPRS模块; 智能安防

Intelligent security system design and implementation based on 51-MCU Abstract:With the development of economy, urban residential district of rise and the people living standard unceasing enhancement, people gradually changing ideas on family homes.People not only need spacious and luxurious houses, as well as mothballed a safe, rest assured of living space. Security, that is, there is a rapid, effective, the gearing of fire prevention, guard against theft, explosion-proof security system; Also asking family members, community management center and its related units can timely access to relevant information and take corresponding measures. These require family is no longer an isolated place, but a unit capable of carrying out information exchange with the outside world. Since then, this paper studies a set of intelligent household security system based on 51 single chip microcomputer. This system has the collection site information, and analysis the information processing, the results by text message is passed on to the preset phone number. This system can also display danger species information function, and can carry on the ring at the scene of fire alarm function. Smart home security system is a family home as a platform, combined with computer technology, network communication technology and automatic control technology, will and household life of all kinds of application subsystems organic unifies in together, provide people with more comfortable, efficient, convenient and safe environment of modern living. New intelligent home security alarm system in magnetic induction end mainly through infrared detector such as, temperature, gas, glass broken to induction abnormal changes, when the sensor sensing abnormalities, automatically send alert to relevant departments and personnel, in order to get timely treatment, reduce casualties and property losses. Key words: AT89C51. Temperature sensor; Smoke sensor; Infrared sensor; GPRS module;Intelligent security

传感器的智能家居监控系统设计

绪论 随着社会信息化的加快,人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时,也对传统的住宅提出了挑战,社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间,更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。家居智能化技术起源于美国,它是以家为平台进行设计的。 正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高,促使了家庭实现了生活现代化,居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面,改变了人们生活习惯,提高了人们生活质量,家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。智能家居控制系统的主要功能包括通信、设备自动控制、安全防范三个方面。 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统,以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。 课题研究的目的及意义在于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。

设计目的: 以提高家居生活的安全性、舒适度、人性化为目的,设计智能家居监控系统。利用所学的传感器与检测技术知识,实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾(烟雾)的检测。各监测节点可通过无线方式连接到主机,检测到危险信号后,主机可采用声光报警或远程报警。 要求: (1)用Protel画出设计原理图; (2)采用Quaters II、Maxplus II、EWB、pspice、Proteus中的一种或几种软件,完成系统电路中的部分或全部仿真,在设计说明书中体现仿真结果;(3)写设计说明书; (4)每位同学必做; 总体设计方案: 分模块设计各个功能。 选题背景 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。本系统是针对常见的安全问题如温湿度、燃气泄露和火灾报警而设计的,主要侧重于安全方面。 各模块设计(硬件设计、软件设计): 一.家居环境温度检测和报警: 本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统,详细介绍了其硬件和软件设计,并对其各功能模块做了详细介绍,其主要功能和指标如下:由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,需要比较多的外部元件支持,且硬件电路复杂,制作成本相对较高。这里采用DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20作为测温元件。即利用温度传感器(DS18B20)测量某一点环境温度 测量范围为-55℃~+99℃,精度为±0.5℃

智能家居安全系统毕业论文

编号: 审定成绩: 重庆邮电大学 毕业设计(论文) 设计(论文)题目:家居物联网安全系统的研究 学院名称: 学生姓名: 专业: 班级: 学号: 指导教师:

答辩组负责人: 填表时间:年月 重庆有电大学教务处制

摘要 物联网正在以超越“爆炸”的速度发展,其对世界的影响也是越来越明显。智能家居是现代家居生活的一种趋势,以至于在第三届中国国际物联网(传感器网络)博览会上,家居智能作为“十二五”规划中工信部主推应用领域之一,家居系统产品或网络家居得以展示,物联网技术在智能家居方面的应用已经初见成效。 随着物联网技术在智能家居系统中的应用不断成熟,考虑到智能家居系统中存在的一些安全问题,例如“如何对住宅环境进行实时监测”,以及现有家居安全系统存在的局限性,一种基于物联网的高度网络化智能家居安防系统被设计出来。该智能家居安防系统是针对对非授权访问进行检测、拦截和报警进行设计。本设计涉及到两个节点(CC2530芯片为主控芯片的开发板),一个用作协调器节点,一个用作终端设备;协调器负责组建网络,并维护网络,与PC电脑相连,终端设备负责控制各个功能模块的正常工作,并把数据传递给协调器节点。另外功能模块主要有温湿度采集模块、烟雾检测模块、继电器模块和人体红外传感模块。 本文主要从理论和原理方面对家居物联网的安全系统进行研究,另外也从硬件方面做了很简易的家居环境安全监测系统。 【关键词】智能家居系统物联网技术家居安防传感器网络

目录 前言 (1) 第一章智能家居 (2) 第一节智能家居的概述 (2) 第二节国内外智能家居的发展状况 (2) 一、国内智能家居的现状 (2) 二、国内的相关政策 (3) 三、国外智能家居的现状 (3) 第三节智能家居中的安全问题 (4) 第四节本章小结 (5) 第二章基于物联网的智能家居系统 (6) 第一节物联网技术 (6) 第二节IEEE 802.5.4/ZigBee无线通信标准 (7) 一、IEEE 802.15.4标准简介 (7) 二、ZigBee标准简介 (8) 第三节家居物联网安全系统的研究 (10) 一、家居物联网系统 (10) 二、系统安全问题的研究 (11) 第四节本章小结 (11) 第三章课题的硬件描述 (12) 第一节设计总框图 (12) 第二节CC2530芯片及最其小系统介绍 (12) 一、CC2530芯片简介 (12) 二、CC2530最小系统组成 (14) 第三节功能模块介绍 (15) 一、温湿度检测模块 (15) 二、烟雾检测模块 (17) 三、人体红外探测模块 (18) 四、光敏传感器模块 (19) 五、显示模块 (20) 六、继电器模块 (22) 第四节本章小结 (23)

智能家居论文:基于嵌入式技术的智能家居系统设计与实现

智能家居论文:基于嵌入式技术的智能家居系统设计与实现 【中文摘要】随着时代的进步、技术的发展、人民生活水平的提高,智能化也正逐步迈进现代家庭生活中,住宅信息化、数字化智能化及网络化也逐步成为现实。智能家居系统就是在这种情形下发展起来的。智能家居是利用综合布线技术、安全防范技术、网络通信技术、音视频技术和自动控制技术将家居生活中的各种设备(如灯光照明系统、安防报警系统、环境检测控制、网络家电)通过家庭网络连接在一起。智能家居在国外发展很快,在国内,智能家居发展还处于起步阶段,因此研究适合中国国情的智能家居系统有着重要意义。本文以某一嵌入式智能家居系统的设计为背景,研究的主要内容如下:1)分析国内外智能家居的发展情况,提出了一种适合中国国情的低成本、简单方便的智能家居解决方案,并给出了课题研究的意义;2)根据系统需求给出了智能家居系统的设计要求,将系统分为中央控制器和功能节点模块,分别选择了合适的嵌入式系统和采用ZigBee技术进行智 能家居内部组网;3)完成了以S3C2440为核心的中央控制器和以 CC2430为核心的功能节点模块的硬件设计;4)完成了中央控制器软件程序设计包括:Qt界面、Web Server构建、视屏监视程序设计;完成了以ZigBee为核心的软件模块设计;5)进行了系统主要功能和系统联调测试。 【英文摘要】With the development of technology and advancement of people’s living quality, people turn to pay more

attention on life’s security, comfort, convenience etc. Smart home system is to connect the facilities and devices (such as lighting system, safeguard system and electrical equipments etc) using computer, embedded system, network technology by home network, which provides people more comfortable and convenient life. The main work is as follows:1) By analyzing the domestic and foreign development situation of smart home, we present a smart home solution which is low-cost, simple and convenient.2) According to the system requirement, the system is divided into the central controller with embedded system and the function module with ZigBee technology.3) Completed the hardware system design of central controller based on S3C2440 and function module based on CC2430.4) Completed the software system design of function module and central controller which includes Qt interface, Web Server construction, video monitoring.5) Debugged and tested the main function of the system. 【关键词】智能家居嵌入式系统 ZigBee S3C2440 CC2430 【英文关键词】Smart Home Embedded System ZigBee S3C2440 CC2430 【目录】基于嵌入式技术的智能家居系统设计与实现摘要 5-6Abstract6第1章绪论10-17 1.1 课题背景

基于物联网技术的智能家居安防系统设计

基于物联网技术的智能家居安防系统设计 摘要:智能家居从20世纪末开始发展,到如今已经得到大规模普及,其蓬勃发 展的势头,已成为挖掘的内在潜力,受到业界广泛关注。许多企业在产品研发、 技术创新等方面展开了激烈的竞争,并通过相关产品的展示吸引消费者关注。在 智能化建筑中,智能家居将不同的智能信息和楼宇环境信息综合分析应用,具有 监测、传输、储存、判断和控制的综合智慧能力,形成以人、建筑、环境三位一 体的格局,为人们提供安全、舒适、便捷及可持续发展功能环境的建筑。智能安 防系统一方面保障了用户自身的家庭财产安全,另一方面也保障了建筑楼宇本身 的安全性。 关键词:物联网技术;智能家居;安防系统设计 引言 以往的智能家居包含了智能家电、灯光、安防和影音等各方面的控制,在上 个世纪末和本世纪初期,它在各个国家得到了广泛的应用。可以说基于物联网技 术的智能家居系统,是继智能穿戴产业后所引爆的一种凭借远程、无线技术作为 主要载体的智能产业。它的业务范围包括远程监控、家庭医疗保健与监护、信息 服务、网络教育和联合智慧社区、智慧城市等在内的各种项目的拓展应用。 1智能家居安防系统的功能划分 1.1智能家电系统 目前市场上大多数智能家居产品都是家电产品,主要通过在原来的一些家电 上安装各种感应模块和无线控制模块,从而实现自身的智能化控制,可以根据可 能产生的各种情况进行自身的调整,以达到在提高效率节约时间的同时,降低成 本的目的。并通过物联网模块与网络相连,从而实现自身系统功能的升级、自身 状态信息的采集与发送、生活所需物品的采购方案的制定和家庭生活费用缴纳的 功能,为用户提供更加方便的生活。 1.2环境监控系统 生活环境的监控也是智能家居的一个重要的组成部分。环境监控主要是通过 各种家电和专门的环境感知模块、无线控制模块实现的对家居环境的智能化感知 与控制,可以通过感知环境的变化对家居环境进行调整,以提供较为舒适的环境,使用户获得一定的安全和幸福感。同时在这些基础之上,通过物联网模块与网络 连接,还使得用户随时随地对家居环境有着绝对的了解和掌控,并可以通过自己 的感受来调节自己希望的家居环境。 1.3安全防护系统 如何在无形之中给人们一种安全的生活环境也是现代智能家居安防系统应该 考虑的一个重要方面。而安防系统通过各种安全报警传感器、环境监控感知模块 与无线控制模块组成的对家居环境安全防护的全面感知,并对可能发生的或已经 发生的安全防护问题发出报警。同时通过物联网模块向用户与安防机构发出警告,并将收集的准确信息实时传递到用户与安防机构。智能家居安防系统的这三个重 要组成部分是相辅相成的,也是未来家居体验中不可或缺的,其中缺少任何一个 环节都不能被称之为智能家居安防系统。 2基于物联网技术的智能家居安防系统设计策略 2.1系统硬件设计 智能家居安防系统中信号检测传感器采用MQ-2烟雾传感器、HC-SR501人体 感应红外传感器、红外光敏构成的火焰传感器。控制采用STC89C52单片机,报

智能家居安防系统设计方案

智能家居安防系统设计方案 智能家居安防系统即智能安防系统,其产品涉及广泛,除了远程监控类产品还有各种保护人体安全等的探测器,这些产品所集成的智能安防系统为用户的家庭及人身安全提供了极大的保障。那么智能家居安防系统是如何设计的方案呢? 智能家居安全系统总体设计方案 系统的总体设计思路是,在用户家中部署一台PC,负责连接、控制监控设备并与用户的智能手机通信。智能手机则作为终端设备负责显示监控画面,并提供控制监控设备的用户界面。智能手机通过GPRS移动数据网络接入Internet进而实现与用户家中PC的通信。 智能家居安全系统传输协议设计方案 智能手机上的客户端程序在收到一个完整的图像数据包后将向服务器发送确认包。该数据包作为提示服务器可以继续传送图像数据用,因此没有数据载荷和结束界符。类似地,中断连接包用作服务器与客户端之间提示将要中断当前连接,也没有数据载荷和结束界符。 家庭网络的拓补结构 在ZigBee协议里定义了三种网络拓扑结构,分别为星型网络、点对点网络和簇树网络,其中簇树网络可归为点对点网络。 在星型结构的网络中,其协调器节点的能量供应必须具有不间断性,而终端节点则可以采用普通的电池对其提供能量。此种网络结构适合在比较小的范围内组建。而对于点对点的网络结构,只要双方的距离小于节点设备的最大通信距离,同时通信的基本条件得到满足,则双方就可以实现彼此间的通信。点对点网络中也有协调器节点,它主要用于管理链路状态信息,认证设备身份等。 嵌入式开发平台的建立和系统移植 进行嵌入式软件的开发的首要工作是构建其相应的开发环境,嵌入式的软件开发环境是由目标板和宿主机所连接构成的交叉开发环境。目标板用于运行嵌入式操作系统和应用程序,而应用程序的开发、编译、调试等工作则都是在宿主机上完成的。

智能家居系统设计方案 (1)

智能家居系统设计方案 综述 随着计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术的迅猛发展,提高了人们对家庭实现生活现代化,居住环境舒适化及家居安全化的要求,在这种日益迫切的需求下延伸出来的智能家居系统很好的满足了人们的这些要求。智能家居除了具有安全、便利、舒适、节能、娱乐性的功能外,还是一个集音频、视频、计算机功能、通信功能、家居自动化/控制/安全技术以及将所有不同的设备应用和功能互连于一体的系统,使我们的居家生活更为便利、灵活。 智能家居系统创新性地实现了对灯控、家电等家居设备的集中控制,可全部实现无线控制,免除布线的麻烦和弊端,不管装修与否,均可便捷安装使用,不会受到布线的任何束缚。同时,采用学习型的红外基地台,强大的软件学习功能,可与各种家居设备实现无缝对接,对新购的家居设备,也可轻松纳入联电国际系统管理,十分方便,利用网络/PDA/手机,通过目前最先进的网络侦控摄像机,即可随时随地实现对家居设备的实时监测和操控。下面,我们就以某独栋别墅项目为例,详细说明智能家居系统给我们带来的人性化、数字化的生活。用户需求分析 根据别墅业主的要求,在别墅智能家居设计中需要实现以下功能:?周界防盗及监控功能;

?全部房间的智能灯光控制; ?主要活动区域的背景音乐功能; ?一层客厅的电动窗帘控制; ?烟感及燃气泄露感应报警功能; ?家用净水,中央除尘,中央空调集成。 为实现上述功能,需用到下列系统设备: 1.周界防盗系统 主动红外探测器对射,如果有人非法入侵则触发报警主机。 2.家居安防监控系统 ? 别墅四周实时监控—业主可以在任意指定房间对外围的情况进行监控。(需布线) ? 室内安全—在厨房安装烟感及燃气泄露探测器,出现警情及时提醒业主。 ? 异常入侵—在窗户内侧安装幕帘探测器,遇到异常情况及时报警。 3.背景音乐系统 本套方案中,背景音乐系统能实现用户主要活动房间的音乐功能,同时能通过背景音乐系统做到每一个背景音乐点房间的电视能够共享收看DVD 、数字电视机顶盒等节目源,还能通过电视察看电视监控的图像。

智能家居控制系统课程设计报告

XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统(无操作系统)学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXX 指导教师 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月

综合实训任务书 目录 前言 (1)

1 硬件设计 (1) ADC转换 (3) SSI控制数码管显示 (3) 按键和LED模块 (5) PWM驱动蜂鸣器 (6) 2 软件设计 (7) ADC模块 (7) ADC模块原理描述 (7) ADC模块程序设计流程图 (8) SSI 模块 (8) SSI模块原理描述 (9) SSI模块程序设计流程图 (10) 定时器模块 (10) 定时器模块原理描述 (10) 定时器模块流程图 (11) DS18B20模块 (11) DS18B20模块原理描述 (11) DS18B20模块程序设计流程图 (12) 按键模块 (13) 按键模块原理描述 (13) 按键模块程序设计流程图 (13) PWM模块 (13) PWM模块原理描述 (14) PWM模块程序设计流程图 (14) 主函数模块 (14) 主函数模块原理描述 (14) 主函数模块程序设计流程图 (15) 3.验证结果 (15) 操作步骤和结果描述 (15) 总结 (16)

智能家居控制系统设计 前言 当前,随着科学技术的发展,计算机、嵌入式系统和网络通信技术逐步深入到各个领域,使得住宅和家用电器设备网络化和智能化,智能家居已经开始出现在人们的生活中。智能家居控制系统(smarthome control systems,简称SCS)。它以住宅为平台,家居电器及家电设备为主要控制对象,利用综合布线技术、网络通信技术、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进行高效集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统,提升家居智能、安全、便利、舒适,并实现环保节能的综合智能家居网络控制系统平台。智能家居控制系统是智能家居核心,是智能家居控制功能实现的基础。 通过家居智能化技术,实现家庭中各种与信息技术相关的通讯设备、家用电器和家庭安防装置网络化,通过嵌入式家庭网关连接到一个家庭智能化系统上进行集中或异地的监控和家庭事务管理,并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。家居智能化所提供的是一个家居智能化系统的高度安全性、生活舒适性和通讯快捷性的信息化与自动化居住空间,从而满足21世纪新秀社会中人们追求的便利和快节奏的工作方式,以及与外部世界保持安全开放的舒适生活环境。本文以智能家居广阔的市场需求为基础,选取智能家居控制系统为研究对象。 1 硬件设计 本系统是典型的嵌入式技术应用于测控系统,以嵌入式为开发平台,系统以32位单片机LM3S8962为主控制器对各传感器数据进行采集,经过分析后去控制各执行设备。 硬件电路部分为:微控制器最小系统电路、数据采集电路(光敏电路、温度传感器、霍尔传感器)、输出控制电路(继电器、蜂鸣器、发光二极管)和八位LED数码管显示组成。LM3S8962布局如图1-1所示,LM3S8962核心板外围电路如图1-2所示。 图 LM3S8962布局图

智能家居控制系统设计

智能生活智慧人生智能家居控制系统解决方案 广东领航者科技有限公司

一、概述 本方案设计采用witlife智能家居控制系统。 维德莱夫品牌源自澳大利亚,始创于1989年, Witlife维德莱夫—智能生活·智慧人生,系智能化酒店,智能化家居的领航者,在大洋洲和大中华地区设有研发和业务机构。在全球40多个国家和地区设有经销商和代表处。为智能化生活的进一步发展奠定了厚实的基础,为智能化领航起到了决定性作用。公司自创立以来始终不变的核心理念:为智能生活,提供人性化、专业化的全程智能服务,实现超乎客户满意的惊喜。 Witlife维德莱夫大中华地区总部成立于2010年,Wit life维德莱夫是一家专业从事家庭智能化控制产品与解决方案的研发、生产、销售和服务的全球知名企业,是全球知名的智能家居公司。 Witlife维德莱夫智能家居系统,是采用自动化控制系统、计算机网络系统、网络通讯技术、无线射频(RF)技术于一体的智能控制系统。具有实时显示、即时控制、预设控制、远程控制等功能,可以用家用电脑、手机、平板电脑、RF遥控器、触控面板等多种方式进行控制。通过网络可以完全掌控家庭、酒店所有的灯光、空调、电视、音响、热水器、饮水机、电饭煲、房门、窗帘、供养、浇花等。 Witlife维德莱夫,智能生活,智慧人生,一切尽在掌握之中。 推出的世界上最先进的网络家居控制系统,广泛应用于现代住宅中的安防监控、灯光窗帘、温度湿度、音乐影院等智能控制,并能无

缝接入小区网络对讲、家庭物联网。 二、网络家居控制系统的设计标准 本设计方案主要参照以下设计标准: 1、JGJ/T16-92 (民用建筑电气设计规范) 2、EN50090 (欧洲电工标准) 三、智能家居系统结构原理 智能家居控制系统采用目前最先进的网络架构,分散控制各个子系统,最适合现代家居的应用,其结构如下: 智能家居控制系统结构 智能家居控制系统的基本构成是网络点,网络点通过网络线接入路由器构成的家庭局域网。可以高速双向传输控制、信息、视频、音频等。 由上图可看出,智能家居控制系统平台能够搭载各种控制子系统,除了继电器控制信号,它能控制任何控制协议,传输任何音频、视频、信息数据,并能双向反馈。 智能家居控制系统具有: ?居家安防控制 ?居家监控系统 ?灯光智能控制

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