单片机课程设计报告·智能家居安全系统
基于stm32单片机的智能家居系统设计共3篇
基于stm32单片机的智能家居系统设计共3篇基于stm32单片机的智能家居系统设计1智能家居系统是智能化技术的一种应用，通过技术手段实现家居生活的自动化、便利化、智能化。
而基于STM32单片机的智能家居系统就是将STM32芯片引用到智能家居系统设计中，实现家居控制、数据采集、物联网通信与运算处理等多种功能，从而实现家居生活的智能化服务。
接下来我们将从设计原理、实现方法、功能模块、硬件环境等方面进行详细介绍。
一、设计原理智能家居系统的设计原理主要基于物联网和嵌入式技术，物联网采用各种射频技术（如WIFI、ZigBee等），使得系统中的各个设备可以互相交换信息，从而实现人机交互。
嵌入式技术使用微控制器作为核心，为系统提供数据采集、计算、控制等功能。
而STM32芯片作为一种高性能的32位微控制器，同时集成了低功耗模式、硬件除错、多种通信接口和丰富的外设接口等，可以实现智能家居系统的各种功能模块，如温湿度监测、烟雾报警、灯光控制、智能语音交互等。
二、实现方法智能家居系统具有复杂的硬件和软件部分，需要结合STM32单片机和其他的硬件组件和软件实现，如WIFI模块、传感器、执行器、通信协议等。
下面是一个基于STM32单片机的智能家居系统的实现方法：1.硬件设计：硬件设计主要包括各种传感器、执行器、单片机、通讯模块等硬件设备的选型、电路设计、PCB设计等。
传感器有温湿度传感器、烟雾传感器、人体红外传感器等，执行器有LED灯、电机、继电器等。
STM32单片机作为主控芯片，负责对其他硬件设备的控制和数据采集与处理。
通信模块使用WIFI模块或ZigBee模块，实现家居设备之间的互联互通。
2.软件设计：软件设计主要包括各个模块驱动程序的编写，主程序的编写等。
驱动程序包括各传感器、执行器和通信模块的驱动程序，主程序负责各模块之间的协调和控制，以及数据采集和传输。
主程序通过使用操作系统或者任务调度技术，实现系统中各个模块的协调运行。
华南农业大学单片机课程设计智能家居.
单片机课程设计报告智能家居报警系统设计姓名:班级:学号:指导老师：王卫星、吴敏、姜晟日期：2015.12.27~2015.12.29华南农业大学电子工程学院摘要二十一世纪是信息化的年代，在这样的大时代里，“智能”成为一种趋势。
无论日常用品，数码产品，抑或犯罪手法，都以一种“智能”的姿态闯入人类的生活当中。
而人类在享受“智能”带来的方便之时，也活在它所带来的各种隐患之中。
而智能犯罪带来的家居安全问题，也逐渐引起人们的高度关注。
为了解决此问题，本设计采用以单片机为控制核心，用LCD显示状态的密码锁模块为保护探测手段，并利用语音报警为阻吓方法，设计出应用范围较广，智能化水平较高的智能家居报警系统，对各种意欲破坏家居安全的行为给予本地震慑，并通过报警通知为及时制止犯罪提供足够时间。
关键词：智能；家居安全报警系统；单片机控制目录1 方案比较与选择............................................... (1)1.1设计方案比较 (1)1.2方案最终选择 (3)2 系统分析.......................... (3)3 电路设计与硬件分析.. (3)3.1电路设计 (4)3.2硬件分析.................................... (4)3.2.1 密码锁键盘输入模块...................... .. (5)3.2.2 AT24C02密码存储模块....................... .. (6)3.2.3 LCD显示模块................................. . (6)3.2.4报警模块............................................ .. (7)3.2.5下载模块.................................................... (7)3.2.6流水灯模块............................................. .. (8)4改进方案.................................................. (8)5课程设计心得.............................................. (8)Abstract.................................................... .. (10)参考文献附件1任务分配表及元件清单附件2 程序代码1.1 设计方案比较方案一1单片机控制电路STC89C52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。
基于单片机的智能家居控制系统设计
基于单片机的智能家居控制系统设计智能家居控制系统是指利用各种先进的技术手段，通过智能化的方式对居家环境进行全面管理和控制，从而为居住者提供更加便捷、舒适和安全的生活体验。
基于单片机的智能家居控制系统是目前比较常见的一种应用方案。
本文将就基于单片机的智能家居控制系统进行介绍和设计。
在智能家居控制系统中，单片机作为智能控制主体，扮演着至关重要的角色。
它通过自身的输入输出接口和相应的程序算法，能够实现与各种传感器、执行器及通信模块的连接和数据交换，从而实现对家居设备的智能化控制。
具体来说，基于单片机的智能家居控制系统设计一般包括以下几个方面：1. 传感器模块：用于感知家居环境的温度、湿度、光照、烟雾等信息，并将这些信息通过单片机进行处理和分析。
2. 执行器模块：包括控制灯光、空调、窗帘、插座等各种家居设备的开关状态，实现对这些设备的远程控制。
3. 通信模块：通过网络通信技术，实现家居控制系统与用户手机、电脑等智能终端设备之间的无线连接和数据传输。
4. 控制算法：基于单片机的智能家居控制系统需要设计相应的控制算法，用于处理传感器模块采集到的数据，并实现对执行器模块的智能控制。
1. 硬件设计：基于单片机的智能家居控制系统的硬件设计方案，可以采用常见的单片机开发板作为控制核心，再通过扩展模块来实现各种传感器和执行器的连接。
比较常见的单片机型号包括STM32系列、Arduino系列、ESP8266系列等。
传感器模块可以选择温湿度传感器、光敏传感器、烟雾传感器等，执行器模块可以包括继电器、电机驱动模块、智能插座等。
通信模块可以选择WiFi模块、蓝牙模块或者LoRa模块，用于实现家居控制系统与用户终端设备的无线连接。
2. 软件设计：基于单片机的智能家居控制系统的软件设计主要包括单片机程序的编写和控制算法的实现。
单片机程序需要能够实现与传感器和执行器模块的通信、数据采集和控制指令发送。
控制算法可以通过采集到的传感器数据进行温度控制、湿度控制、照明控制等功能，也可以实现定时控制、远程控制、自动化控制等高级功能。
单片机课程设计报告·智能家居安全系统
单片机课程设计报告·智能家居安全系统精品管理制度、管理方案、合同、协议、一起学习进步单片机课程设计报告智能家居防盗系统姓名：石颖孙日晟唐春龙班级： 09电信1学号： 200930580122/23/24 指导老师：姜晟邓小玲日期： 2012.05.25～2012.06.08 华南农业大学工程学院目录No table of contents entries found.1、摘要21世纪是一个信息化的社会，它与人们的生活的关系也日益紧密。
信息化的社会不仅改变了人们的生活方式，也对传统住宅提出了挑战。
人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为追求的是一个安全，方便，舒适的居家环境。
本设计为密码锁智能家居防盗系统，采用Atmel的8位单片机AT89S52为主控芯片，报警源是恶意输入错误密码三次。
硬件部分包括单片机主控制系统、密码门禁模块、数据存储模块、报警模块、程序下载模块。
主控制系统中采用Atmel的8位单片机AT89S52，该单片机性能优良，能满足一般的普通应用；密码门禁及报警系统部分采用了4×4矩阵键盘输入以及采用EEPROM芯片AT24C02作为掉电后可以存储密码，从而保证了系统的安全性与实用性；程序下载模块则是利用串口线下载。
本设计的特点是技术成熟，性能稳定，操作简单，界面清晰，而且报警精度好，安全指数高，符合智能家居安防的设计目的。
关键词：AT89S52单片机密码门禁2、方案的比较与选择2.1 方案1：数字电路控制家具安全系统用以双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码控制系统的核心控制，共设了9个数字输入键，还有确认键和取消键等。
如果用户输入密码错误，则电路将报警；若电路连续报警三次，即密码输入错误3次，电路将锁定键盘并长时间报警。
这样可以防止他人潜入进入家居住宅。
2.2 方案2：AT89S52为核心控制家居安全系统单片机AT89S52密码输入蜂鸣报警（包括指示复位电路显示电路程序下载单片机编程设计灵活，借助丰富的IO端口和控制的准确性，除了能实现基本的密码锁功能，还能添加密码修改存储、蜂鸣、闪烁提示等各种各样的附加功能。
基于单片机的智能家居控制系统设计
基于单片机的智能家居控制系统设计一、本文概述随着科技的不断发展，智能家居系统正逐渐成为人们关注的热点。
本文将探讨基于单片机的智能家居控制系统设计。
智能家居系统是一种集成了家庭自动化与绿色节能等功能的智能化系统，旨在为人们提供更加便捷、舒适和高效的生活方式。
该系统主要由控制器、网络连接设备、传感器和执行器组成。
单片机作为控制器的核心，通过连接网络和传感器，实现对各种数据的收集和处理，并根据数据执行相应的操作。
本文将详细介绍智能家居系统的组成、单片机在其中的应用，以及基于单片机的智能家居系统设计原理和实现方法。
通过本文的研究，旨在为智能家居系统的设计和开发提供有益的参考和指导。
二、单片机基础知识单片机是一种集成电路芯片，它包含了微处理器、存储器、输入输出接口等功能模块。
在智能家居控制系统中，单片机扮演着至关重要的角色，负责实现各种控制与管理任务。
硬件结构及串并行扩展：单片机的硬件结构包括中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时器计数器、串行通信接口等。
通过串并行扩展，单片机可以连接更多的外部设备，如传感器、执行器等。
指令系统和汇编语言程序设计：单片机有自己的指令系统，可以通过编写汇编语言程序来控制其运行。
掌握单片机的指令系统和汇编语言编程是设计智能家居控制系统的基础。
单片机的发展和应用：随着技术的进步，单片机的性能和功能不断提升，应用领域也越来越广泛。
在智能家居领域，单片机被用于实现安全监控、智能照明、温湿度控制、能源管理等功能。
通过学习单片机基础知识，可以为设计基于单片机的智能家居控制系统打下坚实的基础。
三、智能家居系统需求分析需要对智能家居系统的目标用户群体进行分析，了解他们的生活习惯、偏好和需求。
例如，用户可能需要远程控制家中的电器设备，或者希望系统能够根据他们的生活习惯自动调整家庭环境（如温度、湿度、照明等）。
基于用户需求，进一步明确智能家居系统应具备的功能。
单片机控制的智能家居系统设计
单片机控制的智能家居系统设计智能家居是指通过各种传感器、网络通信技术和智能控制系统，实现家庭用电设备、照明、空调、安防等设备的智能化管理和自动化控制。
在现代社会中，智能家居系统的设计和应用越来越受到人们的关注和追捧。
单片机作为智能家居系统的核心控制器，起着至关重要的作用。
本文将详细介绍单片机控制的智能家居系统设计。
一、智能家居系统设计的基本原理智能家居系统设计的基本原理是通过各种传感器采集家庭环境信息，然后通过单片机控制器处理这些信息，最终通过各种执行器实现对家庭设备和设施的自动控制。
1. 传感器选择与布局在智能家居系统设计中，传感器的选择和布局非常重要。
常用的传感器有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、人体红外传感器等。
通过这些传感器可以实时监测家庭的温度、湿度、光照强度以及人员活动情况，为智能家居系统的自动控制提供准确的依据。
2. 单片机控制器的选择根据智能家居系统的规模和功能要求，选择合适的单片机控制器非常重要。
常用的单片机控制器有51系列、ARM、AVR等。
在选择控制器时要考虑其性能、功耗、易用性和扩展性等因素，以便实现系统的稳定运行和功能扩展。
3. 执行器的选择与控制根据智能家居系统的功能需求，选择合适的执行器非常关键。
执行器可以是继电器、驱动器、电机等。
通过单片机控制器的输出信号，可以实现对执行器的开关、调节和控制，从而实现自动化控制。
二、智能家居系统设计的功能实现智能家居系统设计的功能实现是基于对家庭环境信息的处理和分析，通过单片机控制器实现对家庭设备和设施的控制和管理。
1. 温度控制功能通过温度传感器采集环境温度数据，单片机控制器根据预设的温度范围进行判断和控制。
当环境温度超出预设范围时，单片机控制器可以自动开启或关闭空调，以达到调节室内温度的目的。
2. 照明控制功能通过光照传感器监测环境光照强度，单片机控制器可以根据外部光照情况自动控制灯光的开关和亮度。
在黑暗环境下，系统可以自动开启照明设备，并调节亮度以适应不同的使用需求。
基于单片机智能家居系统设计
第7期2023年3月江苏科技信息Jiangsu Science and Technology InformationNo.7March,2023作者简介:黄斌(1987 ),男,广西永福人,工程师,学士;研究方向:建筑电气智能化㊂基于单片机智能家居系统设计黄㊀斌1,张㊀栗2(1.深圳市清华苑建筑与规划设计研究有限公司,广东深圳518054;2.四川省技术转移中心,四川成都610095)摘要:随着科学技术的不断发展,人们对日常生活的需求日益增加,在此背景下,智能家居系统迅速发展起来,其目的是为人们提供安适㊁方便的生活方式㊂智能家居系统主要应用在家居设计中,主要作用是监控家居环境,包括温湿度㊁烟雾以及非法闯入等,它能够满足人们不断提高的生活需求㊂文章设计的智能家居系统功能包括检测家居环境㊁实现报警通信等,本智能家居系统使用STC12C5A60S2单片机为主控模块,利用温湿度传感器㊁烟雾传感器㊁人体红外传感器检测家居环境,通过LED 显示屏进行温湿度的数字显示,通过GSM 模块通信实现烟雾㊁非法闯入的报警,用户可通过短信得知家居情况㊂本设计的亮点是把家居环境与通信模块结合在一起,实现对家居安全的远程监控㊂关键词:智能家居;MCU ;传感器;通信模块中图分类号:TU855㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀基于人们日益增长的需求,智能家居系统也飞速发展,但同时也存在非常大的局限性:一方面受人们固定思维的影响,传统的家居方式以及家用电器的使用方法根深蒂固,限制着智能家居系统的全面发展;另一方面受到影视的影响,人们对智能的印象不是太过正面,有一部分人对使用智能家居系统呈观望态度,担心太过智能是否会对人的生理或者心理产生不利的影响㊂智能家居系统起源于美国,发展的原因归结于电子技术的发展,在电子技术发展之初,只是用简简单单的机械操作来代替人工烦琐重复性的操作,极大地方便了人们的日常生活[1]㊂科学技术的进一步发展,人们提出了智能家居的概念,计算机技术的发展为智能家居的建设提供了实际的基础,基于计算机网络技术,网络测控技术构建了一个集合各种功能于一体的家居环境,包含家居环境控制㊁安防系统㊁报警功能㊁通信等[2]㊂世界各个国家在家居系统上投入了大量的研究,在家居系统控制的基础上加入了公共社会的智能,比如把家居防盗系统和公共区域的监控连接在一起,极大地提高了家居防盗系统的安全性和便捷性,一旦发生盗窃事件,能够迅速调动所有能利用的资源,极大地降低了财产的损失㊂把家居智能控制系统拓展到一片小区㊁一整座城市,极大提高了住宅高新技术的智能含量和居民居住环境水平[3]㊂本文描述的智能家居系统是以STC12C5A60S2单片机为主控核心,有机结合外围设备温湿度传感器㊁烟雾传感器㊁人体红外传感器等检测家居环境,通过LED 显示屏进行温湿度的数字显示,通过GSM 模块通信实现烟雾㊁非法闯入的报警提示,用户可通过接收短信得知家居情况,为用户提供安全㊁方便㊁智能的家居环境㊂1㊀智能家居系统的功能需求及实现㊀㊀作为新时代的智能家居产品,应该具备以下几点功能:应具备智能防盗功能;应具备室内温湿度实时监测功能;应具备室内火警监测功能;应具备远程报警功能(见图1)㊂(1)智能防盗功能:人体表面的温度是37ħ左右,会发出一定波长的红外线,当HC -SR501人体红外传感器的被动式红外线探头接触到人体发射的红外线时,经过菲尼尔滤光片后得到增强,然后聚焦到HC -SR501人体红外传感器的红外感应器,红外感应器接收到经过放大后的红外线时,会向外释放电荷,经过检测之后就可以转换成报警信号㊂主控单片机可通过红外传感器来获取人员流通信息,同时结合主人的流动信息,判断是否有陌生人闯入,从而达到防盗功能㊂(2)室内温湿度实时监测功能:DHT11温湿度传感器是以温湿度一体式的探头作为测量元件,采集室㊀㊀图1㊀智能家居系统功能模块内温度和湿度的模拟信号,经过电路处理(信号放大和滤波),变换为单片机可读的二进制信号,同时也和温度㊁湿度成函数关系,主控单片机可通过AD 采样㊁转换,获取室内温度㊁湿度信息,达到实时监控室内温湿度功能㊂(3)室内火警监测功能:众所周知,火灾现场必定产生大量的二氧化碳,当二氧化碳接触到MQ -2烟雾传感器的二氧化锡气敏探头时,会使得其导电能力迅速增加,从而增大MQ -2烟雾传感器的输出信号,主控单片机可通过监测这一输出信号的突变来获得火警信息,实现火警监测功能㊂(4)远程报警功能:如果室内环境出现异常现象,如烟雾浓度过高㊁有陌生人闯入等,系统将通过GMS 模块发送短信至用户手机,告知主人室内情况,从而实时监测室内异常现象㊂本文研究的智能家居系统是以STC12C5A60S2单片机为主控核心,通过传感器对温湿度㊁烟雾浓度㊁人体等进行检测,然后通过显示屏显示各个传感器采集的数据㊂本系统由主控模块㊁红外人体检测模块㊁烟雾检测模块㊁温湿度检测模块㊁数值显示模块㊁短信模块等组成,将各项功能有机地结合在一起,通过STC12C5A60S2单片机主控控制各个模块(见图2),为用户提供安全㊁方便㊁智能的家居环境㊂图2㊀智能家居系统功能结构2 智能家居系统硬件电路设计㊀㊀市面上可供选择的单片机种类多种多样,其中,经常使用的是宏晶科技STC 系列单片机㊁意法半导体STM32F 系列单片机等㊂STC12C5A60S2单片机是由宏晶科技生产的新一代51单片机,具有处理速度快㊁功耗低㊁抗干扰能力强等特点㊂STC12C5A60S2单片机的程序代码和传统的8051单片机程序代码是完全一致的,可以相互兼容,但是STC12C5A60S2单片机的运行速度是8051单片机运行速度的好几倍㊂它的内部集成了一个MAX810专用的电路,主要是用来进行复位的㊂除此之外,STC12C5A60S2单片机还具有2路PWM,能够实现8路高速10位A /D 转换,比较适用于强干扰场合㊂STM32F103C9T6单片机是32位增强型的单片机,具有功能全面㊁成本低廉㊁能耗低等特点㊂对于用户的各种需求,STM32F103C9T6单片机都能够满足,而且单片机内部架构能弱更快地执行用户指令,使单片机的性能更强㊂通过两种单片机的对比分析,对于本文所需要的功能需求,两种单片机都完全能实现㊂但是STM32F103C9T6单片机的价格高,而STC12C5A60S2单片机不仅完全能实现本设计的需求,在价格方面也更容易让人接受,在市场也很常见㊂在开发的难度上面,STC12C5A60S2单片机相较于另外一款有显著优势㊂综合考虑之后,选择STC12C5A60S2单片机作为本智能家居系统的主控芯片㊂本设计主要用到STC12C5A60S2单片机的P1,P2端口,如图3所示,与外围的HC -SR501传感器㊁DHT11传感器㊁MQ -2传感器㊁SIM900A 模块相连接㊂图3㊀智能家居主控单元红外人体检测电路接口设计如图4a 所示,传感器的1,3引脚分别接地和电源,2引脚与单片机P1.0相连接,将人体红外信号采集输送给单片机㊂其工作原理为:人体表皮温度37ħ,会散射出红外线,当传感器红外线感知探头接收到人体散射出的红外线时,将会检测到有陌生人传入的信息,通过和单片机P1.0引脚相连接的导线传输给单片机㊂图4㊀智能家居测量感知单元㊀㊀室内温湿度检测电路接口设计如图4b 所示,传感器的1,4引脚分别接电源和地面,2引脚为DATA 串行数据单总线口,与单片机的P1.1引脚相连接,3引脚悬空㊂将室内的温湿度数据传输给单片机,其工作原理为首先通过传感器探头将室内温度㊁湿度非电信号转换为模拟电信号,然后将模拟电信号转换为数字电信号,通过单总线传输的方式,将温湿度数据传输给单片机㊂烟雾检测电路接口如图4c 所示,传感器的第3,4引脚分别接地和电源,1引脚为Dout 口,数字量输出,单烟雾浓度超过设定浓度,输出高电平,反之输出低电平,接单片机P1.5口;2引脚为Aout 口,输出和烟雾浓度成函数关系式的模拟电压亮,接单片机P1.4口,采用单片机引脚复用AD 采样功能来读取模拟电压值㊂GSM 通信模块的电路接口设计如图5所示,1号引脚接地,4号引脚接电源,2,3接口是5V /3.3V TTL 电平引脚,与单片机的P1.2,P1.3引脚相连,建立数据连接通道,当有异常反应时,接收单片机传递的数据信号,进行报警处理,发送报警短信㊂图5㊀GSM 通信模块㊀㊀选择0.96寸12864OLED 液晶显示屏作为显示模块,如图6所示,1,2号引脚分别接GND 和VCC;3号引脚为D0口时钟信号;4号引脚为D1口接收数据信息;5号引脚为RES 负责复位功能;6号引脚为DC,用来进行数据和命令的选择;7号引脚为CS,用来进行片段选择㊂显示屏通过引脚与单片机的部分P2相连接,接受经过单片机处理后的数据信号,把温湿度示值展现在OLED 屏幕上㊂图6㊀OLED 显示电路接口3㊀智能家居系统软件设计㊀㊀主程序的主要功能是负责让主控中心接受来自各数据采集模块采集的数据,即温湿度㊁烟雾浓度㊁红外感应等㊂程序运行时,通过主控中心分析判断,将采集的温湿度数值送到显示屏进行显示,判断烟雾浓度,通过GSM 通信模块发送报警短信,当有人非法闯入时,主控中心控制发出声光报警以及GSM 通信模块发送报警短信,整个智能家居系统的总体程序设计如图7所示㊂图7㊀智能家居系统总体程序设计对于数据采集部分,共有3个传感器的数据进行读取,HC -SR501人体红外传感器通过T2口与单片机P1.0引脚相连接,建立数据传输通道㊂每当采样周期到来,单片机读取P1.0口的电平(高电平为有人进入,低电平为无人进入)㊂DHT11温湿度传感器通过双向单总线的方式进行数据传输㊂首先,单片机发送一次开始信号, DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,数据格式为:8bit湿度整数数据㊁8bit湿度小数数据㊁8bit温度整数数据㊁8bit温度小数数据㊁8bit数据校验和㊂单片机接收DHT11发送一帧数据,首先通过检验和判断数据在传输过程中是否出现错误,若无错误,则按照帧格式内容读取出本次测量的温度值和湿度值㊂MQ-2烟雾传感器与单片机的P1.5,P1.4引脚相连接㊂P1.5引脚接收传感器的开关信号,每当采样周期到来,单片机去读取P1.5口的电平(有火灾输出高电平,无火灾输出低电平);P1.4引脚为模拟电压信号,单片机采用内部集成AD采集电路去读取模拟电压信号,然后通过烟雾浓度-电压函数关系式计算出当前烟雾浓度㊂GSM通信模块工作流程:首先,设置系统进入PDU模式和设置接收短信的用户手机号,然后是接收主控单元决策出需要发送给用户的消息,最后是将消息准确无误地发送给用户㊂㊀㊀0.96OLED屏幕与51单片机采用SPI通讯方式,其程序控制流程为:首先初始化OLED设置(包括OLED清屏㊁初始化显示指针㊁对比度等),然后是查询要显示的字符串的编码值(英文字符查询ASCII 码,中文字符查询HZK码),最后将字符串的编码依次显示在屏幕上,包括温度值㊁湿度值㊁烟雾浓度值,是否需要报警等㊂4 结语㊀㊀本设计为基于单片机的智能家居系统,具有监测室内环境的温湿度㊁火警㊁陌生人闯入等功能,完成了智能家居的基本任务,同时该设计拥有成本低㊁系统稳定㊁安全高效等特点㊂参考文献[1]陶瑶瑶,许靖雯,吕红.我国智能家居存在的问题与对策[J].北方经贸,2019(4):58-60.[2]卢希.智能家居互联互通大势所趋[J].中国建设信息化,2019(7):41.[3]党鹏,马菁.物联网在智能家居中的应用与发展[J].计算机产品与流通,2019(4):120.(编辑㊀何㊀琳)Design of AI home system based on MCUHuang Bin1Zhang Li21.Tsinghua Yuan Architecture and Planning Design Research Co. Ltd. Shenzhen518054 China2.Sichuan Technology Transfer Center Chengdu610095 ChinaAbstract With the continuous development of science and technology people s demand for daily life is also increasing.In this context the smart home system developed rapidly its purpose is to provide people with a comfortable and convenient way of life.Smart home system is mainly used in home design the main role is to monitor the home environment including temperature and humidity smoke and illegal break-in and so on.It can meet people s ever-increasing living needs.The functions of the smart home system designed in this paper include the detection of the home environment alarm communication etc.The smart home system uses STC12C5A60S2MCU as the main control module uses temperature and humidity sensor smoke sensor human body infrared sensor to detect the home environment and displays the temperature and humidity digital through the LED display screen.The alarm of smoke and illegal intrusion is realized through GSM module communication and the user can know the home situation through SMS.The highlight of this design is to combine the home environment with the communication module to realize the remote monitoring of home security.Key words AI home MCU sensor communication module。
基于单片机的智能家居控制系统设计
基于单片机的智能家居控制系统设计随着科技的不断发展，智能家居逐渐走进千家万户，为人们的生活提供了更加便利和舒适的居住环境。
单片机作为智能家居控制系统中的核心控制器，其功能强大且成本较低，是实现智能家居控制的理想选择。
本文将介绍一种基于单片机的智能家居控制系统的设计。
我们需要明确智能家居控制系统的功能需求。
常见的智能家居功能包括照明控制、电器控制、温度调节、安防监控等。
我们可以根据实际需求进行功能选择，以便更好地满足用户的需求。
在硬件设计方面，我们可以选择一块性能较强的单片机作为控制器，如STC89C52等单片机。
该单片机具有较高的运算能力和丰富的外设接口，能够满足智能家居控制系统的需求。
我们需要选择适当的传感器和执行器来实现各种功能。
可以使用光电传感器和继电器来实现照明控制，使用温湿度传感器和加热装置来实现温度调节等。
在软件设计方面，我们需要编写嵌入式程序来实现各种功能。
我们需要对各个传感器进行初始化和配置，以便获取正确的传感器数据。
然后，根据采集到的传感器数据进行相应的控制操作。
当光照强度低于一定阈值时，自动开启照明设备。
当温度超过一定范围时，自动启动加热装置等。
我们还需要实现系统的人机交互界面，以便用户可以通过界面进行相关操作和设置。
为了提高系统的稳定性和可靠性，我们还需要考虑系统的电源供应和安全设计。
可以选择适当的电源模块，如电源变压器、电源管理芯片等，以提供稳定可靠的电源供应。
在安全设计方面，可以加入密码验证、用户权限管理等功能，以保障系统的安全性。
基于单片机的智能家居控制系统设计包括硬件和软件两个方面。
通过合理的硬件选型和软件设计，可以实现各种智能家居功能。
但需要注意的是，系统的设计应根据实际需求进行合理配置，以避免资源浪费和功能冗余。
还应注重系统的稳定性、可靠性和安全性，为用户提供更好的使用体验。
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单片机课程设计报告智能家居防盗系统姓名：石颖孙日晟唐春龙班级：09电信1学号：200930580122/23/24指导老师：姜晟邓小玲日期：2012.05.25～2012.06.08华南农业大学工程学院目录1 摘要 (3)2方案比较与选择 (4)2.1 方案一：采用数字电路控制 (4)2.2 方案二：采用以单片机为核心的控制方案 (4)3主要系统元器件介绍 (5)3.1 主控芯片AT89C52 (5)3.1.1 AT89C52性能简介 (5)3.1.2 AT89C52引脚简介说明 (6)3.2 LCD1602显示器 (6)3.2.1接口信号说明 (6)3.2.2主要技术参数 (7)3.3 AT24C02串行EEPROM (7)4系统电路硬件介绍 (8)4.1 电路介绍 (8)4.1.1电源输入部分 (8)4.1.2复位部分 (8)4.1.3键盘输入部分 (9)4.1.4显示部分 (9)4.1.5LED发光二极管部分 (9)4.1.6蜂鸣报警部分 (9)4.1.7EEPROM密码存储部分 (9)4.1.8程序下载电路 (10)4.2 电路流程图 (10)5 电路仿真分析 (12)5.1初始化后的界面情况 (12)5.2密码错误情况 (12)5.3密码正确情况 (12)5.4密码修改情况 (13)6 电路板制作、焊接、调试 (14)6.1电路板制作 (14)6.2电路板焊接 (14)6.3电路板调试 (14)7 课程设计心得 (16)1、摘要21世纪是一个信息化的社会，它与人们的生活的关系也日益紧密。
信息化的社会不仅改变了人们的生活方式，也对传统住宅提出了挑战。
人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为追求的是一个安全，方便，舒适的居家环境。
本设计为密码锁智能家居防盗系统，采用Atmel的8位单片机AT89S52为主控芯片，报警源是恶意输入错误密码三次。
硬件部分包括单片机主控制系统、密码门禁模块、数据存储模块、报警模块、程序下载模块。
主控制系统中采用Atmel的8位单片机AT89S52，该单片机性能优良，能满足一般的普通应用；密码门禁及报警系统部分采用了4×4矩阵键盘输入以及采用EEPROM芯片AT24C02作为掉电后可以存储密码，从而保证了系统的安全性与实用性；程序下载模块则是利用串口线下载。
本设计的特点是技术成熟，性能稳定，操作简单，界面清晰，而且报警精度好，安全指数高，符合智能家居安防的设计目的。
关键词：AT89S52单片机密码门禁2、方案的比较与选择2.1 方案1：数字电路控制家具安全系统用以双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码控制系统的核心控制，共设了9个数字输入键，还有确认键和取消键等。
如果用户输入密码错误，则电路将报警；若电路连续报警三次，即密码输入错误3次，电路将锁定键盘并长时间报警。
这样可以防止他人潜入进入家居住宅。
2.2 方案2：AT89S52为核心控制家居安全系统单片机编程设计灵活，借助丰富的IO端口和控制的准确性，除了能实现基本的密码锁功能，还能添加密码修改存储、蜂鸣、闪烁提示等各种各样的附加功能。
单片机外接输入密码键盘，还有1602液晶用于显示作用。
用户需要开门时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键0－9输入密码。
密码输完后按下确认键。
如果密码输入正确则开锁，不正确则报警提示并重新输入密码。
三次错误时自动蜂鸣报警。
除此之外，还可进行修改密码操作。
为了确认安全方案甲设计简单且操作容易，但没有可发展空间，而且后期修改几乎是不可能的；方案乙有极大的扩展余裕，设计灵活，可以自由嵌入各模块，同时可以通过修改程序来改变功能。
综上，选择方案乙。
3、主要系统元器件介绍3.1主控芯片AT89S52AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。
使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
3.1.1 AT89S52性能简介图3-1 AT89S52芯片引脚图（DIP封装）AT89S52具有以下标准功能： 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。
其主要功能特性：①兼容MCS-51指令系统②1000次擦写周期③32个可编程I/O口④8K字节在系统可编程Flash存储器⑤3个16位可编程定时/计数器⑥时钟频率0-33MHz⑦六个中断源⑧看门狗定时器⑨低功耗空闲和掉电模式⑩掉电标识符⑾全双工UART串行通道⑿3级加密程序存储器⒀双数据指针⒁掉电后中断可唤醒3.1.2 AT89S52引脚简介说明VCC：电源电压GND：地P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
P1 口、P2 口和P3 口：都是具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，它们的输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。
RST：复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。
XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
3.2 LCD1602显示器1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。
1602型LCD可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0-D7和RS，R/W，EN三个控制端口，工作电压为5V。
3.2.1 接口信号说明表3-1、1602型LCD的接口信号说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1 VSS 电源地9 D2 Data I/O2 VDD 电源正极10 D3 Data I/O3 V0 液晶显示偏压信号11 D4 Data I/O4 RS 数据/命令选择端（H/L）12 D5 Data I/O5 R/W 读写选择端（H/L）13 D6 Data I/O6 E 使能信号14 D7 Data I/O7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极3.2.2 主要技术参数表3-2为 1602型LCD的主要技术参数显示容量芯片工作电压工作电流模块最佳工作电压字符尺寸16X2个字符 4.5～5.5V 2.0mA（5.0V） 5.0V 2.95X4.35(WXH)mm读状态：输入：RS=L，RW=L，E=H 输出：D0-D7=状态字读数据：输入：RS=H，RW=H，E=H 输出：无写指令：输入：RS=L，RW=L，D0-D7=指令码，E=高脉冲输出：D0-D7=数据写数据：输入：RS=H，RW=L，D0-D7=数据，E=高脉冲输出：无3.3 AT24C02串行EEPROMEEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，电可擦可编程只读存储器--一种掉电后数据不丢失的存储芯片。
EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。
一般用在即插即用。
它是可用户更改的只读存储器（ROM），其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程（重写）。
不像EPROM芯片，EEPROM不需从计算机中取出即可修改。
AT24CXX是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，典型的型号有AT24C01A/02/04/08/16等5种，它们的存储容量分别是1024/2048/4096/8192/16384位；也就是128/256/512/1024/2048字节；使用电压级别有5V，2.7V,2.5V,1.8V。
AT24C02是一个CMOS标准的EEPROM存储器，是AT24CXX系列（AT24C01/02/04/08/16）成员之一，这些EEPROM存储器的特点是功耗小、成本低、电源范围宽，静态电源电流约30uA～110uA，具有标准的I2C总线接口，是应用广泛的小容量存储器之一。
图3-2 AT24C02芯片引脚逻辑上图是AT24C02的引脚图，这个芯片是一个8脚芯片，内部存储器有256字节。
引脚功能介绍如下：A0（引脚1）：器件地址的A0位，是器件地址的最低位，器件地址排列是A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 R/W。
A1（引脚2）：器件地址的A1位。
A2（引脚3）：器件地址的A2位。
GND（引脚4）：地线。
SDA（引脚5）：数据总线引脚。
SCL（引脚6）：时钟总线引脚。
TEST（引脚7）：测试引脚，Vcc（引脚8）：电源线引脚。
4、电路硬件介绍4.1 电路介绍本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。
其中矩阵键盘用于输入数字密码和修改密码等功能的实现。
由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，若错误就报警。
超过3次就长报警。
4.1.1电源输入部分密码锁主要控制部分电源需要用5V直流电源供电，其电路如图4-3所示。
里面与一个常闭常开的电路开关连接。
4.1.2 复位部分单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
单片机在启动时复位，可以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。
89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。
当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。
单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。
本设计采用按键复位。
4.1.3键盘输入部分本设计采用的是矩阵式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O 口。