智能家居系统设计报告

设计报告

智能家居控制系统

设计：刘东宇

2013.04

1.摘要

本设计为--智能家居控制系统，主要用于对家电的智能化控制和家庭防盗。采用用STC公司的89C58RD+单片机为主控。实现的功能有：

• 1.实时显示时间和日历

•2实时显示温度和湿度

• 3.可以对房间温度和湿度进行自动控制

• 4.具有声光防盗报警功能

• 5.无线控制功能

• 6.红外人体感应功能

•7.低功耗模式（防盗模式）与正常模式任意切换

•8.开机图片，程序在线下载等

•9.测量水的温度

2.引言

随着科技的快速发展，家电都变得越来越智能化，各种各样的智能化家电改变了我们的生活方式，比如现在的全自动洗衣机，电饭煲，空调，云电视等。但是这种智能的程度还远远不够，这些东西还是需要我们人为的去控制，比如空调，增湿机等，它们不能根据环境的温度或湿度来对，环境温湿度进行自动调节。

随着生活水平提高，家庭的贵重物品也越来越多，家庭

防盗也变的更加需要，以前防盗就仅仅只是一张防盗门，到现在防盗措施也应该随着科技的发展而提高，比如通过红外熱释敏人体感应模块作为报警触发器，这样防盗效果会得到一个很好的提升，本设计主要就是基于以上两个方面而设计的。

3.系统方案

硬件整体框图

4.硬件系统设计

1. DHT11芯片采集温湿度数据传输给单片机进行处理然后后显示在LCD12864液晶屏上，并可以通过设置温湿度上下阀值（可以通过按键调节）来控制房间内的温湿度（通过继电器来进行控制）。

• 2. DS1302产生时钟数据传输给单片机进行处理然后显示在

液晶屏上面，时间可以通过按键进行调节。

• 3. 在防盗模式（低功耗模式）通过HC-RS501人体感应模块对人体进行感应，如果有人进入，马上会发出声光报警，并且在液晶屏上面显示报警字样，进入防盗模式和退出防盗模式（消除报警）都可以通过按键进行控制，还可以通过4路遥控进行控制。

• 4. 通过DS18B20对水温数据进行采集然后传输给单片机进行处理，并显示在液晶屏上（精确度很高，精确达到0.1位）。

整体电路图

5.系统软件设计主程序流程图

T0和T1中断程序

程序采用模块化编程方式，对每一个独立芯片的驱动程序进行了封装，分别为:

1.主程序contest_10.c

2.延时程序delay_ms

3 .DHT11温湿度传感器驱动程序DHT11.c

4 .DS18B20 水温传感器驱动程序DS18B20.c

5.DS1302时钟芯片驱动程序DS1302.c

6.按键驱动程序key.c

7.LCD12864液晶驱动程序LCD12864.c

8.图片显示驱动start_logo.c

正常工作时，程序不断对时钟数据，水温数据，温湿度数据进行实时采集，并且显示在液晶上面，同时不断对温度和湿度，是否超过设定的阀值进行判断，如果超过阀值就会启动相应的继电器，控制相应的器件启动，小于时阀值则关闭器件。

报警模式（低功耗模式），在该模式时，单片机和液晶进入休眠模式，整体功耗只有原来的1/10,

电压正常模式报警模式（低功耗模式）电流 5.1v 152mA 14.8mA

4.9v 147mA 13.6 mA

单片机只能通过外部中断唤醒，INT0为退出报警模式和消除报警中断，INT1为报警中断。

6.系统创新

• 1.通过DHT11对环境温度和湿度实时进行采集，并且可以自动的控制房间的温度和湿度。

• 2.用红外人体传感器和声光报警器相结合，构成家庭防盗报警器。

•3通过无线电进行无线操控。

• 4.DS1302+LCD12864可调万年历。

• 5.进入防盗模式时系统自动进入低功耗模式，只有红外人体传感器和无线接收模块正常工作，耗电量仅为正常工作时的十分之一。

• 6.硬件和软件都是采用模块设计，对于程序模块化的编程方式，使得每一个模块有其独立的驱动程序，出现问题便于查找便于分级管理，且可移植性和可读强。对于硬件的模块设计，当硬件出现问题时方便查找问题和检修，或者直接更换该模块即可，不会对其他模块产生影响。

•7.程序修改调试方便，可以直接通过stc下载器对单片机程序进行烧录，不需要把单片机从硬件电路中取下来进行烧录。

7.总结

这是我第一次参加这种竞赛，通过这次竞赛确实学到了不少东西，之前有自己用单片机做过一些东西，不过大多是仿造别人做的，没有自己从硬件到软件设计过东西，这一次可以说硬件和软件都是从零开始，所以花了大量的时间，中间硬件出了不少问题，设计时没有考虑到电磁波的干扰问题，导致整个系统工作很不稳定（当时感觉束手无策，不知道该怎么办），后来通过询问一些电子工程师，知道可能是

干扰的原因，然后自己通过百度，把很多减低干扰的方法都用上了），也通过这样学到不少消除干扰的方法，后来系统的稳定性得到了一定改善，但是由于是用洞洞板焊的所以有些干扰没有办法消除。

对于这个系统仍然还有许多地方有待完善，或者说是改进，比如可以增加2.4G蓝牙模块或者是wifi模块，通过手机或者是互联网对家电进行控制。增加语音识别系统，这样就可以通过语音，对家电进行控制。对家庭电路的实时功耗进行检测并显示，这样可以方便于实时控制家庭内用电器的功耗。增加摄像头，当红外人体感应模块被触发时，启动摄像头进行拍摄。等等很多新功能，我相信在不就的将来都会实现，而且在将来这样的一套智能家庭控制系统会像电视机一样的广泛，每家每户都会有。