毕业设计(论文)-基于单片机的智能家居控制系统设计12663.docx
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1、摘要智能家居作为家庭信息化的实现方式,已经成为社会信息化发展的重要组成部分,物联网因其巨大的应用前景,将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口,对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易实现,方便操作,贴近使用的设计理念,采用STC89C52单片机为控制核心,为控制终端,并采用包括红外遥控、按键、Web界面等在内的多个控制源来控制家用电器。本文的二至四章描述了整个设计的软、硬件部分的具体实现,第五章是根据设计好的功能搭建了一个具体的环境实例。关键词:物联网、智能家居、单片机、STC89C52、多源控制AbstracctSmart HHome aas thee impplemennt
2、moode oof Faamily Inforrmatioon haas becomme an immportaant paart of thhe soccial iinformaation devellopmennt .The netwoorkingg becaause oof itss hugee prosspect to deevelopp .It wiill be aa reall way durinng thee Smarrt Hommes ddeveloopmentt .Netwoorkingg meanns a llot too the Smartt Homee .Thiss a
3、rtiicle bbase oon thee desiign coonceptt of ttryingg to uuse eaasiest way tto delliver handlle andd clossing tto usee .We ttake tthe STTC89C52 as thhe conntrol core of thhe dessign .The rrelay as thhe contrrol teerminaal mean .Whilee we aalso uuse thhe traared remotte conntrol key webpaage ettc to c
4、oontroll the home appliiancess . Twwo to four chaptters oof thiis papper deescribbes thhe dessign oof sofftwaree and hardwware tto achhieve the sspeciffic. CChapteer V iis bassed onn feattures desiggned tto buiild a speciific eenviroonmentt insttance.Key worrd: Netwworkinng、Intellligentt、Home、Microc
5、controoller、STC89CC52、 multti-souurce ccontrool目录摘要.11Abstracct.2第1章 背景41.1智能家居居的概念41.2物联网的的出现41.3智能家居居控制系统功功能5第2章 总体设设计62.1整体介绍绍62.2系统设计计方案62.3功能设设计:72.3.1 多多源控制72.3.2 室室温控制72.3.3 灯灯光控制72.3.4 光光线控制72.3.5 模模式控制8第3章 硬件设设计93.1 最小系系统模块93.2 串口模模块93.3 红外接接收模块103.4 传感感器模块103.5 LCDD模块113.6 键盘模模块123.7 继电器器模
6、块123.8 AD模模块133.9 串口转转以太网模块块14第4章 软件系系统设计164.1 STCC89c522开发工具介介绍164.1.1 kkeil uuVisioon2新建项项目与编辑164.1.2 kkeil uuVisioon2编译与与调试运行184.1.3 程程序烧写194.2 单片机机总控制流程程图204.3 键盘与与红外遥控键键位功能214.4 Webb软件开发工工具简要介绍绍214.4.1 EEclipsse214.4.2 ttomcatt224.5 Webb端网页界面面设计22第5章 环境实实例搭建255.1 实例环环境选择255.2实例环环境布置255.2.1 所所控电
7、器255.2.2 布布线255.2.3 控控制模式265.2.4 远远程控制27第6章 总结28谢辞.29参考文献300附录:单片机控控制程序31第1章 背景1.1智能家居居的概念 智能家家居(Smaart Hoome)是以以家为平台,兼兼备建筑、自自动化,智能能化于一体的的高效、舒适适、安全、便便利的家居环环境。家居智智能化技术起起源于美国,最最具代表性的的是X-100技术,通过过X-10通信信协议,网络络系统中的各各个设备便可可实现资源的的共享。因其其布线简单、功功能灵活,扩扩展容易而被被人们广泛接接受和应用。至至今,X-110技术产品品的销售已超超过两亿个,仅仅在美国一个个国家,便有有超
8、过6000万个家庭在在使用。自动动化的智能家家居不再是一一幢被动的建建筑,相反,成成了帮助主人人尽量利用时时间的工具,使使家庭更为舒舒适、安全、高高效和节能。智能家居是现代代社会最热门门的话题之一一,它的目标标是通过网络络等信息通信信技术手段实实现对家居电电器等的智能能控制,使其其能够按照人人们的设定工工作运行,而而不论距离的的远近。智能能化与远程控控制是智能家家居的两大特特点。目前,已已经有越来越越多的机构和和个人开始了了对智能家居居的研究 随着网络技术术的发展,特特别是无线网网络的发展,网网络化智能家家居系统可提提供遥控、家家电(空调,热热水器等)控控制、照明控控制、室内外外遥控、窗帘帘自
9、控、防盗盗报警、电话话远程控制、可可编程定时控控制及计算机控制等等多种功能和和手段,使生生活更加舒适适、便利和安安全。 1.2物联网的的出现物联网是在计算算机互联网的的基础上,利利用RFIDD、无线数据据通信等技术术,构造一个个覆盖世界上上万事万物的的“Interrnet oof Thiings”。在这个网网络中,物品品(商品)能能够彼此进行行“交流”,而无需人人的干预。其其实质是利用用射频自动识识别(RFIID)技术,通通过计算机互互联网实现物物品(商品)的自动识别别和信息的互互联与共享。 物联网概念的问问世,打破了了之前的传统统思维。过去去的思路一直直是将物理基基础设施和IIT基础设施施分
10、开,一方方面是机场、公公路、建筑物物,另一方面面是数据中心心,个人电脑脑、宽带等。而而在物联网时时代,钢筋混混凝土、电缆缆将与芯片、宽宽带整合为统统一的基础设设施,在此意意义上,基础础设施更像是是一块新的地地球。故也有有业内人士认认为物联网与与智能电网均均是智慧地球球的有机构成成部分。 物联网把我们的的生活拟人化化了,万物成成了人的同类类。在这个物物物相联的世世界中,物品品能彼此“交流”,无需人的的干预。可以以说,这是一一个智能化的的世界。智能能家居是物联联网最生活化化的应用之一一:窗帘可以以自动感知光光线而关闭;空调更“听话”了,天热它它会把温度调调低,太潮就就会自动抽湿湿灯也知道节节能了,
11、房间间里没人会自自动灭掉。如如此等等,不不一而足。物物联网的应用用竟已经很广泛,遍遍及智能交通通、环境保护护、公共安全全、平安家居居、智能消防防、工业监测测、环境监测测等领域。物联网繁多的应应用,造就了了一个庞大的的产业链,从从互联网、电电脑、手机、天天线等IT通通讯领域,到到智能卡、芯芯片、传感器器、红外线产产品等工业领领域,再到冰冰箱、电视机机等制造领域域,环环相扣扣,商机巨大大。美国独立立市场研究机机构FOREESTER预预测,到20020年全球球“物物互联”业务(即物物联网业务),与“人与人通信信”业务(即互互联网业务)之比将达到到301。专家预预计,中国物物联网整体产产业在20115
12、年将超过过一万亿元规规模,20550年传感器器在生活中将将无处不在。可以想见,物联联网发展到一一定阶段,家家中的电器可可以和外网连连接起来,通通过传感器传传达电器的信信号。厂家在在厂里就可以以知道你家中中电器的使用用情况,也许许在我们之前前就知道家中中电器的故障障。某一天突突然有维修工工上门告诉家家中空调有问问题,我们还还惊异地不相相信。1.3智能家居居控制系统功功能智能家庭控制系系统的主要功功能包括家庭庭设备自动控控制、家庭安安全防范二个个方面。其中中家庭设备自自动监控包括括电器设备的的集中、遥控控、远距离异异地(通过电电话或Intternett)的监视、控控制及数据采采集。(1)家用电器器
13、的监视和控控制,按照预预先所设定程程序的要求对对热水器、微微波炉、视像像音响等家用用电器进行监监视和控制。(2) 热能表表、燃气表、水水表、电度表表的数据采集集、计量和传传送根据小区区物业管理的的要求所设置置数据采集程程序,通过传传感器对热能能表、燃气表表、水表、电电度表的用量量进行自动数数据采集、计计量,并将采采集结果远程程传送给小区区物业管理系系统。(3)空调机的的监视、调节节和控制,按按照预先所设设定的程序,根根据时间、温温度、湿度等等参数对空调调机进行监视视、调节和控控制。(4)照明设备备的监视、调调节和控制按按照预先设定定的时间程序序,分别对各各个房间照明明设备的开、关关进行控制,并
14、并可自动调节节各个房间的的照度。(5)窗帘的控控制,按照预预先设定的时时间程序,对对窗帘的开启启/关闭进行控控制。第2章 总体设设计2.1 整体介介绍本次设计以STTC89C52芯芯片为控制核核心,温度,湿湿度等传感器器为环境信息息采集源,以以Web控制制为辅助,来来制作一个物物联网空调监监控系统。在在原有的机械械式按键开关关的基础上,采采用无线遥控控器与Webb网页远程控控制,来控制制空调机组(如如风机,加湿湿器,风阀等等),实现了了远距离,多多角度对空调调机组进行实实时控制。此此外在本次设设计中,采用用多种传感器器想结合,智智能根据各传传感器采集的的数值进行自自动化控制,如如自动开关风风机
15、,智能调调节冷冻水量量,自动调节节风阀开度等等。并能够实实现故障诊断断,提供报警警,数据实时时数据与历史史数据查询并并Excell表输出。2.2系统设计计方案根据设计要求,系系统提供了包包括了核心控控制模块,WWeb服务器器,Web HTML模模块,数据采采集模块,继继电器模块,按按键模块,报报警模块,等等等。系统的的整体框图如如图1所示。 网页服务器(串口转网关)核心控制设备(以STC8052为核心)数据库信息设备状态信息传感器(温度,湿度)LCD显示模式,温度,湿度信息继电器风机水阀开度新风开度加湿器回风开度用户输入信息用户控制信息环境信息按键系统整体框图 12.3 功能设设计: 2.3.
16、1 多源控控制为了适应人们高高质量,便捷捷的生活需求求,本系统采采用多源控制制,即按键控控制,Webb网页远程控控制,系统自自动控制,这这三种控制相相结合。其中中Web网页页远程控制,是是指在离开服服务器以后,通通过互联网登登陆运行在特特定服务器上上的网站,然然后去查看,管管理当前空调调的运行,只只需第几网页页上相应的按按钮,就可以以轻松的打开开,关闭,控控制家中的空空调机组,已已达到远程控控制的功能。系系统自动控制制是指系统的的核心部分可可以根据外部部传感器所采采集的环境信信息(如温度度,湿度等)与与用户设定的的可以使人可可以较为舒适适的之作比较较,然后根据据比较结果对对相应的设备备进行调节
17、控控制,以保持持着个舒适的的值,为用户户提供一个良良好的温湿度度环境。 2.3.2 温度控制通过温度传感器器(如图2)采采集当前的温温度信息,送送到采集模块块中进行转换换,由MCGGS组态软件件进行分析,通通过与预设值值的对比,决决定冷水机组组的水阀开度度,使室温保保持在一个恒恒定的范围。同同时为了方便便控制,MCCGS组态软软件会将采集集到的温度值值发送到LCCD16022液晶屏上显显示出来。图2 温度传感感器 DS118B20 2.3.3 湿度控制通过温度传感器器(如图3)采采集当前的温温度信息,送送到采集模块块中进行转换换,由MCGGS组态软件件进行分析,通通过与预设值值的对比,决决定加
18、湿器的的水阀开度,使使室内湿度保保持在一个恒恒定的范围。同同时为了方便便控制,MCCGS组态软软件会将采集集到的温度值值发送到LCCD16022液晶屏上显显示出来。图3 湿度传感感器 th1100humm 2.3.4 风阀开度度控制风阀究竟是调节节阀还是开关关阀,要看工工程需要,绝绝大部分工程程都采用可调调节的风阀,但但是风阀调风风是很耗电的的,多数应采采用变频调风风比较节能。本设计中只有一台风机,既有新风又有回风的话, 通过风阀调节新-回风比例是可取的。根据新风通道中中的温度,湿湿度传感器以以及回风通道道中的温度,湿湿度传感器实实测的新风温温度及湿度,以以及回风温度度及湿度,调调节新风电动动
19、风门和回风风电动风门的的开度,使新新风和回风比比例控制在预预定值。在不不同的气象条条件下,应选选择不同的新新风回风比例例,以达到节节能的效果,减减少系统能耗耗。 2.3.5 模式式控制模式控制,就是是将集中电器器集中在一起起控制,例如如设定温度,冷冷冻水还是热热水,这是如如果用手动去去逐一开关就就显得比较繁繁琐,如果把把夏季模式开开,冷水机组组同冷冻水设设定为一种模模式,当有这这种需要时就就启动这种模模式,这样以以前繁琐的控控制就会变成成一步到位,并并且这种控制制方式用城区区实现起来也也较为容易。但但其中的模式式不必太多,以以免使系统的的操作变得复复杂,在具体体的设计只需需将常用的几几种情况(
20、场场景)设为固固定的模式来来控制即可,在在本次设计中中有手自动模模式,夏季模模式,冬季模模式,其中的的手自动是MMCGS组态态软件根据预预设与传感器器自动控制空空调机组。夏夏季,冬季模模式则是根据据不同的气象象环境设置室室内的温湿度度,冷水机组组是通冷冻水水还是通热水水。第3章 硬件设设计3.1 最小系系统模块STC89C552芯片 共共40引脚,188脚是通用II/O接口(pp1.0pp1.7),99脚rst复复位键,100、11脚RRXD串口输输入、TXDD串口输出,11219脚脚:p3接口 (12,113脚 INNT0中断00、INT11中断1,114,15:计数脉冲T00 T1 116
21、,17:WR写控制制RD读控制制输出端) ,18,199脚:晶振谐振器器,20脚接接地线,21128 pp2接口高88位地址总线线29: ppsen 片片外rom选选通端,单片片机对片外rrom操作时时 29脚(psen)输出低电平平30:ALLE/PROOG 地址锁锁存器31:EA room取指令控控制器,电源+5VV。图4 最小系统3.2 串口模模块 串口采用MAAX32322芯片,MAAX232芯芯片是美信公公司专门为电电脑的RS-232标准准串口设计的的单电源电平平转换芯片,使用+5vv单电源供电电。主要特点点有:1、符合所有的的RS-2332C技术标标准2、只需要单一一 +5V电电源
22、供电 3、片载电荷泵泵具有升压、电电压极性反转转能力,能够够产生+100V和-100V电压V+、V- 4、功耗低,典典型供电电流流5mA 5、内部集成22个RS-2232C驱动动器 6、内部集成两两个RS-2232C接收收器图5 串口模块 MAX32323.3 湿度传传感器模块湿度采集选用了了th1000hum湿度传感器,其其特点如下:(1)在与微处处理器连接时时仅需要一条条口线即可实实现微处理器器与th1000hum的的双向通讯。(2)测湿范围围 0%100%,固固有测湿分辨率0.5%。(3)支持多点点组网功能,多多个th1000hum可可以并联在唯唯一的三线上上,最多只能能并联8个,如如果
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