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1、 武汉轻工大学 毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目：基于光电探测的智能家居系统设计姓 名 黄 灼 彬 学 号 101204208 院（系） 电子与电气工程学院 专 业 电子信息科学与技术 指导教师 李 鸣 2014年6月15日III目录目录I摘要IIAbstractIII1.绪论11.1.智能家居的国内外发展概况11.1.1.智能家居的国外发展现状11.1.2.智能家居的国内发展状况21.2.研究智能家居的目的和意义21.3.智能家居的系统组成31.4.光电探测器在智能家居中的使用31.5.本文的主要研究方向32.系统总体的设计42.1.总体方案设计42.2.器件的选择42.2.1.控制
2、芯片选择42.2.2.光电探测器的原理及其选择62.3.A /D转换器82.4.本章小结93.防火系统硬件的设计103.1.电源模块的设计103.2.单片机电路103.2.1.晶振电路113.2.2.复位电路113.3.传感器控制电路113.4.声光报警电路123.5.数据采集与分析电路143.6.本章小结164.防火系统软件的设计174.1.基于Keil C51软件开发环境174.2.火灾报警系统主程序设计174.3.数据采集子程序184.4.本章小结205.系统的结果与误差分析215.1.光电烟雾探测器检定215.1.1.爆炸下限（LEL）概念介绍215.1.2.实验数据分析215.2.实
3、验误差分析24总结25谢辞26参考文献27附录28摘要随着现代科技的飞速发展，智能家居已成为我们生活的一部分。然而经济和城市建设的快速发展，火灾的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。所以，本文所介绍的智能家居系统中将会以防火系统作为重点详细介绍。本文通过介绍近年来国内外的智能家居发展概况，说明研究智能家居的目的与意义，以及本文所要设计的基于光电探测的家居系统主要关键所在。整个系统以AT89C51为控制芯片，光电感烟探测器为主要探测元件来进行设计，文中详细阐述了系统总体设计架构、硬件设计以及软件设计原理和方案，其中对于硬件部分的电路都有图解和分析，以便读者理解。最后，对该设计系统进行检定与误差分析
4、，通过对比烟雾浓度的理论和实际过程中测量的烟雾浓度值来看本设计在应用方面的可行性。关键词：智能家居系统；光电探测；防火系统AbstractWith the rapid development of modern technology, intelligent Home Furnishing has become part of our life. However, the rapid development of economy and city construction, the number of fires and the losses caused by a rising trend
5、year by year. Therefore, intelligent Home Furnishing system will be introduced in this paper to fire protection system as the key details.This paper introduces the intelligent Home Furnishing development situation at home and abroad in recent years, explain the purpose and significance of the resear
6、ch of intelligent Home Furnishing, and the design of the key Home Furnishing system based on photoelectric detection at. The system takes AT89C51 as the control chip, photoelectric smoke detector for detecting element to the design, the article describes in detail the overall design of system archit
7、ecture, hardware design and software design principle and scheme, which has charts and analysis for the circuit of hardware, so that the reader can understand. Finally, analysis of test and error of the design system, through the smoke concentration measurement comparison smoke concentration of theo
8、retical and practical values of the design process in the application feasibility.Keywords: Intelligent Home Furnishing system; Photoelectric detection; Fire protection system1. 绪论在21世纪生活的人们已经进入了一种快节奏、高强度的模式之中，生活中到处充满着竞争与压力，人们在对解决了吃饱穿暖的基础上，开始关注如何构建一个高度舒适、高度安全以及美观方便的家庭居所。由此，“智能家居”这个概念正式进入了人们的视野，不得不说如
9、今社会人们日益膨胀的需求使得家居智能化已然成为一种趋势。智能家居就是以住宅为平台，利用计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术，将家庭生活密切相关的报警技术、家电控制技术、网络信息服务系统等各子系统有机的结合在一起，构建高效的住宅设施与家庭事务的管理系统，通过中央管理平台，提升家居舒适性、便利性、安全性，并实现节能环保的家居。1.1. 智能家居的国内外发展概况智慧家居概念很早之前就被提出，但是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 Technologies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneti
10、cut）哈特佛市（Hartford）的“City Place Building”时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此全世界掀起了争相建造智能家居的狂潮。1.1.1. 智能家居的国外发展现状自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，许多经济发达的国家先后提出了很多智能家居具体的方案。智能家居在日本、澳大利亚、韩国等国都有广泛应用。日本的智能家居产业在国际上享有盛誉，不仅实现了室内的家用电器自动化，还使用生物学的方法实现了自动门识别系统。站在安装了摄像机的门口，1秒钟后，假如确认为公寓的住户，就会打开大门。假如你提着东西，也能打开大门。厕所内的洗手池前还安装有体重计，你可以在洗手的时候测量
11、体重，检测的结果将显示于显示器上，全家人的测量结果都可被保存。让家居做到完全自动化是澳大利亚智能家居的主要特点，而且看不到任何手动开关。如一个用来推门的按钮，在其内部装了模拟手指来实现自动激活；游泳池和浴室的供水系统被结合在一起，加水或者排水将自动化；花园里的灌溉系统在下雨天将自动停止等等很多智能自动化的装置。在房屋中的一处安装了42英寸的等离子屏幕用于监测，其余房间的显示设备都隐藏在房间的护壁板中。安全问题也很考验智能家居的最终性能，在澳大利亚的智能家居安全系统里，传感器数量庞大，系统甚至可以检测出来一只飞行的小虫。韩国的数字化家庭系统特征可用4A描述，即Any Where，Any Time
12、，Any Device，Any Service，来说明系统在任何时间、任何地点都能让主人获得任何服务、操控家里的任何用具。比如，主人外出时，客厅里的录影机可以按要求将电视节目录制到硬盘上，录好的节目可在电视、个人电脑和PDA上随时播放；厨房中，联网的电冰箱成了其他智能家电的控制中心，冰箱不仅可以提供实物，还能上网、看电视，听起来不可思议；卧室内设有保健系统，可以监控到人的体温、脉搏和呼吸频率，医生可以根据这些来为主人提供及时的保健服务，通过网络和显示器，医生可“面对面”向病人提供服务。1.1.2. 智能家居的国内发展状况在国内，智能家居是一种基于小区的多层次家居智能化解决方案。它综合利用计算机
13、、网络通讯、家电控制、综合布线等技术，将家庭智能控制、信息交流及消费服务、小区安防监控等家居生活有效地结合起来，在传统“智能小区”的基础上实现了向家的延伸，创造出高效、舒适、安全、便捷的个性化住宅空间。2000年概念年：国内在这一年才开始有智能家居这个概念。通过网络、电视和许多刊物的宣传，许多小区住户开始了解到智能家居。各房产商户在楼宇的设计上也开始考虑实现智能化功能的设施，少数较为高级的住宅小区已经普及了比较全面的智能家庭网络。2001年研究开发年：在硬件和软件方面去实现智能家居都具有一定的困难，在短期内是很难研发成功的。国外对于这个系统过程的完成一般需要经过3年的时间，正因为已经有了国外的
14、一些经验可供参考，我国只花了2年的时间。2002年实验年：在这一年中，有些前卫的高档住宅小区和私人住宅，实现了家居在控制和管理上的智能化，一般居民的住宅和小区也已经接入了宽带网，这为智能家庭网络功能的完善打好了基础。2003年至2004年推广年：我国自行研制的智能家居系统已经比较成熟，基本有能力与国外的产品相抗衡，开始力行推广。2005年至2007年普及年：就从技术方面而言，我国的智能家居与欧美地区的差距并不大，仅滞后2年，在这几年中，我国自行研发的智能家庭网络系统和产品开始走进普通居民的家中1。1.2. 研究智能家居的目的和意义虽然在目前智能家居系统的发展有了一定的进展，而且各式各样的相应产
15、品也在市面上出现，但就从总体的发展而言，并未达到人们所期望的那样尽心尽意，尤其是行业中统一的标准和权威产品阻碍了智能家居的发展。随着人们生活条件的不断提高，对于家居环境提出的要求也越来越高，如何构建一个令人满意的家庭居所在生活21世纪以及未来的人们心中是至关重要的。1.3. 智能家居的系统组成智能家居系统包含以下主要的子系统：布线系统、网络系统、控制管理系统、照明控制系统、背景音乐系统、家庭影院与多媒体系统、安防系统、环境控制系统八大系统。其中，控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统是必备系统，其余为可选系统2。1.4. 光电探测器在智能家居中的使用智能家居系统是一项庞大的工程，其中的防火系统对其来讲更是十分重要的组成部分，而与防火系统中以光电探测技术为主要核心。光电探测器技术已经在广泛地运用于人们的生活当中，目前以主要应用于火灾探测的光电感烟探测技术最为完善。在当前火灾探测中主要有感温探测和感烟探测两种手段。感烟探测可以在火灾发生之前进行报警，所以在
