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1、课程论文智能家居控制系统摘 要智能家居也称智能住宅聪明家。智能家居是以住宅为平台，它将建筑结构与网络通信、信息家电、设备自动化控制进行综合的系统集成。它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，而且提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还可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。 关键词：
2、智能家居 计算机技术 自动化控制 网络通信目 录1.智能家居控制系统的控制原理31.1物联网应用于智能家居31.2智能家居控制系统结构31.3智能家居主要控制模块的设计方法41.3.1无线通讯遥控器模块51.3.2可视门禁控制模块51.3.3窗帘控制模块61.3.4防盗报警模块62.使用智能家居控制系统的特点72.1家居电器远程控制72.2定时控制72.3智能照明72.4万能遥控集中控制82.5网络控制82.6家电控制83.结束语81.智能家居控制系统的控制原理1.1物联网应用于智能家居 物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和
3、扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。它通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网应用图见下图1 图1 物联网应用 物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义，2011年物联网已经纳入国家十二五发展规划中，将来物联网在智能家居方面发展也是一个主流方向。1.2智能家居控制系统结构家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警
4、、智能娱乐系统、可视对讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成，框图如图2和图3所示。 图2 智能家居系统结构框图 图3 智能家居控制系统应用1.3智能家居主要控制模块的设计方法系统可以采用AT89S52单片机为主控制器。AT89S52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。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
5、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。且S系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试1.3.1无线通讯遥控器模块该模块由发射端与接收端组成，无线发射装置连接上位机（主机）串口通讯与无线接收装置连接主控器（51单片机）的串口能进行无线通讯。通过上位机里的智能家居系统用户界面的相应控制按钮，可使无线发射装置发射出信号给无线接收装置，无线接收装置经过串口送入主控器（51单片机），由主控器（51单片机）负责处理来自串口的信息，主控器（51单片机）接收到信号后，相应的控
6、制门、窗、灯的开关；无线发射装置另又接入3*3矩阵键盘，当确定有按键按下时，主控器（51单片机）接收到信号，亦可执行相应的命令控制门、窗户、窗帘、灯的开关。1.3.2可视门禁控制模块主控器（51单片机）采用矩阵键盘扫描，把按键按行列组成矩阵，在行列交点上都对应有一个键，这样使用的按键要少，为判定有无键被按下以及被按键的位置，这种称为键扫描法。采用矩阵键盘扫描节约了单片机大量的I/O口，免去了上拉电阻为焊接带来了方便，提高了整块电路板的美观度。首先判定有没有键被按下，然后再判定被按键的位置，因为键盘矩阵有键被按下时，被按键处的行线和列线被接通，使得开关之间接通。当扫描表明有按键被按下之后，紧接着
7、应是进行去抖动处理，当确定有按键被按下时，相应的显示出所按数值，并液晶屏TX-1602显示所按下数据，当输入密码正确时，主控器（51单片机）接收到信号，然后发出指令，使绿灯I/O口为低电平并驱动ULN2003，通过芯片ULN2003低压控制高压驱动12V电机的转动，则绿灯点亮并能使电机转动，把门打开；当输入密码错误时，主控器（51单片机）使红灯I/O口为高电平，则红灯点亮。报警电路用两个555接成，前者产生一定的报警延时，通过改变RC的值可改变延时时间，后者为多谐振荡器通过电位变化，产生相应的输出频率。输出端产生的脉冲经三极管驱动后接扬声器，就能发出报警声音。每一按下按键，输出的脉冲传给主控器
8、（51单片机），主控器（51单片机）发出指令给蜂鸣器让其产生按键的声音，可提醒人们所按次数是否正确。此外，在屋内也可对门进行控制，当有客人来时，只需按下按键，则大门打开。1.3.3窗帘控制模块本模块由光控部分，电机驱动以及红外接收来实现对窗帘的控制。两个等量电阻构成的分压器中点接运算放大器LM358的反向输入端，从而使放大器的输出电压为1/2U。白天有光照时，光敏电阻传感器对外部环境进行采光，此时阻值小，反向端电压高于正向端，则运算放大器LM358输出端输出高电平，使控制窗帘部分的电机驱动；反之天黑时，光敏电阻传感器阻值大，正向端电压高于反向端，运算放大器LM358输出端输出低电平，则电机不转
9、动。因此，当光敏电阻传感器采集的模拟信号通过运算放大器LM358传给主控器（51单片机）后，主控器（51单片机）驱动电机，实现天亮时窗帘自动打开；天黑时窗帘自动关闭同时打开室内的灯。当窗帘拉开或收回到一边时，左右两侧的红外二极管接收信号，把信号传给主控器（51单片机），主控器（51单片机）再发出停止指令给电机，电机则停止转动。通过用红外二极管停止电机的转动能防止电机不停空转而被憋坏，且用红外控制窗帘的停转，能防止突然断电再被开启时，电机再次转动固定转数而烧坏电机。1.3.4防盗报警模块本模块采用了被动式红外报警器热释电红外传感器KDS9。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线
10、，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有：不需要用红外线或电磁波等发射源；灵敏度高、控制范围大；隐蔽性好，可流动安装的特点。当人体辐射的红外线被聚焦在KDS9的探测元上时将输出电压信号，由于电压十分微弱，所以用运算放大器LM358对其进行两级放大，以获得足够的增益。当放大后将这个高低电平变化的信号的下降沿信号作为555连接成的单稳态电路的触发信号，让其输出脉宽为5s的低电平信号。再用这一脉宽信号作为555多谐振荡器报警电路得输入控制信号，产生5s的报警信号，最后用三极管8550再次对电信号放大，使其有足够
11、大的电流来驱动喇叭发出报警声。热释电红外传感器设计的监控报警系统具有结构简单成本低等优点经过多次测试,该系统工作情况稳定2.使用智能家居控制系统的特点2.1家居电器远程控制 上班途中,突然想起忘了关家里的灯或电器,发个短信就可以把家里想要关的灯和电器全部关掉；下班途中，发个短信先把家里的电饭煲和热水器启动，让电饭煲先煮饭,热水器先预热；等您回到家，马上就可以洗个热水澡 ,并可立即享用香喷喷的饭菜啦；若是在炎热的夏天，您可以发个短信把家里的空调先开启，回家后就能享受丝丝凉意啦!在家里,您可直接拿起分机电话就可以控制家里所有的灯和电器。2.2定时控制早晨，您还在熟睡，卧室的窗帘准时自动拉开，温暖的
12、阳光轻洒入室，轻柔的音乐慢慢响起，呼唤您开始全新生活每一天；当您起床洗漱时，微波炉（电饭煲）已开始为您烹饪早餐，您就可以马上享受营养早餐；餐毕不久，音响自动关机，提醒您赶快上班；轻按门厅口的 “全关”键，所有的灯和电器全部熄灭，安防系统自动布防，这样您就可以安心上班去！当您和家人外出旅游时，可设置主人在家的虚拟场景灯光，这样小偷就不敢随意轻举妄动！傍晚，系统将根据您设定的模式自动打开景观绿化的浇灌，无须象以往那样劳驾您亲自逐个开启。2.3智能照明（1）轻松替换：无论新装修户,还是已装修户,只要在普通面板中随意暗接超小模块,就能轻松实现智能照明,让生活增添更多亮丽色彩。 （2）会客模式：当家中来
13、客人，您只需轻触遥控器上的会客按钮，您的客厅的灯光自动亮起，无须象以往那样逐个开启。 （3）娱乐模式：逢年过节或家中来客人，中国的传统习惯都会把家中的 您只需轻 触遥控器上的娱乐按钮，您的家中事先设定好的灯光将自动亮起，能让您和家人分享节日的温馨与浪漫。无须象以往那样逐个开启。 （4）起夜模式：夜间入睡，您只需轻触遥控器上的起夜按钮，您的家中事先设定好夜间辅灯将自动亮起，同时将其他灯光关闭，使灯光更富人情味。无须象以往那样逐个进行启闭，方便及至。 （5）全开全关: 轻松实现灯和电器的一键全关和所有灯的一键紧急全开功能。 2.4万能遥控集中控制 万能遥控集电视、空调、DVD、机顶盒等遥控器功能于
14、一体，不仅能控制上述电器还可控制家中的灯光、电器、窗帘等电器,轻松集中控制家里的所有灯和电器。万能遥控外观更小巧,使用更方便。夜晚，如有突发事件,只要按一下全开紧急按键,所有灯就全部同时亮起；睡觉前，只要按一下全关按键,所有灯和电器就全部关掉。无需再担心忘了关某些电器。2.5网络控制 无论在家中或在外地通过户联网，您只需鼠标轻松点击电脑，或通过智能手机就可实现所有灯和电器的智能控制，功能更强大，控制更方便，介面更直接更美观！ 2.6家电控制 通过智能插座、红外转发器、定时控制器等智能产品的随意组合，无需对现有普通家用电器进行改造，就能轻松实现对家用电器的定时控制、无线遥控、集中控制、电话远程控
15、制、场景控制、电脑控制等多种智能控制。3.结束语 这次论文设计让我学习受益很多，加固了基础性知识，对智能家居控制系统方面的知识有更深刻的理解。做这次的课程设计是很有难度的，主要是因为基础性知识掌握不好，所以要花很长时间来学习 查找资料，把整个原理弄清楚，但是经过这次的设计会给以后的学习方向有了更清晰的目标的。4.参考文献1童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第四版).高等教育出版社,2006.2周洪,胡文山, 张立明等. 智能家居控制系统M . 北京: 中国电力出版社, 2006.3 郑君刚. 基于无线传感器网络技术智能家居报警系统设计J . 沈阳建筑大学学报(然科学版) , 2008 (2) 4 王松德. 热释电红外传感器在无线遥控报警系统中的应用J . 光谱学与光谱分析,2007 (6)
