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1、宁波大学本科毕业设计（论文）电气自动化毕业论文题目：基于RF模块的门窗监控系统设计 专 业：电气自动化摘要【摘要】本设计中的门窗监控系统是指一种基于SILABS公司的增强型单片机C8051F系列单片机组成的具有多种环境监测途径、集成简单防盗报警功能、智能自主动作及遥控功能的家居门窗系统。本系统在硬件上可分为两部分，分别为门上系统和遥控系统。门上系统通过配套的各种传感器对门窗的周边环境进行检测。将检测到的信号通过处理辨识做出相应动作，并通过RF无线模块与遥控系统进行通信。遥控系统通过RF无线接受信息并显示在LCD上，将键盘控制命令传输到门上系统使其有相应的动作。根据目前的方案设计，本系统将包括亮
2、度、晴雨、红外感应装置。各路装置控制系统在预设定的环境下动作门窗及窗帘或遥控动作门窗。【关键词】环境监测；RF无线；遥控；LCD显示；8051F；RF无线。Window-based RF module control systexm designAbstract【ABSTRACT】 The objective of this design of door and window control system is based on the companys enhanced SILABS C8051F MCU MCU composed of channels with a variety of
3、environmental monitoring, integrated simple anti-theft alarm, remote control intelligent autonomous movements and home windows and doors.The system hardware can be divided into two parts, namely, the door system and remote control systems.Door system by supporting the various sensors on the doors an
4、d windows of the surrounding environment for testing. The detected signal by processing the identification to make the appropriate action, and through RF wireless module to communicate with the remote control system. RF wireless remote control system by receiving information and displayed in the LCD
5、 on the keyboard control commands transmitted to the door system to a corresponding action.Under the current design, the system will include brightness, rain or shine, infrared sensing devices. Control System from various quarters in the pre-set environment action doors, windows and door and window
6、curtains or remote control action.【KEYWORDS】environmental monitoring; RF wireless; remote control; LCD display; 8051F; RF Wireless目录摘要IAbstractII目录III1绪论11.1引言11.1.1智能家居简介11.1.2门窗监控系统简介11.2研究基于RF模块的门窗监控系统课题的作用和意义21.2.1当前门窗监控系统存在的不足及本设计的优势21.2.2本设计的应用意义21.3本设计的主要内容32本设计涉及的集成开发环境简介42.1单片机软件的开发环境简介42.1
7、.1Keil C51特性简介442.1.2用于单片机开发的C51基础的知识介绍342.1.3keil C51编程的有关知识62.2系统硬件EDA开发工具62.2.1Protel99se软件简介62.2.2Protel 99 SE的系统组成73系统硬件部分设计83.1系统方案论证83.1.1微处理器单元方案选择比较和论证83.1.2无线模块选择方案比较和论证83.1.3门体模型方案选择比较与论证103.1.4电机及驱动部分方案选择比较与论证103.1.5传感器模块方案选择比较与论证113.1.6人机界面方案选择比较和论证123.1.7报警模块方案选择比较和论证133.1.8电源供电方案选择比较和
8、论证133.28051F330芯片的配置及外围电路设计143.2.18051F330芯片的配置资源描述143.2.28051F330最小系统的设计153.2.38051F330系统的调试接口163.2.4显示部分电路设计173.2.5键盘部分电路设计183.3无线模块部分电路设计13183.3.1RF12简介193.3.2RF12电路硬件应用电路203.4传感器模块电路设计203.4.1温湿度传感器213.4.1.1DTH-11简介213.4.1.2电路硬件应用电路213.4.2亮度传感器213.4.2.1光敏电阻简介213.4.2.2光敏电阻搭建亮度传感器应用电路213.5红外模块部分电路设
9、计233.5.1红外对射管简介233.5.2红外对管应用电路图233.5.3电路原理233.6电机驱动部分电路设计233.6.133886芯片简介233.6.2电路设计233.7电源模块电路设计233.7.11117芯片介绍233.7.2电源模块电路设计233.8门体制作234系统的软件设计234.1C8051F330编程234.2RF12编程234.3门上系统的软件设计234.3.1引脚与中断资源的相关配置244.3.2程序流程254.3.3温湿度模块软件264.3.4亮度部分AD模块软件274.3.5红外部分软件284.3.6显示部分软件284.3.7无线部分软件284.4遥控系统的程序设
10、计294.4.1键盘程序294.4.2液晶程序294.4.3无线程序305联机调试335.1调试红外部分与中断335.2调试AD335.3调试液晶345.4调试无线345.5门体调试355.6总体调试366总结与展望386.1增加Zigbee组网的功能386.2增加无线模块的发送距离38参考文献40致谢5031 绪论1.1 引言 随着国民收入的增长，人们的生活消费理念正在逐渐改变。人们开始对身边的智能家居有所了解和追求。从最常见的自动洗衣机到世界首富比尔盖茨的智能豪宅，自动智能的产品已经迅速地渗透到我们的生活中。而人们对门窗的动作在家居生活中的出现频繁程度注定使门窗电子产品在智能家居产品中占有
11、一席之地。门窗监控系统的研究和应用正在广泛地发展起来。目前市场上能见到的门窗监控系统少之又少，而且大都用途特殊、结构复杂，在家居自动产品中更是凤毛麟角。但是不可否定的是自动智能的门窗监控系统拥有巨大的市场前景。网络资料市场调查显示，门窗控制系统有广阔的市场，而且需求量在不断增加。1.1.1 智能家居简介智能家居又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Elecctronic Home、E-home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Net/Networks for Home）、网
12、络家居（Network Home）、智能家庭/建筑（Intelligent Home/Building）。智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。1.1.2 门窗监控系统简介监控系统是指应用光纤、同轴电缆、无线等通讯介质将被监控对象的信息传输到控制监督端，并在控制端对信息进行存
13、储、分析处理，同时根据处理结果给执行机构下达动作命令。它能实时、形象、真实地反映被监控对象，不但代替了人眼对被监控对象的监督，而且扩大了人眼的机能，它可以在恶劣的环境下代替人工进行长时间监视和智能处理，报警系统设备对非法行为进行及时报警。 监控系统一般由前端部分、传输部分、控制部分、执行机构、显示部分、报警部分以及系统供电组成的完整系统。门窗监控系统是指集成在门窗上专用的、和门窗功能紧密结合的监控系统。通常构成门窗监控系统的各个部分为：前端部分：前端进行对门窗周围环境变量的采集。采集工具包括各种专用传感器，如温度、湿度、光亮度传感器对温湿度、亮度的参数采集；以及摄像头红外对射管等设备对门窗周围
14、物体进行监视。传输部分：应用光纤、同轴电缆、无线等方式将前端部分采集的信号实时可靠地传输到控制部分。控制部分：单片机、ARM等中央处理芯片对信息进行分析处理、逻辑分析，将分析结果分别下达到执行机构、显示部分和报警部分。执行机构：电机、继电器等执行器件，受控制部分控制命令控制。显示部分：LCD液晶显示、LED灯、数码管等显示器件，显示内容由控制部分控制。报警部分：蜂鸣器、警铃、语音喇叭、警灯等报警器件，警报状态由控制部分控制。系统供电：为系统提供相应幅值的工作电压。如5V、3.3V直流电压分别为电机和控制芯片供电。1.2 研究基于RF模块的门窗监控系统课题的作用和意义随着电子技术的飞速发展，自动
15、控制系统智能家居产品的应用已经渗入我们生活的方方面面，其重要性不言而喻。自动化技术正飞速发展，迅速向各种行业的深入渗透，有着巨大的市场空间，射频无线技术更是在当前各个领域蓬勃发展，将射频无线与门窗监控系统结合起来开拓更为广阔的市场。本设计就是一个基于RF模块的门窗监控系统的具体实例。1.2.1 当前门窗监控系统存在的不足及本设计的优势当前门窗监控系统大多数采用红外遥控的方式与处理器控制器相连，遥控端没有可视界面，或者有单工显示，显示内容主观性强，显示内容为遥控器下达的状态命令，且遥控距离短方向性强，可靠性低。而本设计中将设计一种基于RF无线技术的连接方式，其遥控端与被控端为半双工工作方式，两端都可以作为接受数据和发送数据的终端，可以实现遥控
