物联网智能家居控制系统

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1、文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 四川信息职业技术学院2014年四川省高职院校物联网大赛设计设计题目:智能家居控制系统 姓 名:段绍华 刘富精 徐建 李俊男 指导教师:黄超 2014 年 12 月 05 日 / 目录目录0摘要1第1章 方案设计21.1 项目背景21.2建设目标21.3需求分析21.3.1功能需求分析21.3.2对技术架构的要求分析31.4总体设计31.4.1总体设计目标31.4.2系统整体流程设计31.5系统详细流程3第2章 硬件电路设计42.1内容及其原理42.2红外收发模块42.3无线收发模块52.4电源模块112.4.1 LM7805基本介绍112.4.2

2、 LM1117基本介绍132.5 单片机的选择142.6硬件的主要两大模块162.6.1 串口无线主机收发模块162.6.2 红外终端收发模块17第3章 软件部分设计183.1 手机终端控制界面183.2 电脑服务器控制界面193.3 TCP协议的运用20附录一23服务器部分程序代码23客户端部分程序代码24附录二2751单片机控制空调部分程序代码27智能家居控制系统市场前景36总结37摘要本设计主要是一个基于物联网控制的智能家居控制系统，主要是通过手机无线传输数据给电脑服务器，服务器在以串口的方式发送给串口无线主机，串口无线主机在通过nRF905无线模块把数据发送给红外收发器终端，最后红外终

3、端在通过红外发送器把信号发送给智能家居。从而得到了对智能家居的控制。本系统主要分为四大模块：手机终端模块、电脑服务器模块、串口无线收发器模块、红外收发器模块。关键词：智能家居；无线组网；nRF905； 第1章 方案设计1.1 项目背景智能家居是在互联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的

4、居住环境，提供全方位的信息交互功能。智能家居又称住宅智能化，是智能建筑的重要组成部分。它随着科技的高速发展和人们生活要求的不断提高而应运而生，成为21世纪的热点技术。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，该过程（系统）利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术构建与家居生活有关的各种子系统。并将其结合在一起。通过统筹管理，将智能家居的被动静止结构转变为具有智慧的新动态，为住户生活提供全方位的信息交换功能。帮助家庭和外部使用者与家庭环境之间保持信息交流畅通，优化人们的生活方式。1.2 建设目标 随着科技的不断发展，现在人类也进入了物联网时代，随着物联网时代的到来，使人类的生活水平也大大的

5、提高了，现在人们不仅仅是想着吃好和穿好，而是向往一种智能化的生活方式，智能化能极大的提高人类的生活效率、能极大的提高工作效率以及经济等各方面。本设计主要是基于物联网的一个智能家居控制系统，这给人们的生活带来了极大的便利。1.3 需求分析1.3.1功能需求分析随着整个社会的发展步伐，人们的生活在快节奏的基础上越来越丰富和多元化，对于家居装修，也提出了越来越多的需求。如今，时尚、个性、环保、舒适等等，这些词语已频频出现在住房装修装饰现场。本次设计主要是做一个关于智能家居的控制系统，能实现基本的对空调、投影仪、窗帘等等的控制。 1.3.2 对技术架构的要求分析 对于这次设计，主要有四个模块，第一手机

6、发送模块，第二电脑主机模块，第三红外接收模块，第四红外发送模块。1.4总体的设计1.4.1 总体设计目标 要达到能够远距离的远范围的进行控制，要达到控制的灵敏度高、实用价值高、操作简单化、体积要小等标准。1.4.2 系统整体流程设计 首先第一步进行硬件电路的设计，这里主要包括电路的设计和PCB制版。 第二就是程序代码的编写，以及工艺的制作。 第三就是板子的组装与调试。1.5 系统详细流程主要分为四大模块系统功能框图，如图1-1所示。串口接收接收并通过905发送手机发送指令电脑服务端接收 无线905接收在通过红外发出红外编码信号给设备 图1-1 系统整体框图第2章 硬件电路设计2.1.内容及其原

7、理这主要是一个智能家居控制系统，可以通过手机或者电脑就可以对智能家居进行控制，实用性非常的方便。原理主要利用单片机进行控制，首先我们这个智能家居主要分为四大模块，有手机终端模块、电脑服务器主机模块、串口无线收发器模块、红外收发器模块。它主要通过上位机编程，最后通过手机发射数据给主机服务器，在由主机以串口的方式发给串口无线主机，在由串口无线主机通过以nRF905无线模块的方式把数据发送给红外收发器，最后红外收发器把接收到的数据以红外波的方式发给家居，从而实现了对智能家居的控制。2.2.红外发送模块 红外线发光二极管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓GaAs）制成PN结，外加正向偏压向PN结注入电

8、流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830950nm，半峰带宽约40nm左右。其最大的优点是可以完全无红暴，（采用940950nm波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）而延长使用寿命。光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为380nm780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红光长的称为红外光。 这里主要通过接收服务器主机发出的信号，使之在P1.0和P1.2两引脚上产生一个38KHz的红外波，主要起调制作用。如图2-1所示，电路中

9、调节RP1就能改变红外的发射与接收距离。 图2-1 红外发送电路图2.3 无线模块 主要用的是nRF905无线模块，它具有体积小，性能好等优点。如图2-2所示。 图2-2 nRF905实物图 1.模块介绍 NRF905无线模块特点： (1) 433Mhz 开放ISM 频段免许可证使用。 (2) 最高工作速率50kbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合。 (3) 125 频道，满足多点通信和跳频通信需要。 (4) 内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制。 (5) 低功耗1.9 - 3.6V 工作，待机模式下状态仅为2.5uA 。 (6) 收发模式切换时间 650us 。

10、 (7) 模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便。 (8) TX Mode: 在+10dBm情况下，电流为30mA; RX Mode: 12.2mA 。 (9) 标准DIP间距接口，便于嵌入式应用。2.接口电路管脚说明 管脚 名称 管脚功能 说明 1 VCC 电源 电源+3.33.6V DC 2 TX_EN 数字输入 TX_EN=1 TX模式TX_EN=0 RX模式 3 TRX_CE 数字输入 使能芯片发射或接收 4 PWR_UP 数字输入 芯片上电 5 uCLK 时钟输出 本模块该脚废弃不用，向后兼容 6 CD 数字输出 载波

11、检测 7 AM 数字输出 地址匹配 8 DR 数字输出 接收或发射数据完成 9 MISO SPI 接口SPI输出 10 MOSI SPI 接口SPI输入 11 SCK SPI 时钟SPI时钟 12 CSN SPI 使能SPI使能 13 GND 地 接地 14 GND 地 接地 说明：(1) VCC脚接电压范围为3.3V3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模块。推荐电压3.3V左右。(2) 除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。当然对3V左右的单片机更加适用了。(3) 硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机IO口

12、模拟SPI不需要单片机SPI模块介入，只需添加代码模拟SPI时序即可。(4) 13脚、14脚为接地脚需要和母板的逻辑地连接起来。(5) 排针间距为100mil,标准DIP插针。(6) 与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要。 (7) 其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列单片机IO口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块! 如果是3.3V的，可以直接和RF905模块的IO口线连接。3.模块引脚和电气参数说明RF905模块使用Nordic公司的nRF905芯片开发而成。RF905 单片无线收发器工作在433/868/915MH

13、Z 的ISM 频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC 可以很容易通过SPI 接口进行编程配置电流消耗低在发射功率为10dBm 时发射电流为30mA 接收电流为12.5mA. 进入POWERDOWN 模式可以很容易实现节电。4.工作模式 nRF905采用Nordic公司的VLSI ShockBurst技术。ShockBurst技术使nRF905能够提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，nRF905提供给应用的微控制器个SPI接口，速率由微控制器自己设定的接口速度决定。nRF905通过ShockBurst作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。在ShockBurst RX模式中，地址匹配AM和数据准备就绪DR信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自接收完成。在ShockBurst TX模式中，nRF905自动产生前导码和CRC校验码，数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成总之，这意味着降低MCU的存储器需求也就是说降低MCU成本，又同时缩短软件开发时间。（1）.