基于單片機的智能家居控制系統(tǒng)

1、基于單片機的智能家居控制系 統(tǒng)作者:日期:單片機原理與應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計報告題目基于單片機的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計專業(yè)班級：姓名：_時 間: 指導(dǎo)教師:單片機課程設(shè)計項目系列：基于單片機的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計一.設(shè)計要求(一)基本功能家居內(nèi)無人時，切斷所有家電的2 20v 電源，既消除了各種電器的待機能耗 ，又避免了因 供電異常、屋內(nèi)漏水等不可預(yù)知事件損壞電器的危險。(2)通過預(yù)設(shè)時間和時長控制娛樂性家電，避免了孩子在家因過度娛樂而延誤學(xué)習(xí)。(3 )所有電器的電源都直接通過系統(tǒng)控制進(jìn)行供電/斷電，在使用電器時無需插拔電源插頭，避免了因經(jīng)常插拔電源插頭而造成接觸不良及觸電的危險。(4 )根據(jù)預(yù)設(shè)

2、室內(nèi)溫度和濕度對空調(diào)和加濕器自動進(jìn)行啟/?？刂?，以達(dá)到最佳舒適度。(5)各電器的工作狀態(tài)在主控面板上以 led直觀顯示，并通過鍵盤集中控制電器，例如在觀看電視時可隨手打開/關(guān)閉廚房電灶。(6)遠(yuǎn)程控制家電的啟動操作。(7)設(shè)定/顯示日期、時間、星期及定時叫醒服務(wù)。(8)為避免煤氣中毒設(shè)置了一氧化碳及燃?xì)鈭缶?9)煙感和水感可及時發(fā)現(xiàn)家居內(nèi)的水、火災(zāi)并報警。(10)通過門磁和窗戶紅外線完成防盜報警。(二)擴(kuò)展功能加入住宅配房安全防盜報警功能和住宅門禁系統(tǒng)功能。二.計劃完成時間 三周1 .第一周完成軟件和硬件的整體設(shè)計，同時按要求上交設(shè)計報告一份。2 .第二周完成軟件的具體設(shè)計和硬件的制作。3

3、.第三周完成軟件和硬件的聯(lián)合調(diào)試。目錄1引言？昔誤!未定義書簽 2總體設(shè)計方案?昔誤!未定義書簽。2 . 1設(shè)計思路錯誤!未定義書簽2. 1 .1方案確立?昔誤!未定義書簽。2 . 2總體設(shè)計框圖 錯誤!未定義書簽3設(shè)計原理分析?昔誤!未定義書簽。3.1傳感器模塊的設(shè)計 錯誤!未定義書簽3. 1.1煙感傳感器 錯誤!未定義書簽3.1 .2門磁、紅外探測器錯誤!未定義書簽3.1.3熱釋電傳感器 錯誤!未定義書簽錯誤!未定義書簽。錯誤!未定義書簽。3. 2矩陣鍵盤模塊錯誤!未定義書簽3. 3單片機最小系統(tǒng) 3.4顯示模塊?!昔誤!未定義書簽。3 .5輸出部分?昔誤!未定義書簽。4總結(jié)與體會?昔誤!

4、未定義書簽。參考文獻(xiàn) 附錄一程序流程圖?昔誤!附錄二程序列表8?基于單片機的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要：介紹了以單片機為核心，并加以熱釋電傳感器、煙感傳感器、振動傳感器、門磁和紅外報警系統(tǒng)，共同構(gòu)成了智能家居控制系統(tǒng)。制作簡單、方便、價格低廉，適宜廣大用戶消費。關(guān)鍵詞：智能家居報警傳感器矩陣鍵盤1引言隨著中國信息化發(fā)展水平的逐步提高，智能化系統(tǒng)越來越受人們的重視。智能家居系統(tǒng)將現(xiàn)代高科技控制手段運用于家居設(shè)計，通過一套專用控制系統(tǒng)將室內(nèi)家居，家居環(huán)境，家用電器，室外場所（車庫、花園等），防盜報警（門磁探測器、玻璃探測器、紅外探測器）、安檢系統(tǒng)（煙感探測器、煤氣泄露探測器 ）和智能設(shè)備有機的融為

5、一個整體，統(tǒng)一控制起來，并通過 電話網(wǎng)絡(luò)對所有家電進(jìn)行異地或遠(yuǎn)程開啟、關(guān)閉控制。2總體設(shè)計方案2.1 設(shè)計思路根據(jù)設(shè)計要求可以分為以下幾個模塊：傳感器模塊、矩陣鍵盤、單片機最小系統(tǒng)、顯示模 塊和輸出部分。2.1.1 方案確立傳感器模塊主要有煙感傳感器、門磁探測器、紅外探測器和熱釋電傳感器。用于室內(nèi)的 安檢系統(tǒng)（煙感探測器、振動探測器）、防盜報警（門磁探測器、紅外探測器）、省電模式（熱釋電傳感器）。矩陣鍵盤和單片機最小系統(tǒng)是實現(xiàn)該設(shè)計的基本部分。p 1 口，晶振選用6 mhz。顯示模塊和輸出部分用于顯示時間、 報警，并以指示。2 .2總體設(shè)計框圖鍵描單 3_數(shù)碼_片復(fù)位、機矩陣鍵盤選用單片機的啟

6、動（停止）家用電器、安檢傳感_甲：希報警3設(shè)計原理分析3.1傳感器模塊的設(shè)計當(dāng)傳感器檢測到信號（煙霧、人體發(fā)射的紅外線）時，會輸出一組高低變化的電平，送往單片機的i /o 口。3 . 1 .1煙感傳感器煙感傳感器是檢測室內(nèi)的煙霧量，當(dāng)室內(nèi)的煙霧量超過一定值時，傳感器發(fā)出信號，即 有高電平輸出，使報警電路報警。3.1.2門磁、紅外探測器門磁、紅外探測器也用于防盜報警系統(tǒng)。門在關(guān)閉狀態(tài)下，門磁處于斷開狀態(tài)，此時無輸出當(dāng)門被打開時，門磁吸合，此時有高電平輸出。3. 1 .3熱釋電傳感器熱釋電傳感器用于檢測室內(nèi)是否有人。在無人時，讓系統(tǒng)處于省電模式；有人時，跳出省電模式。3 . 2矩陣鍵盤模塊該系統(tǒng)采

7、用矢i陣式鍵盤，外觀美觀，便于擴(kuò)展。主要用于時間的調(diào)整和家用電器的啟停操 作。每一水平線（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通。在這種 行列矩陣式非編碼鍵盤的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行有無鍵按下的程序段，當(dāng)確 認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵被按下。對鍵的識別常用逐行掃描查詢法。如圖 2所示。vcc圖2矩陣鍵盤電路圖3.3單片機最小系統(tǒng)該系統(tǒng)采用 at89s51單片機，采用串口顯示電路以節(jié)省端口，采用4*4矩陣試鍵盤，用來控制以及調(diào)試電路， 采用固態(tài)繼電器實現(xiàn)對家用電器的強電控制和隔離強電干擾。at89c51的主電路如圖。圖3單片機最小系統(tǒng)電路圖圖4顯示

8、電路3. 4顯示模塊顯示電路采用動態(tài)數(shù)碼顯示技術(shù) ，由于一次只能讓一個數(shù)碼管顯示，然而要顯示 6位的數(shù) 據(jù)，必須由數(shù)碼管一個一個輪流顯示才可以實現(xiàn)，人的視覺暫留的時間為 0. 1秒，所以每位顯示的間隔不必超過2 0ms,為了保證正確顯示，必須每隔2 m s ,就要刷新一個數(shù)碼管。本電路 使得每個數(shù)碼管顯示的時間大約在2ms,而這刷新時間我們采用軟件延時程序.每隔12ms對數(shù)碼管刷新一次。電路如圖4所示。led5led6dpy7-segdpdpy_7-seg_dp一b cda hia b c d e f dled1led2led3led4ypddpy_7-seg_dpg f e d c b ay

9、pdd6vcc3. 5輸出部分輸出部分是智能家居控制的一個重要環(huán)節(jié)，是控制系統(tǒng)的終端。選用單片機的p2 口。其中p2.7用于控制室內(nèi)的電源使用情況，即普通模式和省電模式的轉(zhuǎn)換。用一個三極管來驅(qū)動 繼電器控制2 2 0v的電源；p 2.6是煙感傳感器的輸出指示；p2. 5是控制娛樂性家電的使 用情況，用一個計時器來控制娛樂性家電的工作時長，到一定時間后自動斷開電源。p2.4-p 2.1是控制室內(nèi)的其他家電的通斷及擴(kuò)展。p2.。是用于安檢系統(tǒng)的報警。具體電路如圖5所示。圖5輸出部分電路圖4總結(jié)與體會通過這次課程設(shè)計提高了對簡單的單片機應(yīng)用電路的設(shè)計能力。設(shè)計時應(yīng)該先完全領(lǐng)會 要求再去動手，不能急躁

10、。知道了有科學(xué)的態(tài)度才能完成科學(xué)的試驗。該系統(tǒng)軟硬件實現(xiàn)技 術(shù)具有接口電路簡單、可靠性高、成本低、靈活性強優(yōu)點。由于設(shè)計經(jīng)驗不是很豐富，該次 設(shè)計沒有完全實現(xiàn)?？傊?，通過這次實習(xí)，我真正學(xué)到了很多東西，真正體會到了理論聯(lián)系實際 的重要性。我想如果在平時多搞幾次這樣的實習(xí)，多提供一些好的條件，那我們的知識會掌 握的更多，更牢固。參考文獻(xiàn)1李朝青.單片機原理及接口技術(shù)m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2005. 9 2鐘 睿.mcs-51單片機原理及應(yīng)用開發(fā)技術(shù) m.北京：中國鐵道出版社，2006.4 3沙占友，孟志永，王彥朋，等.單片機外圍電路設(shè)計m.北京：電子工業(yè)出版社，2 006 .64陳

11、杰，黃鴻.傳感器與檢測技術(shù)m.北京：高等教育出版社，2 002.8附錄一程序流程圖圖6程序流程圖附錄二程序列表;* * * * * * * ;led1 equ 2 0hled2 equ 21 hl ed3 equ 22hc om equ 23h;存秒單元;存分單元；存時單元；調(diào)時間轉(zhuǎn)換標(biāo)志單元a call dissetb 30hse tb tr0 始計時;賦初值12:0 0:00;標(biāo)志位置1;啟動定時器t0,開com 1equ 24 h；定時轉(zhuǎn)換標(biāo)志單元* * * * * * * * * *org 0 000ha jmp star torg 0 1 bhl j m p t1zh ongorg

12、o00bh址ajmp serve序;t 0的中斷入口地;轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程org 00 3 0 hstart:mov ro , # 20h ;秒單元存入首地址mov ri, # 30h;秒單元發(fā)送首地址mov r2,#6;各單元清零循環(huán)次數(shù)mov r3,#5mov d ptr ,#tab 地址mo v 2 5 h,#0ah 次數(shù)mov t mod,#1 1 h 模式1;字型碼首;裝入中斷;設(shè)t 0工作于mov斷ie,#82 h;允許cpu, t0中mov th0, #3chmov tl0 , #0b0h;賦計數(shù)初值bk :mov r0, # 0 0hinc r0d jnz r3,b kmov le

13、d3,#12mov 40h,#00hmov 41h,# 0 0hmov 42 h, #0 6 h ;定時單元初始化6: 00:00mov th 1, 3 3chmov t l 1,# 0b0hset b et1setb e amo v r3,#50mova,#0f0 hmovp2, #0 f f hmain:jnb p 0 .0,k16jnb p0.1,k12;判斷傳感器是否動作j nb p 02k 16jnb p 0.3, k 1 3mov p1,# 0 f0 hmov a, p 1anl a, #0f0hcjne a,#0f0h , d e laya j mp keyde lay:acal

14、 l d l 1 0 m smo v p 1 ,#0f0hmo v a, p 1an l a ,#0f0hcjn e a,#0f0 h , key jajmp keyretkey j : mov p 1,#0fe hmov a, pll1: cjne a,#0 7eh, l2mov r 5 ,#20a10 : a call dl10msdj nz r 5,a1 0clr tr0;關(guān)閉定時器t0i nc com;標(biāo)志單元加1mo v a,com setb 3 0h;調(diào)時間標(biāo)2:ajmpmainkeyl2:mova20:cjnedjnzmovj b為0定時mov a, com1志a,com3 0

15、h,n0a,#0b ehr5, # 20acall dl10msr5, a 2 0n0:cjne a,# 1 ,n1ac a ll t s 秒/力口n1 : cjne a,#2,n2 ac al l tm/加n2: cjne a,#3, key3a call hour 調(diào)時/加k ey 3 : ajm p k eyl3: cjnea,#0deh,mov r5,#2 0a 30: aca l ldjnz r5,a30m ov a,comjb 30h,m0 定時mo v a, com 1 m0:cjn e a, # 1,m 1ac all t s/減m1:cjne a , #2, m2acallt

16、m1m2:cjne a,# 3 ,c hsaca l l h our1 調(diào)時/減chs: j b 3 0h;分定時存入41h;時定時存入42hm10keya,# 0 eeh, #20志位cjne a, #4,key;k1,如果 k1 鍵 未按四下進(jìn)入調(diào)時間閃爍狀態(tài)setb tr0；啟動定時器mov com, #00 h ;如果 k1 鍵 按四下，標(biāo)志單元清零 .* * * * * * * * ;* * * * *key : mov a,comcjne a,#1,pd1acall d isacall dela 丫 600mov 3 6h,#10mov 37h, # 10mov 3 8 h, 32

17、hmov 39 h, 33hmov 3ah , 3 4hmov 3bh,35ha call cccacall d ela y 6 00 ;秒閃爍/準(zhǔn)備進(jìn)入 調(diào)秒狀態(tài) pd1: cjne a, #2,pd2ac a ll disacall delay 6 00mov 36h,30 hmov 37h,3 1hmov 38h, #1 0mov 39h,#10mov3ah, 34 hmov 3bh, 35hacall cccac al l delay600 ;分閃爍/準(zhǔn)備進(jìn)入 調(diào)分狀態(tài)p d2: cjne a,#3, k e y2mov 3 6 h ,3 0 hmo v 37h,31 hmov 3 8

18、 h,3 2hmov 3 9h,33 hmov 3ah,#10mov 3b h,#10 acall cccacall d elay6 0 0a c a ll disacall de lay600 ;時閃爍/準(zhǔn)備進(jìn)入 調(diào)時狀態(tài)l3;調(diào)時間標(biāo)志;為1調(diào)時間/;定時標(biāo)；轉(zhuǎn)向調(diào);轉(zhuǎn)向調(diào)分;轉(zhuǎn)向l 4dl10ms;為1調(diào)時間/為0;定時標(biāo)志;轉(zhuǎn)向調(diào)秒;轉(zhuǎn)向調(diào)分/減；轉(zhuǎn)向k ey4m ov 41h, led2單元mov 42h,l e d3 單元k ey4:ajmpl4 : cjnemov r5a 4 0:ac a ll d l 1 0 m s;啟動ajmp mainl6: cjne a, # 0bdh,

19、 l 7cpl p 2.2djnz r 5 , a 4 0s etb tr 0定時器mov r 5 ,#2 0setb p1.4b2 0 :ac al l dl10 mscl r 3 0h;定時標(biāo)djn z r 5 , b2 0志位a j mp maininc com 1l7: c j n e a,#0ddh , l8m o v a,com1cpl p 2.2cjne a,#4,yy ymov r 5 , #2 0mov com 1 ,#00hb 3 0 :ac a l l dl10msse tb 3 0 hdjn z r5, b 3 0mov led2,3e h;還ajmp mai n原分l

20、8:cjne a,#0edh, m 2 0mov led3,3f h;還原cpl p2. 2時mov r 5 ,#2 0a a a : j nb 3 0h ,nnnb40: a call dl 1 0msmov a, l ed 3djnz r5, b 4 0c jne a,42 h ,nn n;時ajm p main比較m20:m o v p1, # 0fbhmov a,led2mov a,p1c j ne a , 4 1h ,nn n1;分l9:c j ne a,#0 7 b h, l10比較cpl p2.2aca l l mmm ov r5,#20mov 4 3h, 4 1hc10:aca

21、ll dl10msinc 43hdjn z r 5 ,c10nnn1:cj ne a , 43h,nnna j mp mainaca ll mml10:cjne a,#0bb h, l 1 1nnn : mov a, comcpl p2. 2j b 30h ,xxxmov r 5 ,#20mov a,c om1c20: ac al l d l1 0 msxxx:ajmp zzzdjnz r5, c20yy y :cjne a,#1,zzzajmp mainmov 3eh ,led 2;暫l 11: c jne a ,#0dbh, l 12存分cpl p2.2mov 3fh,led3;暫存時mo

22、v r5,#20zz z :ajmp keyc 3 0:acal l dl10m sm 10: mov p1,# 0fdhdjnz r 5 ,c30mo v a,p1ajmp ma i nl5:cjne a,#07dh , l6l 12:c j ne a, #0eb h , m 3 0cpl p2.2mov r5,#20mov r5,# 2 0c 40:acall dl10msb10:acal l dl 1 0 m sdjnz r5, c4 0djnz r5 , b 1 0ajmp k12m30:m o v p1,#0f7hmov a,p1l13:cjne a , # 0 7 7h , l14

23、mo v r5,#20d10: a call dl10msdjnz r5 ,d10ajmp k13l 1 4: c jn e a, #0b7h , l 15mov r 5 , #2 0d20: acall dl10msdjnz r5, d20ajm p k 1 4l 1 5: cjne a, # 0 d7h,l16mo v r5, #2 0d30: acall dl1 omsdjnz r5,d30ajm p k15l16: c jne a,# 0 e 7 h, chs0mov r5,#20d4 0: acall dl10msd j nz r 5 ,d40ajmp k 16chs 0 :ajmp

24、 ch sk16:cpl p2 . 6mov r 5 ,#2 0e 1 0:acall dl1 0 msdjnz r 5 ,e10 ajmp maink1 2 : c pl p2. 0mov r5,#2 0e20:ac all dl10msdjnz r5 , e20a j mp maink13:cp l p2. 7 mov r5, 2 20e 30: a call dl10msdjnz r5,e3 0ajmp maink1 4 :clr p 2 .5setb tr1ajmp maink15 : cpl p2. 4mov r 5 ,#2 0e4: a call dl10msdj nz r5,e4

25、ajmp mai nmov 41h,led2;分定時存入41h單元mov 42h , l ed3;時定時存入42h單元ret;* 加秒子程序 * * * *ts:mo v r3,# 6 0 a1: a call delay 1 00i n c led1mov a ,l e d1c j ne a, # 60,a2mov l ed 1 ,# 0a2 : acall dismo v p1,#0f0hmov a, p1anl a,#0 f 0hcjne a,#0f oh, a 3 3ajm p a3a 33: djnz r3, a1s jmp tsa3 : ret;* * * 減秒子程序 * * *

26、* *ts1: mov r3,#60bl: acall d e lay 1 00mov a,led1cjne a,#0ffh,b2mov l e d1 , #59b2 : ac a ll dismov p1,#of0hmov a, p 1anl a, #0f0h cj ne a, #0f0h , b 3 3ajmp b3b3 3: dec led1djnz r3, b1sjmp ts1b3: setb pl. 5ret；* * * 加分子程序 * * * * * * *tm : mov r3,#60c1:acal l delay100inc led 2a j mp e 3mov a,led 2

27、c jne a ,#6 0 , c 2e 3 3:djnz r3,e 1sjmp hourmov l ed2, #0e3 :setb p1. 6c2:aca l l disr etmov p 1 ,#0 f0h;* * * 減時子程序 * * * * *mov a,p1hou r1: mov r3 ,# 12anl a,#0 f0hf1:acall delay1o0cjne a ,#0f 0 h ,c33mov a,l ed 3a j m p c 3cjne a,# 0 ,f 2c3 3 :d j n z r3,c1mov led3,#12sjmp tmf2:acal l d isc3 :se

28、tb p1 . 6mov p1,#0f0hretmov a, p 1；* 減分子程序 *anl a, #0f0h*cjne a,# 0 f 0 h , f33tm1:mov r3, #6 0ajmp f 3d1:acall delay100f33:de c led 3mov a,le d2djnz r3,f 1cjne a, # 0ffh,d 2sjmp hour 1mov l ed2, #59f3 : s etb p1.5d2:ac all d isretm ov p1,#0f0h；* * * * 中斷子程序 *mov a,p1serve:push pswanl a ,#0f0hpush a

29、cccj ne a, # 0f0h,d 3 3mov th0, # 3chajmp d 3mov tl0, # 0b0h ;ff#d33:dec led2數(shù)初值dj nz r3,d 1d j nz 25h, mt1;1 ssjmp tm 1未到，返回d 3 : s e tb p1.5mov 25h, # 0 ah;重置中ret斷次數(shù);* * * * 加時子程序* * * * * * *mov a,#01hhour: mov r3,#l 3add a,le d 1;秒e1:acalld e lay1 0 0位加1inc led 3m ov led1,amov a,led3cjne a , #60

30、,r et urn ;未cjne a, # 13,e2計滿6。秒，返回mov led3,#1mov l ed1,#00h ;計滿 6 0 秒，e2:a calldis秒位清0mov p 1 , #0f0hmov a,#0 1 hmov a,p1add a,led2;anl a , #0f0h分位加1cjne a,#0f 0 h ,e33mov led2, amov b ,#10div abm o v 32h,bmov 33h, adelay600 :movr7, #15z1:mov r6,# 10hz2:mov r5, #0ffhz3:djnz r5, z3cjne a, #6 0,return ;未計滿 60分，返回mov led 2,#00h ;計滿 60 分,分位清0mov a,# 01hadd a,led3;時位加1mov l e d 3 ,acjne a,#13 , return;未計滿13時，返回mov led3,#01h ;計滿 13 時,時位清1retu r n : acall d i smt 1 : popaccpop ps wret idl1 ms: mov r5, # 14hdl1:mov r4, #19hd l 2 :djnz r4 ,dl 2d jnz r5, dl1retdl10m s :mov r 7 ,#14