基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)

1、基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)智能家居作為家庭信息化的實(shí)現(xiàn)方式，已經(jīng)成為社會(huì)信息化發(fā)展的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的應(yīng)用前景，將是智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的突破口，對(duì)智能家居的產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。本文基于容易實(shí)現(xiàn)，方便操作，貼近使用的設(shè)計(jì)理念，采用STC89C52單片機(jī)為控制核心，為控制終端，并采用包括紅外遙控、按鍵、Web界面等在內(nèi)的多個(gè)控制源來控制家用電器。本文的二至四章描述了整個(gè)設(shè)計(jì)的軟、硬件部分的具體實(shí)現(xiàn)，第五章是根據(jù)設(shè)計(jì)好的功能搭建了一個(gè)具體的環(huán)境實(shí)例。智能家居控制系統(tǒng)功能分析智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范二個(gè)方面。其中家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控包括電

2、器設(shè)備的集中、遙控、遠(yuǎn)距離異地(通過電話或Internet)的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。(1)家用電器的監(jiān)視和控制，按照預(yù)先所設(shè)定程序的要求對(duì)熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進(jìn)行監(jiān)視和控制。(2) 熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的?shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設(shè)置數(shù)據(jù)采集程序，通過傳感器對(duì)熱能表、燃?xì)獗怼⑺?、電度表的用量進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、計(jì)量，并將采集結(jié)果遠(yuǎn)程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。(3)空調(diào)機(jī)的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制，按照預(yù)先所設(shè)定的程序，根據(jù)時(shí)間、溫度、濕度等參數(shù)對(duì)空調(diào)機(jī)進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。(4)照明設(shè)備的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，分別對(duì)各個(gè)房間照明設(shè)備的開、關(guān)進(jìn)行控

3、制，并可自動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)房間的照度。(5)窗簾的控制，按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，對(duì)窗簾的開啟/關(guān)閉進(jìn)行控制?？傮w設(shè)計(jì)2.1 整體介紹本次設(shè)計(jì)以STC89C52芯片為控制核心，溫度，濕度等傳感器為環(huán)境信息采集源，以Web控制為輔助，來制作一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)。在原有的機(jī)械式按鍵開關(guān)的基礎(chǔ)上，采用無線遙控器與Web網(wǎng)頁遠(yuǎn)程控制，來控制空調(diào)機(jī)組（如風(fēng)機(jī)，加濕器，風(fēng)閥等），實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離，多角度對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此外在本次設(shè)計(jì)中，采用多種傳感器想結(jié)合，智能根據(jù)各傳感器采集的數(shù)值進(jìn)行自動(dòng)化控制，如自動(dòng)開關(guān)風(fēng)機(jī)，智能調(diào)節(jié)冷凍水量，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥開度等。并能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷，提供報(bào)警，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)查詢

4、并Excel表輸出。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)提供了包括了核心控制模塊，Web服務(wù)器，Web HTML模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，繼電器模塊，按鍵模塊，報(bào)警模塊，等等。系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。 網(wǎng)頁服務(wù)器（串口轉(zhuǎn)網(wǎng)關(guān)）核心控制設(shè)備（以STC8052為核心）數(shù)據(jù)庫信息設(shè)備狀態(tài)信息傳感器（溫度，濕度）LCD顯示模式，溫度，濕度信息繼電器風(fēng)機(jī)水閥開度新風(fēng)開度加濕器回風(fēng)開度用戶輸入信息用戶控制信息環(huán)境信息按鍵系統(tǒng)整體框圖2.3 功能設(shè)計(jì)： 2.3.1 多源控制為了適應(yīng)人們高質(zhì)量，便捷的生活需求，本系統(tǒng)采用多源控制，即按鍵控制，Web網(wǎng)頁遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)自動(dòng)控制，這三種控制相結(jié)合。其中Web網(wǎng)頁遠(yuǎn)程控

5、制，是指在離開服務(wù)器以后，通過互聯(lián)網(wǎng)登陸運(yùn)行在特定服務(wù)器上的網(wǎng)站，然后去查看，管理當(dāng)前空調(diào)的運(yùn)行，只需第幾網(wǎng)頁上相應(yīng)的按鈕，就可以輕松的打開，關(guān)閉，控制家中的空調(diào)機(jī)組，已達(dá)到遠(yuǎn)程控制的功能。系統(tǒng)自動(dòng)控制是指系統(tǒng)的核心部分可以根據(jù)外部傳感器所采集的環(huán)境信息（如溫度，濕度等）與用戶設(shè)定的可以使人可以較為舒適的之作比較，然后根據(jù)比較結(jié)果對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以保持著個(gè)舒適的值，為用戶提供一個(gè)良好的溫濕度環(huán)境。 2.3.2 溫度控制通過溫度傳感器（如圖2）采集當(dāng)前的溫度信息，送到采集模塊中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行分析，通過與預(yù)設(shè)值的對(duì)比，決定冷水機(jī)組的水閥開度，使室溫保持在一個(gè)恒定的范圍。

6、同時(shí)為了方便控制，MCGS組態(tài)軟件會(huì)將采集到的溫度值發(fā)送到LCD1602液晶屏上顯示出來。圖2 溫度傳感器 DS18B20 2.3.3 濕度控制通過溫度傳感器（如圖3）采集當(dāng)前的溫度信息，送到采集模塊中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行分析，通過與預(yù)設(shè)值的對(duì)比，決定加濕器的水閥開度，使室內(nèi)濕度保持在一個(gè)恒定的范圍。同時(shí)為了方便控制，MCGS組態(tài)軟件會(huì)將采集到的溫度值發(fā)送到LCD1602液晶屏上顯示出來。圖3 濕度傳感器 th100hum 2.3.4 風(fēng)閥開度控制風(fēng)閥究竟是調(diào)節(jié)閥還是開關(guān)閥，要看工程需要，絕大部分工程都采用可調(diào)節(jié)的風(fēng)閥，但是風(fēng)閥調(diào)風(fēng)是很耗電的，多數(shù)應(yīng)采用變頻調(diào)風(fēng)比較節(jié)能。本設(shè)計(jì)中只

7、有一臺(tái)風(fēng)機(jī)，既有新風(fēng)又有回風(fēng)的話， 通過風(fēng)閥調(diào)節(jié)新-回風(fēng)比例是可取的。根據(jù)新風(fēng)通道中的溫度，濕度傳感器以及回風(fēng)通道中的溫度，濕度傳感器實(shí)測(cè)的新風(fēng)溫度及濕度，以及回風(fēng)溫度及濕度，調(diào)節(jié)新風(fēng)電動(dòng)風(fēng)門和回風(fēng)電動(dòng)風(fēng)門的開度，使新風(fēng)和回風(fēng)比例控制在預(yù)定值。在不同的氣象條件下，應(yīng)選擇不同的新風(fēng)回風(fēng)比例，以達(dá)到節(jié)能的效果，減少系統(tǒng)能耗。 2.3.5 模式控制模式控制，就是將集中電器集中在一起控制，例如設(shè)定溫度，冷凍水還是熱水，這是如果用手動(dòng)去逐一開關(guān)就顯得比較繁瑣，如果把夏季模式開，冷水機(jī)組同冷凍水設(shè)定為一種模式，當(dāng)有這種需要時(shí)就啟動(dòng)這種模式，這樣以前繁瑣的控制就會(huì)變成一步到位，并且這種控制方式用城區(qū)實(shí)現(xiàn)起來也較為容易。但其中的模式不必太多，以免使系統(tǒng)的操作變得復(fù)雜，在具體的設(shè)計(jì)只需將常用的幾種情況（