毕业设计(论文)-基于单片机的智能家居控制系统设计

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智能家居作为家庭信息化的实现方式， 已经成为社会信息化发展的重要组成
4 Z7 m+ y" C/ |3 w/ d: z部分，物联网因其巨大的应用前景， 将是智能家居产业发展过程中一个比较现实
1 T6 m) [% D! f5 \的突破口，对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易实现， 方便操作，
' j1 s( Z- z6 k' `贴近使用的设计理念，采用STC89C52单片机为控制核心，为控制终端，并采用
% ^* {* \7 ?; L6 P, C包括红外遥控、按键、Web界面等在内的多个控制源来控制家用电器。本文的二
) U$ p) B6 h/ ~9 W至四章描述了整个设计的软、硬件部分的具体实现， 第五章是根据设计好的功能
搭建了一个具体的环境实例。

1.1 智能家居的概念
智能家居（ Smart Home）是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于
! V# D# K# U6 t一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。家居智能化技术起源于美国，最具
代表性的是X-10 技术，通过X-10 通信协议，网络系统中的各个设备便可实现资
0 Z& d8 ?/ b* `3 K& N源的共享。因其布线简单、功能灵活， 扩展容易而被人们广泛接受和应用。至今，
X-10 技术产品的销售已超过两亿个，仅在美国一个国家，便有超过600 万个家
& o1 V# g" D( h3 J/ F庭在使用。自动化的智能家居不再是一幢被动的建筑， 相反，成了帮助主人尽量
' D8 i+ D7 Y/ }$ |9 p利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。
智能家居是现代社会最热门的话题之一， 它的目标是通过网络等信息通信技
术手段实现对家居电器等的智能控制， 使其能够按照人们的设定工作运行， 而不
9 ]3 ]. P: {# B% H6 R& F* p' p论距离的远近。智能化与远程控制是智能家居的两大特点。目前，已经有越来越
多的机构和个人开始了对智能家居的研究
0 ]& a3 J5 g! m随着网络技术的发展， 特别是无线网络的发展， 网络化智能家居系统可提供
遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗
4 _! }" ^5 c( E' W' q2 G报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段， 使生活
. }0 Y% ~' \( |0 I8 W更加舒适、便利和安全。
1.2 物联网的出现
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构
造一个覆盖世界上万事万物的“ Internet of Things ”。在这个网络中，物品( 商
/ B- B2 l$ J( {品) 能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)
/ n$ A, h4 C( {2 b技术，通过计算机互联网实现物品( 商品) 的自动识别和信息的互联与共享。
物联网概念的问世， 打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础
* V8 P$ |; O. S: p. y1 V设施和IT 基础设施分开， 一方面是机场、公路、建筑物， 另一方面是数据中心，
个人电脑、宽带等。而在物联网时代, 钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为
统一的基础设施， 在此意义上， 基础设施更像是一块新的地球。故也有业内人士
6 E# W) \& |* T% w/ ]8 C认为物联网与智能电网均是智慧地球的有机构成部分。
物联网把我们的生活拟人化了， 万物成了人的同类。在这个物物相联的世界
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中，物品能彼此“交流” ，无需人的干预。可以说，这是一个智能化的世界。智
/ V8 r! P. e+ [& D7 e6 h能家居是物联网最生活化的应用之一： 窗帘可以自动感知光线而关闭; 空调更“听
话”了，天热它会把温度调低， 太潮就会自动抽湿灯也知道节能了， 房间里没人
会自动灭掉。如此等等，不一而足。物联网的应用竟已经很广泛， 遍及智能交通、
4 c  Q1 b. p. b' }# @环境保护、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测等领域。
( `9 q" _! y$ E/ p" T物联网繁多的应用，造就了一个庞大的产业链，从互联网、电脑、手机、天
/ W" Z, h1 T) F& L! y线等IT 通讯领域，到智能卡、芯片、传感器、红外线产品等工业领域，再到冰
箱、电视机等制造领域， 环环相扣， 商机巨大。美国独立市场研究机构FORESTER
% |4 u* k/ Y& D6 S0 X: f预测，到2020 年全球“物物互联”业务( 即物联网业务) ，与“人与人通信”业
务( 即互联网业务) 之比将达到30∶1。专家预计，中国物联网整体产业在2015
, G/ m, Y4 t5 f, A# |! ?: |4 R年将超过一万亿元规模， 2050 年传感器在生活中将无处不在。
可以想见， 物联网发展到一定阶段， 家中的电器可以和外网连接起来， 通过
+ W0 [3 c$ h) [$ V传感器传达电器的信号。厂家在厂里就可以知道你家中电器的使用情况， 也许在
1 Y" ?& ^* ~% c, g$ P+ `我们之前就知道家中电器的故障。某一天突然有维修工上门告诉家中空调有问
题，我们还惊异地不相信。
1.3 智能家居控制系统功能
智能家庭控制系统的主要功能包括家庭设备自动控制、家庭安全防范二个方
5 |) V7 q* u  K# ]( |2 s面。其中家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地( 通过电话
  G7 z% @! a4 A( a或Internet) 的监视、控制及数据采集。
3 b' |# ~; k4 e" G* K( v  t0 d8 k: u(1) 家用电器的监视和控制， 按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、
( T! z3 r. w$ l( s# H7 Q视像音响等家用电器进行监视和控制。
4 Z  d1 a# d8 g- y  O6 x; U(2) 热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业
  S0 E+ q2 l# w0 Q. X5 f3 h5 G: y管理的要求所设置数据采集程序， 通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表
的用量进行自动数据采集、计量，并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。
) y% f. z+ {$ w: V3 t: q(3) 空调机的监视、调节和控制， 按照预先所设定的程序，根据时间、温度、
/ O" f. D1 e1 j3 [0 e; q湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。
(4) 照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的时间程序，分别对各个房
/ ~- O2 w5 r$ u# S% E" r" ]间照明设备的开、关进行控制，并可自动调节各个房间的照度。
(5) 窗帘的控制，按照预先设定的时间程序，对窗帘的开启/ 关闭进行控制。
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第2 章总体设计
2.1 整体介绍
本次设计以STC89C52芯片为控制核心，温度，湿度等传感器为环境信息采
( \6 |9 h  V+ C- O! b5 b6 Y集源，以Web控制为辅助， 来制作一个物联网空调监控系统。在原有的机械式按
键开关的基础上， 采用无线遥控器与Web网页远程控制， 来控制空调机组（如风
机，加湿器，风阀等） ，实现了远距离，多角度对空调机组进行实时控制。此外
在本次设计中， 采用多种传感器想结合， 智能根据各传感器采集的数值进行自动
/ [4 y: C  `) `+ L: `化控制， 如自动开关风机， 智能调节冷冻水量， 自动调节风阀开度等。并能够实
现故障诊断，提供报警，数据实时数据与历史数据查询并Excel 表输出。
7 o# X. y# q1 }' }2.2 系统设计方案
1 U1 E! c- h8 J$ w根据设计要求，系统提供了包括了核心控制模块， Web服务器， Web HTML
模块，数据采集模块，继电器模块，按键模块，报警模块，等等。系统的整体框
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