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智能家居系统

专家
2013-01-16 16:28:40    评分

作者:邯郸学院 白琨 王伟龙 朱月光
指导教师: 张志来 陈肇基

  作品简介

  开发环境:
  Keil 、Eclipes、IAR Embedded Workbench

  功能:
  我们的作品智能家居控制系统实现了用普通的Android手机较远距离的控制灯光开关、插座通断、空调的开关及模式转换、能够采集室内的温度、湿度、亮度、煤气浓度、烟雾浓度、有无人员流动等信息并且反馈到智能手机上。反馈的数据能够根据值的不同呈现不同的颜色,不同的状态,在模块电压过低、温度过高、煤气浓度过高、烟雾浓度过高、防盗模式下的人员流动等情况下会发出警报声,以便通知用户,并且能够自动采取相应的解决措施,如:切断电源、打开空调送风等,从而达到真正的智能控制,我们利用智能Android手机作为人机交互端,摆脱了传统遥控单一控制、携带不方便、不能实时反馈数据、不能智能处理等局限性。

  使用说明:
  第一步,给主控制器上电:下图为主控制器  

 

  第二步,打开手机智能终端,搜寻蓝牙设备并连接主机,如下图:  

 

  连接好主机后,所有设备都处于未连接状态,如下图:  

 

  不要着急,5、6秒后,在线分机终端会自动连接主机。
  第三步,把电视、空调、音响、冰箱等家电上的电源插头插到对应的模块插座上(下图:)  

 

  把煤气模块放到厨房,把烟雾模块放到客厅大室,把温湿光亮度采集模块放到需要检测的位置,把红外感应模块放在需要布防的位置(比如阳台、主门防盗门等)并打开各个模块的电源。  

 

  人体红外监控
  模块上都会有两个指示灯,红灯(电源指示)、绿灯(与主机连接状态指示)如果绿灯一直闪烁说明模块没能连接到主机,连接好主机的模块绿灯不在闪烁。
  第四步,打开手机进行检测控制:
  首先介绍家电电源的控制,我们可以通过智能手机上的按键控制电器电源;在手机上会显示各个模块当前的开关状态、CPU电压、插座温度,如下图:

  如果某个模块由于未知原因导致电压过低或过高,手机终端将会报警提示,如下图:

  如果发生过载或者插座接触不良导致插座温度过高时,设备将会自动断电,并且通知手机报警,如下图:

  下面,我们介绍对电灯的控制,先看手机界面:

  同样,当CPU电压过低时也会警报。
  最后,我们介绍室内室内采集模块的应用。
  接收效果图如下:
  界面显示当前的温度(偏冷、舒适、炎热)、湿度(干燥、舒适、潮湿)、光照亮度(偏暗、适中、明亮)状态,当模块电压过低时手机会报警,如下图:

  作品简介煤气烟雾模块实时监控是否有烟雾及煤气泄漏,会把当前状态传回手机,如果检测到威胁,会自动切断总闸电源,并通知手机警报:

  人体红外传感器有两种模式。
  安全模式:只检测有无人员流动,不报警,适合白天在家。
  防盗模式:有人员流动则报警,适合夜间或外出,如图:

  使用说明介绍完毕。

  平台选型说明

  本产品选用STC15F2K61S2单片机作为主控模块。

  设计说明

  下面我们介绍一下设计原理。
  首先我们介绍一下主机,主机设计电路比较简单,我们利用STC15F单片机的双串口进行数据的接收、处理、协议转变、发送。单片机串口1连接蓝牙,与智能手机进行数据交流;单片机串口2连接ZigBee协调器,与终端模块进行数据交流。如下图:




关键词: 智能家居     系统     手机     模块    

专家
2013-01-16 16:37:34    评分
2楼

  STC15F单片机的主要功能是通过双串口对数据进行接收、判断、处理,并发出相应的指令。例如ZigBee向单片机发十六进制 4B A1 3C单片机判断得知电视控制端温度过高(60℃)。单片机自动报警并通知智能手机进行显示报警(切断电源由电视端自动独立完成,不依靠单片机)。
  蓝牙的主要功能是与智能手机进行配对、通讯,它利用串口与单片机连接进行数据通讯。

  ZigBee协调模块也由串口与单片机进行连接通讯,它的主要功能是对终端设备进行组网通讯,把单片机发出的指令转发给终端设备,把终端设备发来的指令通过串口发送给单片机。

  主机介绍完毕,下面我们详细介绍一下各个终端模块:
  一、电视、音响、窗帘等控制模块:
  先上图片: 

  由电路可知,模块由变压器供电,电压通过7805、AS1117降压3.3V输向主控Zigbee芯片,继电器由12V电压供电。
  Zigbee通过P0.3 IO口对硬按键进行监视,通过单总线(P1.0)对温度传感器进行检测,通过P1.3 IO口对状态指示灯D2进行控制,通过P1.5 IO口对继电器进行控制,通过P0.6 IO口对蜂鸣器进行控制。
  模块上都会有两个指示灯,红灯(电源通断指示)、绿灯(与主机连接状态指示)如果绿灯一直闪烁说明模块没能连接到主机,连接好主机的模块绿灯不再闪烁。
  每个模块上都配有一个硬按键K,可以通过智能手机与模块上的硬按键双向控制,按键按下触发事件,并改变通断状态,模块内的继电器能承受10A的电流,2000W的功率,可以满足一般家电需求。
  模块会一直处于接收状态,当模块收到手机发出的通断指令时,开关做出相应动作。
  模块上配有DS18B20温度传感器并把传感器放到插座接触部位,当发生过流、过载或者插头松动引发过热时模块会自动断电并且通知主机自动报警,此时我们无法进行开关操作,必须由手机或模块上的硬按键解除警报。
  模块还会每隔一段时间向主机发送当前状态,包括开关的通断状态、CPU的电压状态、插座的温度等。

  二、电灯控制模块:
  图片:

  由电路可知,模块由变压器供电,电压通过7805、AS1117降压3.3V输向主控Zigbee芯片,继电器由12V电压供电。
  Zigbee通过P0.4 IO口对硬按键进行监视,通过P1.0 IO口对状态指示灯D2进行控制,通过P1.5 IO口对继电器进行控制。
  同样,电灯模块上也有两个指示灯,红灯(电源通断指示)、绿灯(与主机连接状态指示)如果绿灯一直闪烁说明模块没能连接到主机,连接好主机的模块绿灯不再闪烁。
  每个模块可以通过智能手机与模块上的硬按键双向控制,按键按下触发事件,并改变通断状态,模块内的继电器能承受10A的电流,2000W的功率,对于电灯来说绰绰有余。
  模块会一直处于接收状态,当模块收到手机发出的通断指令时,开关做出相应动作。
  模块会每隔一段时间向主机发送当前状态,包括开关的通断状态、CPU的电压状态等。

  三、空调控制模块:
  图片:

  由电路可知,模块由变压器供电,电压通过7809、AS1117降压3.3V输向主控Zigbee芯片,继电器由12V电压供电。
  Zigbee通过P2.2 IO口对硬按键进行监视,通过单总线(P1.0)对温度传感器进行检测,通过P0.7 IO口对状态指示灯D2进行控制,通过P1.5 IO口对继电器进行控制,通过P0.6 IO口对蜂鸣器进行控制。
  同样,空调模块上也有两个指示灯,红灯(电源通断指示)、绿灯(与主机连接状态指示)如果绿灯一直闪烁说明模块没能连接到主机,连接好主机的模块绿灯不再闪烁。
  每个模块可以通过智能手机与模块上的硬按键双向控制,按键按下触发事件,并改变通断状态,模块内的继电器能承受30A的电流,6000W的功率,可以满足一般壁挂空调。


  模块会一直处于接收状态,当模块收到手机发出的通断指令时,开关做出相应动作。
  模块会每隔一段时间向主机发送当前状态,包括开关的通断状态、CPU的电压状态、插座的温度等。

  四、温湿度光亮度传感器:
  图片:

  由电路可知,模块由3节5号电池供电,电压通过两个二极管降压3.3V输向主控Zigbee芯片,温湿度模块4.5V电池供电,光照传感器由3.3V稳压二极管供电。
  Zigbee通过通过单总线(P0.4)对温湿度传感器进行检测,通过P0.5 IO口对光照亮度电压进行AD采集,通过P1.0 IO口对状态指示灯D1进行控制。
  同样,温湿度光亮度模块上也有两个指示灯,红灯(电源通断指示)、绿灯(与主机连接状态指示)如果绿灯一直闪烁说明模块没能连接到主机,连接好主机的模块绿灯不再闪烁。
  模块每隔一段时间对当前状态进行采集并发回主机处理显示,发送完毕后模块进入休眠状态,功耗电流小于100uA,模块利用定时器唤醒,所以三节干电池可以工作数月甚至上年,如果电压过低模块会将电池状态发回主机提示更换电池。

  五、人体红外传感器:
  图片:

  由电路可知,模块由3节5号电池供电,电压通过两个二极管降压3.3V输向主控Zigbee芯片,温湿度模块4.5V电池供电,光照传感器由3.3V稳压二极管供电。
  Zigbee通过通过单总线(P0.4)对温湿度传感器进行检测,通过P0.5 IO口对光照亮度电压进行AD采集,通过P1.0 IO口对状态指示灯D1进行控制。
  同样,温湿度光亮度模块上也有两个指示灯,红灯(电源通断指示)、绿灯(与主机连接状态指示)如果绿灯一直闪烁说明模块没能连接到主机,连接好主机的模块绿灯不再闪烁。
  模块每隔一段时间对当前状态进行采集并发回主机处理显示,发送完毕后模块进入休眠状态,功耗电流小于100uA,模块利用定时器唤醒,所以三节干电池可以工作数月甚至上年,如果电压过低模块会将电池状态发回主机提示更换电池。

  六、烟雾煤气检测:
  图片:

  由电路可知,模块由3节5号电池供电,电压通过两个二极管降压3.3V输向主控Zigbee芯片,烟雾煤气模块4.5V电池供电。
  Zigbee通过P0.6 IO口对烟雾煤气模块状态进行采集,通过P0.3 IO口对蜂鸣器进行控制,通过P0.7 IO口对模块反应烟雾煤气浓度的模拟电压进行AD采集,通过P1.0 IO口对状态指示灯D1进行控制。
  同样,烟雾煤气模块上也有两个指示灯,红灯(电源通断指示)、绿灯(与主机连接状态指示)如果绿灯一直闪烁说明模块没能连接到主机,连接好主机的模块绿灯不再闪烁。
  烟雾煤气传感器使用前需要预热,模块每隔一段时间就要当前状态进行采集,采集之前对模块进行30秒的预热,预热完成后对模块的模拟电压值进行AD采集,电压越大烟雾煤气浓度越大,当浓度大于阈值时模块进行警报并把浓度值发回主机,在没有事件发生时模块将每隔一段时间向主机发送一次当前浓度,发送完毕后模块进入休眠状态,模块利用定时器唤醒。
  以上所有模块介绍完毕。

  作品特色

  先进性:采用现今流行的安卓智能手机来实现和房间内的各个模块的交互,可以通过手机来控制各个模块进行相应的动作(如灯的亮灭、电视的开关等),各个监控模块可以将当前环境的各项参数(如温度、湿度、烟雾浓度等)实时在手机显示界面上显示。最为突出的优点:不用任何控制器就可以通过自身携带的手机对家中的电器进行智能控制。相比以前的智能家居摆脱了控制器数量繁多、不能随身携带且操作繁琐的缺点,使智能家居系统的理念得到进一步完善与延伸。
  实用性:拥有两种控制模式:本地控制和手机远程控制,充分摆脱房内空间限制,操作简单且手机界面采用图形图像化的控制界面,让操作所见即所得。该作品摒弃了只能充作摆设的功能,节省人员时间,以人性化为主。能够检测一些容易忽视的电器隐患(如插头和插座接触不良造成过热而引发火灾等),从而为人们提供一个舒适、安全、方便的生活环境。
  创新性:采用ZigBee进行组网,并把各个模块加入到物联网中,其特点是近距离、低功耗、低成本。和传统的智能家居相比较,省去了详细设计的成本。该技术完全可以依靠个人喜好进行模块的自行摆放,充分体现人性化。采用蓝牙技术实现手机终端与主机的通讯,手机都自带蓝牙,因此使用较为方便。

系统演示视频:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2483


菜鸟
2015-09-28 09:33:52    评分
3楼
朋友,你好!我公司是做无线通信模块的,zigbee模块,wifi模块,蓝牙模块等。可协同传统家居行业厂家(如:中央空调,地暖,灯饰,门锁,窗帘,家电,安防等)实现智能化联网远程控制。我公司是大中华区zigbee联盟创始成员,产品稳定性、可靠性高,可测试验证。感兴趣的朋友可以联系我,15821616312,潘先生。上海顺舟智能科技股份有限www.shuncom.com谢谢

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