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“Home”安全环保智能化系统

专家
2014-02-20 15:53:38    评分

作者:黄山学院 毕孟航 柳敏

指导教师:陈吕强

 

  作品简介

  开发背景:

  随在解决了基础物质生活需求的今天,随着科技的不断进步,人们的生活受到了潜移默化的影响,生活质量也不断得到提高。促使人们开始追求家庭生活现代化、居住环境舒适化、安全化等,为此智能家居也随之而生,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。本作品以智能家居为背景,实现安全,环保,健康的居家系统。

  系统总体设计:

  本作品用3 块单片机实现所有模块功能,大致分为数据采集模块,单片机控制模块,显示模块,电源模块。细分则可以分为语音模块,温度模块,湿度模块,时间模块,无线遥控及密码锁开门,光敏开关窗帘模块,毒气采集报警及排风模块,防盗模块,太阳能供电模块等。

  结构说明:

  采用IAP15F2K61S2 型号单片机为主控制器。1602 及2.4 寸TFT 彩屏作为显示模块,使用DS18B20 采集温度、DS1302 更新时间、湿度传感器采集湿度。时间,温度,湿度通过AD-DA 转换,在TFT 彩屏上不断更新显示。步进电机控制门窗转动。MQ-2 检测室内气体质量。太阳能电池供电照明灯。

  总体系统框图:

  功能及使用说明:

  1、用无线遥控系统控制门的开关。

  2、密码锁控制开门用于防盗功能,三次输入密码错误门报警器响起。同时用 1602 液晶显示输入的密码和 welcome。

  3、光敏传感器采集光照来自动控制窗帘的开关,实时控制室内光暗程度。

  4、TFT 液晶静态显示基础文字,动态显示时间,温度,湿度三大数字模块

  5、2 个光电传感器装在窗户上,同时检测到人及报警器响起,提示有人入侵。

  6、MQ--2 采集室内的有害气体,同时报警器响起提示,排风扇工作,排除室内的有害气体。

  7、室外雨滴板检测天气情况,下雨时提示用户收衣服。

  8、太阳能电池板为室内 LED 照明灯供电,节能环保。

  9、语音播放,提示用户信息。

 

  作品特色:

  本作品部分电源为太阳能电池板,其中室内照明灯由它供电,使用太阳能清 洁能源,安全节能环保,符合绿色生活的精神。本作品模拟居家系统,基本模拟 实现了所有的家庭安全环保节能的功能。功能齐全,制作精细,室内营造健康环 境,全自动全方位防盗,防盗功能强劲。

  系统整体效果图:

 

  设计说明

 

  整体开发背景:

  生活中经常有小偷光顾你的家或者办公室,复杂的防盗门、防盗窗、摄像头是远远不够的,为此,我们专门研发了一款绿色节能家庭安全防盗系统,不仅仅集成了各种传感器,可以对室内的温度、湿度、光线强度、污染性气体强度进行实时检测,而且运用了无线和密码开门装置以及光电传感器,可以对门和窗户进行实时检测,可以有效的防止小偷的光临。当然,如果想彻底杜绝被盗,光是有好的防盗系统也是不够的,人的防盗意识也是极其重要的。

  系统简介:

  单片机与各种传感器之间的通信,经过TTL 电平与AD 采样得到家庭环境的数字量,再经过单片机的内部处理,采用TFT 彩屏与1602 液晶来共同显示出家庭的适宜度,有效的为人提供一个高效绿色的智能家居系统,系统主要有三个大模块组成,防盗——遥控密码开门器、集时间温度湿度煤气雨滴于一体的家庭环境检测仪、全自动防盗窗户,外围模块使用了三块太阳能电池供电,体现了当代的绿色环保理念,有效的节约了更多的能源,半自动采阳天窗,可以全方位的使家里得到更充分的光照。本系统的设计充分发挥了当代绿色环保的理念,将理论应用于实践,使人们享受到科技带来的愉悦,同时也是绿色环保的体现。

  功能介绍:

  一,防盗——遥控密码开门器

  1, 工作原理

  采用IAP15F2K60S2 单片机为控制模块,矩阵键盘输入密码通过密码锁来控制门的开关,或者无线发射控制门的开关,门轴用步进电机来带动,1602 液晶显示屏显示密码,报警器进行控制。各个模块相互协作,综合利用了单片机的内部资源,使得外围模块合理正常工作。

  2, 设计思路

  现如今小偷猖獗,不少人都有过被家庭都有过被盗的经历,怎么去防止这一个现象呢?有人去买高档的防盗锁,可是小偷确依旧如故!有人买了摄像头,可只是将小偷的身影留在了家里,茫茫人海,怎么才能去寻找那一个或者几个模糊的身影,很难!其实善于发现的你应该早就注意到了,银行的ATM 取款机整天裸露在那里,确依旧如故,基于此,我们采用了遥控密码锁,没有一把钥匙,有的只是一个你不知道密码的四位无线收发器,和一个需要无线收发器辅助的4*4 矩阵键盘密码输入器,而你确只有三次输入机会,否则,报警器鸣笛,红灯拉响,你就无路可逃。

  3, 设计结构图

 

  4, 使用方法及功能

  门分为两个开启方式:。

  1、无线遥控方式:首先按下无线发射模块的A 键(测试时简化为一个键,可以几个键同时协作),主人可以直接通过键入无线模块的B、C 键(同上可以设置为几个键同时协作)实现开门关门的功能,B 是关门,C 是开门。

  2、密码锁方式:其他人无遥控器,则需要通过解开密码锁开启大门,通过独立键盘输入密码开锁(密码:12345678),当三次嵌入失败,蜂鸣器响起,拉起警报。这样的双模式设计既考虑到用户进出门的方便,同时密码锁与警报器协同作用,极大的提高了防盗功能。

  硬件电路(SCH)

  图一:1602 液晶显示模块

  二, 家庭环境检测仪

  1,工作原理

  采用IAP15F2K60S2 单片机为控制模块,结合了时间显示模块、温度测量模块、湿度检测模块、光敏传感模块、雨滴检测模块、以及烟雾可燃气体浓度测量模块,综合利用了IAP 单片机的内部资源,使得外围模块有条不紊的工作运行,并将传感器采集来的数据一致用TFT 彩屏显示出来,同时采用了三块太阳能光伏电池进行供电,能够有效节约能源。

  2,设计思路

  当代科技水平飞跃提升,人们的生活质量的要求也逐步提高,人们对环境的要求也是日新月异,基于此,我们将单片机与传感器技术应用于生活,使得技术服务于生活,让人们能够安心放心的生活,同时也体现了绿色高效的生活理念。

  3,设计结构图

  4,使用方法及功能

  1、时间通过DS1302 芯片控制,通过AD-DA 转换,时间在TFT 彩屏上显示更新。

  2、温度通过DS18B20 采集,通过AD-DA 转换为数字量,在TFT 彩屏上显示。同时,当室内温度过高时,单片机接受到响应,控制电风扇工作,用以降低室内的温度。

  3、湿度通过湿度传感器采集。同时,通过AD-DA 转换,在TFT 彩屏上不断显示更新。同时,当湿度低于一定范围时,继电器控制加湿器工作,为室内空气加湿,保持室内空气水润。

  4、MQ-2 气体检测仪实时监控室内的空气质量,可以坚持煤气,甲醛,二氧化碳等气体。当室内的空气对人体有害时,报警器响起,同时室内排风扇工作,排除有害气体,为用户营造一个健康的环境。

  5、装在室外的雨滴模块监控室外的天气情况,当出现阴雨天气时,雨滴检测器采集到数据,反馈给单品机,提示音响起,提示用户将室外的衣服收进屋内。

  5,硬件电路(SCH)

  一,雨滴模块

  二,温度湿度模块

  三,时间模块

  六,驱动模块LM2940

  二,无线发射模块

  四,总结

  本作品的设计思想来自于网络上的智能家居,同时经过自己的完善与加工。基本实现了目前市场上智能家居系统的一般功能。同时,我们也添加了一些自己的东西。比如双模式的智能防盗门与双模式的智能防盗窗帘。我们的设计作品还融入了绿色环保的思想理念,室内照明系统就是用太阳能电池板供电的,属于清洁能源,这一功能是大多数智能家居所不具备的。

  在本次作品制作过程中,我们也遇到了很多的问题,软件程序方面的问题,硬件电路方面的问题,不过在队友齐心合力的努力下,我们经过一步步的排查,最终解决了所有的问题,实现了所有预期的功能目标。在制作过程中我们也收获了很多,对IAP 单片机的掌握也有了很大的提高。但是由于水平的限制,制作出来的东西还是有很多的瑕疵,相信以后能做的更好,在单片机综合应用方面走得更远。

此文档的视频来自:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13350




关键词: 单片机     智能化     传感器    

专家
2014-02-23 15:22:07    评分
2楼

语音模块后加的,呵呵,很全面。


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