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基于物联网的智能家居控制系统

专家
2014-02-26 16:58:52    评分

作者:烟台职业学院 迟晓磊 张永光 陈峰

指导教师:王强 刘妍

 

  作品简介

  开发背景:现在,随着物联网技术的兴起,智能家居迎来的二次革命,智能化程度大幅提高,客户拿着手机就能搞定日常的吃喝拉撒晚睡。有许多人认为,智能家居可有可无,只是生活的点缀,而不是生活中的必需品。但是事实上,就像当年很多人觉得手机、电脑都不是必需品一样,智能家居在生活上的便利,不过是表层的优势,随着科技的发展,社会的进步,智能家居将会在人们生活中扮演更加重要的角色。

  功能与使用说明:我们主要采用STC公司生产的IAP15F2K61S2单片机控制芯片来控制家庭中的安全装置、家用电器、计算机、窗户窗帘等,用智能一体化代替人工各种繁琐的操作,将主芯片通过无线方式与手机或电脑相连,不管你是在家,在上班,还是在回家的路上,仅仅通过对手机或平板的操作就可调控家中的家用电器、上位机、窗户窗帘等,提前给自己和家人设置好一个舒适安全的环境。

  结构说明:本装置包括智能装置,安防装置和远程控制三个结构。智能装置是通过手机后平板对窗户窗帘,各种家用电器及门控系统进行自动化控制;安防装置是由烟雾检测装置,人体检测系统以及报警系统组成的安全防护装置;远程控制是手机或电脑通过互联网与单片机相连来控制家中智能装置,家用电器及门禁系统。

  作品特色: 以住宅为基础平台,综合建筑装潢、网络通信、信息家电、设备自动化等技术,将系统、结构、服务、管理集成为一体的高效、安全、便利、环保的居住环境。

 

  平台选型说明

  作品采用的是最新 STC15系列 IAP15F2K61S2 芯片。STC15F2K60S2系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期(IT)的单片机,是高速度/高可靠/低功耗超强看干扰的新一代8051单片机,采用STC第八代加密技术,加密性超强指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟,±1%温飘,常温下温飘5‰, 5MHz~35MHz宽范围可设置,可彻底省掉外部昂贵的晶振。3路PWM/PCA,8路高速10位A/D转换(30万次/秒),针对电机控制,强干扰场合。

  增强型8051CPU, 两组高速异步串行通信端口(可同时使用),可在 5 组管脚之间进行切换,分时复用可当 5组串口使用。单片机芯片配置40脚STC系列单片机插座,各种接口扩展齐全,输入/输出模块配置 4 ×4 键盘矩阵,其中 16 个按键可通过跳线配置为独立按键,ULN2803 功率放大电路,驱动继电器、蜂鸣器、步进电机、直流电机。传感模块配置数字温度传感器DS18B20 接口。本产品要用到多种不同功能传感器并且运用到自动化控制,所以此单片机的功能特点非常适合本产品。

 

  设计说明

  1.总设计方案

  总设计结构如图1-1所示。

  2.安防功能电路设计

  HC-SR501红外线人体感应传感器,当有人进入其感应范围则输入高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平,输出低电平,通过此原理,将采集的数据信息传送给单片机处理。工作电压范围宽:默认工作电压DC5V至20V。输出高电平信号:可方便与各类电路实现对接。感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间,在此时间模块会间隔地输出0-3次,一分钟后进入待机状态。HC-SR501红外线人体感应传感器原理图如图1-3所示。

  图1-3 HC-SR501红外线人体感应传感器原理图

  MQ-9烟雾传感器集成输出信号为模拟型

  半导体可燃气体传感器MQ-9所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时,传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-9气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度 对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想,可检测多种可燃性气体,回路电压小于24vDC,负载电阻可调,其将采集到的信息传输给单片机经单片机处理后将指令传输给报警装置。MQ-9烟雾传感器原理图如图1-4所示。报警装置原理图如图1-5所示。

  图1-4 MQ-9烟雾传感器原理图

  3.智能门锁电路设计

  继电器与单片机的P26口相连,通过继电器控制智能锁的开关,智能门锁原理图如图1-6所示。

  图1-6 智能门锁原理图

  4.智能窗户、窗帘电路设计

  DHT11温湿度传感器与IAP15F2K61S2单片机的P1.0端口相连,接正+3.3v电压。其可以准确检测室内的温湿度,将采集到的信息传给单片机,单片机对数据进行处理,然后调节驱动器,对窗户的开关进行自动化控制,DHT11温湿度传感器原理图如图1-7

  图1-7 DHT11温湿度传感器原理图

  BH1750FVI光照强度传感器供电电源 为3-5v,光照度范围为0-65535 lx,传感器内置16bitAD转换器直接数字输出,省略复杂的计算,省略标定不区分环境光源接近于视觉灵敏度的分光特性,可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定,模块内部包含通信电平转换,与IAP15F2K61S2单片机io直接连接,其将采集到的信息传输给IAP15F2K61S2单片机,数据经单片机处理后,发布指令给驱动器,从而进行对窗帘的自动化控制。BH1750FVI光照强度传感器原理图如图所示。

  图1-8 BH1750FVI光照强度传感器原理图

  5.232串口通信

  Max232串口电平转换芯片,供电电压为5v,耗电5mA,外接4个1uF电容,每个接收器将输入电平转换为5V电平,单片机供电电压为5V,而计算机供电电压为-12V~+12V,单片机与计算机相连需要通过Max232串口电平转换芯片进行转换电平。其与单片机P3.0、P3.1口相连,其原理图如图1-9所示。

 

  图1-9 Max232串口电平转换芯片原理图

  6.无线模块电路设计

  串口转wifi模块电路设计

  5至9V DC电压输入,双向透明传输,模块可以设置工作模式,通过登录内置网页设置工作模式,通过智能手机、电脑可登录内置网页,从而通过智能手机或电脑对家用电器、门窗、灯具进行控制。串口转wifi模块电路原理图如图2-3所示。

  图2-3 串口转wifi模块电路原理图

  7.GMS模块电路设计

  单片机与GMS模块一般采用串行异步通信接口,GMS的短信业务SMS利用信令信道传输,把要发的信息加上目的地址发送到信息服务中心,经短信服务中心完成储存后再发送给最终的信宿,利用GSM手机的串行接口,单片机向手机发送一系列的AT命令,就能达到控制GSM模块收发SMS的目的。GMS模块原理图如图2-4所示。

  图2-4 GMS模块原理图

  8.主控制器电路原理图。

  IAP15F2K61S2 芯片原理图

此文档的视频来自:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13359




关键词: 智能家居     单片机     物联网    

菜鸟
2014-05-01 23:55:54    评分
2楼

谢谢分享


专家
2014-05-02 09:20:22    评分
3楼
物联网搞了很久了,没看见什么大的成效啊。

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