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作者：武昌理工学院 周力 任江山 刘明天
指导教师：唐穗欣 吴艳玲

　　作品简介　　

 　　本系统采用以STC15F2K61S2芯片为控制核心，采用太阳能电池板供电，通过GSM模块实现手机与单片机之间的通信，来控制各个模块工作，并用彩屏显示，用到了温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、人体红外传感器。用电机驱动模块驱动电机进行排烟，用一个继电器控制水壶模拟热水器，并用PT100返回温度值，另外一个继电器用来控制LED灯。
　　由STC 单片机组成的主机系统主要实现的功能包括：1.能够在彩屏上显示室内温度和湿度，并且可以定时发送大用户手机上。2.当室内有可燃气体泄漏时MQ-2能够检测到，同时启动报警器和向手机终端发送报警信息。3.用户外出不在家时，启动人体红外传感器，当有人未经许可闯进家时，发出报警声同时向手机发送报警信息。4.用户可以通过手机发送短信设置预定温度控制继电器打开热水器烧水，水烧到预定温度后自动停止工作并发送提示短信。还可以控制LED灯的开关。
　　使用说明：系统上电后，会在彩屏上显示温度和湿度，用打火机释放可燃气体，这是会听到有报警声发出同时收到有“Smoking”的报警短信。打开人体红外传感器开关，当有陌生人进入房间时，会听到报警声同时收到“Someone Is Coming”报警信息。用手机发送一条“Water To 50”短信，这是会看到彩屏屏幕颜色发生改变并显示“Water To 50”，继电器的指示灯点亮，热水壶开始工作，一段时间后水壶温度达到指定温度并停止工作，手机收到“Water is Ok”的信息。手机发送“Open the Light”,会看到LED被点亮，发送“Close the Light”，会看到灯熄灭。

　　平台选型说明

　　本系统采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片。ISP/IAP，在系统可编程，在应用可编程，无需编程器，无需仿真器。可当仿真器使用。
　　速度快，是普通8051速度的8-12倍。
　　共8通道10位高速ADC，速度可达30万次/秒，3路PWM还可当3路D/A使用。
　　内部高精度R/C 时钟，内部时钟从5MHz～35MHz可选，相当于普通8051的60MHz～420MHz。
　　本系统用到了定时、中断、捕获、串行通信等功能，该开发板配套齐全，I/O口连接方便。

　　设计说明

　　系统方框图：　　

　　传感器模块：

　　1.湿度传感器
　　把HS1101和NE555同时接入电路中的电路设计原理图如图2-4所示。NE555电路功能的简单概括为:当6端和2端同时输入为“1”时,3端输出为“0”;当6端和2端同时输入为“0”时,3端输出为“1”。在此电路中,555定时器正是根据这一功能用作多稳态触发器输出频率信号的。　　

　　设计说明当电源接通时,由于6和2端的输入为“0”,则定时器3脚输出为“1”;又由于C1 两端电压为0, 故 通过R2 和R3 对C1充电,当C1 两端电压达到2 /3 时,定时电路翻转,输出变为“0”。此时555定时器内部的放电BJT的基极电压为“1”,放电BJT导通,从而使电容C1 通过R3 和内部放电BJT 进行放电,当C1 两端电压降低到 /3 时,定时器又翻转,使输出变为“1”,内部放电BJT 截止,VCC 又开始通过R2 和R3 对C1 充电,如此周而复始,形成振荡。其工作循环中的充电时间为 =0.7(R2+R3)C1;放电时间为 = 0.7R3*C1; 输出脉冲占空比为q =(R2+R3)/(R2+2R3),为了使输出脉冲占空比接近50%,R2应远远小于R3。当外界湿度变化时,HS1101 两端电容值发生改变,从而改变定时电路的输出频率。因此只要测出555的输出频率,并根据湿度与输出频率的关系,即可求得环境的湿度。

　　2.温度传感器
　　DS18B20为单总线结构、数字式温度传感器，只需一根数据线即可实现温度的读取。温度传感器的精度为用户可编程的9，10，11或12位，分别以0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃增量递增。在上电状态下默认的精度为12位。DS18B20启动后保持低功耗等待状态;当需要执行温度测量和AD转换时，总线控制器必须发出[44h]命令。
　　在那之后，产生的温度数据以两个字节的形式被存储到高速暂存器的温度寄存器中，DS18B20继续保持等待状态。当DS18B20由外部电源供电时，总线控制器在温度转换 指令之后发起“读时序”，DS18B20正在温度转换中返回0,转换结束返回1。　　

 　　3.烟雾传感器
　　MQ-2烟雾传感器通过电流加热，当有烟时输出高电平再通过比较器稳定输出，即无烟时对应低电平;有烟时对应高电平。　　

 　　4.人体红外感应模块
　　人进入其感应范围则输出高电平， 人离开感应范围则自动延时关闭高电平输出低电平。具有两种触发方式(可重复触发和不可重复触发)，还可以调节感应距离(3-7米)和延迟时间。　　

 　　电机驱动模块：
　　该模块可以驱动两个直流电机，通过ENA、ENB可以控制电机的启动和停止，通过IN1-IN4实现电机的正、反转。　　

　　语音报警模块：
　　语音芯片与音频功放电路如图五所示，语音芯片分为2400个区间，能分段保存8分钟的语音。用麦克风采集语音信号，保存在芯片里面。用单片机控制芯片，当要放音时，芯片会把语音信号从相应地址取出播放。　　

 　　软件流程图：　　

　　作品特色

　　随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。信息社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。
　　本系统就是实现了通过一条短信就能关掉因匆忙而忘记关掉的家电，下班后能在未到家之前烧好热水，还能够感应陌生人的进入。实现用户手机终端了与GSM之间进行通讯，GSM模块完成了一部手机的功能。
　　本系统还采用了太阳能供电，在能源日益紧缺的今天，能够利用太阳能作为人们日常生活的能源，变得尤其有意义，太阳能不仅解决了能源的问题，而且清洁无污染，更适合家居生活。
　　当然本系统还有待开发，如果增加友好的操作界面就更完美了。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2309