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作者：黑龙江东方学院 刘春雷 薛超雷 王岩
指导教师：王强 赵龙

　　作品简介

　　21世纪是物联网时代，温家宝总理说：“未来中国将是智能中国”，所以，智能家居系统是时代的选择，本作品就是物联网时代的必须品。
　　本作品为智能家居系统，当你不在家中时，也可随意控制家中的一些设施，并可查看家中的温度。而且本作品中的煤气报警系统和火灾报警系统可以让你不再为家中的煤气泄漏和火灾而担心。结构、功能及使用说明：
　　本作品为智能家居系统，主要技术为无线技术和服务器技术，当你不在家中时即可通过手机短信控制家中的一些设施。

　　1) 上位机：
　　本作品中采用电脑监控系统，通过VB系统进行编辑页面。通过串行口连接单片机，将采集到的数据在页面中显示，其中包括温度统计、红外感应、煤气报警。通过判断进行警报，并且通过VB界面对房中设施进行反控制。　　

　　2) 智能温度计：
　　本作品中的智能温度计可以让你身在外地即可知道家中个个房间的温度。而且厨房中的智能温度计还可以进行火警报警，当厨房发生火灾使温度传感器达到极限温度时，通过无线技术传送信息到电脑的上位机中实行监控，并且电脑会通过Android客户端软件来向用户手机发送短信通知用户家中发生火灾。　　

　　3) 煤气报警器：
　　本作品中有煤气报警器，当烟雾传感器检测到厨房中的煤气浓度过高时，烟雾传感器会控制舵机选择来打开窗户，并且会通过无线技术传送信息到电脑中，电脑会通过Android客户端软件来向用户手机发送短信通知用户家中煤气泄露的信息。　　

　　4)红外感应器：
　　在夏季，室内的通风是必不可免的，但是当没有人在家时，因为怕进小偷，我们就不敢开窗。本作品中的红外感应技术就可以防止小偷在你不在家时或晚上是睡觉时进入室内，使你的家更安全。　　

　　5)无线传输设备：
　　在作品中，无论是数据采集，还是对设备进行控制，都是通过无线传输设备进行传输的。即解决了中距离数据传输问题，也节省了材料，响应了国家的号召。　　

　　6)Web服务器和数据库服务器：
　　主要负责对采集到的各类信息进行处理，并将数据保存到数据库;查询手机客户端的各类需求或指令并发送给下位机执行。数据库服务器采用微软的SQL2000，主要负责存储各类指令及数据信息。服务器端的Web服务器采用Tomcat5.27，主要负责Android客户端与服务器端的数据库服务器通信服务。　　

 　　平台选型说明

　　单片机选择：STC15F2K61S2
　　上位机编译选择：VB6.0
　　服务器端的数据库服务器：采用微软的SQL2000
　　服务器端的Web服务器：采用Tomcat5.27。
　　服务器端软件： 开发环境 myeclipse5.5
　　手机客户端软件：开发环境 eclipse3.3+ AndroidSDK2.1

　　设计说明

　　人类对家总是有种特殊的感情，本作品为智能家居系统，可以让你的家更安全、更温馨、更先进。而且21世纪是物联网时代，智能家居系统就是因物联网而诞生的，由此可见，智能家居的发展无可限量。

　　一、设计方案：
　　1)智能家居数据检测部分：
　　其中包括智能家居窗禁系统、智能家居烟雾报警、智能家居温度采集系统;
　　2)智能家居反馈系统部分：
　　主要为通风系统、温度报警系统;
　　3)智能家居数据传输部分：
　　数据传输主要为住户可以通过手机来查询家中各屋的时时温度，同时当家中发生异常情况时系统会主动通过2G/3G移动通信技术给住户手机发去报警信息，实现家居智能管理的功能;
　　4)系统软件部分：
　　由于整个系统的功能主要通过软件控制来实现，所以系统软件设计是系统设计的主要部分。软件部主要完成整个系统数据的处理、查询、显示等;
　　5)技术关键点和难点：
　　本次设计主要技术关键点和难点有通过序列号查询实现多温度传感器共线采集数据，上位机以及受控端之间的双向无线传输，家居各个环境参数的采集和各个报警情况的识别与判断，以及2G/3G移动通信系统的设计等。
　　6)设计原理图　　

　　二、设计原理：
　　1)温度采集单元：
　　本作品拥有三个温度传感器(DS18B20)，分别放在卧室、厨房和客厅。当你想要知道家中的任意一个房间温度时，你只需要发送不同的监控点号就可以查看各各房间的时时温度。
　　DSl8B20数字温度传感器提供9位(二进制)温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出，从主机CPU到DSl8B20仅需一条线(和地线)。因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DSl820可以存放在同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DSl820的测量范围从-55℃到+125℃，增量值为0.5℃，可在l s(典型值)内把温度变换成数字。DSl8B20的引脚如图所示。每只DS18B20都可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。采取数据总线供电方式可以节省一根导线，但完成温度测量的时间较长：采取外部供电方式则多用一根导线，但测量速度较快。　　

　　2)烟雾报警单元：
　　本作品中有烟雾报警器，当空气中的甲烷等有毒气体超出安全值时，它就能起到报警功能。所以，当你家中煤气泄漏时它就能报警并对上位机发送数据。上位机接收到以后就会控制舵机打开厨房窗户通风，当警报解除后，上位机在控制舵机关闭窗户。

　　3)窗禁系统单元：
　　窗禁系统主要运用红外发射接收器的外部中断功能。当有人从窗进入室内时，就会挡住红外发射接收器，窗禁系统就会报警。

　　4)无线通信模块：
　　无线通信模块采用NRF905，其基本特点：
　　(1)433Mhz 开放 ISM 频段免许可证使用;
　　(2)接收发送功能合一，收发完成中断标志;
　　(3)170个频道，满足多点通讯和跳频通讯需求，实现组网通讯，TDMA-CDMA-FDMA;
　　(4)内置硬件8/16位CRC校验，开发更简单，数据传输可靠稳定;
　　(5)工作电压1.9-3.6V，低功耗，待机模式仅2.5uA;
　　(6)接收灵敏度达-100dBm;
　　(7)收发模式切换时间 < 650us;
　　(8)每次最多可发送接收32字节，并可软件设置发送/接收缓冲区大小2/4/8/16/32字节;
　　(9)模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据(提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便;
　　(10)最大发射功率10毫瓦，发射模式：最大电流<30mA;接收模式：电流12.2mA;
　　(11)内置SPI接口，也可通过I/O口模拟SPI实现。最高SPI时钟可达10M;
　　(12)尺寸小巧，不含天线32mm*19mm;标准 DIP 间距接口，便于嵌入式应用;
　　(13)发射速率50 Kbps，外置433MHz天线，空旷通讯距离可达300米左右，室内通信3-6层可实现可靠通信，抗干扰性能强，很强的障碍穿透性能。

　　5)Web服务器和数据库服务器：
　　上位机软件开发环境为VB，主要负责对采集到的各类信息进行处理，并将数据提供给数据库服务器。服务器端的数据库服务器采用微软的SQL2000，主要负责存储各类指令及数据信息。服务器端的Web服务器采用Tomcat5.27，主要负责Android客户端与服务器端的数据库服务器通信服务。服务器端软件的开发环境为myeclipse5.5。手机客户端软件的开发环境为eclipse3.3+ AndroidSDK2.1。

　　6)通风系统单元：
　　通风系统我们是通过舵机来进行实现的。
　　标准的舵机有3条导线，分别是：电源线、地线、控制线。
　　电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源.电压通常介于4～6V，一般取5V。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。　　

　　作品特色

　　1)实用性：
　　在夏季，室内的通风是必不可免的，但是当没有人在家时，因为怕进小偷，我们就不敢开窗。本作品中的红外感应技术就可以防止小偷在你不在家时或晚上是睡觉时进入室内，使你的家更安全。而作品中的温度控制系统更可以随时随地的查看、调节各各室内的温度，使你的家更温馨。烟雾报警系统可以实时监测煤气、温度、烟雾等信息，若发生意外，系统可自动通知用户，并自动开窗、关窗、报警等。

　　2)先进性：
　　本作品运用了无线传输技术，可以使你不论身在何处也可通过手机查看、控制家中的温度，从此你可不在为家中的温度不适而烦恼，当你回到家中时不再会是扑面而来的热气。红外感应系统更是可以让你放心的开窗通风，不再为室内的空气浑浊而担心。另外，温度传感器通过序列号实现多点共线，只需要单片机一个管脚就可读取多个温度传感器值。

　　3)创新性：
　　本作品的创新性在于运用Web服务器和数据库服务器，可以直接将采集来的数据通过Android客户端发送到手机上，让使用者在任何时间，任何地点都可以清楚的知道家庭的状况。

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