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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。

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