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作者：滨州学院 杨健 李双 李存宝

指导老师：李洁 张昌平

作品简介：

　　开发背景：随着科技与城市快节奏生活的发展，人们对于居住环境的安全、方便、舒适提出了越来越高的要求，因此智能化住宅就随之出现，但由于科技，经济等多方面原因，现在市场上的智能家居系统不是功能有限，就是价格昂贵,相比之下，其大众化，智能化都有待提高。

　　结构说明：本系统主框架是模拟的现代家居，在此框架上，基于家居的各个位置，放上各类传感器，包括震动，火焰，烟雾，热释电，温湿度。另加电机控制的窗，窗帘，以及智能电磁锁连接的安全门。还有gsm短信报警模块，智能语音模块，实时监控模块，液晶显示模块。电源采用太阳能充电，总控制系统另搁置，在实际中，可做到美观。

　　作品图片：

　　功能与使用说明：从进入门开始，进行智能语音对讲进行控制窗帘，窗户开关，各区域房间电灯亮灭，液晶显示时钟及室内外温湿度显示，房内进出人数，烟雾，火灾，地震，防盗，红外的显示及报警，并有实时监控智能抓拍，更加加强了安全保障度，当出门在外，可以进行无线的网络短信远程报警。

　　作品特色：该系统功能强大，结合智能家居和防盗安全结合的综合观念，能够满足人们对现代家居舒适，安全的要求。进行实时的液晶显示、灯光、语音报警，使报警达到全方位。并结合了无线网络的短信报警，能够使人们放心出行。另外，本系统使用太阳能供电，大大降低了功耗，符合现在人们低碳环保的绿色观念。

平台选型说明：

　　1. IAP15F2K61S2型号的单片机

　　2.SIM300的短信报警模块

　　3. NewWay 智能语音模块

设计说明：

　　设计原理：本系统基于主单片机，进行扩展，通过各类传感器，实现温湿度，火焰，烟雾，地震的预防和报警，另外连接无线短信报警模块，智能语音控制模块，实时监控模块。

　　设计方案：总结构框图如下：

　　1各类传感器传输数据及处理模块

　　1.1温湿度传感器

　　使用AM2301数字温湿度传感器，对室内外温室度进行数据集。过12864进行显示设置。该温湿度传感器与传统的温度，湿度传感器不一样，省去了A/D转换的繁琐，应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，包括一个电容式的感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，并将校准系数以程序的形式存在OTP内存中，而传感器内在检测信号的处理过程中调用这些校准系数。单线制串口接口，与单片机连接简单，只需一个I/O口扩展即可。信号输距离可达20米。使用方便，误差小，功耗低，其引脚如下：

　　1.2 震动传感器

　　系统采用的震动传感器是(电阻型)HDX-1 振动开关，此传感器是由金属材料和塑料管制造，该产品灵敏度高，不受外来声音干扰，无方位性，输出信号LED指示。TTL电平输出，结构简单。其内部原理图如下：

　　在该系统中，使用两个震动传感器，分别放在床和保险箱内，当床体震动时，警惕是地震或是其他震动，当保险箱内的震动传感器工作，并通过单片机处理，进行报警，提醒主人是否为入室盗窃，当主人在外时，也可通过短信提醒，进行防范。

　　1.3火焰传感器

　　在模拟家居两个区域的墙上分别放一个火焰传感器，以实时检测火灾的发生，一旦有火灾发生，火焰传感器会立即将信号传输给单片机，经单片机处理后将信息进行显示和语音报警。家里没人时，还可进行短信报警。测试成功图如下：

　　1.4 烟雾传感器

　　将一个烟雾传感器放置在厨房，此烟雾传感器主要元件是QM-N5型气敏元件，QM-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N型半导体气敏元件，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高，从而使电导通，进入工作状态。其原理图如下：

　　1.5热释电红外传感器

　　热释电红外线传感器由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成，其原理如下：

　　当传感器没有检测到人体辐射出的红外信号时，在电容两端产生极性相反，电量相等的正负电荷，所以，正负电荷相互抵消，回路中无电流传感器无输出。当检测到人体辐射的红外信号时，照射到两个电容上的红外线能量不相等，光电流在回路中不能相互抵消，传感器有信号输出。

　　如下所示，在房间内安装一个热释电红外传感器，在所能检测得范围若有盗贼进入，相应的就会输出信号，经单片机处理，进行报警。若是出门在外，可以收到由gsm模块发的报警短信，提醒及时回家或采取相应的措施。

　　显示模块设计

　　2.1液晶显示

　　系统采用12864进行显示，在模型家居的客厅，用一块12864进行室内外温湿度显示，以及实时时钟的显示，相当于一款万年历，家人可以通过温湿度的变化来决定出行时所带物品。另外一块12864进行实时家居状态安全的显示以及报警。实物检测图如下：

　　考虑到其数据的传输速度，其与单片机的连接均采用并行口方式。其连接图如下：

　　彩屏显示

　　除了12864显示之外，系统还加入了摄像头监控，并能够进行智能抓拍。其结构原理简图图如下：

　　系统中该模块的主要用途除了进行实时监控外，当主人出远门时，如有盗贼进入行窃，来不及回家报警，可以进行智能抓拍，有利于警方破案。

　　3 gsm无线短信报警模块

　　在该系统中，使用基于sim300的gsm短信报警。其原理图如下：

　　其中MCU_2RXD,MCU_2TXD与单片机进行串口通信，从而实现当有情况发生时进行短信报警。

　　当出门在外，如果家里发生火灾，或是有盗贼进入等情况，就会触发相应的传感器，而信号经单片机处理后，会连接sim300模块进行短信报警，如家里有火灾发生，火焰传感器会触发，并经过单片机处理之后，命令gsm模块进行发短信，主人收到如“防火请注意及时排除灾源”的信息时，就知道家里肯定出现了灾情，从而采取及时补救措施，避免造成不必要的损失。

　　4智能语音模块

　　该系统中还添加了智能语音模块，能够实现的功能是进行语音控制，其功能框图如下：

　　电源模块设计

　　在该系统中，电源模块采用太阳能供电，并对铅蓄电池进行供电，既使系统有稳定的电源，又可以节省功耗。

　　由于各方面原因的制约，需要加一个稳压模块，因此采用稳压模块对电源进行稳压，从而使得系统有稳定的供电系统，从而正常运行。稳压电路如下：

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