【正文】 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 : 基于單片機的小型智能家居系統(tǒng)的 設(shè)計與實現(xiàn) 姓 名 : 常盼盼 學(xué) 院 : 理 學(xué) 院 專 業(yè) : 網(wǎng)絡(luò)工程 班 級 : 2020 級（ 2）班 學(xué) 號 : 1887090202 指 導(dǎo)教師 : 趙艷紅 職稱 : 講師 2020 年 5 月 10 日 安徽科技學(xué)院教務(wù)處制 1 目 錄 摘要 ........................................................................ 1 關(guān)鍵詞 ...................................................................... 1 1 引言 ..................................................................... 1 課題研究背景 ............................................................ 1 系統(tǒng)的主要功能 .......................................................... 1 2 整體設(shè)計 .................................................................. 2 總體介紹 ................................................................ 2 系統(tǒng)設(shè)計方案 ............................................................ 2 3 硬 件系統(tǒng)設(shè)計 .............................................................. 3 硬件系統(tǒng)概述 ............................................................ 3 硬件系統(tǒng)的功能模塊 ...................................................... 3 電源模塊 .............................................................. 3 串口模塊 .............................................................. 4 核心板模塊 ............................................................ 8 LED 模塊 ............................................................... 9 蜂鳴器模塊 ........................................................... 10 步進(jìn)電機模塊 ......................................................... 11 LCD 模塊 .............................................................. 12 熱敏 amp。光敏傳感器模塊 .................................................. 14 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ............................................................. 15 keil uVision2 簡介 ...................................................... 15 keil uVision2 新建項目、編輯、編譯以及調(diào)試運行 .......................... 15 程序燒寫 ................................................................ 20 5 系統(tǒng)平臺搭建 ............................................................. 22 系統(tǒng)組成 ............................................................... 22 系統(tǒng)硬件連接 ........................................................... 22 PC 機與單片機的連接 ................................................... 22 單片機開發(fā)板上的硬件連接 .............................................. 22 6 系統(tǒng)功能介紹 ............................................................. 22 2 整體功能介紹 ........................................................... 22 詳細(xì)功能介紹 ........................................................... 24 音樂播放 ............................................................. 24 花樣燈 ............................................................... 25 窗簾 ................................................................. 26 火災(zāi)報警 ............................................................. 27 串口通信模塊 ......................................................... 27 7 系統(tǒng)測試 ................................................................. 28 系統(tǒng)基本性能 驗證 ....................................................... 28 整體驗證 ............................................................... 28 8 總結(jié)與展望 ............................................................... 29 總結(jié) ................................................................... 29 展望 ................................................................... 29 致謝 ....................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ................................................................... 29 1 基于 STC12C5A60S2 單片機的小型智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)工程 常盼盼 指導(dǎo)教師 趙艷紅 摘要 ： 智能 家居 是以住宅為平臺，利用 綜合布線 、網(wǎng)絡(luò)通信、音視頻 等 技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的 家庭日程事務(wù) 管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性，實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。 基于單片機的小型 智能家居系統(tǒng)是以 STC12C5A60S2 芯片為控制核心，用單片機上不同的器件及 PC 機與單片機之間的通訊，將智能家居中的相應(yīng)模塊模擬展示出來。系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，其中硬件系統(tǒng)是以 STC12C5A60S2 芯片為核心的單片機開發(fā)板以及單片機外圍發(fā)光二極管、數(shù)碼管、蜂鳴器等功能模塊。以 Keil uVision2 為軟件開發(fā)平臺，通過串口實現(xiàn) PC 機與單片機之間的通訊，從而達(dá)到PC 機控制單片機的目的。論文詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的開發(fā)及實現(xiàn)過程。 關(guān)鍵詞 ： 智能家居； Keil uVision2；單片機； STC12C5A60S2；串口通信 1 引言 課題研究背景 進(jìn)入 21 世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)力水平進(jìn)入加速發(fā)展階段，隨之而來的是人類物質(zhì)文化生活的極大提高。隨著人們生活水平的不斷提高，人們不斷的對居住環(huán)境提出更高的要求，越來越注重家庭生活中每個成員的舒適、安全與便利。 智能家居是利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù) ， 依照人體工程學(xué)原理，融合個性需求，將與家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng) ， 如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯(lián)動、地板采暖等有機地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實現(xiàn) “ 以人為本 ” 的全新家居生活體驗 [1]。 與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間，還將原來被動靜止的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?[2]，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金 [3]。智能家居的目標(biāo)是用各種方法或設(shè)備使家居生活實現(xiàn)自動化、智能化，使家居變得更加舒適、安全和有效，從而提高人們的生活質(zhì)量 [4]。 系統(tǒng)的主要功能 本 系統(tǒng)以 STC12C5A60S2 芯片為核心，利用單片機的外圍設(shè)備及串口通信開發(fā)、實現(xiàn)了以下幾個功能模塊： （ 1） 花樣燈的控制，利用單片機上的二極管模擬電燈，根據(jù)不同的指令，按照預(yù)先設(shè)計好的程序，變換出不同的花樣。 （ 2） 音樂播放，利用單片機上的蜂鳴器模擬音箱，根據(jù)指令，按照預(yù)先設(shè)計好的程序，播放音樂。 2 （ 3） 電機模擬窗簾，利用單片機上的步進(jìn)電機模擬窗簾的開關(guān)，根據(jù)指令，按照預(yù)先設(shè)計好的程序，步進(jìn)電機模擬完成窗簾的拉開、關(guān)閉。 （ 4） 火災(zāi)報警，利用單片機上的熱敏、光敏傳感器，實時采集周圍的溫度以及光的強度，按照預(yù)先設(shè)計好的程序，若 周圍的溫度升高且同時光強下降，則認(rèn)為 發(fā)生火災(zāi)，發(fā)出警報。 2 整體設(shè)計 總體介紹 本系統(tǒng)以 STC12C5A60S2 芯片為控制核心，溫度，濕度等傳感器為環(huán)境信息采集源，以串口通信控制為輔助，模擬了一個小型的智能家居系統(tǒng)。在原有的機械式按鍵開關(guān)的基礎(chǔ)上，采用串口通信，來控制 各 功能模塊，實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離實時控制。此外在本次系統(tǒng)設(shè)計中，采用了多種傳感器相結(jié)合，根據(jù)各傳感器采集的數(shù)值進(jìn)行火災(zāi)報警自動化控制。 系統(tǒng)設(shè)計方案 根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)提供了包括了核心控制模塊， 串口通信模塊 ， 花樣燈 模塊等等。系統(tǒng)的整體 框圖如圖 1所示。 圖 1 系統(tǒng)整體框 圖 控制界面 串口 核心控制設(shè)備（以STC12C5A60S2 為核心） 返 回用戶輸入信息 設(shè)備狀態(tài)信息 火災(zāi)報警（溫度，濕度） LCD 顯示 溫度，濕度信息 用戶輸入信息 用戶控制信息 環(huán)境信息 音樂播放（蜂鳴器） 窗簾（步進(jìn)電機） 花樣燈（ LED 顯示） 3 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 硬件系統(tǒng)概述 小型智能家居系統(tǒng)的核心是單片機的主芯片，因此首先要確定單片機及所用主芯片的類型。單片機具有 高集成度 、 體積小 、 高可靠性 、 控制功能強 、 低功耗 、 易擴(kuò)展 、 優(yōu)異的性價比 等特點，在 機電一體化 、 實時過程控制 、 辦公自動化設(shè)備 、 計算機網(wǎng)絡(luò)和通信 、 航空航 天系統(tǒng)和國防軍事 、 尖端武器等 領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用 [5]。 小型智能家居系統(tǒng) 要求能夠?qū)崟r控制并通過串口傳輸 數(shù)據(jù)，根據(jù)上述的要求，系統(tǒng)選用 STC 公司的以 STC12C5A60S2 芯片 為主芯片的 51 核心板 單片機，該核心板 支持 DIP40 封裝的 STC 系列單片機、 AT89S5X 系列單片機