【正文】 的一款工作于 頻段下的短距離無線收發(fā)芯片。確認(rèn)模塊得到應(yīng)答之后，則可輸入短信內(nèi)容。 單片機(jī)只需用一組串口與之相連，通過發(fā)送簡單的 AT 指令便可以實現(xiàn)短信的收發(fā)。 11 圖 9 紅外熱釋電電路 12 ３ .７ GSM 模塊設(shè)計與應(yīng)用 現(xiàn)在 GSM 技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在遠(yuǎn)程監(jiān)控、移動電話、 POS 機(jī)等移動領(lǐng)域都能見到它的應(yīng)用。 輸出延遲時間有 R33 和 CY2 共同決定，值為： Tx=24576*R33*CY2。電路原理圖如圖 11所示。 BIS0001 內(nèi)部框圖如 圖 8所示： 圖 8 BIS0001內(nèi)部框圖 從芯片的內(nèi)部框圖可以看到， BIS0001 是有比較器，運(yùn)放，狀態(tài)控制器和封鎖定時器，定時器構(gòu)成的數(shù)模混合的集成電路。 RL 負(fù)載電阻 可調(diào) RH 加熱電阻 31Ω177。通過模數(shù)轉(zhuǎn)化，可以得到可燃?xì)怏w濃度。 該芯片還可以設(shè)置不同的測量分辨率，但是需要注意的是，不同分辨率下芯片的測量時間又有所不同，在測 9 量的時候一定要等待足夠的時間，以免讀出錯誤數(shù)據(jù)。該芯片工作于 電源電壓下，工作溫度 40℃ 80℃，受紅外光影響較小，適合家庭環(huán)境下光照強(qiáng)度的采 集。 圖 5 DHT11與單片機(jī)接口 ３ .４ 光照強(qiáng)度傳感器的設(shè)計 本次設(shè)計使用 BH1750 來檢測室內(nèi)的光照強(qiáng)度，單片機(jī)獲取到光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理，通過 PWM 波驅(qū)動可控硅來控制 LED 燈的發(fā)光強(qiáng)度。 DHT11 只需要一根數(shù)據(jù)線便可以和單片機(jī)進(jìn)行通訊。 對于家庭溫度和濕度的采集，精度要求不高，實時性要求也不強(qiáng)，所以可以選取一般的、性價比較高的原件來進(jìn)行溫度和濕度的測量。CH340T 的串口數(shù)據(jù)輸入端、串口數(shù)據(jù)輸出端應(yīng)直接連到單片機(jī)的串口的發(fā)送與接收端。 圖 4 ＵＳＢ轉(zhuǎn)串口電路 當(dāng)我們使用 CH340T 與單片機(jī)進(jìn)行通訊時，我們只需要提供芯片的工作電源，晶振和一些電容即可。 CH340 外圍器件只需要晶體和電容，支持 本設(shè)計采用的 電壓源，成本 低， 兼容性強(qiáng) 。 ３ .２ 串行通訊電路設(shè)計： 串行通訊是應(yīng)用的比較廣泛的一種通訊協(xié)議，不管是 8位的單片機(jī)還是 32位的單片機(jī)，或者是 DSP 都有串行通訊接口。為了軟件上設(shè)計的方便，可以將使用各種通訊協(xié)議的傳感器與單片機(jī)對應(yīng)的引腳相聯(lián)。通過參考 ST公司的官方數(shù)據(jù)手冊，采用按鍵的方式進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)位設(shè)計。 5V，輸出電壓 ,可驅(qū)動低于 1A的負(fù)載 ，足以驅(qū)動本設(shè)計的各種電子器件。 本設(shè)計采用 220V交流電進(jìn)行供電 ?，F(xiàn)在的一部分中高端 32 位單片機(jī)已經(jīng)具備了基本的數(shù)字信號處理的功能，所以本次設(shè)計選擇使用 32位單片機(jī)作為主控芯片。 （ 4） 光照強(qiáng)度檢測：根據(jù)光照強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)燈光亮度 。 系統(tǒng)的主要功能 本 智能家居 控制系統(tǒng)設(shè)計主要對家庭的信息進(jìn)行采 集， 然后 以 無線形式 傳送數(shù)據(jù)到 PC端 控制器， PC端 控制器通過串口將采集的信息發(fā)送給上位機(jī)。 下位機(jī)是用戶設(shè)備，負(fù)責(zé)信息的采集、設(shè)備的控制、信息的收發(fā)等。 本系統(tǒng)模塊圖如 圖 1所示。數(shù)據(jù)通過 方式發(fā)射，接收端接收到數(shù)據(jù)后傳輸給 STM8 單片機(jī)，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)后通過串口傳給上位機(jī)。智能家居控制系統(tǒng)原則上應(yīng)當(dāng)做到節(jié)能、環(huán)保。當(dāng)市場智能家居控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后，不同廠家的產(chǎn)品兼容性可以大大增強(qiáng)，豐富系統(tǒng)功能。無論是短距離無線，還是移動網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等傳輸方式，智能家居的網(wǎng)絡(luò)化是必然的。隨著物聯(lián)網(wǎng)的額發(fā)展，可穿戴設(shè)備的流行，智能家居行業(yè)的技術(shù)性難題也隨之攻克。 開創(chuàng)期（ 2020 年 2020 年）：國內(nèi)智能家居企業(yè)逐漸發(fā)展、完善， 國內(nèi)企業(yè)逐漸占據(jù)國內(nèi)市場。 1998 年 5 月，新加坡發(fā)布了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。 智能家居控制系統(tǒng)的基本功能如下： 家電統(tǒng)一管理：通過一個控制平臺，如手持設(shè)備，電腦等可以對所有的家用電器進(jìn)行控制； 環(huán)境監(jiān)測：通過傳感器實時監(jiān)測環(huán)境的溫度、濕度、光照強(qiáng)度等信息； 自動控制：檢測到周圍光照強(qiáng)度變化是能自動調(diào)節(jié)燈光，根據(jù)溫度、濕度信息自動控制空調(diào)的開關(guān)，達(dá)到節(jié)能的目的； 報警：當(dāng)檢測到可燃?xì)怏w濃度達(dá)到可引起危害的濃度時，家中無人值守又檢測到有外來人員入侵時發(fā)出警報，并以短信形式通知戶主； 遠(yuǎn)程控制：可以通過網(wǎng)絡(luò)對該系統(tǒng)進(jìn)行控制； 智能家居的發(fā)展背景 世界上第一座智能建筑是位于美國康涅狄格州哈特佛市的 CityBuilding,是美國聯(lián)合科技公司 1984 年的作品。最近幾年物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，可穿帶設(shè)備的流行，使人們的生活方式、居家思維發(fā)生了一些轉(zhuǎn)變，人們對家居生活的質(zhì)量要求越來越高。 關(guān)鍵詞： 智能家居， 自動化，控制 Abstract With the advent of the Inter of things era, people39。 1 河南科技學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 論文題目：基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 所在院系： 機(jī)電學(xué)院 所學(xué)專業(yè)：電氣工程及其自動化 導(dǎo)師姓名： 完成時間： 20205 年 5 月 13日 2 摘要 隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，人們對生活的質(zhì)量、效率的要求圖越來越高。本次設(shè)計的智能家居控制系統(tǒng)，目標(biāo)群體定位在普通人群 ， 產(chǎn)品功能以實用為主，結(jié)合日常生活中人們的作息習(xí)慣，行為習(xí)慣，為人們提供一個靈活的、使用的、低成本的控制系統(tǒng)。一般家庭條件下，家用電器雖然使用方便，但是要控制起來卻比較繁瑣，缺乏集中管理，也缺乏智能控制。本著這樣的思想，智能家居控制系 統(tǒng)開始一點(diǎn)點(diǎn)的形成了。 國外發(fā)展?fàn)顩r 首棟智能建筑出現(xiàn)后， 智能家居的方案在西方多了起來， 智能家居開始在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)廣發(fā)應(yīng)用。 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 智能家居 在中國發(fā)展較晚，主要經(jīng)歷了四個階段： 萌芽期（ 1994 年 1999 年）：概念熟悉，但沒有專業(yè)的智能家居的生產(chǎn)廠商，主要代理國外的產(chǎn)品從事零售業(yè)務(wù)。 融合演變期（ 2020 年 2020 年）：由于房地產(chǎn)受調(diào)控，智能家居行業(yè)有增長的勢頭?，F(xiàn)在人們的生活已經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)密不可分，人們通過智能手機(jī)鏈接到互聯(lián)網(wǎng)獲取信息。 標(biāo)準(zhǔn)化。 綠色化。 3 第二章 智能家居控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 系統(tǒng)總體描述 控制系統(tǒng)以意法半導(dǎo)體公司的 32位的嵌入式控制芯片作為主控芯片，外接溫度 /濕度傳感器、紅外熱釋電傳感器、煙霧傳感器來對家居環(huán)境進(jìn)行檢測，主控芯片接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理，若有警報事件發(fā)生，主控芯片便通過 GSM 模塊TC35 發(fā)送相關(guān)信息到用戶手機(jī)上，通知用戶。用戶也可以通過上位機(jī)對該系統(tǒng)進(jìn)行控 制。本上位機(jī)軟件通過串口與用戶設(shè)備進(jìn)行通訊，將采集到的數(shù)據(jù)實時顯示到軟件界面上，并提供數(shù)據(jù)警報和一些簡單的控制功能。其中 NRF24L01,主要用于單片機(jī)和上位機(jī)接收端單片機(jī)進(jìn)行通訊； 上位機(jī) USB 轉(zhuǎn)串口 STM8 微控制器 NRF24L01 NRF24L01 紅外傳感器 煙霧傳感器 光強(qiáng)傳感器 濕度傳感器 溫度傳感器 RS232 STM32 微控制器 家 電控制模塊 電燈 空調(diào) 洗衣機(jī) 加濕器 電視 GSM 圖 1 智能家居控制系統(tǒng)模塊圖 4 GSM模塊使用 TC35，用與單片機(jī)和用戶手機(jī)之間進(jìn)行通訊； WEB 端基于 Labview,用于實現(xiàn)用戶的遠(yuǎn)程控制。 （ 3） 入侵檢測功能：當(dāng)無人看守且發(fā)現(xiàn)指定區(qū)域有可疑紅外光時發(fā)出警報 。 5 第三章 智能家居控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ３ .１ 智能家居控制系統(tǒng)的主控芯片 8 位單片機(jī)價格便宜，供貨穩(wěn)定，不同廠家的產(chǎn)品兼容性較好，但是 8位單片機(jī)功能單一，功耗較大，速度越來越不適應(yīng)現(xiàn)在的各種信號處理； 32位單片機(jī)功能強(qiáng)大，功耗低，相關(guān)的數(shù)據(jù)資料也非常豐富，對于開發(fā)和后期的維護(hù)都非常的方便。 有睡眠、停機(jī)、待機(jī)模式，有高速內(nèi)部晶振和低俗內(nèi)部晶振 。本設(shè)計使用 來完 成 5V 轉(zhuǎn) 電壓的工作。 圖 2 智能家居控制系統(tǒng)的供電電路 6 電子產(chǎn)品工作是容易受周圍環(huán)境的干擾，在出現(xiàn)受到干擾工作不穩(wěn)定的情況的 時 候 ，需要通過復(fù)位來實現(xiàn)系統(tǒng)的重新運(yùn)行。 圖 3 主控單片機(jī)的復(fù)位電路 IO 口資源的分配： STM32F103ZET6 共有 144 個引腳， 7組通用輸入輸出端口，出去一些用作特殊功能的 IO口外，有 70 多個引腳可以供我們自由使用。 LCD 接口使用 8086通訊的標(biāo)準(zhǔn)，與 FMSC 控制 SRAM 的方式非常類似，所以可以 LCD 的 16位數(shù)據(jù)線連接到 FMSC 相應(yīng)的接口上。 CH340 一款 USB 轉(zhuǎn)串口 芯片， 電腦上安裝好驅(qū)動后，計算機(jī)便可以識別出該芯片并分配一個串口。支持多種類型的數(shù)據(jù)位，支持奇偶校驗位，空白、標(biāo)志、以及無校驗位。在電源線和地線之間應(yīng)連接一個 的電容來抵抗電源波動，提高芯片的穩(wěn)定性。模擬類的采集原件常見的有電阻式溫濕度傳感器，這類的傳感器原件一般用于工業(yè)設(shè)備的自動控制，通過配合一些模擬電路來實現(xiàn)自動控制的效果，易受周圍的環(huán)境干擾，不適合用來做顯示方面；而數(shù)字式傳感器將要采集的信息直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過特定的協(xié)議與單片機(jī)或數(shù)字信號處理器進(jìn)行通訊，處理器可以非常方便的使用這些信號進(jìn)行處理、顯示。該器件單價 人民幣，性價比非常高，所以本次設(shè)計采用 DHT11 來采集溫度與濕度信息 。 8 DHT11 與單片機(jī)的連接如 圖 5所示。該芯片對光源的依賴性弱，可檢測白熾燈、熒光燈、白光 LED 和日光燈等。 本設(shè)計使用的是單次測量的模式。 MQ2 氣體傳感器可以對 家庭生活中的多種可燃?xì)怏w進(jìn)行檢測，其原理是根據(jù)其氣敏材料的導(dǎo)電率在不同濃度的可燃?xì)怏w下變化。 圖 7 煙霧傳感器報警電路 符號 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 Vc 回路電壓 ≤ 24V VH 加熱電壓 177。 本設(shè)計采用 BIS0001 這款專門處理傳感器信號的集成電路芯片