【文章內(nèi)容簡介】 居燈光照明 控制、 家居窗簾定時 控制 、遠程監(jiān)控 控制、遠程無線操作 、 家居安全 監(jiān)測、 溫濕度 控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā) 和很多可通過設(shè)定時間的定時定點控制等等 。 和普通的家居系統(tǒng)對 比，智能家 居更青出于藍，不僅可以提供人們一個傳統(tǒng)的居住環(huán)境 ， 它更兼?zhèn)淞硕喾矫娴募夹g(shù) 、 首選一個是傳統(tǒng)的建設(shè)技術(shù) 、 還有就是信息一體化 、 各種電器設(shè)備智能化 ，集 一個系統(tǒng)性 、結(jié)構(gòu) 完整 、便捷 服務(wù)、 便于 管理 的一個具有 的 舒適 、 便利 、 高校 、 節(jié)能 、 安全 的 家居居住環(huán)境 環(huán)境， 這樣的環(huán)境提供；了所有的信息交換功能 ，幫助家庭 的信息網(wǎng)絡(luò)可以隨時 與 外界的信息 保持交流暢通， 以更新自身信息，提高人們的生活質(zhì)量 ， 有利于人類合理的安排自己的時間 ， 提高了家居的生活的高質(zhì)量，讓生活變得更加安逸舒心 ， 甚至還可以環(huán)保的，節(jié)約能源，為環(huán)境保護做出貢獻 。 智能家居這個概念的在很早之前就給人們提出來了，但是在之后的電子行業(yè)發(fā)展中沒有做出一個真正的模型，然而，智能家居并沒有停止發(fā)展，在 1984 年美國聯(lián)合科技公司（ United Techno1ogies Building System）將建筑中的電子設(shè)備連接都了一起，實現(xiàn)了建筑信息化，這個信息應(yīng)用于美國康乃迪克州（ Conicut)哈特佛市（ Hartford）的 CityPlaceBuilding 時，出現(xiàn)了第一棟智能家居模型，從那之后，全世界走進了一個智能家居化的新時代 【 1】 。 智能家居在中國稱做智能住宅，在外面人們用 Smart Home 來表達智能家居。與智能家居含義近似的有家庭自動化（ Home Automation）、電子家庭（ Electronic Home、 Ehome）、數(shù)字家園（ Digital Family）、家庭網(wǎng)絡(luò)（ Home Net/Networks for Home）、網(wǎng)絡(luò)家居（ Network Home）、智能 家庭 /建筑（ Intelligent Home/Building），在中國香港和臺灣等地區(qū)，還有數(shù)碼家庭、數(shù)碼家居等稱法。 智能家居讓用戶以更方便的手段來管理家庭設(shè)備，比如，通過觸摸屏、手持遙控器、電話、互聯(lián)網(wǎng)來控制家用設(shè)備，更可以執(zhí)行情景操作，使多個設(shè)備形成聯(lián)動；另一方面，智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動運行，從而給用戶帶來最大程度的方便、高效、安全與舒適。所謂智能家居時代就是物聯(lián)網(wǎng)進入家庭的時代。它不僅指那些手機、平板電腦、 8 大小家電、計算機、私家車，還應(yīng)該包括吃喝拉 撒睡、安全、健康、交友、甚至家具等家中幾乎所有的物品和生活。其目的是讓人們的家庭生活更舒適、更簡單、更方便、更快樂。 智能家居 在一些領(lǐng)域上面的應(yīng)用 智家能庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭各種設(shè)備智能 控制、家庭安防這些方面。其中家庭設(shè)備自動監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、遙控、遠距離異地 (通過電話或 Inter)的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。 (1)與可是對講的無縫對接，可進行遠程通話，指令的發(fā)送等等。 (2)與智能手機和 PAD 的完美結(jié)合，可以通過手機，平板，在隨時隨地，監(jiān)控操作一些電子設(shè)備。 (3)安防系統(tǒng)，只要分為四方面： 第一種防護（周界防范系統(tǒng)），第二層防護（閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)），第三層防護（門禁系統(tǒng)），第四層防護（家居安防系統(tǒng)）。 (4)燈光控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對光線的暗亮控制，實現(xiàn)對光線的色調(diào)控制，實現(xiàn)對燈光的開啟控制等等。 (5)智能窗簾控制系統(tǒng)，可以按照外界光線刺激，自我判斷是否拉下窗簾，是否開啟窗簾。還可以設(shè)置時間，在某個時間段開啟，或者關(guān)閉窗簾。 (6)家電控制系統(tǒng)。實現(xiàn)在對家庭電視，只要是控制 家電的開關(guān)，聲音，已經(jīng)亮度的顯示。 (7)空調(diào)新風(fēng)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對家庭溫度的監(jiān)控與調(diào)節(jié)，可讓其判斷是否開啟或者變風(fēng)，制冷抽濕等。 (8)還有電梯音樂等各種 控制系統(tǒng)。不一一羅列。 9 第二章 總體設(shè)計 整體介紹 本次設(shè)計以 STC89C52 芯片為控制核心，適度、溫度、振動、氣體檢測等傳感器為信息采集模塊，以藍牙模塊控制實現(xiàn)，來制作一個簡單的智能家居系統(tǒng)。拋棄原來的機械化按鍵模塊，采用藍牙或是 WIFI 模塊進行遠程控制，來控制燈光調(diào)節(jié)，溫濕度檢測，氣體檢測，振動檢測等功能，實現(xiàn)了各種程度，多方位實時監(jiān)控家居安全與控制。此外在本次設(shè)計中，采用多種傳感器模塊結(jié)合，智能實現(xiàn)家居中各種設(shè)備的信息采集，如燈光的暗亮調(diào)節(jié)，溫度的檢測，濕度的檢測，氣體檢測，振 動檢測等。并且能將溫度濕度顯示在電腦上面，氣體或振動值顯示出來。具體類似于下圖所示： 圖 21 整體的系統(tǒng)控制圖 主 控 單 元 振 動 器 模 塊 煙 霧 報 警 器 LED 燈 光 模 塊 溫 濕 度 傳 感 器 LCD 顯 示 模 塊 10 系統(tǒng)設(shè)計方案 選擇 其實在這一次的設(shè)計中，我們可以選擇很多個不同的方案來實現(xiàn)著一個功能，下面我就來列舉幾個方案來分析其優(yōu)缺點： WIFI 模塊來實現(xiàn)這樣一個無線傳輸功能 WIFI 模塊又名串口 WIFI 模塊，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中屬于傳輸層，其功能 是把 TTL點評和串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為符合 WIFI 模塊通信協(xié)議的嵌入式模塊，在 WIFI 模塊里那只有 TCP/IP 協(xié)議和無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 協(xié)議線。 WIFI 模塊可以直接嵌入傳送的硬件設(shè)備，使其與互聯(lián)網(wǎng)通訊，是實現(xiàn)家居智能化、 M2M 物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。 優(yōu)點： WIFI 模塊能讓串口設(shè)備輕松聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)在全透明的數(shù)據(jù)胡同，可以保持一個很好的兼容性和實用性； WIFI 模塊的可靠性系統(tǒng)核心比較適合安全性和長期運行的系統(tǒng)應(yīng)用； WIFI 模塊的無限通訊距離較長，具體可以長達 100 米。 缺點：需要無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) ，串口協(xié)議編寫較為困難。 GPRS（短信控制） 模塊來實現(xiàn)這樣一個無線傳輸功能 通用分組無線服務(wù)技術(shù)（ General Packet Radio Service）的簡稱，是屬于第一代移動通信技術(shù)的代表。 優(yōu)點： GPRS 模塊是屬于非常簡潔、方便快速。 缺點： GPRS 很容易出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，并且 GPRS 模塊屬于短信控制，在使用的過程中非常耗費信息流量，所以耗費的成本過高。 藍牙模塊 來實現(xiàn)這樣一個無線傳輸功能 藍牙模塊式是一種低功耗、段距離無線通訊技術(shù)，其設(shè)計意 圖是取代現(xiàn)有的一些有線設(shè)備（計算機、打印機、傳真機等）的接口有線電纜。是一門新的技術(shù)。 藍牙的主要優(yōu)點：可以方便快捷的建立起無線通訊，可以代替掉有線電纜；它的移植 性強，適用于很多領(lǐng)域；安全性也非常的高，每臺藍牙設(shè)備的地址由具有唯一性；支持分散網(wǎng)、微型網(wǎng)等多種組網(wǎng)工作模式。應(yīng)用的范圍非常廣闊；藍牙設(shè)備功耗極低，成本也很少，比起 WIFI 模塊和 CPRS 模塊，設(shè)計起來相對容易很多。 藍牙模塊的缺點：技術(shù)善為完全成熟、通訊具體距離短。 11 總結(jié) 介紹了上面三種方式，在根據(jù)我此刻的能力范圍 以及我所擁有的設(shè)器件，我選用的藍牙模塊來實現(xiàn)我這個設(shè)計的功能，接下來是各個模塊的分析。 功能設(shè)計 多源控制 為了人們的高質(zhì)量生活，簡單快捷的生活需求，此次設(shè)計采用多模塊分開控制，即有藍牙遠程控制，按鍵控制，系統(tǒng)自動控制，這三類型控制相補充。其中藍牙無線控制是遠程控制，是指在在一定具體范圍內(nèi)，通過無線藍牙信號在特定區(qū)域內(nèi)對特定模塊的控制，通過這樣，來實現(xiàn)，來管理當前燈光等各種室內(nèi)智能模塊的運行，只需在手機上面的控制按鈕，就可以輕易的打開，關(guān)閉，控制家中的各種電器，這樣我們就能達到 遠程控制的功能。系統(tǒng)方便的自動控制是系統(tǒng)的核心可以根據(jù)外部其他模塊所采集的環(huán)境信息（如溫度，濕度等）與用戶設(shè)定的的功能、需求可以讓人類生活的更加舒適作為比較而進行信息方面的檢測，然后據(jù)檢測到的結(jié)果對對應(yīng)的模塊進行調(diào)整控制，以此來保持一個相對舒適的平衡值，給人類創(chuàng)造一個更為舒適的居住環(huán)境。限于本人能力有限，下面是我從網(wǎng)上找來的智能家居多源控制展示圖： 12 圖 智能家居多源控制模擬圖 溫 濕 度控制 通過溫濕度傳感器采集的此刻的溫度和濕度信息，把采集的信息 進行轉(zhuǎn)換，由系統(tǒng)軟件進行分析，然后通過一些模塊把這些值顯示出來，來表達當日的溫濕度，以作為警示，讓人們知道當天的溫濕度情況，決定外出，是否多添衣，是否才采取其他措施來應(yīng)對當天的環(huán)境。同時為了更好的控制，系統(tǒng)會通過軟件將采集到的溫濕度值發(fā)送到液晶屏上顯示出來。下面是溫濕度傳感器的實物圖： 13 圖 溫濕度傳感器 DHT22 燈光控制 系統(tǒng)功能在控制與被控制之間完全采用無線連接，不需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換，可以實現(xiàn)從最簡單的一個控制器控制一個燈的開關(guān)直到復(fù)雜的一個控制器控制整個網(wǎng)絡(luò)的燈光。目前市場上可見 的一般是通過智能手機控制燈光的顏色，亮度 以及整個場景布置。隨著智能手機越來越普及現(xiàn)在市場上新出現(xiàn)的典型應(yīng)用基本是通過智能手機來控制整個家庭或是整棟樓宇的燈光，亮度以及開關(guān)。然而本設(shè)計只為了達到方便快捷。只采取了其中現(xiàn)對簡單的無線控制燈光的開啟。如下圖，是一個 LED 燈光控制不模塊： 14 圖 燈光控制模塊 氣體檢測 控制 氣體檢測器，又稱氣體檢測儀，是一種氣體泄露濃度檢測的儀器儀表工具，主要是指便攜式 /手持式氣體檢測器。主要利用氣體傳感器來 檢測環(huán)境中存在的氣體種類。氣體傳感器是用來檢測氣體的成份和含量的傳感器。一般認為，氣體傳感器的定義是以檢測目標為分類基礎(chǔ)的，也就是說，凡是用于檢測氣體成份和濃度的傳感器都稱作氣體傳感器，不管它是用物理方法，還是用化學(xué)方法。比如，檢測氣體流量的傳感器不被看作氣體傳感器，但是熱導(dǎo)式氣體分析儀卻屬于重要的氣體傳感器，盡管它們有時使用大體一致的檢測原理。常用品牌為 :美國華瑞、特安、安可信、長春弈揚等 。在這次設(shè)計中，只要的氣體檢測時檢測室內(nèi)的煤氣等有害氣體，當此類氣體濃度到一定值得時候，就會通過報警來警示用戶，使用戶擁有更為安全的生 15 第 3章 硬件設(shè)計 系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計電路圖 此次設(shè)計的要求是設(shè)計一個基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)，利用單片機控制系統(tǒng)，輔助多個傳感器模塊，多種模塊，實現(xiàn)要求控制的對象元素是 5 個，分別是濕度、溫度、氣體檢測、振動報警、燈光控制系統(tǒng)。而在本設(shè)計中，在控制的對像比預(yù)計的較多一些，下面是這一次設(shè)計的整體硬件電路圖： 圖 整體硬件電路圖 最小系統(tǒng)模塊 STC89C52 芯片 共 40 引腳， 1~8 腳是通用 I/O 接口（ ~）， 9 腳 rst復(fù)位鍵， 11 腳 RXD 串口輸入、 TXD 串口輸出， 12~19 腳 :p3 接口 (12,13 腳 INT0中斷 0、 INT1 中斷 1， 14,15:計數(shù)脈沖 T0 T1 16,17:WR 寫控制 RD 讀控制輸出端 ) ,18,19 腳 :晶振諧振器， 20 腳接地線， 21~28 p2 接口高 8 位地址總線 29: psen 片外 rom選通端，單片機對片外 rom操作時 29 腳 (psen)輸出低電平 30:ALE/PROG 地址鎖存器 3