智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-17 12:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)換器和中斷繼續(xù)正常工作；當(dāng)單片機(jī)處于掉電模式時(shí)，晶體振蕩器不再振蕩，但中斷模塊以及復(fù)位系統(tǒng)正常工作，而其他所有功能都不再運(yùn)行；當(dāng)單片機(jī)處于省電模式時(shí)，異步定時(shí)器正常運(yùn)行，且允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，但其他功能將停止運(yùn)行；當(dāng)單片機(jī)處于ADC噪聲抑制模式下，只有異步定時(shí)器以及ADC正常運(yùn)行，其他模塊均休眠，為的是減少在ADC轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的開關(guān)噪聲；ATmega16擁有C語言編譯器、宏匯編程序、程序調(diào)試器/仿真器以及仿真器等一系列的編程工具，還會(huì)有評(píng)估板等相應(yīng)的系統(tǒng)開發(fā)工具[7]。圖2和圖3分別為ATmega16實(shí)物圖和ATmega16引腳圖。 圖2 ATmega16實(shí)物圖 圖3 ATmega16引腳圖 功能設(shè)計(jì) 雙模式設(shè)計(jì)為了適應(yīng)人們高質(zhì)量，便捷的生活需求，本系統(tǒng)采用兩種模式控制，即安防模式和自動(dòng)模式。系統(tǒng)自動(dòng)控制是指系統(tǒng)的核心部分可以根據(jù)外部傳感器所采集的環(huán)境信息（如溫度，光照等）與用戶設(shè)定的可以使人可以較為舒適的之作比較[8]，然后根據(jù)比較結(jié)果對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以保持著個(gè)舒適的值，為用戶提供一個(gè)良好的溫濕度環(huán)境。且設(shè)置了手動(dòng)控制模式，人為的調(diào)節(jié)環(huán)境變化。而安防模式是指在主人外出或?qū)揖釉O(shè)置了防盜防火，通過外部傳感器實(shí)時(shí)檢測是否有不法人員進(jìn)入居室，以及是否發(fā)生火災(zāi)，及時(shí)通知并報(bào)警，達(dá)到安全防火防盜的效果。 溫度控制通過溫度傳感器（如圖4）采集當(dāng)前的溫度信息，送到采集模塊中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由控制中心進(jìn)行分析，通過與預(yù)設(shè)值的對(duì)比，決定空調(diào)的開關(guān)，使室溫保持在一個(gè)恒定的范圍。同時(shí)為了方便控制，控制中心會(huì)將采集到的溫度值發(fā)送到液晶屏上顯示出來。 圖4 溫度傳感器DS18B20 圖5 光敏傳感器 燈光控制通過光敏傳感器（如圖5）采集當(dāng)前光線的值，通過與預(yù)設(shè)白天夜晚的值相比，讓控制中心知道當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)，從而決定是開燈還是關(guān)燈，是開窗簾還是關(guān)窗簾。 聲音控制聲控?zé)羰且环N聲控電子照明裝置，由音頻放大器、選頻電路、延時(shí)開啟電路和可控硅電路組成。它提供了一種控制靈敏的聲控?zé)鬧9]，它采用人嘴發(fā)出約1秒的控制信號(hào)“嘶”聲，即可方便及時(shí)地打開和關(guān)閉聲控照明裝置，并有防誤觸發(fā)而具有的自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉功能，并設(shè)有手動(dòng)開關(guān)，使其應(yīng)用更加方便。聲控?zé)粲稍捦?、音頻放大器、選頻電路、倍壓整流電路、鑒幅電路、恒壓源電路、延時(shí)開啟電路、可控延時(shí)開關(guān)電路、可控硅電路組成。本次設(shè)計(jì)通過聲音傳感器（如圖6）檢測當(dāng)前是否有語音命令，來控制窗簾、臺(tái)燈、音響的開關(guān)等，從而達(dá)到聲控的效果。 圖6 聲音傳感器 圖7 火焰?zhèn)鞲衅?防火設(shè)計(jì)火災(zāi)煙霧傳感器是一種在消防管理、安全防范系統(tǒng)中常用的報(bào)警器材，它工作可靠、體積小巧，火災(zāi)煙霧傳感器是把煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電路設(shè)計(jì)時(shí)可以在背后設(shè)計(jì)專用的卡口以便地固定在墻體或者天花板上，使用時(shí)通過設(shè)置在廚房、臥室、書房等的煙霧傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)視各個(gè)房間的狀況，以防火災(zāi)的發(fā)生。若有火災(zāi)發(fā)生，則控制器發(fā)出聲光、短信等報(bào)警信號(hào)，通知家人及相關(guān)部門及時(shí)撲滅火災(zāi)，保證家居的安全。除此之外，我們還能根據(jù)有人在家與否，調(diào)節(jié)煙霧傳感器的靈敏度[10]。本次設(shè)計(jì)通過火焰?zhèn)鞲衅鳎ㄈ鐖D7）檢測室內(nèi)是否有異常明火，若檢測到有異常明火，則通過蜂鳴器報(bào)警且控制噴射閥工作。 防盜設(shè)計(jì)一般家居防盜設(shè)計(jì)包含；兩部分區(qū)域的防護(hù)，住宅周界防護(hù)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)。住宅周界防護(hù)是指在住宅門，房子的窗戶，窗戶上的玻璃等外部環(huán)境上安裝一些傳感器來檢測環(huán)境的變化，達(dá)到保護(hù)家居安全的作用，例如玻璃破碎探測器；住宅區(qū)的保護(hù)是指在主通道、臥室、書房、浴室安裝一檢測各種環(huán)境信息的傳感器[11]，來保護(hù)室內(nèi)的安全，諸如紅外探測器、溫度傳感器、煙霧傳感器、震動(dòng)傳感器等，都可以幫助居室主人更好的管理家居。本次設(shè)計(jì)通過人體紅外傳感器（如圖8）檢測主人外出后，室內(nèi)是在否有人進(jìn)入，以及聲音傳感器，保險(xiǎn)柜的震動(dòng)傳感器（如圖9），都可以達(dá)到防盜檢測。若檢測到有異常人員進(jìn)入，則會(huì)通過蜂鳴器報(bào)警。 圖8 人體紅外感應(yīng) 圖9 震動(dòng)傳感器 功能設(shè)計(jì)小結(jié)通過傳感器采集當(dāng)前環(huán)境中各種信息，送到采集模塊中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，處理芯片對(duì)其進(jìn)行分析處理。同時(shí)為了方便控制，控制芯片會(huì)將采集到的一些數(shù)據(jù)發(fā)送到液晶屏上顯示出來?？偟膩碚f，各類傳感器起著感受外界環(huán)境變化的作用，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要，具體功能如下表：表1 各類傳感器功能溫度感應(yīng)，測量溫度溫度傳感器18B20 采集光照，控制燈光光敏傳感器 聲音控制，聲量檢測聲音傳感器模塊 提示預(yù)警，聲音提示蜂鳴器模塊模塊 防盜系統(tǒng)，震動(dòng)檢測震動(dòng)傳感器模塊 安防設(shè)備，人體感應(yīng)HCSR501人體紅外 電源模塊設(shè)計(jì)1)5V開關(guān)電源穩(wěn)壓器電路由于本控制系統(tǒng)單元電路較多對(duì)且對(duì)5V電源的要求比較高。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我們選用了穩(wěn)壓芯片LM2576完成12V向5V的轉(zhuǎn)變,并讓其對(duì)ATmega16控制核心和其他5V單元的供電。我們需要注意,使用LM2576穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換還要用到大功率的電感(100uH)以及電容,這些是高儲(chǔ)能能力所必備的,從而滿足單元電路的供電需求。如下圖所示：圖10 5V開關(guān)電源穩(wěn)壓器電路2)其他電源穩(wěn)壓器電路本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還涉及到傳感器信號(hào)采集與信號(hào)放大，其中放大器等部分需要用到177。12V電源，因此根據(jù)設(shè)計(jì)要求增加了7812/7912三端穩(wěn)壓IC提供的177。12V電源，由220V的交流電經(jīng)交流變壓器T降壓，變成12V交流電，低壓交流電再經(jīng)過全橋整流變成脈動(dòng)直流17V左右為三端穩(wěn)壓提供電源，送到穩(wěn)壓塊輸入
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