【正文】 12 ３ .７ GSM 模塊設計與應用 現(xiàn)在 GSM 技術已經(jīng)非常成熟，在遠程監(jiān)控、移動電話、 POS 機等移動領域都能見到它的應用。當有人在紅外熱釋電傳感器模塊的檢測范圍時，立刻觸發(fā)該模塊持續(xù)輸出高電平，當紅外信號消失后，該高電平持續(xù)一段時間后變?yōu)榈碗娖健?輸出延遲時間有 R33 和 CY2 共同決定，值為： Tx=24576*R33*CY2。 JP1 與 1 端聯(lián)通時工作于可重復觸發(fā)狀態(tài)。電路原理圖如圖 11所示。 A端為可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)的選擇端。 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，運放，狀態(tài)控制器和封鎖定時器，定時器構成的數(shù)?；旌系募呻娐贰? 本次設計選用對人體紅外光較為敏感的紅外熱釋電傳感器進行信息采集，在系統(tǒng) 開啟入侵檢測的情況下，當傳感器感應到有人時，向主控單片機發(fā)出信號，單 片 機 收到信號以后驅(qū)動蜂鳴器報警，并通過 GSM 模塊發(fā)送報警短信到指定的手機號碼。 RL 負載電阻 可調(diào) RH 加熱電阻 31Ω177。如 圖 7所示， MQ2 的第 4引腳輸出模擬信號到運算放大器的反相輸入端，通過調(diào)節(jié) RP的阻值可以調(diào)節(jié)運算放大器同相輸入端的電壓，當 MQ2 輸出的模擬信號電壓大于運算放大器的同相端輸出電壓時，該模塊便輸出低電平， LED 燈亮， MCU檢測到低電平后向上位機發(fā)出報警信號。通過模數(shù)轉(zhuǎn)化，可以得到可燃氣體濃度。 ３ .５ 火險預警模塊 現(xiàn)在家庭中廣泛使用液化石油氣和天然氣，這些氣體發(fā)生泄露時往往不宜被人覺察，碰到明火或靜電引起的火花時便容易引起爆炸，發(fā)生火災；即使沒有發(fā)生火災，這些氣體也容易使人中毒，陷入昏迷狀態(tài)。 該芯片還可以設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)。 BH1750HVI 的測量方式分為單次測量和連續(xù)測量兩種，可以通過寫入相應的控制命令來進行控制。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)境下光照強度的采 集。無需其他外部器件，它可與單片機直接拿進行連接。 圖 5 DHT11與單片機接口 ３ .４ 光照強度傳感器的設計 本次設計使用 BH1750 來檢測室內(nèi)的光照強度，單片機獲取到光照強度數(shù)據(jù)后進行處理，通過 PWM 波驅(qū)動可控硅來控制 LED 燈的發(fā)光強度。若前 4字節(jié)的和的最后 8位與校驗和相等，則數(shù)據(jù)正確；若不相等，則應舍棄本次讀數(shù)。 DHT11 只需要一根數(shù)據(jù)線便可以和單片機進行通訊。該芯片測量濕度范圍在 20%90%，溫度范圍 0℃ 50℃，足以滿足家庭測溫的需要。 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，所以可以選取一般的、性價比較高的原件來進行溫度和濕度的測量。 ３ .３ 溫度濕度傳感器的硬件設計 溫度與濕度的采集有多種方式，根據(jù)其信號的輸出方式可分為模擬類和數(shù)字累兩塊。CH340T 的串口數(shù)據(jù)輸入端、串口數(shù)據(jù)輸出端應直接連到單片機的串口的發(fā)送與接收端。參考官方的數(shù)據(jù)手冊，芯片所需外部晶振為 12MHz，兩個對地小電容的容量應為 20p。 圖 4 ＵＳＢ轉(zhuǎn)串口電路 當我們使用 CH340T 與單片機進行通訊時，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 本設計采用的 電壓源，成本 低， 兼容性強 。由于現(xiàn)在的計算機大多數(shù)都已取消串口，而以 接口替代，所以本設計用 USB轉(zhuǎn)串口 TTL 電路使單片機與計算機 之間進行通訊。 ３ .２ 串行通訊電路設計： 串行通訊是應用的比較廣泛的一種通訊協(xié)議，不管是 8位的單片機還是 32位的單片機，或者是 DSP 都有串行通訊接口。但是由于 ST 公司設計的 IIC 接口控制過于復雜，低速率、中斷低優(yōu)先級情況下 Bug 較多，所以現(xiàn)使用軟件模擬 IIC 與 BH1750 進行通訊；紅外熱釋電傳 感器與煙霧報警器以高低電平來指示工作的狀態(tài)，所以可以使用普通 IO 口與其直接相連。為了軟件上設計的方便，可以將使用各種通訊協(xié)議的傳感器與單片機對應的引腳相聯(lián)。 本系統(tǒng)復位電路如 圖 3所示。通過參考 ST公司的官方數(shù)據(jù)手冊，采用按鍵的方式進行系統(tǒng)的復位設計。 本設計供電電路如 圖 2所示。 5V，輸出電壓 ,可驅(qū)動低于 1A的負載 ，足以驅(qū)動本設計的各種電子器件。本設計使用 一個變壓器完成降壓工作，將 220V交流電降為 12V交流電，然后經(jīng)過橋式整流電路進行整流， 用一個 50uf 的電容進行濾波，使用 1N4733 穩(wěn)壓得到 5V 電壓。 本設計采用 220V交流電進行供電 。 該芯片具有以下特點： 基于 ARM32 位的 CROTEXM3 CPU； 最高 72MHz 的工作 頻率； 單周期乘法和硬件除法； 512KROM， 64KRAM，可驅(qū)動 SRAM、 NAND FLASH、 NOR FLASH，并行 LCD 接口。現(xiàn)在的一部分中高端 32 位單片機已經(jīng)具備了基本的數(shù)字信號處理的功能，所以本次設計選擇使用 32位單片機作為主控芯片。 （ 6） WEB 遠程控制：通過網(wǎng)絡瀏覽器對家居信息進行監(jiān)控。 （ 4） 光照強度檢測：根據(jù)光照強度自動調(diào)節(jié)燈光亮度 。 （ 2）煙霧報警功能：利用煙霧傳感器檢測室內(nèi)可燃氣體濃度，當濃度超過警報值時發(fā)出報警 。 系統(tǒng)的主要功能 本 智能家居 控制系統(tǒng)設計主要對家庭的信息進行采 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。 通訊部分包括 無線通訊， GSM 無線通訊、 WEB遠程控制 三個部分。 下位機是用戶設備，負責信息的采集、設備的控制、信息的收發(fā)等。 上位機運行于用戶計算機上，基于 Labview 開發(fā)，需要 NIVISA 驅(qū)動支持。 本系統(tǒng)模塊圖如 圖 1所示。利用 Labview 的 WEB 發(fā)布功能，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)對該系統(tǒng)進行控制。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，單片機處理數(shù)據(jù)后通過串口傳給上位機。 本文第一章緒論主要介紹智能家居行業(yè)的發(fā)展背景 和 情況；第二章主要介紹系統(tǒng)的總體設計方案，各種技術及其原理；第三章對硬件 設計進行分析 ，第四章介紹軟件的開發(fā)環(huán)境及各種軟件的 開發(fā)流程 ；第五章進行系統(tǒng)的測試；第六章進行總結(jié)。智能家居控制系統(tǒng)原則上應當做到節(jié)能、環(huán)保。智能家居控制系統(tǒng)的目的就是讓人們的日常生活更加的方便、舒適 、快捷、高效。當市場智能家居控制系統(tǒng)標準統(tǒng)一后，不同廠家的產(chǎn)品兼容性可以大大增強，豐富系統(tǒng)功能。模塊化設計師智能家居控制系統(tǒng)變得更加靈活，方便日后的維護。無論是短距離無線，還是移動網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)等傳輸方式，智能家居的網(wǎng)絡化是必然的。 智能家居的發(fā)展展望 結(jié)合現(xiàn)在非常成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術，物聯(lián)網(wǎng)技術，智能家居的發(fā)展方向?qū)梢韵聨c： 網(wǎng)絡化。隨著物聯(lián)網(wǎng)的額發(fā)展，可穿戴設備的流行，智能家居行業(yè)的技術性難題也隨之攻克。大約有 20 多家企業(yè)退出 智能家居行業(yè)。 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。 國外電子技術較為發(fā)達，智能家居控制系統(tǒng)產(chǎn)品也較為成熟，主要產(chǎn)品有美國的X10 系 統(tǒng)、德國的 EBI系統(tǒng)、西家破的 X8系統(tǒng)，但是由于國外的生活環(huán)境和生活理念與國內(nèi)人民不同，并且其靈活性和可選擇性有局限，不適合我國應用。 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)。從此以后便拉開了全世界爭相建造智能家居的序幕。 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，如手持設備，電腦等可以對所有的家用電器進行控制； 環(huán)境監(jiān)測：通過傳感器實時監(jiān)測環(huán)境的溫度、濕度、光照強度等信息； 自動控制：檢測到周圍光照強度變化是能自動調(diào)節(jié)燈光，根據(jù)溫度、濕度信息自動控制空調(diào)的開關，達到節(jié)能的目的； 報警：當檢測到可燃氣體濃度達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； 遠程控制：可以通過網(wǎng)絡對該系統(tǒng)進行控制； 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。將智能化這個概念引入到家庭生活，不僅是要使家居生活智能化，網(wǎng)絡化，自動化，還要，達到節(jié)約資源，提高生活效率的目標。最近幾年物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，可穿帶設備的流行，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。s home life more fortable and efficient. The design of intelligent home control system, the target group positioning in the general population, product features mainly practical, bined with the routine of daily life, people, behavior, providing people with a flexible, use, lowcost control system. Key words: Smart home 、 automatic、 control 3 目 錄 第一章 緒論 ......................................................... 1 智能家居的發(fā)展背景 .......................................... 1 國外發(fā)展狀況 ................................................ 1 國內(nèi)發(fā)展狀況 ............................................... 1 智能家居的發(fā)展展望 ......................................... 2 課題的研究內(nèi)容及安排 ....................................... 2 第三章 智能家居控制系統(tǒng)的硬件設計 .................................. 3 ３ .１ 智能家居控制系統(tǒng)的主控芯片 ............................... 5 ３ .２ 串行通訊電路設計： .