【正文】 的簡單控制轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣O(shè)備的智能互聯(lián)、協(xié)同互動。 在物聯(lián)網(wǎng)時代，智能家居將家庭與社會聯(lián)系得更為緊密，智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)眾多終端形式的一種，負(fù)責(zé)完成家庭環(huán)境下的信息采集，實現(xiàn)智能控制。 （4）廉價的設(shè)備組建：在設(shè)備具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口后，傳感器和執(zhí)行器在市場的推動下會朝著低成本的方向發(fā)展，設(shè)備更多的是以模塊的形式存在。 （3）可靠的移動互聯(lián)：有線的連接方式最終轉(zhuǎn)換為無線，使得用戶無需考慮布線的問題，只要在無線的覆蓋范圍內(nèi)即可實現(xiàn)信息獲取和輸送。未來，智能家居系統(tǒng)存在以下發(fā)展趨勢： （1）標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)接口：包括硬件接口和軟件協(xié)議，是識別設(shè)備和數(shù)據(jù)通信的前提。另外，雖然世界上的諸多標(biāo)準(zhǔn)化組織以及公司已經(jīng)推出了很多標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，但事實上，還沒有哪一種協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)在實際的推廣中可以單獨承擔(dān)建立整個數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的能力，未來我們看到的將是它們的有機結(jié)合。這種智能家居網(wǎng)絡(luò)不但沒有真正實現(xiàn)設(shè)備之間的互通互聯(lián)反而設(shè)置了更多的障礙。 國內(nèi)外一些公司和企業(yè)已經(jīng)針對這些問題推出了一系列的解決方案，但由于市場利益以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問題的存在，這些方案仍停留在控制與互聯(lián)層次，與真正的智能仍有很大的差距具有一定的局限性，且忽略了智能家居系統(tǒng)在社會信息高速公路中節(jié)點終端的位置，未解決此環(huán)境下真正的信息共享。 未來發(fā)展趨勢智能家居網(wǎng)絡(luò)的理想目標(biāo)是：不僅可以完成家庭內(nèi)部各種設(shè)備資源的共享協(xié)同工作，還能通過三網(wǎng)融合(即廣播電視網(wǎng)，電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合)，實現(xiàn)家庭內(nèi)部設(shè)備與外部網(wǎng) 絡(luò)的信息交互，通過豐富多彩的應(yīng)用和服務(wù)使用戶享受到便利、安全、舒適的生活體驗。 除了上述典型的智能家居系統(tǒng)外，一些實驗室也開展了很多相關(guān)工作。MavHome所使用的預(yù)用戶下一步行為的預(yù)測算法都是在對歷史行為數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上做出進一步 的預(yù)測。智能Agent尋求用戶舒適的最大化和運行成本的最小化。目前，國內(nèi)廠家也在探詢通過互聯(lián)網(wǎng)和信息處理技術(shù)對EIB的功能進行擴展，以實現(xiàn)短信和電話監(jiān)控、互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。EIB在國內(nèi)應(yīng)用不多，主要原因是其工程要求較為復(fù)雜、嚴(yán)格，且價格較高。 歐洲設(shè)備安裝總線協(xié)議EIB（European Installation Bus）是電氣布線領(lǐng)域使用范圍最廣的行業(yè)規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。X10的控制規(guī)格已成為當(dāng)今美國家庭自動化控制規(guī)格的主要領(lǐng)導(dǎo)者。美國的X10系統(tǒng)是全球第一個利用電力線作為信息傳輸媒介的燈飾及電子電器的控制產(chǎn)品。國內(nèi)的許多科研院所也開展了很多工作，如合肥工業(yè)大學(xué)對家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備的互聯(lián)互通和相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細(xì)的研究，北京科技大學(xué)提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居組網(wǎng)通信和控制方案，給出了Web Service的智能家居整體框架，為智能家居系統(tǒng)提供了很好的范本。除了上述智能家居系統(tǒng)外，國內(nèi)還有很多致力于開發(fā)智能家居系統(tǒng)的企業(yè)和研究機構(gòu)，其立足于自身的優(yōu)勢和特點，所研究的系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上大體相似，但實現(xiàn)方法略有不同。智能燈光及電器控制部分采用電力線載波控制協(xié)議。目前，海爾已推出了網(wǎng)絡(luò)洗衣機、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)熱水器、網(wǎng)絡(luò)微波爐等一系列信息家電產(chǎn)品。海爾的“物聯(lián)之家”UHome使用短距離無線射頻技術(shù)、多媒體處理技術(shù)、家電管理技術(shù)，將傳統(tǒng)的家電PC（Personal Computer）手機等家用產(chǎn)品升級為網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品，從而形成家庭網(wǎng)絡(luò)。因此，在物聯(lián)網(wǎng)的全新環(huán)境以及對家居系統(tǒng)更高的要求下，研究智能家居具有重要的理論意義和應(yīng)用前景。將原來的被動靜止的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，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。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。智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)。一次新的科技浪潮即將到來。 上世紀(jì)80年代，美國學(xué)者托夫勒在《第三次浪潮》中預(yù)言：信息社會中，人們的生活中心將從以工業(yè)社會為核心回歸到以家庭為核心，家庭將重新成為社會的中心，在信息社會中具有重要的地位。計算機、嵌入式技術(shù)對普通家庭已經(jīng)產(chǎn)生了一次重要的變革。智能家居報警系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計目 錄1　前言 1 研究背景與意義 1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 2 未來發(fā)展趨勢 32 總體方案確定 4 方案的對比與選擇 4 方案一 4 方案二 5 方案的對比 6 方案的確定 73 硬件系統(tǒng)的分析及設(shè)計 7 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計 7 各個硬件模塊的設(shè)計 9 單片機最小系統(tǒng) 9 人體熱釋感應(yīng)模塊 11 液晶顯示模塊 13 報警模塊 14 密碼鎖與密碼存儲模塊 15 GSM模塊 194 軟件系統(tǒng)的分析及設(shè)計 20 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計 20 各模塊的軟件設(shè)計 21 液晶顯示模塊的軟件設(shè)計 21 密碼鎖與密碼存儲模塊的軟件設(shè)計 22 人體熱釋感應(yīng)模塊 24 報警模塊 255 電路調(diào)試與分析 25 常用軟件介紹 25 KeilC51介紹 25 STCISP燒錄軟件 26 串口調(diào)試助手 27 系統(tǒng)硬件調(diào)試 27 各電路模塊的軟硬件綜合調(diào)試與分析 28 單片機最小系統(tǒng)的調(diào)試與分析 28 密碼鎖與液晶顯示模塊的調(diào)試與分析 29 人體熱釋感應(yīng)模塊的調(diào)制與分析 30 GSM模塊的調(diào)試與分析 306 結(jié)論 31 本系統(tǒng)實現(xiàn)總結(jié) 31 本系統(tǒng)不足之處 32 未來展望 32參 考 文 獻 33附 錄 34附錄A 本次系統(tǒng)設(shè)計實物圖 34附錄B 本次系統(tǒng)設(shè)計的所有程序 35致 謝 64畢業(yè)設(shè)計成績評定表I1　前言 研究背景與意義隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的提高，特別是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，促使家庭朝著生活現(xiàn)代化、居住環(huán)境舒適化安全化的方向發(fā)展。這些高科技已經(jīng)影響并改變了人們的生活習(xí)慣和生活質(zhì)量，家居智能化在這種形勢下應(yīng)運而生。新的應(yīng)用背景下，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上延伸和發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，必然對家庭這一社會的基本單位產(chǎn)生又一次的變革，家庭不再是信息孤島，而將成為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，信息的獲取、傳輸、共享將變得更為便捷有序。以物聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)志的新的產(chǎn)業(yè)革命將人類帶入“微觀世界”，信息獲取的便利使人類感受不到距離的存在。現(xiàn)在宏觀信息高速公路的構(gòu)架已經(jīng)完成，只剩下“最后的一公里”，這也是信息產(chǎn)生和處理的密集中心，智能家居即是這一中心的具體實現(xiàn)。利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段。智能家居控制因系統(tǒng)布線簡單、功能靈活，擴展容易，而被人們廣泛接受和應(yīng)用 。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國的智能家居相對于國外起步較晚，一些企業(yè)推出了自己的產(chǎn)品，但更多的是從實用的角度出發(fā)，其中典型產(chǎn)品列舉如下。海爾UHome數(shù)字家庭系統(tǒng)以家庭網(wǎng)關(guān)為控制中心，可以通過電話網(wǎng)、Internet、移動手機網(wǎng)等方式對家庭內(nèi)部的電器設(shè)備進行訪問及控制。 中訊威易智能家居系統(tǒng)是以信息化為平臺，將照明、電動窗簾、安防、監(jiān)控、背景音樂、可視對講等系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，室內(nèi)通過遙控器任意控制，室外可通過手機或電腦進行遠(yuǎn)程控制。綜合控制系統(tǒng)由智能家居網(wǎng)關(guān)、智能化遙控器、智能家居綜合管理軟件、手機客戶端軟件等組成，實現(xiàn)對房間設(shè)備的綜合管理。例如，海信的數(shù)字化家庭信息系統(tǒng)、清華同方的eHome數(shù)字家園、科龍集團的現(xiàn)代家居信息服務(wù)集散控制系統(tǒng)等。 國外發(fā)展現(xiàn)狀目前，國外智能家居標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品較多，下面列舉幾種典型代表。X10系統(tǒng)采取集中控制方式實現(xiàn)各種功能，目前已制訂出一整套完善的控制標(biāo)準(zhǔn)，在家庭自動化，如安全監(jiān)控、電器控制等方面得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)已有代理商推出了適用中國住宅的、改進的X10系統(tǒng)。EIB的控制方式為對等控制方式，方便擴容與改裝，其元器件均為模塊化元件。在中國市場上ABB（Asea Brown Boveri Ltd）公司和西門子公司推出了各自的EIB樓宇智能控制系統(tǒng)。美國德克薩斯大學(xué)的MavHome的設(shè)計目標(biāo)是要創(chuàng)造一個以智能Agent角色運行的家庭環(huán)境。為了達(dá)到這一目標(biāo)，智能Agent必須能夠預(yù)測用戶的移動模式和設(shè)備的使用情況。MavHome的智能架分為四個層次，自上而下依次為決策層、信息層、通訊層和物理層。例如美國佛羅里達(dá)大學(xué)的移動和普適計算實驗室的Georgia Tech Aware Home、美國麻省理工學(xué)院的MIT Intelligent Room、韓國公州大學(xué)設(shè)計的Smart Home Energy Management System等。智能家居網(wǎng)絡(luò)由兩部分組成，即家庭自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和家庭信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)家居系統(tǒng)的四化：家庭自動化、家電信息化、信息網(wǎng)絡(luò)化、家政設(shè)施虛擬化。另外，家用電器生產(chǎn)商開發(fā)的智能家居仍是以自我為中心，設(shè)備對外不具備開放性的接口，協(xié)議也是封閉的?，F(xiàn)有的智能家居產(chǎn)品多數(shù)是 以環(huán)境監(jiān)測為主，輔以一些簡單的設(shè)備控制，例如燈光、窗簾等設(shè)備，設(shè)備類型單一，整體結(jié)構(gòu)較為簡單，信息的處理多體現(xiàn)在監(jiān)控上，沒有高層次的數(shù)據(jù)分析與挖掘，信息的傳輸和融合方式顯得單一，信息交互和表達(dá)方式缺少柔性，距離智能還有很大的差距。針對以上分析到的目前智能家居控制領(lǐng)域存在的不足，結(jié)合計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展方向，智能家居網(wǎng)絡(luò)不可避免地將成為一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)面向不同類型的設(shè)備，融合有線方式與無線方式網(wǎng)絡(luò)功能的行為實現(xiàn)需要兼容的家庭設(shè)備，這些設(shè)備可以自由地生成和注銷以提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和服務(wù)的便利性。 （2）跨平臺的操作系統(tǒng)：智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用程序可自由運行在PC機或嵌入式設(shè)備上，操作系統(tǒng)平臺可以是Windows、Linux等。通過廣播電視網(wǎng)、 電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)更廣泛的互聯(lián)。 （5）安全的自組織：家庭設(shè)備以安全的方式實現(xiàn)自組織而不依賴于用戶的配置，減輕用戶的參與，設(shè)備之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更多的是動作協(xié)調(diào)和任務(wù)分配的數(shù)據(jù) ，用戶直接操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)只占一小部分。依賴于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，家庭網(wǎng)絡(luò)的信息承載量將達(dá)到最大化，因此其性能也將超過以往的家庭集成控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也有別于以往的系統(tǒng)。相信在不久的將來，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷推動下 ，智能家居將真正走進尋常百姓的家中，人們也將真正享受到智能家居的舒適生活。微型控制器采用AT89C52單片機，具有低功耗，低成本，操作簡單等特點。報警模塊采用蜂鳴器鳴叫和紅色LED發(fā)亮報警。模擬門是由綠色發(fā)光二極管的亮與滅來模擬家里的門的開與關(guān)。 ② 采用44薄膜鍵盤作為智能密碼鎖，輸入密碼錯誤則啟動報警。 ④ 采用蜂鳴器和二極管報警。 ⑥ 通過串口下載程序。上位機由主控模塊，無線通信接收模塊，人機交互液晶顯示模塊，電器控制接口模塊，語音芯片報警模塊，實時時鐘模塊和GSM通信模塊組成。下位機通過各種傳感器可以采集室內(nèi)的溫度，濕度等信息發(fā)送給上位機；上位機通過接收下位機的信息進行處理，對電器控制和判斷是否啟動語音報警等操作。 功能：① 采用無線模塊實現(xiàn)室內(nèi)通信，檢測點可隨意移動。 ③ 下位機可以檢測室內(nèi)是否有人非法進入和智能密碼鎖開關(guān)門。 ⑤ 上位機可以實現(xiàn)語音報警和信息記錄等功能。PS2鍵盤輸入模塊實時時鐘模塊上位機 主控模塊語音報警模塊GSM通信模塊人機交互液晶顯示模塊下位機 主控模塊無線通信模塊無線通信模塊溫度檢測濕度檢測電量檢測人體熱釋檢測密碼鎖圖2 方案二系統(tǒng)框圖 方案的對比方案一功能雖然較為簡單，可卻能切中要害，操作方便，可用性強，而且盡量減少硬件資源，環(huán)保高效，可靠性強。方案二雖然功能強大，可卻略顯浮夸。 方案的確定智能家居系統(tǒng)講究的是方便，實用，簡單，高效，可靠性強。3 硬件系統(tǒng)的分析及設(shè)計 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計智能家居報警系統(tǒng)由以下幾部分組成：① 微型控制器，采用AT89C52單片機，具有低功耗，低成本，操作簡單等特點。③ 液晶顯示模塊，采用液晶LCD1602顯示。⑤ 密碼鎖鍵盤輸入模塊，采用44薄膜鍵盤。⑦ 模擬門，是由綠色發(fā)光二極管的亮與滅來模擬家里的門的開與關(guān)。 GSM電話提醒綠燈模擬門PC機（通過串口下載程序）串口單片機最小系統(tǒng)（電源，晶振與復(fù)位電路）密碼輸入與修改模塊人體紅外檢測模塊BISS0001液晶顯示模塊LCD1602報警模塊（蜂鳴器與紅燈）圖3 系統(tǒng)總體框圖圖4 總硬件設(shè)計 整個系統(tǒng)的實物圖詳見附錄A。圖5 STC89C52（1）89C52是INTEL公司MCS51系列單片機中基本的產(chǎn)品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS51的HCMOS產(chǎn)品。89C52內(nèi)置8位中央處理單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM（Random Access Memory）、8K片內(nèi)程序存儲器ROM（ReadOnly Memory）、32個雙向輸入/輸出(I/O)口、3個16位定時/計數(shù)器和5個兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩電路。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。89C52有PDIP（Plastic Dual InLine Package），40pin和PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier），44pin兩種封裝形式。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接晶體諧振器以及電容C15和C16構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大