【正文】 ...................................................................38 第 6 章 總結 ......................................................................................................................39 謝辭 ....................................................................................................................................40 參考文獻 ............................................................................................................................41 附錄：單片機控制程序 ....................................................................................................42 4 第 1 章 背景 智能家居（ Smart Home）是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、自動化，智能化于?體的高效、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。因其布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。智能化與遠程控制是智能家居的兩大特點。 物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用 RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“ Inter of Things”。其實質(zhì)是利用射頻自動識別 (RFID)技術，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品 (商品 )的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。過去 的思路一直是將物理基礎設施和 IT 基礎設施分開，一方面是機場、公路、建筑物，另一方面是數(shù)據(jù)中心，個人電腦、寬帶等。故也有業(yè)內(nèi)人士認為物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)均是智慧地球的有機構成部分。在這個物物相聯(lián)的世界 5 中，物品能彼此“交流”，無需人的干預。智能家居是物聯(lián)網(wǎng)最生活化的應用之一：窗簾可以自動感知光線而關閉 。如此等等，不一而足。 物聯(lián)網(wǎng)繁多的應用，造就了一個龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，從互聯(lián)網(wǎng)、電腦、手機、天線等 IT 通訊領域，到智能卡、芯片、傳感器、紅外線產(chǎn)品等工業(yè)領域，再到冰箱、電視機等制造領域，環(huán)環(huán)相扣，商機巨大。專家預計，中國物聯(lián)網(wǎng)整體產(chǎn)業(yè)在 2021年將超過一萬億元規(guī)模， 2050 年傳感器在生活中將無處不在。廠家在廠里就可以知道你家中電器的使用情況，也許在我們之前就知道家中電器的故障。 智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭設備自動 控制、家庭安全防范二個方面。 (1)家用電器的監(jiān)視和控制，按照預先所設定程序的要求對熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進行監(jiān)視和控制。 (3)空調(diào)機的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制，按照預先所設定的程序，根據(jù)時間、溫度、濕度等參數(shù)對空調(diào)機進行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。 (5)窗簾的控制，按照預先設定的時間程序，對窗簾的開啟 /關閉進行控制。在原有的機械式按鍵開關的基礎上，采用無線遙控器與 Web 網(wǎng)頁遠程控制，來控制空調(diào)機組（如風機，加濕器，風閥等），實現(xiàn)了遠距離，多角度對空調(diào)機組進行實時控制。并能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷，提供報警，數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)查詢并 Excel 表輸出 。系統(tǒng)的整體框圖如圖 1 所示。其中 Web 網(wǎng)頁遠程控制，是指在離開服務器以后，通過互聯(lián)網(wǎng)登陸運行在特定服務器上的網(wǎng)站，然后去查看，管理當前空調(diào)的運行，只需第幾網(wǎng)頁上相應的按鈕，就可以輕松的打開，關閉，控制家中的空調(diào)機組，已達到遠程控制的功能。 溫度控制 通過溫度傳感器（如圖 2）采集當前的溫度信息，送到采集模塊中進行轉換，由 MCGS 組態(tài)軟件進行分析，通過與預設值的對比，決定冷水機組的水閥開度，使室溫保持在一個恒定的范圍。 圖 2 溫度傳感器 DS18B20 濕度控制 通過溫度傳感器（如圖 3）采集當前的溫度信息，送到采集模塊中進行轉換，由 MCGS 組態(tài)軟件進行分析，通過與預設值的對比，決定加濕器的水閥開度，使室內(nèi)濕度 保持在一個恒定的范圍。 8 圖 3 濕度傳感器 th100hum 風閥開度控制 風閥究竟是調(diào)節(jié)閥還是開關閥，要看工程需要，絕大部分工程都采用可調(diào)節(jié)的風閥，但是風閥調(diào)風是很耗電的，多數(shù)應采用變頻調(diào)風比較節(jié)能。 根據(jù)新風通道中的溫度，濕度傳感器以及回風通道中的溫度，濕度傳感器實測的新風溫度及濕度，以及回風溫度及濕度，調(diào)節(jié)新風 電動風門和回風電動風門的開度，使新風和回風比例控制在預定值。 模式控制 模式控制，就是將集中電器集中在一起控制，例如設定溫度，冷凍水還是熱水，這是如果用手動去逐一開關就顯得比較繁瑣，如果把夏季模式開，冷水機組同冷凍水設定為一種模式，當有這種需要時就啟動這種模式，這樣以前繁瑣的控制就會變成一步到位，并且這種控制方式用城區(qū)實現(xiàn)起來也較為容易。夏季，冬季模式則是根據(jù)不同的氣象環(huán)境設置室內(nèi)的溫濕度，冷水機組是通冷凍水還是通熱水。 串口模塊 串口采用 MAX3232 芯片， MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標準串口設計的單電源電平轉換芯片 ,使用 +5v 單電源供電。 （ 2）測濕范圍 0%～ 100%，固有測濕分辨率 %。 （ 4）工作電源 : 3~5V/DC。 （ 6）測量結果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送。 （ 2）測溫范圍 － 55℃～＋ 125℃，固有測溫分辨率 ℃。 （ 4）工作電源 : 3~5V/DC。 （ 6）測量結果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送。（ 16 列 2 行）在本次設計中，第一行為提示信息，第二行為數(shù)據(jù)信息其引腳功能如下： 第 1 腳： VSS 為電源地。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 圖 7 溫度傳感器模塊 12 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 15 腳背光正極， 16 腳背光負極。 繼電器模塊 繼電器作為一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流 圖 8 LCD模塊 圖 9 鍵盤模塊 13 去控制較大電流的一種“自動開關”。本次設計中選用了 4 個繼電器來 控制 4 個對應的電器 。通過 I2C 總線與處理器通信，其價格低廉，接口簡單，轉換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。 AOUT：模擬輸出（ D/A 轉換）。 GND：電源負極地。 EXT:振蕩器輸入時，內(nèi)部 /外部的切換開關。 SCL: I2C BUS 時鐘輸入。 AGND:模擬地 ,摸擬信號和基準電源的參考地。該模塊具體的功能 如下： （ 1） 10M 以太網(wǎng)接口； （ 2） 電磁隔離； （ 3） 串口波特率 300~115200bps； （ 4） 支持 TCP/IP 協(xié)議包括： ARP、 IP、 ICMP、 IGMP、 UDP、 TCP、 HTTP、 DHCP； （ 5） 工作方式 ： TCP Server, TCP Client, UDP, 虛擬串口、 socket 控件 ； （ 6） 工作端口、目標 IP 和端口均可設定 ； （ 7） 提供虛擬串口管理軟件； （ 8） 提供通用配置函數(shù)庫，方便用戶使用開發(fā)應用程序； （ 9） 可使用配置 工具 XVCOM 進行配置； （ 10） 可使用網(wǎng)頁瀏覽器進行配置； （ 11） 輸入電壓： 5V； （ 12） 功耗低最大工作電流： 80mA； （ 13） 工作溫度： 0～ 65℃； 圖 11 AD轉換模塊 16 圖 12 串口轉以太網(wǎng)模塊 17 第 4 章 軟件系統(tǒng)設計 MCGS 組態(tài)軟件 介紹 MCGS(Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng) )是 北京昆侖通 態(tài)自動化軟件科技有限公司 研發(fā)的一套基于 Windows 平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的 組態(tài)軟件 系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2021/xp等 操作系 統(tǒng) 。 良好的結構：先進的 C/S（ 客戶端 /服務器）結構 良好性價比：整個網(wǎng)絡系統(tǒng)只需一套網(wǎng)絡版 軟件 （包括通用版所有功能），客戶端不需裝 MCGS 的任何軟 件，即可完成整個 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng) 強大的功能： MCGS 網(wǎng)絡版提供的網(wǎng)絡 ActiveX 控件 ，可以方便的在其他各種 應用程序 中直接調(diào)用 多種網(wǎng)絡形式： MCGS 網(wǎng)絡版支持局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、企業(yè)專線和 Modem 撥號等多種連接方式，方便的實現(xiàn)企業(yè)的范圍和距離的擴充 MCGS 窗口與編輯 （ 1）點擊 MCGS 用戶菜單，選擇新建窗口然后點擊窗口屬性進行編輯。 18 （ 2）新建新風溫濕度窗口，然后點擊窗口屬性進行編輯。 19 20 21 （ 3）同理回風溫濕度，送 風溫濕度，防凍開關溫度也按上例的新風溫濕度設置。 22 23 （ 4）編寫換熱器窗口，點擊 MCGS 用戶菜單，選擇新建窗口然后點擊窗口屬性進行編輯。這里設置冬季和夏季兩種模式，在流動塊可見性中編輯。 （ 5）編寫加濕器窗口，點擊 MCGS 用戶菜單，選擇新建窗口然后點擊窗口屬性進行編輯。設置水閥開度，這里進行程序設計，根據(jù)回風濕度與設定濕度的對比以調(diào)節(jié)水閥的開度。然后再雙擊新建的主窗口進行內(nèi)容編輯。 25 （ 8）編寫報警信息顯示和數(shù)據(jù)顯示窗口，點擊 MCGS 用戶菜單，選擇新建窗口然后點擊窗口屬性進行編輯。設置冬季夏季兩種模式，和房間設定溫濕度，以及風機啟停，再進行程 序的編輯。 空調(diào)機組停機順序控制：關加濕器→關冷熱水閥→送風機停機→新風風閥，回風風閥。這個我們在循環(huán)策略中添加。 （ 3）設計菜單欄，并將主窗口中的按鈕動作關聯(lián)到相關的窗口。 “設備組態(tài)”圖標或雙擊“設備窗口”圖標，彈出設備窗口。 “設備管理”按鈕，彈出“設備管理”窗口。 f 雙擊“研祥板卡”。 “研祥 PCL818L”，右側“選定設備”列表中出現(xiàn)“研祥 PCL818L”，單擊“確定”按鈕。 “保存”按鈕。 30 圖 PCL818L 基本屬性設置 “基本屬性”頁，單擊“確定”按鈕。 “ AD 輸入量程”：可選 +10V、 +5V 或 +。 “ AD 輸入量程范圍”：可選 +10 或 +5。 、 設置“通道連接”頁，將 9 個變量和板卡進行連接。 圖 模擬量輸入通道連接 圖 開關量輸出通道連接 “數(shù)據(jù)處理”頁，雙擊序號“ *00”（如圖 所示），彈出“通道 處理設 31 置”對話框，如圖 所示。 圖 工程量轉換參數(shù)輸入窗口 進行設置，單擊“確定”按鈕。用同樣的方法對液 位 2 做工程轉換。 “數(shù)據(jù)處理”頁設置通道 3（液位 溫度 溫度 2）將工程量最大值改為 100、 100，其余不變。 、調(diào)節(jié)閥、出水閥等通道進行置 1 和清 0 操作，可看到水泵、調(diào)節(jié)閥、出水閥在相應動作，隨動作進行，通道 0 和通道 1 中的數(shù)據(jù)隨液位變化。 。在設備窗口中雙擊設備窗口，右擊選擇設備工具箱添加模擬設備，設置通道連接。 MCGS 連網(wǎng) （ 1） 局域網(wǎng)訪問 指 MCGS 服務器端和客戶端處在 同 一個局域網(wǎng) 內(nèi)（如圖 1） 33 圖 1 局域網(wǎng)拓撲圖 MCGS 服務器端設置 1） MCGS 工程默認端口 80， 除非有沖突，否則建議不要修改 。 （圖 2） 3） MCGS 服務器 端 IP 地址就是運行網(wǎng)絡版工程的計算機 IP 地址。 客戶端訪問 在 IE 地址欄中 輸入 圖 2 主控窗口的 HTTP 參數(shù)設置 （ 2） 外網(wǎng)訪問 MCGS 服務器和