【正文】 ......................................................................... 34 第 6 章 總結(jié) ......................................................................................................... 35 謝辭 ........................................................................................................................36 參考文獻 ............................................................................................................... 37 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院 4 第 1 章 背景 智能家居的概念 智能家居（ Smart Home）是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、自動化，智能化于一體的高效、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(yīng)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)的出現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用 RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)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(shù)，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(chǔ)設(shè)施和IT 基礎(chǔ)設(shè)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(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)均是智慧地球的有機構(gòu)成部分。在這個物物相聯(lián)的世界中，物品能彼此“交流”，無需人的干預(yù)。智能家居是物聯(lián)網(wǎng)最山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院 5 生活化的應(yīng)用之一：窗簾可以自動感知光線而關(guān)閉 。如此等等，不一而足。 物聯(lián)網(wǎng)繁多的應(yīng)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(lǐng)域，到智能卡、芯片、傳感器、紅外線產(chǎn)品等工業(yè)領(lǐng)域，再到冰箱、電視機等制造領(lǐng)域，環(huán)環(huán)相扣，商機巨大。專家預(yù)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。 智能家居控制系統(tǒng)功能 智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭設(shè)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(yù)先所設(shè)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(yù)先所設(shè)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(yù)先設(shè)定的時間程序， 對窗簾的開啟 /關(guān)閉進行控制。在原有的機械式按鍵開關(guān)的基礎(chǔ)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(fēng)機，加濕器，風(fēng)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(wù)器 以后，通過互聯(lián)網(wǎng)登陸運行在特定服務(wù)器上的網(wǎng)站，然后去查看，管理當(dāng)前空調(diào)的運行，只需第幾網(wǎng)頁上相應(yīng)的按鈕，就可以輕松的打開，關(guān)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(dāng)前的溫度信息，送到采集模塊中進行轉(zhuǎn)換，由 MCGS組態(tài)軟件進行 分析，通過與預(yù)設(shè)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。 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。 1: 技術(shù)性能描述 ①、 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 ③、支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個，實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院 8 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(dāng)前的溫度信息，送到采集模塊中進行轉(zhuǎn)換， 由 MCGS組態(tài)軟件進行分析，通過與預(yù) 設(shè)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。 濕度傳感器可用來精確測量土壤、空氣的濕度，廣泛應(yīng)用于氣象、勘探、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、制造業(yè)、畜牧業(yè)等領(lǐng)域。 TH100HUML 土壤濕度傳感器 水分是決定土壤的介電常數(shù)的主要因素。傳感器的信號輸出可以用來直接控制灌溉。 土壤濕度傳感器是一款高精度、高靈敏度的測量土壤濕度的傳感器。 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院 9 圖 3 濕度傳感器 th100hum 風(fēng)閥開度控制 風(fēng)閥究竟是調(diào)節(jié)閥還是開關(guān)閥，要看工程需要，絕大部分工程都采用可調(diào)節(jié)的風(fēng)閥，但是風(fēng)閥調(diào)風(fēng)是很耗電的，多數(shù)應(yīng)采用變頻調(diào)風(fēng)比較節(jié)能。 根據(jù)新風(fēng)通道中的 溫度，濕度傳感器以及回風(fēng)通道中的溫度，濕度傳感器實測的新風(fēng)溫度及濕度，以及回風(fēng)溫度及濕度，調(diào)節(jié)新風(fēng)電動風(fēng)門和回風(fēng)電動風(fēng)門的 開度，使新風(fēng)和回風(fēng)比例控制在預(yù)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(shè)定溫度，冷凍水還是熱水，這是如果用手動去逐一開關(guān)就顯得比較繁瑣，如果把夏季模式開，冷水機組同冷凍水設(shè)定為一種模式，當(dāng)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(shè)置室內(nèi)的溫濕度，冷水機組是通冷凍水還是通熱水。 圖 4 最小系統(tǒng) 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(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。（ 16 列 2 行） 注：為了表示的方便 ，后文皆以 1 表示高電平， 0 表示低電平。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以他不能顯示圖形 （用自定義 CGRAM，顯示效果也不好） n1602LCD是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 管腳功能 LCD1602 引腳圖 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為電源地 第 2 腳： VDD 接 5V 電源正極 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 ” ，使用時可以通過一個 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。 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(fù)極。 在本次設(shè)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： 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院 14 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。 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(fù)極。 圖 8 LCD模塊 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院 15 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(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。本次設(shè)計中選用了 4 個繼電器來控制 4 個對應(yīng)的電器 。通過 I2C 總線與處理器通信，其價格低廉，接口簡單，轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 AOUT：模擬輸出（ D/A 轉(zhuǎn)換）。 GND：電源負(fù)極地。 EXT:振蕩器輸入時，內(nèi)部 /外部的切換開關(guān)。 SCL: I2C BUS 時鐘輸入。 AGND:模擬地 ,摸擬信號和基準(zhǔn)電源的參考地 。 該模塊具體的 功能 如下：