基于单片机的智能家居控制系统设计.doc

*学院·嵌入式系统工程专业 毕业设计（论文）摘要智能家居作为家庭信息化的实现方式，已经成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易实现，方便操作，贴近使用的设计理念，采用STC89C52单片机为控制核心，为控制终端，并采用包括红外遥控、按键、Web界面等在内的多个控制源来控制家用电器。本文的二至四章描述了整个设计的软、硬件部分的具体实现，第五章是根据设计好的功能搭建了一个具体的环境实例。关键词：物联网、智能家居、单片机、STC89C52、多源控制AbstractSmart Home as the implement mode of Family Information has become an important part of the social information development .The networking because of its huge prospect to develop .It will be a real way during the Smart Homes development .Networking means a lot to the Smart Home .This article base on the design concept of trying to use easiest way to deliver handle and closing to use .We take the STC89C52 as the control core of the design .The relay as the control terminal mean .While we also use the trared remote control key webpage etc to control the home appliances . Two to four chapters of this paper describes the design of software and hardware to achieve the specific. Chapter V is based on features designed to build a specific environment instance.Key word: Networking、Intelligent、Home、Microcontroller、STC89C52、 multi-source control目录摘要.1Abstract.2第1章 背景41.1智能家居的概念41.2物联网的出现41.3智能家居控制系统功能5第2章 总体设计62.1整体介绍62.2系统设计方案62.3功能设计：72.3.1 多源控制72.3.2 室温控制72.3.3 灯光控制72.3.4 光线控制72.3.5 模式控制8第3章 硬件设计93.1 最小系统模块93.2 串口模块93.3 红外接收模块103.4 传感器模块103.5 LCD模块113.6 键盘模块123.7 继电器模块123.8 AD模块133.9 串口转以太网模块14第4章 软件系统设计164.1 STC89c52开发工具介绍164.1.1 keil uVision2新建项目与编辑164.1.2 keil uVision2编译与调试运行184.1.3 程序烧写194.2 单片机总控制流程图204.3 键盘与红外遥控键位功能214.4 Web软件开发工具简要介绍214.4.1 Eclipse214.4.2 tomcat224.5 Web端网页界面设计22第5章 环境实例搭建255.1 实例环境选择255.2实例环境布置255.2.1 所控电器255.2.2 布线255.2.3 控制模式265.2.4 远程控制27第6章 总结28谢辞.29参考文献30附录：单片机控制程序31第1章 背景1.1智能家居的概念 智能家居（Smart Home）是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。家居智能化技术起源于美国，最具代表性的是X-10技术，通过X-10通信协议，网络系统中的各个设备便可实现资源的共享。因其布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。至今，X-10技术产品的销售已超过两亿个，仅在美国一个国家，便有超过600万个家庭在使用。自动化的智能家居不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。智能家居是现代社会最热门的话题之一，它的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行，而不论距离的远近。智能化与远程控制是智能家居的两大特点。目前，已经有越来越多的机构和个人开始了对智能家居的研究 随着网络技术的发展，特别是无线网络的发展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全。 1.2物联网的出现物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。 物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。故也有业内人士认为物联网与智能电网均是智慧地球的有机构成部分。 物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中，物品能彼此“交流”，无需人的干预。可以说，这是一个智能化的世界。智能家居是物联网最生活化的应用之一：窗帘可以自动感知光线而关闭;空调更“听话”了，天热它会把温度调低，太潮就会自动抽湿灯也知道节能了，房间里没人会自动灭掉。如此等等，不一而足。物联网的应用竟已经很广泛，遍及智能交通、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测等领域。物联网繁多的应用，造就了一个庞大的产业链，从互联网、电脑、手机、天线等IT通讯领域，到智能卡、芯片、传感器、红外线产品等工业领域，再到冰箱、电视机等制造领域，环环相扣，商机巨大。美国独立市场研究机构FORESTER预测，到2020年全球“物物互联”业务(即物联网业务)，与“人与人通信”业务(即互联网业务)之比将达到301。专家预计，中国物联网整体产业在2015年将超过一万亿元规模，2050年传感器在生活中将无处不在。可以想见，物联网发展到一定阶段，家中的电器可以和外网连接起来，通过传感器传达电器的信号。厂家在厂里就可以知道你家中电器的使用情况，也许在我们之前就知道家中电器的故障。某一天突然有维修工上门告诉家中空调有问题，我们还惊异地不相信。1.3智能家居控制系统功能智能家庭控制系统的主要功能包括家庭设备自动控制、家庭安全防范二个方面。其中家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地(通过电话或Internet)的监视、控制及数据采集。(1)家用电器的监视和控制，按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。(2) 热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序，通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量，并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。(3)空调机的监视、调节和控制，按照预先所设定的程序，根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。(4)照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的时间程序，分别对各个房间照明设备的开、关进行控制，并可自动调节各个房间的照度。(5)窗帘的控制，按照预先设定的时间程序，对窗帘的开启/关闭进行控制。32第2章 总体设计2.1 整体介绍本次设计以采用STC89C52芯片为控制核心，红外、温度、光敏等传感器为环境信息采集源，以Web控制为辅助，来制作一个智能家居控制系统。在原有的机械式按键开关的基础上，采用无线遥控器与Web网页远程控制,来控制家用电器（如日光灯、空调、门禁等），实现了远距离，多角度对家用电器进行开关控制。此外在本次设计中，采用多种传感器相结合，并由智能MCU根据所设置的情景模式来对家用电器进行自动化控制，如自动给开空调降温，自动开启室内照明，自动调节卧室光线等。2.2系统设计方案根据设计需要，系统包括了核心控制模块、Web服务器设备，Web HTML模块、红外遥控模块、LCD显示模块、传感器模块、继电器模块、按键模块、子门禁报警模块，等等。系统的整体框图如图1所示。网页服务器（串口转网口）核心控制设备（以STC8052为核心）红外遥控按键LCD显示空调数据库信息用户输入信息设备状态信息用户控制信息PWM调控光线模式、温度、湿度信息灯1插座传感器（温度、光敏）继电器窗帘灯2环境信息 图1 系统整体框图网页服务器（串口转网口）核心控制设备（以STC8052为核心）红外遥控按键LCD显示空调数据库信息用户输入信息设备状态信息用户控制信息PWM调控光线模式、温度、湿度信息灯1插座传感器（温度、光敏）继电器窗帘灯2环境信息 图1 系统整体框图2.3 功能设计： 2.3.1 多源控制为了适应人们高质量、便捷的生活需求，本系统采用多源控制，即红外遥控控制、按键控制、Web网页远程控制，系统自动控制，这四种控制相结合。其中Web网页远程控制，是指在离开家以后，通过互联网登录运行在特定服务器上的网站，然后去查看、管理当前家中的电器，只需点击网页上相应的按钮，就可以轻松的打开、关闭、查询家中的电器设备，已达到远程控制的功能。系统自动控制是指系统的核心控制部分可以根据外部传感器所采集到的环境信息（如温度、光线强度、湿度等）与用户预设的可以使人较为舒适的值作比较，然后根据比较结果对相应的电器进行调节控制，以保持这个舒适的值，为用户提供一个良好的生活环境。 2.3.2 室温控制通过温度传感器（如图2）采集当前的温度信息，送到核心控制设备中，由其MCU进行分析，通过与预设值的对比，决定控温设备的开关，使室温保持在一个恒定的范围。同时为了方便控制，MCU会将采集到的温度值发送到LCD1602液晶屏上显示出来。图3 光敏传感器图2 温度传感器 DS18B20 2.3.3 灯光控制通过光敏传感器（如图3所示）去采集当前光线的值，通过与预设白天夜晚的值相比，让核心控制设备中的MCU知道当前的环境状态，从而决定是开灯还是关灯，是开窗帘还是关窗帘等。 2.3.4 光线控制光线的调控方法有很多。常见的有可变电阻调光、调压器调光法、脉冲占空比调光法、脉冲调频调光法、调节高频逆变器供电电压调光法等。其中相对LED调光应用较为多的是脉冲脉冲占空比调光，其优点有，不会产生任何色谱偏移、可以有极高的调光精确度、可以和数字控制技术相结合来进行控制、即使在很大范围内调光，也不会发生闪烁现象、更不可能发生过热等问题。所以在本次设计中，采用PWM技术，用单片机输出一定占空比的矩形波，当需要LED变亮，则将占空比调大。 2.3.5 模式控制模式控制，就是将几种电器集中在一起控制，例如把灯全关、把窗帘全开，这时如果用手动去逐一开关就会显得比较繁琐，如果把灯全关、窗帘全开设定为一种模式，当有这种需要时就启动这种模式，这样以前繁琐的控制就会变成一步到位，并且这种控制方式用程序实现起来也较为容易。但其中的模式不必太多，以免使系统的操作变得复杂，在具体的设计只需将常用的几种情况（场景）设为固定的模式来控制即可，在本次设计中有自动模式、手动模式、开关模式，其中自动模式是MCU根据预设与传感器自动控制电器。手动模式则包括有全开模式、全关模式、睡眠模式，其中睡眠模式是开空调、灯光线逐渐变暗、其他电器关。开关模式是指对电器单独进行开与关的控制。第3章 硬件设计3.1 最小系统模块STC89C52芯片 共40引脚，18脚是通用I/O接口（p1.0p1.7），9脚rst复位键，10、11脚RXD串口输入、TXD串口输出，1219脚:p3接口 (12,13脚 INT0中断0、INT1中断1，14,15:计数脉冲T0 T1 16,17:WR写控制RD读控制输出端) ,18,19脚:晶振谐振器，20脚接地线，2128 p2接口高8位地址总线29: psen 片外rom选通端，单片机对片外rom操作时 29脚(psen)输出低电平30:ALE/PROG 地址锁存器31:EA rom取指令控制器，电源+5V。图4 最小系统3.2 串口模块 串口采用MAX3232芯片，MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。主要特点有：1、符合所有的RS-232C技术标准2、只需要单一 +5V电源供电 3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V- 4、功耗低，典型供电电流5mA 5、内部集成2个RS-232C驱动器 6、内部集成两个RS-232C接收器图5 串口模块 MAX32323.3 红外接收模块PH102红外接收头有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。其内部电路包括红外监测二极管，放大器，限伏器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流 信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出 高低电平，还原出发射端的信号波形。图6 红外接收模块3.4 传感器模块温度采集选用了DS18B20温度传感器，其特点如下：（1）在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）测温范围 55125，固有测温分辨率0.5。（3）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温。（4）工作电源: 35V/DC。（5）在使用中不需要任何外围元件。（6）测量结果以912位数字量方式串行传送。图7 温度传感器模块3.5 LCD模块显示模块采用LCD1602，它能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）在本次设计中，第一行为提示信息，第二行为数据信息其引脚功能如下：第1脚：VSS为电源地。第2脚：VDD接5V电源正极。第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。图8 LCD模块3.6 键盘模块键盘采用4*3矩阵键盘,键值读取方法采用扫描法，端口使用P1口，其中P1.1P1.3做行线，P1.4P1.7做列线，在对行、列扫描之前，先会扫描整个P1口，当读到有键按下才，会去具体扫描行与列。图9 键盘模块3.7 继电器模块继电器作为一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本次设计中选用了4个继电器来控制4个对应的电器。图10 继电器模块3.8 AD模块因为STC89C52芯片没有AD转换模块，故而采用PCF8591T芯片来实现AD与DA转换功能的，它有4路模拟输入，1路模拟输出，一个I2C-BUS接口，3个给硬件地址编程的脚。通过I2C总线与处理器通信，其价格低廉，接口简单，转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到了广泛的应用。其引脚定义如下：AIN0AIN3：模拟输入（A/D 转换）。 AOUT：模拟输出（D/A转换）。 A0-A2：硬件设备地址。 GND：电源负极地。 VREF：参考电压输入。 EXT:振荡器输入时，内部/外部的切换开关。 OSC: 振荡器输入/输出。 SCL: I2C BUS 时钟输入。 SDA:I2C BUS 数据输入/输出。 AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地。 图11 AD转换模块3.9 串口转以太网模块因为RS-232串口通信的距离就只有15M，远远不能满足智能家居的布线、组网要求，考虑到成本与技术问题，本设计中选用了一款RS232 串口转以太网模块，将单片机中的数据通过网络发送给网页后台程序。该模块具体的功能如下： （1）10M以太网接口； （2）1.5KV电磁隔离；   （3）串口波特率300115200bps；   （4）支持TCP/IP协议包括：ARP、IP、ICMP、IGMP、UDP、TCP、HTTP、DHCP；   （5）工作方式：TCP Server, TCP Client, UDP, 虚拟串口、socket控件；（6）工作端口、目标 IP和端口均可设定；（7）提供虚拟串口管理软件；（8）提供通用配置函数库，方便用户使用开发应用程序；     （9）可使用配置工具XVCOM进行配置；   （10）可使用网页浏览器进行配置；   （11）输入电压：5V；  （12）功耗低最大工作电流：80mA；（13）工作温度：065；图12 串口转以太网模块第4章 软件系统设计4.1 STC89c52开发工具介绍Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。它是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的 MCS51 架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持，PLM，汇编和C 语言的程序设计，它的界面和常用的微软 VC+的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。因此很多开发 51 应用的工程师或普通的单片机爱好者，都对它十分喜欢。 4.1.1 keil uVision2新建项目与编辑（1）点击Project菜单，选择弹出的下拉式菜单中的 New Project，如图13。接着弹出一个标准 Windows文件对话窗口，如图 14，在“文件名”中输入C程序项目名称，“保存”后的文件扩展名为 uv2，这是 KEIL uVision2项目文件扩展名。图13 Project菜单图14 保存（2）选择所要的单片机，这里选择常用的 Ateml公司的AT89C52。此时屏幕如15 所示。完成上面步骤后，我们就可以进行程序的编写了。 图15 单片机选择（3）首先在项目中创建新的程序文件或加入旧程序文件。在 KEIL 中有一些程序的 Demo，点击图16 中1 的新建文件的快捷按钮，在 2 中出现一个新的文字编辑窗口，这个操作也可以通过菜单 FileNew 或快捷键 Ctrl+N 来实现。图16 文件添加图17 程序文件添加（4）点击图 18 中的 3 保存新建的程序。这时会发现程序单词有了不同的颜色，说明KEIL的C 语法检查生效了。如图4.6鼠标在屏幕左边的 Source Group1文件夹图标上右击弹出菜单，在这里可以做在项目中增加减少文件等操作。我们选“Add File to Group Source Group 1”弹出文件窗口，选择刚刚保存的文件，按 ADD 按钮，关闭文件窗，程序文件已加到项目中了。这时在 Source Group1 文件夹图标左边出现了一个小+号说明，文件组中有了文件，点击它可以展开查看。 4.1.2 keil uVision2编译与调试运行 （1）图18中 1、2、3 都是编译按钮，不同是 1 是用于编译单个文件。2 是编译当前项目，如果先前编译过一次之后文件没有做动编辑改动，这时再点击是不会再次重新编译的。3是重新编译，每点击一次均会再次编译链接一次，不管程序是否有改动。6 是有一个小放大镜的按钮，这就是开启关闭调试模式的按钮，它也存在于菜单DebugStartStop Debug Session，快捷键为 Ctrl+F5。图18 编译按钮(2)进入调试模式，软件窗口样式大致如图 19所示。图中 1为运行，当程序处于停止状态时才有效，2 为停止，程序处于运行状态时才有效。3 是复位，模拟芯片的复位，程序回到最开头处执行。按 4 我们可以打开 5 中的串行调试窗口，这个窗口我们可以看到从 51芯片的串行口输入输出的字符，这里的项目也正是在这里看运行结果。图19 调试模式 4.1.3 程序烧写 HEX文件格式是Intel公司提出的按地址排列的数据信息,数据宽度为字节,所有数据使用16进制数字表示, 常用来保存单片机或其他处理器的目标程序代码。它保存物理程序存储区中的目标代码映象。一般的编程器都支持这种格式。找到test.Uv2的文件就可以打开先前的项目了。然后右击项目文件夹，弹出项目功能菜单，选Options for TargetTarget1,弹出项目选项设置窗口，同样先选中项目文件夹图标，这时在Project菜单中也有一样的菜单可选。打开项目选项窗口，转到Output选项页，选择编译输出的路径，设置编译输出生成的文件名，决定创建HEX文件，选中它就可以输出HEX文件到指定的路径中。这样就可用自己的编程器所附带的软件去读取并烧到芯片了，再用实验板看结果，也可以用仿真器在线调试。4.2 单片机总控制流程图图20 单片机总控制流程图4.3 键盘与红外遥控键位功能 键盘与红外遥控键位功能如图，当开启自动模式后412号键不起作用。当开启手动模式时，5键对应全开模式，6键对应全关模式，7键对应睡眠模式，4键与812号键不起作用。当处于开关模式下时，5、9号键对应灯1的开关,6、10号键对应空调的开关，7、11号键对应窗帘的开关，8、12号键对应插座的开关。 图21 键盘功能图4.10： 键位功能4.4 Web软件开发工具简要介绍 4.4.1 EclipseEclipse 是一个开放源代码的、基于 Java 的可扩展开发平台。就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。幸运的是，Eclipse 附带了一个标准的插件集，包括 Java 开发工具（Java Development Tools，JDT）。 Eclipse 包括了插件开发环境，这个组件主要针对希望扩展 Eclipse 的软件开发人员，因为它允许他们构建与 Eclipse 环境无缝集成的工具。由于 Eclipse 中的每样东西都是插件，对于给 Eclipse 提供插件，以及给用户提供一致和统一的集成开发环境而言，所有工具开发人员都具有同等的发挥场所。 这种平等和一致性并不仅限于 Java 开发工具。尽管 Eclipse 是使用 Java 语言开发的，但它的用途并不限于 Java 语言；例如，支持诸如 C/C+、COBOL 和 Eiffel 等编程语言的插件已经可用，或预计会推出。Eclipse 框架还可用来作为与软件开发无关的其他应用程序类型的基础，比如内容管理系统。 基于 Eclipse 的应用程序的突出例子是 IBM 的 WebSphere Studio Workbench，它构成了 IBM Java 开发工具系列的基础。例如，WebSphere Studio Application Developer 添加了对 JSP、servlet、EJB、XML、Web 服务和数据库访问的支持。 4.4.2 tomcatTomcat是Apache 软件基金会的Jakarta 项目中的一个核心项目，由Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了Sun 的参与和支持，最新的Servlet 和JSP 规范总是能在Tomcat 中得到体现。因为Tomcat 技术先进、性能稳定，而且免费，因而深受Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的Web 应用服务器。Tomcat 很受广大程序员的喜欢，因为它运行时占用的系统资源小，扩展性好，支持负载平衡与邮件服务等开发应用系统常用的功能；而且它还在不断的改进和完善中，任何一个感兴趣的程序员都可以更改它或在其中加入新的功能。Tomcat 是一个轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试JSP 程序的首选。对于一个初学者来说，可以这样认为，当在一台机器上配置好Apache 服务器，可利用它响应对HTML 页面的访问请求。实际上Tomcat 部分是Apache 服务器的扩展，但它是独立运行的，所以当运行tomcat 时，它实际上作为一个与Apache 独立的进程单独运行的。4.5 Web端网页界面设计图22 主页页面包含的功能有，系统管理、状态查询、电器管理。其中状态查询是实现查看当前家中电器状态的功能，当用户点击这一选项时，系统会根据数据库传上来的信息以列表的形式将家中电器的状态信息显示出来。每条记录后面会有上传时间，根据显示时间与实际时间先对比，如果差距大于10分钟，则监控出现了问题需要及时处理。图23 状态查询界面点击电器管理时，弹出的页面与状态查询相似，但在列表的最后一列有修改项，只要点击修改项的开关键就可以远程控制家中电器的开关。图24 电器管理界面系统管理包括电器设置、用户设置，电器设置是可以添加电器与删除电器的功能。用户设置，是添加或者删除用户与设置用户权限的功能，当然这个功能是管理员才有的，权限有管理员权限、高级用户权限、普通用户权限，普通用户只能查看电器状态，高级用户可以查看、修改、添加、删除。图25 系统管理界面第5章 环境实例搭建在实现了系统各个模块的功能后需要做的，也是最为重要的就是实际运用，只有在实际运用中达到预期效果才能说明这是一个成功的设计，因此这一章将会阐述，如何将这套系统搭建在一个真实环境中。5.1 实例环境选择本次系统搭建选择了一个普通型的两室一厅住宅，如图26所示。其中要用到智能控制的地方有两间卧室、一间客厅、一个过道（3号）、一间卫生间、一道门。21647835图 26 实例住宅平面图5.2实例环境布置 5.2.1 所控电器在本实例中，所要控制的电器有8个，如图5.1所示1号是主卧灯、2号是客卧灯、3号是过道灯、4号是卫生间灯、5号是客厅窗帘、6号是接线板、7号是空调、8号是门禁。 5.2.2 布线因为系统没有设计有线模块，所以所有连接都要用到导线，因此在实际应用中，本套系统适用于那些事先安排好且不需要经常移动更换的电器设备，其中为了方便控制，继电器模块会被独立出来，作为一个个控制终端。这样也缩短了电器电源线的布线长度，增加了系统的安全系数（如图27所示）。控制核心与服务器的连接用串口，因此控制核心会和服务器主机放在一起。另外传感器与红外接收头将会被独立出来。红外接收头会与遥控配套安装。控制终端1电器1控制终端2电器2控制核 心（单片机）服务器网口图27 布控简图 5.2.3控制模式在控制模式上除了以往常见的自动与手动模式，在环境实例的设计中还参考了手机中的情景模式，情景模式功能是为了方便用户控制，根据日常大多数人的生活习惯，在实例系统中的设置了一些情景模式，其中包括有离开、自由、控制、睡眠、会客、全开、起夜模式、自定义。如图28所示。切换后电器会根据传感器采集的信息来控制电器自动动模式关所有电器、开门禁离开开卧室灯、走廊灯起夜会客情景走廊、客厅的灯开，门禁关、睡眠控制模式关闭其他电器设备、卧室灯 由亮变暗，开门禁，关窗帘打开所有电器设备全开自定义模式切换后可以手动控制电器切换后可以手动控制电器手动模式图28 控制模式图26 控制模式情景模式、手动模式与自动模式是同一级的，只有在情景模式下其它一些的模式如起夜模式、会客模式才会启用，在情景模式中，离开模式是在用户离开后除了门禁是开着其他所有的电器包括接线板都是关闭状态，起夜模式是指当夜间需要使用卫生间时候，触发该模式，卧室、走廊到卫生间的灯都会被打开。会客模式是当家人回家或有人拜访的时候，将先关门禁打开走廊、客厅灯。睡眠模式下将会关闭掉家中其它电器，对应的卧室灯的亮度将会逐渐变暗。全开模式是为了方便检查所控电器是否都能正常工作。手动模式是指当用户需要特殊开关某种电器时，先要切换到手模式，再通过键盘、遥控器开光某些电器。自动模式下，客厅的灯、窗帘、空调会根据温度与光敏传感器采集到的信息被单片机所控制。当然如有特殊需要可以变动情景模式中的电器以及其状态。 5.2.4 远程控制 因为系统中的远程控制是需要用以太网连接，所以控制核心上的串口转以太网口模块需要接一根网线接到网络接口，并且需要一个固定的IP供串口转以太网口模块使用。Web的后台程序可以放在租用的服务器上，这样连接好以后就可以通过网页上的按钮轻松远程控制家中的电器了。第6章 总结 经过将近三个月的单片机毕业设计，终于完成了我的智能家居控制的设计，虽然有部分功能尚未实现不能达到设计要求，但总体上完成了一个从硬件到软件完整的设计流程。本次设计中有一些不足，首先是没有做PCB板，由于从2010年12月份就开始实习，所以在时间上比较紧张，只能用周末与一些零碎的时间来做，所以最后只能只是在开发板上调试、演示。其次是设计中的Web部分的功能未实现，只是把网页界面做出来了，其后台服务器程序与数据库部分一是由于在实习中，时间不足，二是由于只做过短期的培训，技术上较为生疏，需要边做边学，周期较长。所以这部分在答辩前没有实现，但答辩后，我会继续用空闲时间去一步步完成、完善设计。通过本次设计，我发现了自己存在很多不足，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，一个真正的嵌入式工程师，不仅要技术好而且要有很好的想象力与前瞻性，能够适应日夜变化的生活需要，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习嵌入式更是如此，技术只有在经常的实际运用过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。谢辞首先，也是最主要感谢的是我的指导老师，*老师。在整个过程中他给了我很大的帮助，在论文题目制定时，他首先肯定了我的题目大方向，但是同时又帮我具体分析使我最后选择智能家居这个具体目标，让我在写作时有了具体方向。在论文提纲制定时，我的思路不是很清晰，经过老师的帮忙，让我具体写作时思路顿时清晰。在完成初稿后，老师认真查看了我的文章，指出了我存在的很多问题。在此十分感谢陆老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业论文。最后要感谢在整个论文写作过程中帮助过我的每一位人。参考文献1 何立民.单片机应用系统设计.北京：航天航空大学出版社.2001年.2 李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社,2001年.3 何希才.新型实用电子电路400例.电子工业出版社,2000年.4 赵负图.传感器集成电路手册,第一版.化学工业出版社,2004年.5 杨邦文.新型实用电路制作200例.北京：人民邮电出版社，1998年.6 邹其洪.电工电子试验与计算机仿真.北京：电子工业出版社.2003年.附录：单片机控制程序