基于物联网的智能家居控制系统设计与实现毕业论文(编辑修改稿)

基于物联网的智能家居控制系统设计与实现毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

居灯光照明 控制、 家居窗帘定时 控制 、远程监控 控制、远程无线操作 、 家居安全 监测、 温湿度 控制、红外转发 和很多可通过设定时间的定时定点控制等等。 和普通的家居系统对 比，智能家 居更青出于蓝，不仅可以提供人们一个传统的居住环境 ， 它更兼备了多方面的技术 、 首选一个是传统的建设技术 、 还有就是信息一体化 、 各种电器设备智能化 ，集 一个系统性 、结构 完整 、便捷 服务、 便于 管理 的一个具有 的 舒适 、 便利 、 高校 、 节能 、 安全 的 家居居住环境 环境， 这样的环境提供；了所有的信息交换功能 ，帮助家庭 的信息网络可以随时 与 外界的信息 保持交流畅通， 以更新自身信息，提高人们的生活质量 ， 有利于人类合理的安排自己的时间 ， 提高了家居的生活的高质量，让生活变得更加安逸舒心 ， 甚至还可以环保的，节约能源，为环境保护做出贡献。 智能家居这个概念的在很早之前就给人们提出来了，但是在之后的电子行业发展中没有做出一个真正的模型，然而，智能家居并没有停止发展，在 1984 年美国联合科技公司（ United Techno1ogies Building System）将建筑中的电子设备连接都了一起，实现了建筑信息化，这个信息应用于美国康乃迪克州（ Conicut)哈特佛市（ Hartford）的 CityPlaceBuilding 时，出现了第一栋智能家居模型，从那之后，全世界走进了一个智能家居化的新时代 【 1】。 智能家居在中国称做智能住宅，在外面人们用 Smart Home 来表达智能家居。 与智能家居含义近似的有家庭自动化（ Home Automation）、电子家庭（ Electronic Home、 Ehome）、数字家园（ Digital Family）、家庭网络（ Home Net/Networks for Home）、网络家居（ Network Home）、智能 家庭 /建筑（ Intelligent Home/Building），在中国香港和台湾等地区，还有数码家庭、数码家居等称法。 智能家居让用户以更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过触摸屏、手持遥控器、电话、互联网来控制家用设备，更可以执行情景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的方便、高效、安全与舒适。 所谓智能家居时代就是物联网进入家庭的时代。 它不仅指那些手机、平板电脑、 8 大小家电、计算机、私家车，还应该包括吃喝拉 撒睡、安全、健康、交友、甚至家具等家中几乎所有的物品和生活。 其目的是让人们的家庭生活更舒适、更简单、更方便、更快乐。 智能家居 在一些领域上面的应用 智家能庭控制系统的主要功能包括家庭各种设备智能 控制、家庭安防这些方面。 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 Inter)的监视、控制及数据采集。 (1)与可是对讲的无缝对接，可进行远程通话，指令的发送等等。 (2)与智能手机和 PAD 的完美结合，可以通过手机，平板，在随时随地，监控操作一些电子设备。 (3)安防系统，只要分为四方面： 第一种防护（周界防范系统），第二层防护（闭路电视监控系统），第三层防护（门禁系统），第四层防护（家居安防系统）。 (4)灯光控制系统，实现对光线的暗亮控制，实现对光线的色调控制，实现对灯光的开启控制等等。 (5)智能窗帘控制系统，可以按照外界光线刺激，自我判断是否拉下窗帘，是否开启窗帘。 还可以设置时间，在某个时间段开启，或者关闭窗帘。 (6)家电控制系统。 实现在对家庭电视，只要是控制 家电的开关，声音，已经亮度的显示。 (7)空调新风控制系统，实现对家庭温度的监控与调节，可让其判断是否开启或者变风，制冷抽湿等。 (8)还有电梯音乐等各种 控制系统。 不一一罗列。 9 第二章 总体设计 整体介绍 本次设计以 STC89C52 芯片为控制核心，适度、温度、振动、气体检测等传感器为信息采集模块，以蓝牙模块控制实现，来制作一个简单的智能家居系统。 抛弃原来的机械化按键模块，采用蓝牙或是 WIFI 模块进行远程控制，来控制灯光调节，温湿度检测，气体检测，振动检测等功能，实现了各种程度，多方位实时监控家居安全与控制。 此外在本次设计中，采用多种传感器模块结合，智能实现家居中各种设备的信息采集，如灯光的暗亮调节，温度的检测，湿度的检测，气体检测，振 动检测等。 并且能将温度湿度显示在电脑上面，气体或振动值显示出来。 具体类似于下图所示： 图 21 整体的系统控制图 主 控 单 元 振 动 器 模 块 烟 雾 报 警 器 LED 灯 光 模 块 温 湿 度 传 感 器 LCD 显 示 模 块 10 系统设计方案 选择 其实在这一次的设计中，我们可以选择很多个不同的方案来实现着一个功能，下面我就来列举几个方案来分析其优缺点： WIFI 模块来实现这样一个无线传输功能 WIFI 模块又名串口 WIFI 模块，在物联网技术中属于传输层，其功能 是把 TTL点评和串口数据转化为符合 WIFI 模块通信协议的嵌入式模块，在 WIFI 模块里那只有 TCP/IP 协议和无线网络协议 协议线。 WIFI 模块可以直接嵌入传送的硬件设备，使其与互联网通讯，是实现家居智能化、 M2M 物联网的重要组成部分。 优点： WIFI 模块能让串口设备轻松联网，实现在全透明的数据胡同，可以保持一个很好的兼容性和实用性； WIFI 模块的可靠性系统核心比较适合安全性和长期运行的系统应用； WIFI 模块的无限通讯距离较长，具体可以长达 100 米。 缺点：需要无线数据网络 ，串口协议编写较为困难。 GPRS（短信控制） 模块来实现这样一个无线传输功能 通用分组无线服务技术（ General Packet Radio Service）的简称，是属于第一代移动通信技术的代表。 优点： GPRS 模块是属于非常简洁、方便快速。 缺点： GPRS 很容易出现丢包现象，并且 GPRS 模块属于短信控制，在使用的过程中非常耗费信息流量，所以耗费的成本过高。 蓝牙模块 来实现这样一个无线传输功能 蓝牙模块式是一种低功耗、段距离无线通讯技术，其设计意 图是取代现有的一些有线设备（计算机、打印机、传真机等）的接口有线电缆。 是一门新的技术。 蓝牙的主要优点：可以方便快捷的建立起无线通讯，可以代替掉有线电缆；它的移植 性强，适用于很多领域；安全性也非常的高，每台蓝牙设备的地址由具有唯一性；支持分散网、微型网等多种组网工作模式。 应用的范围非常广阔；蓝牙设备功耗极低，成本也很少，比起 WIFI 模块和 CPRS 模块，设计起来相对容易很多。 蓝牙模块的缺点：技术善为完全成熟、通讯具体距离短。 11 总结 介绍了上面三种方式，在根据我此刻的能力范围 以及我所拥有的设器件，我选用的蓝牙模块来实现我这个设计的功能，接下来是各个模块的分析。 功能设计 多源控制 为了人们的高质量生活，简单快捷的生活需求，此次设计采用多模块分开控制，即有蓝牙远程控制，按键控制，系统自动控制，这三类型控制相补充。 其中蓝牙无线控制是远程控制，是指在在一定具体范围内，通过无线蓝牙信号在特定区域内对特定模块的控制，通过这样，来实现，来管理当前灯光等各种室内智能模块的运行，只需在手机上面的控制按钮，就可以轻易的打开，关闭，控制家中的各种电器，这样我们就能达到 远程控制的功能。 系统方便的自动控制是系统的核心可以根据外部其他模块所采集的环境信息（如温度，湿度等）与用户设定的的功能、需求可以让人类生活的更加舒适作为比较而进行信息方面的检测，然后据检测到的结果对对应的模块进行调整控制，以此来保持一个相对舒适的平衡值，给人类创造一个更为舒适的居住环境。 限于本人能力有限，下面是我从网上找来的智能家居多源控制展示图： 12 图 智能家居多源控制模拟图 温 湿 度控制 通过温湿度传感器采集的此刻的温度和湿度信息，把采集的信息 进行转换，由系统软件进行分析，然后通过一些模块把这些值显示出来，来表达当日的温湿度，以作为警示，让人们知道当天的温湿度情况，决定外出，是否多添衣，是否才采取其他措施来应对当天的环境。 同时为了更好的控制，系统会通过软件将采集到的温湿度值发送到液晶屏上显示出来。 下面是温湿度传感器的实物图： 13 图 温湿度传感器 DHT22 灯光控制 系统功能在控制与被控制之间完全采用无线连接，不需要经过转换，可以实现从最简单的一个控制器控制一个灯的开关直到复杂的一个控制器控制整个网络的灯光。 目前市场上可见 的一般是通过智能手机控制灯光的颜色，亮度 以及整个场景布置。 随着智能手机越来越普及现在市场上新出现的典型应用基本是通过智能手机来控制整个家庭或是整栋楼宇的灯光，亮度以及开关。 然而本设计只为了达到方便快捷。 只采取了其中现对简单的无线控制灯光的开启。 如下图，是一个 LED 灯光控制不模块： 14 图 灯光控制模块 气体检测 控制 气体检测器，又称气体检测仪，是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，主要是指便携式 /手持式气体检测器。 主要利用气体传感器来 检测环境中存在的气体种类。 气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。 一般认为，气体传感器的定义是以检测目标为分类基础的，也就是说，凡是用于检测气体成份和浓度的传感器都称作气体传感器，不管它是用物理方法，还是用化学方法。 比如，检测气体流量的传感器不被看作气体传感器，但是热导式气体分析仪却属于重要的气体传感器，尽管它们有时使用大体一致的检测原理。 常用品牌为 :美国华瑞、特安、安可信、长春弈扬等。 在这次设计中，只要的气体检测时检测室内的煤气等有害气体，当此类气体浓度到一定值得时候，就会通过报警来警示用户，使用户拥有更为安全的生 15 第 3章 硬件设计 系统的整体硬件设计电路图 此次设计的要求是设计一个基于物联网的智能家居控制系统，利用单片机控制系统，辅助多个传感器模块，多种模块，实现要求控制的对象元素是 5 个，分别是湿度、温度、气体检测、振动报警、灯光控制系统。 而在本设计中，在控制的对像比预计的较多一些，下面是这一次设计的整体硬件电路图： 图 整体硬件电路图 最小系统模块 STC89C52 芯片 共 40 引脚， 1~8 脚是通用 I/O 接口（ ~）， 9 脚 rst复位键， 11 脚 RXD 串口输入、 TXD 串口输出， 12~19 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， 21~28 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 3。