基于物联网的新型智能家居控制系统设计论文

基于物联网的新型智能家居控制系统设计论文内容摘要：

3 与 SST89E58RDA 是系统中控制部分关键的元件，它与控制单元组成控制部分功能。 (2)传感器数据采集系统。 利用传感器采集信息，为用户提供准确的数据。 (3)受控部件。 通过控制设备，控制器件，完成系统设计的功能。 (4)GSM（ SIM300） 模块。 通过 GSM 完成报警功能。 (5)手持无线语音设备。 通过 设备在室内操作家电开关。 (6)WIFI 网络。 利用手持设备通过 WIFI 网络控制家电开关。 (7)无线数据传输模块。 准确稳定地传输数据。 (8)门禁模块。 对来访者 进行身份识别，并对异常情况报警，达到安防目的。 软件设计部分主要由 四 大部分构成： (1)数据采集与数据分析部分。 即对数据进行实时的集与处理。 (2)PC 机远程控制部分。 对家庭中的 PC机传送控制指令。 (3)（ SIM300） 模块部分。 读取信息，执行命令。 (4)分析控制部分。 根据采集 的信息 进行分时操作有利于提高系统效率。 9 第二 章 系统方案设计 基于上述社会目前所拥有的成熟技术，我们以单片机为中心控制单元 ，通过各个传感器采集室内各信息，将数据通过互联网实时反馈到客户终端及手机终端。 同时，用户可经过客户终端及手机终端远程操作 家居，可到达实时监控与操作的目的。 系统总设计框图如图 所示： 图 基于物联网的新型智能家居控制系统总框图 本 系统以 物联网、 PC 机 终 端、 控制单元 （ COTERXMSST89E58RDA）、 传感器数据采集 器件 、受控部件 （小车、家电）、 GSM（ SIM300）模块 、手持无线语音设备、 WIFI 网络、无线数据传输模 10 块、门禁模块 构成一个完整的基于物联网的新型智能家居控制系统。 第三章 系统硬件电路设计 系统硬件 电路包括单片机中央控制器、门禁系统、小车无线视频采集模块、 WIFI 模块、 GSM 控制与报警模块、手持无线语音终端、温度与烟雾传感模块、空气质量监测与清新模块等，整体的电路设计简约，可靠性强。 单片机 控制模块 考虑到成本低廉，系统简单，我们采用的单片机是 ARM CortexM3和 SST89E58RDA。 CortexM3的内核主要是应用于低成本、小 管脚数和低功耗的场合，并且具有极高的运算能力和极强的中断响应能力。 且 其具有通用的架构，简易的开发流程，丰富的模拟外设和通信接口，丰富的设计资源及低廉的价格等特点。 SST89E58RDA具有大量内存存储数据， 具有低电压供电，体积小，反应快等特点，可灵活应用于各种控制领域，提供许多高性价比的应用场合。 门禁系统 模块 IC卡数据采集 IC 卡工作原理 本系统利用韦根协议对 IC 进行识别的原理， 当用户通过认证后，门禁控制系统会发出一个低电平，通过 555 时基电路组成的单稳态触 11 发电路触发后，翻转置 位进入暂稳态，在暂稳态时间内， 3 号脚输出高电平，驱动继电器控制门锁开门。 经过一段延迟后，电路自动返回稳定态， 555 时基电路复位， 3 号脚输出底电平。 继电器控制门锁关门。 其电路图如 所示 图 执行机构电路 语音录放 ISD4004— 8MP芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制 ,操作命令可通过串行通信接口 (SPI 或 Microwire)送入。 芯片采用多电平直接模拟量存储技术 , 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中 ,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声 ,避免了一般固体录 音电路因量化和压缩造成的量化噪声和 金属声。 采样频率可为 ,频率越低 ,录放时间越长 ,而音质则有所下降 ,片内信息存于闪烁存贮器中 ,可在断电情况下保存 100 年 (典型值 ),反复录音 10 万次。 12 温度采集及烟雾浓度检测模块 温度采集 当 DS18B20 接收到温度转换命令后，开始启动转换。 转换完成后的温度值就以 16 位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第 1， 2 字节。 单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以 5 ℃ /LSB 形式表示。 烟雾浓度检测 当烟雾传感器感应到家里有一定浓度烟雾时，通过 A/D 转换，电压会升高，启动蜂鸣器报警，同时 单片机 控制高低电平使整个家里的电源断开，防止意外发生或减小意外发生的概率。 空气质量检测 与净化 模块 传感器 TGS2600B00 空气传感器是半导体气敏传感器中的一种，它构造简单，由传感器基板，气敏元件和传感器盖帽组成。 气敏元件由一个以金属铝做衬底的金属氧化物敏感芯片和一个完整的加热器组成。 利用加热器加热，以侦测气体附着于金属氧 化物表面而产生的电阻值的变化。 在检测气体时，传感器的传导率依赖于空气中气体浓度的变化。 在目标气体不存在的状态下，大量附着的空气中的 O2 会捕捉电子，而呈现出高阻状态。 相反的，当目标气体存在时会与氧产生一种燃烧反映，自由电子的量增加，而电阻值则降低，从而传导率的变化转化成对应于 13 气体浓度变化的输出信号，这样就能实现空气质量监测的功能。 传 感器 测量电路如图 所示。 图 传感器基本测量电路 臭氧发生器 臭氧发生器电路如图 所示： 图 臭氧发生器 原理图 14 交流电 经 降压 及 桥式整 流滤波后，通过三端稳压器稳压输出 +12V电压，为 IC2， IC3 提供工作电源。 VT2 是一支光敏三极管， 无光亮呈截止状态， 灯 亮 VT2 导通。 IC2 采用时基电路 555，它与 R3， C4等组成单稳态定时电路。 平时 VT2 处于复位状态；当 VT2 受光照 ，使555呈置位状态， 为 IC2 的 4 脚提供了工作电压。 IC3 也采用了 555，它与 R4， R5， R6 等组成一个可控多谐振荡器，平时 IC3 处于强制复位状态，不会起振；当 IC2 置位后， IC3 的 4 脚为高电位（接近 VDD），则强制复位状态解除而起振，它的多谐振荡频率为： 624c )C2R1 .4 4 /( Rf  VT1 采用 三极管 BU208， 经 VT1 驱动， T 升压后，可在其次级 L2两端得到约为 10千欧左右的高拼电压，经 D6整流后，作为电晕放电器的高压源，放电针 L 与放电金属网板之间的距离约为 7mm，在几千伏的高压作用下，会发生电晕 放点现象，将空气电离，产生负离子和臭氧，从而达到清新空气的效 果。 开窗模块 实验中我们所用的是 42 直流步进电机来实现窗户的开。