毕业设计-基于单片机的智能家居控制系统设计

毕业设计-基于单片机的智能家居控制系统设计内容摘要：

通过温度传感器（如图 2）采集当前的温度信息，送到采集模块中进行转换，由 MCGS 组态软件进行分析，通过与预设值的对比，决定冷水机组的水阀开度，使室温保持在一个恒定的范围。 同时为了方便控制， MCGS 组态软件会将采集到的温度值发 送到 LCD1602 液晶屏上显示出来。 图 2 温度传感器 DS18B20 湿度 控制 通过温度传感器（如图 3）采集当前的温度信息，送到采集模块中进行转换，由 MCGS 组态软件进行分析，通过与预设值的对比，决定加湿器的水阀开度，使室内湿度保持在一个恒定的范围。 同时为了方便控制， MCGS 组态软件会将采集到的温度值发送到 LCD1602 液晶屏上显示出来。 江苏科技大学 毕业论文 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB() 图 3 湿度传感器 th100hum 风阀开度控制 风阀究竟是调节阀还是开关阀，要看工程需要，绝大部分工程都采用可调节的风阀，但是风阀调风是很耗电的，多数应采用变频调风比较节能。 本设计中 只有一台风机，既有新风又有回风的话， 通过风阀调节新 回风比例是可取的。 根据新风通道中的温度，湿度传感器以及回风通道中的温度，湿度传感器实测的新风温度及湿度，以及回风温度及湿度，调节新风电动风门和回风电动风门的 开度，使新风和回风比例控制在预定值。 在不同的气象条件下，应选择不 同的新风回风比例，以达到节能的效果，减少系统能耗。 模式控制 模式控制，就是将集中电器集中在一起控制，例如设定温度，冷冻水还是热水，这是如果用手动去 逐一开关就显得比较繁琐，如果把夏季模式开，冷水机组同冷冻水设定为一种模式，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城区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，在本次设计中有手自动模式，夏季模式，冬季模式，其中的手自动是 MCGS 组态软件根据预设与传感器自动控制空调机组。 夏季，冬季模式则是根据不同的气象环境设置室内的温湿度，冷水机组是通冷冻水还是通热水。 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()10 第 3 章 硬件设计 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 31:EA rom 取指令控制器 ， 电源 +5V。 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 RS232 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： 符合所有的 RS232C 技术标准 只需要单一 +5V 电源供电 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 功耗低，典型供电电流 5mA 内部集成 2 个 RS232C 驱动器 内部集成两个 RS232C 接收器 图 4 最小系统 江苏科技大学 毕业论文 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()11 湿度传感器 模块 湿 度采集选用了 th100hum 湿 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 th100hum的双向通讯。 （ 2） 测 湿 范围 0%～ 100%，固有测 湿 分辨率 %。 （ 3） 支持多点组网功能，多个 th100hum 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 : 3~5V/DC。 （ 5） 在使用中不需要任何外围元件。 （ 6） 测量结果以 9~12 位数字量方 式串行传送。 温度 传感器模块 温度采集选用了 DS18B20 温度传感器，其特点如下： 图 5 串口模块 MAX3232 图 7 湿度 度传感器模块 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()12 （ 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 － 55℃～＋ 125℃，固有测温分辨率 ℃。 （ 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 : 3~5V/DC。 （ 5） 在使用中不需要任何外围元件。 （ 6） 测量结果以 9~12 位数字量方式串行传送。 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。 图 7 温度传感器模块 江苏科技大学 毕业论文 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()13 第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8 位双向数据端。 第 15～ 16 脚：空脚或背灯电源。 15 脚背光正极， 16 脚背光负极。 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~ 做行线， ~ 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。 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 图 8 LCD模块 图 9 键盘模块 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()14 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。 江苏科技大学 毕业论文 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()15 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 I2CBUS 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： AIN0~AIN3：模拟输入（ A/D 转换）。 AOUT：模拟输出（ D/A 转换）。 A0A2：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 10 继电器模块 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()16 串口转以太网 模块 因为 RS232 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） 电磁隔离； （ 3） 串口波特率 300~115200bps； （ 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： 0～ 65℃ ； 图 11 AD转换模块 江苏科技大学 毕业论文 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()17 图 12 串口转以太网模块 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()18 第 4 章 软件系统设计 MCGS 组态软件 介绍 MCGS(Monitor and Control Genera。