智能家居控制系統(tǒng)論文

武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 課題名稱 智能家居環(huán)境檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 使用專業(yè) 自 動(dòng) 化 學(xué)生姓名 柯 子 攀 學(xué)生學(xué)號(hào) 6102150409 教師姓名 劉 璐 玲 教師職稱 講 師 2016 年 4 月 16 日 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 2016 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 智能家居環(huán)境檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 柯子攀 專業(yè)班級(jí) 12 自動(dòng)化 04 班 指導(dǎo)教師姓名 劉璐玲 職稱 講師 一、 課題背景 、目的以及意義 人類已進(jìn)入 21 世紀(jì)，現(xiàn)代科技力量打破了傳統(tǒng)的時(shí)空界限，借助網(wǎng)絡(luò)和飛速發(fā)展的信息技術(shù)，人們可以足不出戶縱覽全球。電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育、家庭網(wǎng)上辦公、網(wǎng)上購(gòu)物、網(wǎng)上旅游聊天、社區(qū)智能管理等等，以超乎想象的速度改變了人類的生產(chǎn)、生活方式，更深刻地影響到人類的思維模式和生存狀態(tài)。為了適應(yīng)信息化時(shí)代要求，在家居方面，世界上一些科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)將智能大廈的概念和模式引進(jìn)智能小區(qū)，并進(jìn)一步引進(jìn)家庭，由此產(chǎn)生了智能家居這一概念。智能家居控制系統(tǒng)是以 太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、公共電話網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，構(gòu)成一個(gè)完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。 現(xiàn)代社會(huì)，商品經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，工作節(jié)奏不斷加快。對(duì)于全身心投入競(jìng)爭(zhēng)的人們，家務(wù)工作方面必然力不從心，家務(wù)管理因此 就顯得尤為重要。智能家居控制器可以提供智能控制方案，使家庭主人在處理家務(wù)方面，即快捷又省力。還提供舒適健康的環(huán)境，可以監(jiān)視室內(nèi)的溫度、濕度，進(jìn)而控制空調(diào)機(jī)的運(yùn)行，達(dá)到人工模擬大自然的氣息。使人們將來(lái)足不出戶就能體驗(yàn)和享受到身臨大自然的美好境地。加大了處理緊急情況的力度、增強(qiáng)了住戶無(wú)人在家時(shí)的安全感，使人們能夠全身心地投入工作，從而提高生活質(zhì)量。住宅智能化控制的開(kāi)發(fā)與建設(shè)是 21 世紀(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。由于信息技術(shù)的大力普及和應(yīng)用，極大推動(dòng)住宅小區(qū)智能化建設(shè)的進(jìn)程，更為住宅小區(qū)智能化提供了可靠的技術(shù)保障，實(shí)施起來(lái)更 加容易和簡(jiǎn)捷。智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過(guò)程或者一個(gè)系統(tǒng)。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。還將原來(lái)的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。 1984 年，世界 上第一幢智能建筑在美國(guó)康涅迪格州落成，這棟意義非凡的建筑只是對(duì)一座舊式大樓的一定程度的改造而完成的。它只是采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)大樓的空調(diào)、電梯、照明等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并提供語(yǔ)音通信、電子郵件、情報(bào)資料等方面的信息服務(wù)。2000 年，新加坡有近 30 個(gè)社區(qū)的約 5000 戶家庭采用了這種家庭智能化系統(tǒng)，而美國(guó)的安裝住戶高達(dá) 4 萬(wàn)戶。 2003 年，網(wǎng)絡(luò)化家居的建設(shè)帶來(lái)了高達(dá) 4500 億美元的市場(chǎng)價(jià)值，這其中有 3700 億美元是智能家電硬件產(chǎn)品的價(jià)值，剩余的部分則是軟件和技術(shù)支持服務(wù)的費(fèi)用?，F(xiàn)在，國(guó)外的智能家居系統(tǒng)技術(shù)己日趨成熟，預(yù)計(jì) 今年， 50%以上的新房將具有一定的“智能型家居”功能。在智能家居系統(tǒng)研發(fā)方面，美國(guó)及一些歐洲國(guó)家一直處于領(lǐng)先地位。近年來(lái)，以美國(guó)微軟公司及摩托羅拉公司等為首的一批國(guó)外知名企業(yè)，先后擠身于智能家居的研發(fā)中。例如：微軟公司開(kāi)發(fā)的“夢(mèng)幻之家”、摩托羅拉公司開(kāi)發(fā)的“居所之門”、 司開(kāi)發(fā)的“家庭主任”等均已日趨成穩(wěn)得技術(shù)強(qiáng)占家居市場(chǎng)。此外，日韓新等國(guó)的龍頭企業(yè)紛紛致力于家居智能化的開(kāi)發(fā)，對(duì)家居市場(chǎng)更是躍躍欲試。 20 世紀(jì) 90 年代后期，我國(guó)的智能小區(qū)日益興起。眾所周知，我國(guó)的智能化住宅建設(shè)最早起于上海、廣州和深圳 等沿海城市，并逐漸向內(nèi)陸發(fā)展。在 97 香港回歸之際，在建設(shè)部“ 97 跨世紀(jì)住宅小區(qū)案競(jìng)賽活動(dòng)”中，上海中皇廣場(chǎng)被建設(shè)部科技委員會(huì)列為全國(guó)首家“智能住宅示范工程”，揭開(kāi)了全國(guó)智能小區(qū)發(fā)展的序幕。 1999 年，建設(shè)部勘察設(shè)計(jì)司、建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化辦公室聯(lián)合組織實(shí)施全國(guó)住宅小區(qū)智能化技術(shù)示范工程，標(biāo)志著我國(guó)住宅小區(qū)智能化進(jìn)入了一個(gè)新階段。隨著信息化走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，由國(guó)家經(jīng)貿(mào)委牽頭成立了家庭信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)，而信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系研究及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)已經(jīng)被列為了國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)專項(xiàng)計(jì)劃。據(jù)建設(shè)部要求，截止今年，我國(guó)將有 70%以上 的家庭擁有 網(wǎng)設(shè)備，大中城市中 50%的住宅要實(shí)現(xiàn)智能化。 智能家居對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)還是新鮮事物，目前正處于初級(jí)階段，有關(guān)的系統(tǒng)理論還在不斷發(fā)展、完善。隨著智能家居的新技術(shù)、新產(chǎn)品日新月異地發(fā)展，對(duì)它的認(rèn)識(shí)也將不斷提高和深入。 本 課題研究的 智能家居環(huán)境檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī) 能 檢測(cè)房屋溫度、濕度、 時(shí)時(shí)顯示狀態(tài)量，控制空調(diào)、加濕器、空氣凈化器以達(dá)到符合房間標(biāo)準(zhǔn)的要求；從機(jī)檢測(cè)屋外是否下雨、光照度、并控制窗戶開(kāi)關(guān) 等功能 ，主機(jī)能人為設(shè)定待控設(shè)備狀態(tài)，且能通過(guò)無(wú)線通信方式遙控從機(jī)強(qiáng)制改變待控 設(shè)備狀態(tài)。論文主要內(nèi)容安排如下 ： （ 1）復(fù)習(xí) 模電、數(shù)電、 單片機(jī) 原理、電機(jī)與拖動(dòng)、傳感器原理及其應(yīng)用等 專業(yè)基礎(chǔ) 課程 ； （ 2）查找 片機(jī) 、液晶屏模塊、 無(wú)線通信模塊 濕度 模塊 塊、光敏電阻、步進(jìn)電機(jī)、光耦等 相關(guān)資料，以及相關(guān) 應(yīng)用的實(shí)例 ； （ 3）搜索本課題的相關(guān) 資料 ，學(xué)習(xí)并比較。與課題聯(lián)系，做出做好選擇 ； （ 4）設(shè)計(jì)電路并完成硬件連接，調(diào)試 ； （ 5）編寫控 制程序，完成軟件調(diào)試，實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng) ； （ 6）課題總結(jié)，撰寫報(bào)告。 本課題擬 解決的問(wèn)題： （ 1） 設(shè)計(jì) 智能家居環(huán)境檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng) 系統(tǒng)總體方案與硬件模塊設(shè)計(jì)，主要包括 無(wú) 線通信模塊、液晶屏顯示模塊、溫濕度模塊 塊、光敏電阻、 步進(jìn)電機(jī)、光耦隔離電路的 設(shè)計(jì)。 （ 2） 給出總體程序流程圖和模塊化設(shè)計(jì)，并作了子程序的編譯 。 （ 3） 對(duì)樣機(jī)進(jìn)行調(diào)試，通過(guò)實(shí)物測(cè)試，使 主單片機(jī)可以與從機(jī)無(wú)線通信、單片機(jī)可 以讀取各模塊數(shù)據(jù)并顯示 在主單片機(jī)液晶屏上，主單片機(jī)可以控制 空調(diào)、加濕 器、空氣凈化器，從機(jī)可以控制步進(jìn)電機(jī)開(kāi)關(guān)窗戶， 實(shí)現(xiàn)基本的功能要求。 參考文獻(xiàn) 1 康華光 五版） 2 閻石 五版） 3 劉振興 湖中科技大學(xué)出版社 4 李艷紅 北京理工大學(xué)出版社 5 張毅剛 二版） 6 方紅琴 言程序設(shè)計(jì) 7 郭天祥 片機(jī) C 語(yǔ)言教程 8 高小平 . 中國(guó)智能家居的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) J， 2005 年， 04 期 9 龔仕偉 智能家居功能分析及展望 J建筑電氣， 2010 10工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè) 中國(guó)電力出版社 11智能建筑與建筑智能化系統(tǒng) 1999 12黃希煌 電子技術(shù)出版社 13徐欣 狀、研究與思考 14任德華 建筑與裝飾出版社 15何立民 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)方案或畢業(yè)論文研究方案 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。 本系統(tǒng)的主要電路包括：讀卡器數(shù)據(jù)采集電路、串行儲(chǔ)電路、 示電路、串口通訊電路、報(bào)警電路、門控電路、 按鍵電路。 （ 1） 數(shù)據(jù)采集： 各模塊與單片機(jī)之間都有相應(yīng)的通信方式，溫濕度模塊 單總線通信方式， 塊 脈沖信號(hào)與 集， 晶 屏 并行通信，無(wú)線通信模塊 信協(xié)議，其它均為簡(jiǎn)單 狀態(tài)檢測(cè)、 集、 波信號(hào)輸出、電磁繼電器控制。 （ 2） 數(shù)據(jù)分析： 收到數(shù)據(jù)后 ，與相應(yīng)設(shè)定信號(hào)量比較，得出信號(hào)量是否超標(biāo)的結(jié)論 （ 3）相應(yīng)操作 ：針對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析的結(jié)果 ，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)控制相應(yīng)設(shè)備作出動(dòng)作。 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）預(yù)期成果及創(chuàng)新 預(yù)期成果：主機(jī) 檢測(cè)房屋溫度、濕度、 時(shí)時(shí)顯示狀態(tài)量，控制空調(diào)、加濕器、空氣凈化器以達(dá)到符合房間標(biāo)準(zhǔn)的要求；從機(jī)檢測(cè)屋外是否下雨、光照度、并控制窗戶開(kāi)關(guān) 等功能 ，主機(jī)能人為設(shè)定待控設(shè)備狀態(tài)，且能通過(guò)無(wú)線通信方式遙控從機(jī)強(qiáng)制改變待控設(shè)備狀態(tài)。 創(chuàng)新： （ 1）從機(jī)多個(gè)，能控制 房屋各個(gè)設(shè)備及門窗； （ 2）房屋狀態(tài)和監(jiān)控視頻能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的形式發(fā)送至