【基于單片機(jī)的家居管理系統(tǒng)9100字（論文）】

PAGEPAGE33PAGE30基于單片機(jī)的家居管理系統(tǒng)目錄241041引言 194832系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1162862.1整體介紹 1213492.2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和功能 166533系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3315153.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 3186953.2ST89C52RC概述 370723.3按鍵控制電路 3323003.4電源電路 4228303.5報(bào)警電路 4192393.6LCD12864液晶顯示電路 529303.7SIM800模塊電路 5272313.8溫度傳感器模塊電路 617553.9人體紅外傳感器模塊電路 7316263.10傳感器及處理電路 774963.11煙霧檢測(cè)模塊 8240944系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 9310034.1軟件主程序架構(gòu) 9247254.2溫度、煙霧控制 10199734.3防盜功能 11293314.4LCD12864顯示流程圖 12299504.5串口GSM函數(shù)流程圖 13146974.6溫度檢測(cè)流程圖 13300334.7按鍵子程序 1485924.8報(bào)警流程圖 14191014.9煙霧濃度程序流程圖 1574345系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試 16307725.1總體實(shí)現(xiàn)步驟 16322115.2功能調(diào)試 16154406結(jié)論與展望 1953136.1結(jié)論 1925336.2展望 1916520參考文獻(xiàn) 2026145附錄1原理圖 21引言智能家居通過(guò)將家庭為平臺(tái)，將建筑與自動(dòng)智能化合為一體的高效、便捷、舒適的居家環(huán)境。智能家居的出現(xiàn)使得建筑的功能不再僅僅作為居住使用，而是成為利用時(shí)間的工具，使人們的生活環(huán)境更為舒適、高效、安全和節(jié)能。物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的應(yīng)用場(chǎng)景，所適用的環(huán)境也越來(lái)越多，智能家居就是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用中家庭信息化產(chǎn)業(yè)的重要組成部分[1]。隨著局域網(wǎng)絡(luò)的普及，智能家居的功能逐漸多樣起來(lái)，例如供遠(yuǎn)程控制空調(diào)的開(kāi)關(guān)以保持屋內(nèi)溫度的恒定，遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)熱水器[2]。自動(dòng)控制照明系統(tǒng)以及窗簾的自控等。同時(shí)可以提升安全等級(jí)例如防盜報(bào)警監(jiān)測(cè)室內(nèi)人員流動(dòng)、火災(zāi)自動(dòng)滅火報(bào)警等，使生活更加舒適、便利和安全。隨著當(dāng)前集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，單片機(jī)也逐步走向微型化，集成化，性能化。單片機(jī)技術(shù)運(yùn)用到智能家居中不僅可以讓家居更舒適、便捷和安全，也更加直接的體現(xiàn)出了科技帶給人們?nèi)粘Ｉ畹谋憬輀3]。本文為應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)來(lái)制作智能家居。系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體介紹本次設(shè)計(jì)控制核心為STC89C52芯片，溫度、濕度等傳感器做信息采集源，數(shù)據(jù)顯示用LCD12864液晶屏，機(jī)短信為接收信號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)源，并通過(guò)手機(jī)短信進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和功能本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有兩點(diǎn)內(nèi)容其中一種為實(shí)現(xiàn)家居溫度以及煙霧濃度并進(jìn)行風(fēng)扇以及水泵等操作降低室內(nèi)溫度和煙霧濃度，目的在于提升居家的舒適性和安全性。另一內(nèi)容為防盜模式功能，即家中無(wú)人時(shí)，防盜模式開(kāi)啟，當(dāng)有人進(jìn)入時(shí)，報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警并發(fā)送短信到手機(jī)端，重點(diǎn)體現(xiàn)了智能家居中的安防功能，保障人身財(cái)產(chǎn)安全。本次設(shè)計(jì)的主要功能包括溫度檢測(cè)、人體紅外監(jiān)測(cè)、按鍵設(shè)置電路、GSM短信發(fā)送、煙霧濃度檢測(cè)以及控制功能。①溫度檢測(cè)：（1）采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)。（2）將檢測(cè)到的結(jié)果通過(guò)引腳發(fā)送給單片機(jī)。②人體紅外檢測(cè)檢測(cè)：（1）采用人體紅外傳感器檢測(cè)當(dāng)前是否有人。③按鍵設(shè)置電路：（1）通過(guò)按鍵設(shè)置溫度報(bào)警上限和防盜模式。（2）實(shí)現(xiàn)布防撤防。④GSM短信發(fā)送：（1）當(dāng)檢測(cè)到的煙霧溫度大于報(bào)警值時(shí)，單片機(jī)發(fā)送報(bào)警短信。（2）當(dāng)檢測(cè)到的人體紅外報(bào)警值時(shí)，單片機(jī)發(fā)送人體紅外報(bào)警短信。（3）可以發(fā)送指令給單片機(jī)，直接獲取數(shù)據(jù)。⑤煙霧濃度檢測(cè)：（1）通過(guò)煙霧傳感器檢測(cè)當(dāng)前空氣中煙霧濃度含量。（2）通過(guò)ADC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。⑥控制功能：（1）當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟風(fēng)扇進(jìn)行降溫。（2）當(dāng)煙霧濃度較高時(shí)，繼電器驅(qū)動(dòng)水泵進(jìn)行滅火。圖2-1智能家居系統(tǒng)框圖在當(dāng)前科技不斷發(fā)展的條件下，智能家居的發(fā)展也進(jìn)入到了發(fā)展的快車道[15]。本題目設(shè)計(jì)了基于51單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)，重點(diǎn)研究于提升家居的舒適性于安全性，提升居住生活水平。家居中的煙霧、溫度、是否有人通過(guò)等信息可以通過(guò)SIM800短信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)中方便遠(yuǎn)程查看與控制。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)采用模塊化設(shè)計(jì)，將多個(gè)功能進(jìn)行多個(gè)模塊化操作。含有單片機(jī)主控制模塊對(duì)其它模塊發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以及控制其它模塊的工作等。按鍵控制電路來(lái)設(shè)置溫度煙霧功能的上限值以及防盜功能開(kāi)關(guān)的控制等。電源電路為對(duì)主電路以及其它各個(gè)模塊進(jìn)行供電操作。報(bào)警電路是反饋電路，用來(lái)反饋當(dāng)溫度煙霧濃度超過(guò)設(shè)定上限以及檢測(cè)到有人時(shí)的聲光報(bào)警。LCD12864顯示器實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度，煙霧濃度等信息。溫度傳感器模塊用來(lái)感應(yīng)當(dāng)前溫度數(shù)值。煙霧傳感器模塊用來(lái)感應(yīng)當(dāng)前煙霧濃度數(shù)值。人體紅外傳感器模塊為防盜模式功能的組成部分之一。ST89C52RC概述本設(shè)計(jì)所需采用的單片機(jī)型號(hào)為STC89C52RC。這個(gè)是由宏晶科技公司傾力推出的新型高速/低負(fù)載功耗/超強(qiáng)抗干擾智能單片機(jī)，指令和硬件代碼都與傳統(tǒng)8051單片式主機(jī)相同，相較于傳統(tǒng)的STC89C51單片機(jī)，擁有更大的RAM和存儲(chǔ)器。STC89C52RC單片機(jī)的燒錄也非常簡(jiǎn)單，通過(guò)TX和RX口，采用對(duì)應(yīng)的編譯器就可以將程序燒錄進(jìn)去。是一款便宜、簡(jiǎn)單和高性能的單片機(jī)[16]。STC89C52RC單片機(jī)擁有40線引腳，為雙列直插式。單片機(jī)的引腳聯(lián)通了單片機(jī)和傳感器等外設(shè)，提供了一個(gè)溝通的渠道，通過(guò)引腳，單片機(jī)才可以和傳感器等外設(shè)進(jìn)行信息的交互。但是單片機(jī)的引腳個(gè)數(shù)是有限的，如何最大限度的發(fā)揮單片機(jī)的功能，是非常有研究意義的。目前通過(guò)改善引腳體積和外觀，采用雙功能或者多功能的引腳，豐富單片機(jī)的功能，提高單片機(jī)的可用性[17]。圖3-1STC89C52單片機(jī)封裝引腳圖按鍵控制電路單片機(jī)的按鍵控制電路是由4個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)并聯(lián)組成的電路，按鍵開(kāi)關(guān)的工作原理就是按下輸出低電平松開(kāi)高電平按鍵開(kāi)關(guān)。由于按動(dòng)難免會(huì)產(chǎn)生誤差，所以在編寫(xiě)按鍵函數(shù)時(shí)，需要額外編寫(xiě)一個(gè)去抖函數(shù)來(lái)去抖。本次設(shè)計(jì)人體紅外和溫度報(bào)警上限值就是通過(guò)按鍵設(shè)置的。按鍵K1用來(lái)防盜開(kāi)關(guān)開(kāi)啟或關(guān)閉，按鍵K2用來(lái)設(shè)置溫度的上限和煙霧濃度的上限，按鍵K3用來(lái)增加數(shù)值，按鍵K4用來(lái)減少數(shù)值。圖3-2按鍵控制電路電源電路本次的電源采用5V供電。本次實(shí)驗(yàn)中因帶有SIM800模塊電路，和繼電器控制水泵所以電流比較大，所以輸入電流為2A。電源插座U5POW用于連接外部的電源插頭，電源開(kāi)關(guān)SWITCH用于控制整個(gè)單片機(jī)的電路開(kāi)和關(guān)。電源插座的1口引腳連接到電源開(kāi)關(guān)的3口引腳，2口引腳接地。電源開(kāi)關(guān)的3口引腳用于電源的正極輸出與單片機(jī)的EA引腳和Vcc端口相連對(duì)單片機(jī)以及其它元件進(jìn)行供電。圖3-3電源電路報(bào)警電路報(bào)警電路主要有兩個(gè)功能一個(gè)功能是當(dāng)溫度或者煙霧濃度超過(guò)設(shè)置的上限就會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警并發(fā)送短信，另一個(gè)功能是當(dāng)人體紅外傳感器監(jiān)測(cè)到有人時(shí)就會(huì)聲光報(bào)警并發(fā)送短信。在本電路中通過(guò)按鍵K2來(lái)設(shè)置溫度和煙霧濃度的上限值。通過(guò)按鍵K1選擇是否開(kāi)啟防盜模式也可以通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程開(kāi)啟或者關(guān)閉報(bào)警模式。當(dāng)設(shè)置好溫度和煙霧濃度上限時(shí)，單片機(jī)就開(kāi)啟進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測(cè)，時(shí)刻監(jiān)測(cè)溫度煙霧濃度是否超過(guò)設(shè)置上限，當(dāng)超出上限時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警并發(fā)送短信。當(dāng)按鍵或者手機(jī)端開(kāi)啟防盜功能時(shí)，人體紅外傳感器檢測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警并發(fā)送短信。本次報(bào)警電路中由3部分組成，一部分是一個(gè)1KΩ的電阻（為防止三極管直接被導(dǎo)通無(wú)法控制，增加1KΩ的限流電阻），第二部分是一個(gè)PNP三極管（低電平導(dǎo)通），最后一部分就是蜂鳴器和LED燈。三極管采用PNP三極管，其主要功能是放大電流和電平特性，因?yàn)閱纹瑱C(jī)電路的電流非常小，無(wú)法提供蜂鳴器所需的電流，經(jīng)過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)電流后，電流放大200倍，放大后電流大約為500mA驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)增加1kΩ電阻防止LED燈被燒壞，完成聲光報(bào)警的功能。圖3-4蜂鳴器報(bào)警電路LCD12864液晶顯示電路設(shè)計(jì)采用LCD12864液晶顯示器作為輸出顯示器，可以顯示中文和數(shù)字以及符號(hào)。下圖中引腳VSS是電源接地端與單片機(jī)的GND相連。引腳VDD是LCD12864顯示器供電端電源為5V。引腳VO是用來(lái)控制顯示屏的顯示亮度通過(guò)滑動(dòng)變阻來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制。引腳RS是用于選擇寄存器，在高電平時(shí)為數(shù)據(jù)寄存器，在低電平時(shí)為指令寄存器。引腳RW是用于數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。引腳EN引腳為使能端，高電平讀取信息，低電平執(zhí)行指令。引腳DB0-DB7是8位雙向數(shù)據(jù)段口，引腳PSB和引腳NC是背景燈的電源引腳。在和單片機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，和P0口進(jìn)行連接，中間要有上拉電阻進(jìn)行連接。本次設(shè)計(jì)LCD12864液晶顯示屏上展示檢測(cè)到的煙霧溫度、人體等信息。圖3-5LCD12864液晶顯示電路圖SIM800模塊電路本設(shè)計(jì)采用的通信模塊為SIM800L，此模塊具有體積小，價(jià)格便宜，發(fā)送短信時(shí)間快等特點(diǎn)。被廣泛的運(yùn)用在通信用途的設(shè)置中。本次實(shí)驗(yàn)中如果檢測(cè)到超過(guò)設(shè)置的溫度或者煙霧上限值時(shí)，STM89C52RC單片機(jī)就會(huì)通過(guò)P3.0寫(xiě)入引腳將發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到SIM800短信模塊中的讀入端口，然后再發(fā)送到設(shè)定的手機(jī)接收端上。當(dāng)人體紅外感應(yīng)模塊檢測(cè)到有人存在時(shí)，就會(huì)發(fā)送短信進(jìn)行提示。本模塊的作用為將數(shù)據(jù)以短信的形式發(fā)送到手機(jī)中。電路圖中接二極管是為了防止發(fā)送短信后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的反向電流，擊穿芯片。圖中通信方式采用的是串口通信。模塊連接單片機(jī)中需連接特定的端口，TXD為發(fā)送端連接單片機(jī)中P3.0引腳，RXD為接收端連接單片機(jī)中P3.1引腳。因SIM800L電路原理圖較為復(fù)雜，圖中U14為SIM800L簡(jiǎn)圖。U14接口1為SIM800L中的接地線，接口2為將已發(fā)送短息的信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)中，接口3為接收來(lái)自單片機(jī)中的信號(hào)。接口5與接口1相連串接一個(gè)1000UF的電解電容為發(fā)送短信提供足夠的條件。圖3-6sim800模塊電路溫度傳感器模塊電路本次設(shè)計(jì)采用DS18B20溫度傳感器模塊。DS18B20采用單總線雙線串行通信協(xié)議。本次電路中溫度信號(hào)的采集過(guò)程首先是STC89C52單片機(jī)發(fā)起開(kāi)始采集信號(hào)，通過(guò)P1.6引腳發(fā)送給DS18B20，之后DS18B20反向單片機(jī)發(fā)送響應(yīng)，同時(shí)將采集到的信息按照40位數(shù)據(jù)幀格式進(jìn)行輸出，將最高位在前。單片機(jī)將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與設(shè)置的溫度上限進(jìn)行比較，若超出上限單片機(jī)進(jìn)行下一步工作通過(guò)P2.0引腳發(fā)送給報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警同時(shí)將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)P3.1引腳發(fā)送給SIM800短信電路通過(guò)短信發(fā)送到手機(jī)端，同時(shí)單片機(jī)信號(hào)通過(guò)P1.7引腳開(kāi)啟風(fēng)扇進(jìn)行降溫。當(dāng)單片機(jī)將溫度傳感器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)與設(shè)置的上限值進(jìn)行對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)溫度低于設(shè)置上限時(shí)，發(fā)送信號(hào)關(guān)機(jī)風(fēng)扇同時(shí)停止聲光報(bào)警。單片機(jī)發(fā)送指令給LCD12864顯示溫度數(shù)據(jù)，可以更加直觀地看到當(dāng)前溫度數(shù)值。DS18B20中，接口3為接地端，接口1連接單片機(jī)中的VCC端，進(jìn)行對(duì)DS18B20模塊的供電，接口2與單片機(jī)中的P1.6引腳相連作用為溫度數(shù)據(jù)的傳送。圖中R11為10KΩ電阻是為了保持通信質(zhì)量添加上拉電阻使其保持為高電平以保持電路工作。圖3-7溫度傳感器電路人體紅外傳感器模塊電路本次設(shè)計(jì)中的防盜功能的一個(gè)重要元件就是紅外傳感器模塊。其工作原理主要是可以感應(yīng)到微弱的人體紅外信號(hào)然后將微弱的紅外電信號(hào)輸入到裝置中的第二部分BIS0001芯片中，作用為將其中的電信號(hào)去除干擾，進(jìn)行放大處理，產(chǎn)生高電平信號(hào)，最后輸出信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行識(shí)別。人體紅外傳感器中接口2線路中增加1K電阻進(jìn)行限流，當(dāng)檢測(cè)到有人后，人體紅外輸出高電平經(jīng)過(guò)三極管進(jìn)行放大電流，此時(shí)三極管導(dǎo)通輸出低電平，將信號(hào)發(fā)送到引腳P3.3中，這個(gè)時(shí)候單片機(jī)就知道當(dāng)前為有人然后通過(guò)引腳P2.0將數(shù)據(jù)發(fā)送到報(bào)警電路中進(jìn)行聲光報(bào)警同時(shí)通過(guò)P3.1引腳SIM800模塊發(fā)送短信并報(bào)警。人體紅外接口3是電源為其供電端口電壓為5V，接口1為接地端。圖3-8人體紅外感應(yīng)電路傳感器及處理電路紅外輻射傳感器檢測(cè)是一種非激光接觸檢測(cè)形式的人體監(jiān)視輻射檢測(cè)。利用機(jī)器采集人體內(nèi)所隨時(shí)發(fā)出的輻射光譜和紅外輻射，并將通過(guò)監(jiān)視檢測(cè)到的紅外光譜和輻射人體內(nèi)的輻射檢測(cè)信息轉(zhuǎn)變成人體相應(yīng)的激光電壓和輻射頻率檢測(cè)信號(hào)。檢測(cè)對(duì)象檢測(cè)對(duì)象菲涅爾透鏡熱釋電紅外傳感器信號(hào)處理電路Vm圖3-9人體檢測(cè)電路組成框圖在紅外傳感器接收到人體發(fā)出的輻射后，會(huì)將信號(hào)發(fā)送到BIS0001芯片中級(jí)信號(hào)處理模塊，其作用為去除干擾并進(jìn)行放大處理，然后產(chǎn)生高平信號(hào)，之后將信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)中。BIS0001芯片由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成。圖3-10BIS0001的引腳圖OP1運(yùn)算放大器的作用為將紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)VS去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)V0經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器然后信號(hào)通過(guò)引腳輸入到單片機(jī)中進(jìn)而單片機(jī)通過(guò)引腳將信號(hào)發(fā)送到報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警以及短信發(fā)送電路進(jìn)行短信發(fā)送。煙霧檢測(cè)模塊在本產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所需要采用的MQ-2型煙霧監(jiān)測(cè)報(bào)警器所用的導(dǎo)體材料主要為一種二氧化錫半導(dǎo)體，它們所采用的材料是一種表面的離子式N型半導(dǎo)體[20]。例如，當(dāng)空氣溫度保持在200~300°C時(shí)，空氣間隙中的硫化氧被一種新的二氧化錫所直接驅(qū)動(dòng)吸附，吸附著這種硫化氧的錫是正負(fù)離子，減少了其中的電子密度，進(jìn)而增加了它的電阻值。煙霧傳感器實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)中，當(dāng)單片機(jī)與溫度上限值進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò)煙霧濃度上限，單片機(jī)通過(guò)P2.0引腳接通報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)通過(guò)P3.1引腳發(fā)送煙霧數(shù)據(jù)通過(guò)SIM800進(jìn)行煙霧濃度報(bào)警，通過(guò)P1.4引腳控制水泵開(kāi)啟。當(dāng)單片機(jī)通過(guò)煙霧傳感器發(fā)出的煙霧濃度值低于上限時(shí)，單片機(jī)控制報(bào)警電路停止報(bào)警同時(shí)關(guān)閉水泵。單片機(jī)發(fā)送指令給LCD12864顯示煙霧濃度數(shù)據(jù)，可以更加直觀地看到當(dāng)前溫度數(shù)值。圖3-11煙霧傳感器模塊當(dāng)發(fā)生煙霧報(bào)警的時(shí)候，單片機(jī)會(huì)控制繼電器閉合開(kāi)啟水泵滅火。 繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。當(dāng)它的輸入輸出容量(包括例如輸入電壓、電流、溫度等)已經(jīng)無(wú)法達(dá)到電路規(guī)定的電流值時(shí)，繼電器就可能會(huì)被需要的電流控制進(jìn)入輸出整流電路切斷引起電流導(dǎo)通或者是電路斷開(kāi)。輸入信號(hào)測(cè)量主要可以分為被動(dòng)電氣輸入測(cè)量(主要例如空氣電流、電壓、頻率、功能參數(shù)等)和非被動(dòng)電氣輸入測(cè)量(主要例如電氣溫度、壓力、運(yùn)行運(yùn)動(dòng)速度等)兩大類。繼電器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須具備了電機(jī)動(dòng)作迅速、工況穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小等基本特征。如圖所示當(dāng)單片機(jī)信號(hào)從引腳P1.4發(fā)出后，繼電器磁力回路工作，接口4變?yōu)榻涌?水泵開(kāi)啟。JDQ-5為繼電器，接口3為其供電，當(dāng)水泵開(kāi)啟時(shí)開(kāi)關(guān)調(diào)到5水泵開(kāi)啟工作，在開(kāi)關(guān)調(diào)整的瞬間電壓會(huì)突然增大，為防止元件損壞，增加一個(gè)二極管單向?qū)щ?。三極管的作用為當(dāng)P1.4引腳輸出低電平時(shí)通往繼電器的線路導(dǎo)通，LED燈被點(diǎn)。圖3-12繼電器電路圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件主程序架構(gòu)本次實(shí)驗(yàn)軟件程序根據(jù)硬件原理圖進(jìn)行編寫(xiě)，本次軟件程序主要有兩個(gè)功能，一個(gè)是溫度、煙霧濃度控制另一個(gè)為防盜功能的開(kāi)啟。主程序設(shè)計(jì)首先進(jìn)行各電子器件的初始化，然后開(kāi)啟溫度、濃度控制程序，當(dāng)此程序運(yùn)行結(jié)束之后進(jìn)行防盜功能程序的運(yùn)行，當(dāng)防盜功能開(kāi)啟時(shí)，防盜功能程序運(yùn)行。若沒(méi)有開(kāi)啟則循環(huán)上述程序等待防盜功能的開(kāi)啟。圖4-1主程序流程圖溫度、煙霧控制啟動(dòng)步驟為：GSM模塊初始化，溫度傳感器監(jiān)測(cè)當(dāng)前溫度，煙霧傳感器監(jiān)測(cè)當(dāng)前煙霧濃度，LCD12864顯示。按鍵設(shè)置溫度上限和煙霧濃度上限。當(dāng)超出溫度或濃度時(shí)LED燈閃爍并報(bào)警發(fā)送短信。圖4-2溫度、煙霧控制子程序流程圖防盜功能啟動(dòng)步驟為：GSM模塊初始化，人體紅外傳感器初始化，LCD12864顯示。按鍵開(kāi)啟防盜模式或遠(yuǎn)程開(kāi)啟防盜模式。檢測(cè)到有人時(shí)蜂鳴器報(bào)警并發(fā)送短信。圖4-3防盜控制子程序流程圖LCD12864顯示流程圖為了更加直觀的顯示溫度信息，遂采用LCD12864顯示器作為本次設(shè)計(jì)的顯示端，首先進(jìn)行硬件初始化，然后將硬件存儲(chǔ)信息清除，使其初始化后顯示為初始信息，之后程序執(zhí)行信息導(dǎo)入，單片機(jī)對(duì)顯示器進(jìn)行內(nèi)容導(dǎo)入，顯示器顯示數(shù)據(jù)。按鍵功能可以對(duì)顯示器進(jìn)行操作，當(dāng)在設(shè)置溫度和人體紅外報(bào)警值上限時(shí)，根據(jù)按鍵操作，屏幕上實(shí)時(shí)變換數(shù)值。單片機(jī)操控寫(xiě)入引腳寫(xiě)入要顯示內(nèi)容的命令。之后顯示屏執(zhí)行指令，將內(nèi)容顯示出來(lái)。圖4-4LCD顯示子程序流程圖串口GSM函數(shù)流程圖當(dāng)GSM模塊和單片機(jī)連接好后，插入一張SIM卡，進(jìn)行供電，按下GSM模塊的開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮起。首先進(jìn)行串口初始化，這時(shí)LCD12864液晶顯示屏上顯示GSMINIT，之后單片機(jī)開(kāi)啟總中斷，當(dāng)有信號(hào)輸出后，進(jìn)入總中斷，然后開(kāi)啟串口中斷，當(dāng)需要發(fā)送短信時(shí)，進(jìn)入串口中斷。之后啟動(dòng)定時(shí)器1，一定時(shí)間后發(fā)送報(bào)警短信，然后設(shè)置串口的工作方式，這里設(shè)置1，最后給定時(shí)器設(shè)置初值，整個(gè)流程進(jìn)行完畢。串口的作用是單片機(jī)和SIM800模塊之間進(jìn)行通信，將報(bào)警短信發(fā)送給設(shè)定的手機(jī)號(hào)。串口初始化流程圖如圖4.3所示：圖4-5GSM串口初始化流程圖溫度檢測(cè)流程圖開(kāi)啟開(kāi)關(guān)電源后，溫度傳感器開(kāi)始工作，首先將溫度傳感器放置在空氣中，然后進(jìn)入溫度監(jiān)測(cè)子程序中，溫度傳感器將空氣中的溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行輸出，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行計(jì)算，之后顯示在LCD12864液晶顯示器上。DS18B20數(shù)字溫度測(cè)溫模塊首先初始化，然后讀取DS18B20數(shù)字溫度測(cè)溫模塊序列號(hào)，發(fā)送跳過(guò)RAM信號(hào)，之后進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，隨后復(fù)位DS18B20數(shù)字溫度測(cè)溫模塊，若無(wú)中斷，則讀取數(shù)據(jù)，若有中斷，則繼續(xù)回歸到復(fù)位操作。圖4-6溫度檢測(cè)流程圖按鍵子程序按鍵作為實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)功能的基礎(chǔ)，四個(gè)按鍵各司其能，K1按鍵控制防盜功能的開(kāi)閉，K2按鍵設(shè)置溫度、煙霧濃度的初始值，K3按鍵設(shè)置溫度設(shè)置值的增加，K4按鍵設(shè)置煙霧濃度的減少。在主程序執(zhí)行后執(zhí)行子程序，子程序循環(huán)檢測(cè)按鍵的電平信號(hào)，當(dāng)按鍵的電平信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)說(shuō)明按鍵按下，程序執(zhí)行輸出。圖4-7按鍵流程圖報(bào)警流程圖當(dāng)主程序執(zhí)行完成之后，開(kāi)始執(zhí)行報(bào)警子程序。報(bào)警子程序一直檢測(cè)來(lái)自單片機(jī)輸出的電平信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)發(fā)出出發(fā)報(bào)警信號(hào)時(shí)，程序觸發(fā)報(bào)警，開(kāi)啟聲光報(bào)警。圖4-8報(bào)警流程圖煙霧濃度程序流程圖當(dāng)煙霧采集到當(dāng)前的數(shù)據(jù)后，把模擬量傳輸給ADC0832進(jìn)行處理，然后ADC0832進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)，把當(dāng)前讀取的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，換算成當(dāng)前的電壓值。圖4-9通信模塊流程圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試總體實(shí)現(xiàn)步驟實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中首先對(duì)整個(gè)電路的原理框圖和工藝流程圖進(jìn)行了繪制，通過(guò)AltiumDesignerRelease10軟件直接進(jìn)行了電路圖的繪制，之后進(jìn)行實(shí)物焊接。然后再根據(jù)所接線路的原理圖對(duì)所接的線路進(jìn)行編程，之后把這些文件直接加載到工程中，生成"*.hex"的文件。最后將AT89C52芯片直接插到一個(gè)需要下載的開(kāi)發(fā)板中，然后再次打開(kāi)需要下載的軟件，通過(guò)其中的"*.hex"進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和編譯，載入并連接到下載的芯片上即可。功能調(diào)試在硬件電路連接完成后接下來(lái)進(jìn)行實(shí)物的功能調(diào)試，首先接通電源，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)顯示器的屏幕亮起以及SIM800元件的指示燈點(diǎn)亮，顯示器出現(xiàn)“CSMINIT”式樣。等待一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)顯示器沒(méi)有變化，之后通過(guò)排查發(fā)現(xiàn)SIM800沒(méi)有插入移動(dòng)卡，硬件一直處于調(diào)試狀態(tài)，關(guān)閉電源，插入移動(dòng)卡之后重新打開(kāi)電源，顯示器顯示溫度值，煙霧值，防盜模式的開(kāi)啟提示。初始化成功。圖5-1通電初始化圖LCD12864顯示屏頁(yè)面分為四行，上面顯示測(cè)得的溫度和煙霧濃度，單位是攝氏度和百分比，下面顯示防盜模式的狀態(tài)。圖5-2LCD12864顯示接下來(lái)進(jìn)行溫度煙霧值超過(guò)上限報(bào)警功能測(cè)試。首先按下按鍵開(kāi)關(guān)K2，設(shè)置溫度值的上限，然后按K4將溫度上限減少到26度（為方便測(cè)試將溫度設(shè)置為易于達(dá)到值）。圖5-3溫度上限設(shè)置在設(shè)置完溫度上限之后按下K2按鍵設(shè)置煙霧上限值，按下K4煙霧濃度上限減少，將煙霧濃度設(shè)置為15%（為方便測(cè)試將煙霧濃度設(shè)置為易于達(dá)到值）。之后按下K2進(jìn)入正常界面，顯示器顯示當(dāng)前溫度和煙霧值。圖5-4煙霧上限設(shè)置手握住DS18B20傳感器，通過(guò)熱傳遞將手的溫度傳遞到單片機(jī)中，看顯示器發(fā)現(xiàn)溫度值在不斷的上升，當(dāng)溫度達(dá)到26度時(shí)報(bào)警電路正常工作進(jìn)行聲光報(bào)警，短信模塊也正常工作發(fā)送溫度超標(biāo)短信，風(fēng)扇開(kāi)啟主動(dòng)降溫功能。當(dāng)溫度低于26度時(shí)停止聲光報(bào)警，風(fēng)扇停止工作。圖5-5溫度報(bào)警短信對(duì)著煙霧傳感器哈氣，顯示器顯示煙霧濃度，哈氣可以提升煙霧濃度，當(dāng)煙霧濃度超過(guò)設(shè)定的15%時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，短信模塊也正常工作發(fā)送溫度超標(biāo)短信，同時(shí)水泵開(kāi)始工作，進(jìn)行煙霧濃度的稀釋，待煙霧濃度達(dá)到設(shè)置的合理范圍值時(shí)，水泵停止工作，蜂鳴器停止報(bào)警，LED燈熄滅。圖5-6煙霧濃度報(bào)警短信紅外報(bào)警有兩種控制模式，當(dāng)按下K1鍵開(kāi)啟防盜模式時(shí)，人體紅外感應(yīng)裝置開(kāi)始工作，用手接近紅外傳感器，蜂鳴器報(bào)警，LED報(bào)警燈亮起，單片機(jī)通過(guò)SIM800發(fā)送短信到手機(jī)上，可以看到手機(jī)接收到短信。關(guān)閉防盜模式時(shí)在按下K1鍵可以關(guān)閉防盜模式LED報(bào)警燈熄滅，蜂鳴器停止報(bào)警。圖5-7防盜模式報(bào)警手機(jī)遠(yuǎn)程控制防盜模式的開(kāi)啟和關(guān)閉可以通過(guò)發(fā)送短信進(jìn)行。開(kāi)啟防盜模式手機(jī)發(fā)送“開(kāi)啟防盜”防盜模式開(kāi)啟。圖5-8短信開(kāi)啟防盜模式關(guān)閉防盜模式手機(jī)發(fā)送“關(guān)閉防盜”防盜模式關(guān)閉。圖5-9短信關(guān)閉防盜模式至此，所有功能測(cè)試完成。結(jié)論與展望結(jié)論本設(shè)計(jì)論文系統(tǒng)地描述了基于STC89C52單片機(jī)的防火防盜報(bào)警系統(tǒng)功能和思路以及對(duì)各個(gè)芯片的相關(guān)說(shuō)明和使用方法。在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)候，一開(kāi)始就要考慮很多的問(wèn)題，包括整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理，各個(gè)傳感器芯片的選型、每一個(gè)單片機(jī)和傳感器的引腳功能、各個(gè)傳感器模塊和芯片使用的優(yōu)缺點(diǎn)，單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，焊接時(shí)的電路連接以及最終的程序編寫(xiě)等。在實(shí)物的連接中有一些問(wèn)題，例如煙霧傳感器模塊在連接工作中過(guò)度發(fā)熱，監(jiān)測(cè)濃度顯示直接達(dá)到90%以上，立即斷電仔細(xì)排查后發(fā)現(xiàn)是煙霧傳感器排線問(wèn)題，修改后監(jiān)測(cè)正常。在本設(shè)計(jì)中還有很多的缺陷，例如溫度檢測(cè)時(shí)僅僅監(jiān)測(cè)溫度的上限值，沒(méi)有設(shè)置溫度的下限值，導(dǎo)致此設(shè)備無(wú)法在溫度較低的地區(qū)使用僅適合用于溫度較高的地區(qū)有局限性。展望智能家居的行業(yè)發(fā)展代表了當(dāng)前我國(guó)智能自動(dòng)化行業(yè)應(yīng)用的一個(gè)分支，隨著未來(lái)微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能家居行業(yè)也會(huì)向著智能化、微型化、精確化發(fā)展。舊的技術(shù)不斷被新技術(shù)所替代。本次智能家居的研究雖然基本達(dá)到了智能家居的設(shè)計(jì)要求，但將來(lái)會(huì)有更加先進(jìn)的技術(shù)所替代，可以對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。此次設(shè)計(jì)主要的功能就是監(jiān)測(cè)溫度、濃度以及監(jiān)測(cè)人體紅外并進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，涉及到了大量的傳感器、按鍵、顯示屏和蜂鳴器，零件繁多可以將零散的電子器件進(jìn)行整合，進(jìn)行電路一體化。還可以額外增加藍(lán)牙模塊或者WIFI模塊并設(shè)計(jì)APP應(yīng)用程序更加具體的直觀的實(shí)時(shí)將監(jiān)測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)程發(fā)送到手機(jī)端進(jìn)行展示并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。這樣整體功能更加豐富，也為以后防火防盜報(bào)報(bào)警系統(tǒng)打下了未來(lái)的走向。當(dāng)前設(shè)計(jì)后的產(chǎn)品還不成熟，可以通過(guò)更多的傳感器來(lái)對(duì)智能家居進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以提升居家的舒適性與安全性。例如增加智能灰塵檢測(cè)功能，當(dāng)檢測(cè)到地面灰塵過(guò)多就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟掃地機(jī)器人進(jìn)行工作等。參考文獻(xiàn)[1]陳國(guó)嘉.智能家居[M].人民郵電出版社:，201605.242.[2]唐亮.我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)鏈分析[D].北京郵電大學(xué)，2010.[3]童曉渝，房秉毅，張?jiān)朴?物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展分析[J].移動(dòng)通信，2010，34(09):16-20.[4]趙新江.智能家居強(qiáng)勢(shì)崛起[J].理財(cái)，2014(10):30-31.[5]童曉渝，房秉毅，張?jiān)朴?物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展分析[J].移動(dòng)通信，2010，34(09):16-20.[6]張桂青，鹿曼，汪明，李成棟，彭偉，段新美，紀(jì)祥和.智能家居的“春天”來(lái)了[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2013，40(S1):398-402.[7]袁義.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下基于Zigbee技術(shù)的信息家居系統(tǒng)研究[J].中國(guó)科技投資，2013(Z1):27.[8]Alilou