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1、單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目 基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)班級(jí)：_ _姓名：_ _時(shí) 間：_ 指導(dǎo)教師： 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目系列： 基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)要求（一）基本功能(1)家居內(nèi)無(wú)人時(shí), 切斷所有家電的220V 電源, 既消除了各種電器的待機(jī)能耗, 又避免了因供電異常、屋內(nèi)漏水等不可預(yù)知事件損壞電器的危險(xiǎn)。(2)通過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間和時(shí)長(zhǎng)控制娛樂(lè)性家電, 避免了孩子在家因過(guò)度娛樂(lè)而延誤學(xué)習(xí)。(3)所有電器的電源都直接通過(guò)系統(tǒng)控制進(jìn)行供電/斷電,在使用電器時(shí)無(wú)需插拔電源插頭, 避免了因經(jīng)常插拔電源插頭而造成接觸不良及觸電的危險(xiǎn)。(4)根據(jù)預(yù)設(shè)室內(nèi)溫度和濕度對(duì)空調(diào)

2、和加濕器自動(dòng)進(jìn)行啟/停控制, 以達(dá)到最佳舒適度。(5)各電器的工作狀態(tài)在主控面板上以LED直觀顯示, 并通過(guò)鍵盤(pán)集中控制電器, 例如在觀看電視時(shí)可隨手打開(kāi)/關(guān)閉廚房電灶。(6)遠(yuǎn)程控制家電的啟動(dòng)操作。(7)設(shè)定/顯示日期、時(shí)間、星期及定時(shí)叫醒服務(wù)。(8)為避免煤氣中毒設(shè)置了一氧化碳及燃?xì)鈭?bào)警。(9)煙感和水感可及時(shí)發(fā)現(xiàn)家居內(nèi)的水、火災(zāi)并報(bào)警。(10)通過(guò)門(mén)磁和窗戶(hù)紅外線完成防盜報(bào)警。（二）擴(kuò)展功能加入住宅配房安全防盜報(bào)警功能和住宅門(mén)禁系統(tǒng)功能。二計(jì)劃完成時(shí)間 三周1第一周完成軟件和硬件的整體設(shè)計(jì)，同時(shí)按要求上交設(shè)計(jì)報(bào)告一份。2第二周完成軟件的具體設(shè)計(jì)和硬件的制作。3第三周完成軟件和硬件的聯(lián)合調(diào)

3、試。目錄1 引言12 總體設(shè)計(jì)方案12.1設(shè)計(jì)思路12.1.1方案確立12.2 總體設(shè)計(jì)框圖13 設(shè)計(jì)原理分析23.1傳感器模塊的設(shè)計(jì)23.1.1煙感傳感器23.1.2門(mén)磁、紅外探測(cè)器23.1.3熱釋電傳感器23.2矩陣鍵盤(pán)模塊23.3單片機(jī)最小系統(tǒng)33.4顯示模塊33.5 輸出部分44 總結(jié)與體會(huì)4參考文獻(xiàn)4附錄一 程序流程圖5附錄二 程序列表6基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：介紹了以單片機(jī)為核心，并加以熱釋電傳感器、煙感傳感器、振動(dòng)傳感器、門(mén)磁和紅外報(bào)警系統(tǒng)，共同構(gòu)成了智能家居控制系統(tǒng)。制作簡(jiǎn)單、方便、價(jià)格低廉，適宜廣大用戶(hù)消費(fèi)。關(guān)鍵詞：智能家居 報(bào)警 傳感器 矩陣鍵盤(pán)1 引言隨著

4、中國(guó)信息化發(fā)展水平的逐步提高，智能化系統(tǒng)越來(lái)越受人們的重視。智能家居系統(tǒng)將現(xiàn)代高科技控制手段運(yùn)用于家居設(shè)計(jì)，通過(guò)一套專(zhuān)用控制系統(tǒng)將室內(nèi)家居，家居環(huán)境，家用電器，室外場(chǎng)所（車(chē)庫(kù)、花園等），防盜報(bào)警（門(mén)磁探測(cè)器、玻璃探測(cè)器、紅外探測(cè)器）、安檢系統(tǒng)（煙感探測(cè)器、煤氣泄露探測(cè)器）和智能設(shè)備有機(jī)的融為一個(gè)整體，統(tǒng)一控制起來(lái)，并通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有家電進(jìn)行異地或遠(yuǎn)程開(kāi)啟、關(guān)閉控制。2 總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以分為以下幾個(gè)模塊：傳感器模塊、矩陣鍵盤(pán)、單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示模塊和輸出部分。2.1.1方案確立傳感器模塊主要有煙感傳感器、門(mén)磁探測(cè)器、紅外探測(cè)器和熱釋電傳感器。用于室內(nèi)的安檢系統(tǒng)（煙感

5、探測(cè)器、振動(dòng)探測(cè)器）、防盜報(bào)警（門(mén)磁探測(cè)器、紅外探測(cè)器）、省電模式（熱釋電傳感器）。矩陣鍵盤(pán)和單片機(jī)最小系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的基本部分。矩陣鍵盤(pán)選用單片機(jī)的P1口，晶振選用6MHz。顯示模塊和輸出部分用于顯示時(shí)間、啟動(dòng)（停止）家用電器、安檢報(bào)警，并以指示。2.2 總體設(shè)計(jì)框圖單 片 機(jī)鍵 盤(pán) 輸 入數(shù) 碼 顯 示傳 感 器電 器 工 作報(bào) 警 輸 出復(fù) 位、振 蕩圖1 總體設(shè)計(jì)框圖3 設(shè)計(jì)原理分析3.1傳感器模塊的設(shè)計(jì)當(dāng)傳感器檢測(cè)到信號(hào)（煙霧、人體發(fā)射的紅外線）時(shí)，會(huì)輸出一組高低變化的電平，送往單片機(jī)的I/O口。3.1.1煙感傳感器煙感傳感器是檢測(cè)室內(nèi)的煙霧量，當(dāng)室內(nèi)的煙霧量超過(guò)一定值時(shí)，傳感器發(fā)

6、出信號(hào)，即有高電平輸出，使報(bào)警電路報(bào)警。3.1.2門(mén)磁、紅外探測(cè)器門(mén)磁、紅外探測(cè)器也用于防盜報(bào)警系統(tǒng)。門(mén)在關(guān)閉狀態(tài)下，門(mén)磁處于斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)無(wú)輸出；當(dāng)門(mén)被打開(kāi)時(shí)，門(mén)磁吸合，此時(shí)有高電平輸出。3.1.3熱釋電傳感器熱釋電傳感器用于檢測(cè)室內(nèi)是否有人。在無(wú)人時(shí)，讓系統(tǒng)處于省電模式；有人時(shí)，跳出省電模式。3.2矩陣鍵盤(pán)模塊該系統(tǒng)采用矩陣式鍵盤(pán)，外觀美觀，便于擴(kuò)展。主要用于時(shí)間的調(diào)整和家用電器的啟停操作。每一水平線（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)連通。在這種行列矩陣式非編碼鍵盤(pán)的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤(pán)處理程序首先執(zhí)行有無(wú)鍵按下的程序段，當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵被

7、按下。對(duì)鍵的識(shí)別常用逐行掃描查詢(xún)法。如圖2所示。圖2 矩陣鍵盤(pán)電路圖3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)該系統(tǒng)采用AT89S51單片機(jī)，采用串口顯示電路以節(jié)省端口，采用4*4矩陣試鍵盤(pán)，用來(lái)控制以及調(diào)試電路，采用固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的強(qiáng)電控制和隔離強(qiáng)電干擾。AT89C51的主電路如圖。圖3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.4顯示模塊顯示電路采用動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示技術(shù)，由于一次只能讓一個(gè)數(shù)碼管顯示，然而要顯示6位的數(shù)據(jù)，必須由數(shù)碼管一個(gè)一個(gè)輪流顯示才可以實(shí)現(xiàn)，人的視覺(jué)暫留的時(shí)間為0.1秒，所以每位顯示的間隔不必超過(guò)20ms，為了保證正確顯示，必須每隔2ms，就要刷新一個(gè)數(shù)碼管。本電路使得每個(gè)數(shù)碼管顯示的時(shí)間大約在2ms，而

8、這刷新時(shí)間我們采用軟件延時(shí)程序.每隔12ms對(duì)數(shù)碼管刷新一次。電路如圖4所示。圖4 顯示電路3.5 輸出部分輸出部分是智能家居控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是控制系統(tǒng)的終端。選用單片機(jī)的P2口。其中P2.7用于控制室內(nèi)的電源使用情況，即普通模式和省電模式的轉(zhuǎn)換。用一個(gè)三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器控制220V的電源；P2.6是煙感傳感器的輸出指示；P2.5是控制娛樂(lè)性家電的使用情況，用一個(gè)計(jì)時(shí)器來(lái)控制娛樂(lè)性家電的工作時(shí)長(zhǎng)，到一定時(shí)間后自動(dòng)斷開(kāi)電源。P2.4P2.1是控制室內(nèi)的其他家電的通斷及擴(kuò)展。P2.0是用于安檢系統(tǒng)的報(bào)警。具體電路如圖5所示。圖5 輸出部分電路圖4 總結(jié)與體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)提高了對(duì)簡(jiǎn)單的單片機(jī)

9、應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該先完全領(lǐng)會(huì)要求再去動(dòng)手，不能急躁。知道了有科學(xué)的態(tài)度才能完成科學(xué)的試驗(yàn)。該系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)具有接口電路簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、靈活性強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)。由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不是很豐富，該次設(shè)計(jì)沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)?？傊?，通過(guò)這次實(shí)習(xí)，我真正學(xué)到了很多東西，真正體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。我想如果在平時(shí)多搞幾次這樣的實(shí)習(xí)，多提供一些好的條件，那我們的知識(shí)會(huì)掌握的更多，更牢固。參考文獻(xiàn)1 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.92 鐘 睿.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù).北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.43 沙占友，孟志永，王彥朋，等.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)

10、.北京：電子工業(yè)出版社，2006.64 陳 杰，黃 鴻.傳感器與檢測(cè)技術(shù).北京：高等教育出版社，2002.8附錄一 程序流程圖系統(tǒng)初始化時(shí)鐘顯示判斷鍵盤(pán)是否按下-鍵盤(pán)掃描判斷判斷是何鍵按下-調(diào)時(shí)電路家居控制報(bào)警顯示圖6程序流程圖附錄二 程序列表 還認(rèn)真開(kāi)展了6次全國(guó)統(tǒng)一行動(dòng)，遏制了因三超一疲勞而引發(fā)的交通事故;在三、四、五月份，我隊(duì)還按照州政府、州安委會(huì)、州支隊(duì)要求，開(kāi)展了道路交通集中整治專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)、治理酒后駕駛、摩托車(chē)、電動(dòng)車(chē)專(zhuān)項(xiàng)治理行動(dòng)，均取得了一定的成效。;*LED1 EQU 20H ;存秒單元LED2 EQU 21H ;存分單元LED3 EQU 22H ;存時(shí)單元COM EQU 23H

11、;調(diào)時(shí)間轉(zhuǎn)換標(biāo)志單元COM1 EQU 24H ;定時(shí)轉(zhuǎn)換標(biāo)志單元;*ORG 0000H AJMP START ORG 01BH LJMP T1ZHONG ORG 000BH ;T0的中斷入口地址AJMP SERVE ;轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序ORG 0030HSTART: MOV R0,#20H ;秒單元存入首地址 MOV R1,#30H ;秒單元發(fā)送首地址 MOV R2,#6 ;各單元清零循環(huán)次數(shù) MOV R3,#5 MOV DPTR,#TAB ;字型碼首地址 MOV 25H,#0AH ;裝入中斷次數(shù) MOV TMOD,#11H ;設(shè)T0工作于模式1 MOV IE,#82H ;允許CPU,T0中斷

12、MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;賦計(jì)數(shù)初值BK: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R3,BK MOV LED3,#12 MOV 40H,#00H MOV 41H,#00H MOV 42H,#06H ;定時(shí)單元初始化6:00:00 ACALL DIS ;賦初值12:00:00 SETB 30H ;標(biāo)志位置1 SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器T0,開(kāi)始計(jì)時(shí) MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB ET1 SETB EA MOV R3,#50 MOV A,#0F0H MOV P2,#0FFHMAIN:JNB P0.0,K16 JNB P0

13、.1,K12 ;判斷傳感器是否動(dòng)作 JNB P0.2,K16 JNB P0.3,K13MOV P1,#0F0H MOV A,P1 ANL A,#0F0H CJNE A,#0F0H,DELAY AJMP KEYDELAY: ACALL DL10MS MOV P1,#0F0H MOV A,P1 ANL A,#0F0H CJNE A,#0F0H, KEYJ AJMP KEY RETKEYJ: MOV P1,#0FEH MOV A,P1L1: CJNE A,#07EH, L2 MOV R5,#20A10: ACALL DL10MS DJNZ R5,A10 CLR TR0 ;關(guān)閉定時(shí)器T0 INC COM ;標(biāo)志單元加 1 MOV A,COM SETB 30H ;調(diào)時(shí)間標(biāo)志位 CJNE A,#4,KEY;K1, 如果K1鍵未按四下進(jìn)入調(diào)時(shí)間閃爍狀態(tài) SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器 MOV COM,#00H ;如果K1鍵按四下,標(biāo)志單元清零 ;* KEY: MOV A,COM CJNE A,#1,PD1 ACALL DIS ACALL DELAY600 MOV 36H,#10 MOV 37H,#10 MO