物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)-答辯教學(xué)提綱

1、物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)(LI N W(LI N WN N) )智能家居智能家居系統(tǒng)答辯系統(tǒng)答辯天津電子信息職業(yè)天津電子信息職業(yè)(zhy)(zhy)技術(shù)學(xué)院技術(shù)學(xué)院第一頁，共22頁。選題(xun t)背景系統(tǒng)設(shè)計(jì)(shj)要求智能家居總體設(shè)計(jì)思路智能家居硬件設(shè)計(jì)智能家居軟件設(shè)計(jì)第二頁，共22頁。 智能家居概念的起源很早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到1984年美國聯(lián)合科技公司（United Techno1ogies Building System）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding時(shí)，才出現(xiàn)了首棟的“

2、智能型建筑”,從此也揭開了全世界爭相建造(jinzo)智能家居的序幕。第三頁，共22頁。 1）能采集室內(nèi)亮度(lingd)控制燈的亮暗，采集室內(nèi)溫度，液晶 顯示出來和紅外線檢測入侵，蜂蜜器報(bào)警。 2）用Flash實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面 3）能通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制第四頁，共22頁?？傮w設(shè)計(jì)框圖(kungt)單片機(jī)STC89C51PC界面（FLASH）功率控制驅(qū)動(dòng)紅外傳感RS-232下位機(jī)上位機(jī)溫度采集光敏傳感顯示電路報(bào)警電路第五頁，共22頁。采用(ciyng)DS18B20溫度傳感器溫度采集(cij)模塊光敏傳感模塊顯示模塊采用一個(gè)精密可調(diào)電阻一個(gè)光敏電阻串聯(lián)還有LM358 采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口LCD16

3、02串口通信模塊采用RS-232-C接口和MAX232芯片功率控制模塊 采用MOC3061系列光電雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器第六頁，共22頁。 DS18B20的溫度檢測與數(shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作(gngzu)周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。其溫度測量范圍為-55+125，可編程為9位12位A、D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá)0.0625，被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16為數(shù)字量方式串行輸出。DS18B20有三只引腳，VCC，DQ和VDD；內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4-2。 DS18B20的電路連接圖如圖4-3所示。溫度采集(cij)模塊第七頁，共22頁。圖圖4-2內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(kun

4、gt)DS18B20的電路(dinl)連接圖第八頁，共22頁。 在這個(gè)模塊用一個(gè)電阻與光敏電阻串聯(lián)(chunlin)，先把信號(hào)傳給比較器，再送入單片機(jī)內(nèi)，完成信號(hào)傳輸。這里把光敏產(chǎn)生的信號(hào)送給比較器，主要是用它來整形，在比較器的反向輸入端，用電阻分壓，作為基準(zhǔn)電壓，使得經(jīng)過比較器后的電壓，只有兩種狀態(tài)，即高電平和低電平。這樣單片機(jī)就可以有效的識(shí)別信號(hào)了，提高了準(zhǔn)確性用一個(gè)精密可調(diào)電阻和一個(gè)光敏電阻串聯(lián)(chunlin)，光敏電阻通過向光、遮光的電壓與1/2Vcc經(jīng)過比較器比較，再加個(gè)電壓跟隨器輸出穩(wěn)定電壓。向光輸出低電平，遮光輸出高電平，使其輸出信號(hào)輸入單片機(jī)。其電路圖如圖4-7所示。光敏傳感

5、模塊(m kui)第九頁，共22頁。圖圖 4-74-7光敏傳感模塊(m kui)電路圖第十頁，共22頁。在本系統(tǒng)中使用的是字符型的，它可以顯示兩行16字符，采用+5V電源(dinyun)電，外圍電路配置簡單。LCD1602的引腳圖如圖4-8所示：LCD1602第十一頁，共22頁。顯示模塊(m kui)電路第十二頁，共22頁。 RS232是一種電平規(guī)范,當(dāng)單片機(jī)與電腦串行通訊時(shí),要用專用芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,一般用MAX232,可以在TTL電平和電腦的電平之間相互轉(zhuǎn)換。MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用(shyng)+5v單電源供電。串口通信(tng xn

6、)模塊第十三頁，共22頁。串口通信(tng xn)模塊電路第十四頁，共22頁。要用單片機(jī)控制各種各樣的高壓、大電流負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、繼電器、燈泡等，不能用單片機(jī)的I/O線來直接驅(qū)動(dòng)，而必須通過各種驅(qū)動(dòng)電路和開關(guān)電路來驅(qū)動(dòng)。MOC3061系列光電雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器是一種新型的光電耦合器件，它可用直流電壓、小電流來控制交流高電壓、大電流。用該器件觸發(fā)晶閘管，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、觸發(fā)可靠等優(yōu)點(diǎn)。MOC3061系列有MOC3062、MOC3063。它們(t men)的差別只是觸發(fā)電流不同，MOC3061最大觸發(fā)電流為15mA，MOC3062為10mA，MOC3061為5mA。它們(t men)可

7、以用來驅(qū)動(dòng)工作電壓為220V的交流雙向可控硅。R1為限流電阻，其計(jì)算公式為：R1=（VCC-VF）/IFT式中：VF為紅外發(fā)光二極管的正向電壓，可取1.21.4V；IFT為紅外發(fā)光二極管觸發(fā)電流。 R2是雙向可控硅的門極電阻，當(dāng)可控硅靈敏度較高時(shí)，門極阻抗也很高，并上R2可提高抗干擾能力。R3是觸發(fā)功率雙向可控硅的限流電阻，其值由交流電網(wǎng)電壓峰值及觸發(fā)器輸出端允許重復(fù) 沖擊電流峰值決定，可按式R2=Vp/ITSM選取。Vp為交流電路中的峰值電壓，ITSM為峰值重復(fù)浪涌電流（一般可取1A）。39歐姆電阻和0.01uF電容組成浪涌吸收電路，防止浪涌電壓損壞雙向可控硅。功率控制(kngzh)模塊第十

8、五頁，共22頁。驅(qū)動(dòng)(q dn)電路第十六頁，共22頁。系統(tǒng)(xtng)總流程圖初始化開始按鍵掃描調(diào)用溫度子程序查詢傳感器狀態(tài)調(diào)用發(fā)送子程序調(diào)用顯示子程序液晶、串口、DS18B20光敏、紅外溫度、傳感器狀態(tài)圖4 - 1 1第十七頁，共22頁。溫度(wnd)采集子程序流程圖第十八頁，共22頁。溫度(wnd)采集轉(zhuǎn)換過程DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測量，當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，轉(zhuǎn)換后的溫度以補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)中。如表2所示。以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展(kuzhn)的二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)形式提供，其中S為符號(hào)位（BIT15BIT11）如果測得的溫度大于0，這5

9、位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625才能得到實(shí)際溫度。其溫度值格式表如表4-2所示。表表4-2第十九頁，共22頁。本次設(shè)計(jì)在老師的指導(dǎo)下，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了利用單片機(jī)C52為核心(hxn)，溫度傳采集模塊，光敏傳感模塊，串口通信模塊等作為輔助電路，使室內(nèi)家具可以采集室內(nèi)溫度，檢測入侵和控制家用電器并能以pc機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們從中學(xué)到很多，收獲很多。通過了這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們對(duì)單片機(jī)更加深一步了解不少，體會(huì)到單片機(jī)的強(qiáng)大功能。整個(gè)設(shè)計(jì)從方案確定、查閱資料、電路原理圖的確定、制作電路板、程序設(shè)計(jì)以及各個(gè)模塊調(diào)試等步驟，每一個(gè)過程都讓我們學(xué)了挺多，讓我們體會(huì)到完成每一項(xiàng)步驟都是需要隊(duì)友們認(rèn)真全力的投入其中，這樣才能有質(zhì)量的完成任務(wù)，才能免得自己功虧一簣。雖然此次的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了所有要求，但是由于自己的知識(shí)有限，此次設(shè)計(jì)中也存在著一些問題。第二十頁，共22頁。 畢業(yè)設(shè)計(jì)，也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個(gè)作業(yè)了。想