智能家居安全系統(tǒng)

1、現(xiàn)代智能家居安全系統(tǒng)題目：現(xiàn)代智能家居安全系統(tǒng)設計 學院：電子與通信學院 班級：課程組 組員： 指導老師：目錄第一章、概述1. 課程介紹2. 功能簡介第二章、 系統(tǒng)設計1. 系統(tǒng)框架2. 功能模塊第三章、電路設計1模塊介紹及其原理第四章、程序設計1代碼展示第五章、實驗與調(diào)試1、下載調(diào)試2、LCD的調(diào)試3、按鍵的調(diào)試4、電源模塊的調(diào)試5、語音模塊的調(diào)試6、LED與蜂鳴器的調(diào)試第六章、測試結果第七章、結論附錄程序代碼第一章 概 述1、課程介紹智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網(wǎng)絡通信技術、 智能家居 - 系統(tǒng)設計方案安全防范技術、 自動控制技術、 音視頻技術將家居生活有關的設施 集成，構建

2、高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統(tǒng)， 提升家居安全性、 便利 性、舒適性、藝術性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。伴隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡化的進 程，智能化的浪潮席卷了世界的每一個角落， 成為一種勢不可擋的歷史化大趨勢。 這一切的最終目的為人們提供一個以人為本的舒適、 便捷、高效、安全的生活環(huán) 境。如何建立一個高效率、 低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當今世界的一個熱點問 題。本項目的起源與產(chǎn)生既基于此背景。2、功能簡介 該系統(tǒng)主要能夠實現(xiàn)的功能：正常情況下，該系統(tǒng)能夠采集室內(nèi)的溫度，并 顯示出來供主人參考。 當溫度過高時該系統(tǒng)就會發(fā)出報警， 燈光發(fā)亮， 語音提示 等，使得主人知道家中發(fā)生了險情，并及時進行

3、處理。當有盜賊從窗戶或者其他告知主人一些地方進入時家中時，會觸動紅外設置，單片機發(fā)信號給聲光模塊, 和鄰居有險情。采取有效的措施，防止損失。第二章系統(tǒng)設計1、系統(tǒng)框架電源模語音模塊顯示模塊單輸入模塊片警報模塊紅外模塊機溫度模塊ISP下載模塊2、功能模塊（1）溫度檢測模塊：采集溫度（2）聲光報警模塊：通過聲音（3）紅外模塊：檢測有無人闖入（4）液晶顯示模塊：顯示信息，人機交流（5）電源模塊：給各個模塊提供電源（6）輸入模塊：4*4鍵盤，輸入信息（7）語音模塊：發(fā)出語音第三章 電路設計1、溫度檢測模塊該模塊主要用于檢測室內(nèi)溫度。采用改進型智能溫度傳感器 DS18B2 0與傳統(tǒng) 的熱敏電阻相比，DS

4、18B2C能夠直接讀出被測溫度，它僅需要一根口線（單線接 口）讀寫 ,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結構更趨簡單，可靠性更高。 當溫度過高時即發(fā)生火災時 , 單片機向聲光模塊發(fā)出信號，即發(fā)出聲光報警。DS18B20的1腳接地，2腳接PORTC.0 3腳接電源，在2腳接一個4.7K的上拉 電阻抗干擾。2、聲光報警模塊當溫度過高時， 該模塊接收到單片機發(fā)出的信號后， 聲光模塊開始動作， LED 燈開始閃爍， 蜂鳴器并發(fā)出聲音報警， 告知主人或鄰居及時發(fā)現(xiàn)險情， 及時的控 制火情。當紅外模塊感知到有外人闖入時，該

5、模塊發(fā)出報警，威懾他人，使其不 敢進入主人家中，并提醒鄰居或主人，及早做出防范。我們把若干個LED燈擺成笑臉形狀。因為若干個LED燈和一個蜂鳴器工作時需要 較大的電流。因此我們設計一個三極管（S9013）來進行驅動，保證了電路有足 夠大的電流。三極管的基極與 PORTD.6S接。同時我們用了倆個1K分別與LED 和蜂鳴器串聯(lián)來進行分壓保證其安全性。3、紅外線模塊該模塊主要用于防盜，安置在窗戶或者門口等地方，當有盜賊闖入時，會觸 動到那些安置好了的紅外裝置， 發(fā)送信號給單片機， 單片機經(jīng)過處理后發(fā)送給聲 光模塊。為了防止錯報， 我們安裝若干個紅外對管， 當只有達到一定數(shù)量的紅外 對管發(fā)生中斷時才

6、報警。 因為單片機的中斷資源有限， 所以我們用了 2 對紅外對 管來模擬若干個， 當只有其中一個紅外對管發(fā)生中斷時， 系統(tǒng)不報警， 當兩個紅 外對管都發(fā)生中斷 時 ，系統(tǒng) 發(fā) 出警報 。這兩對紅 外對管 分別接單片 機的 PORTD.4(INT0)、PORTD.5(INT1)。4、液晶顯示模塊 該模塊主要應用于顯示一些信息，起到與用戶進行人機交流作用，用戶可以 通過顯示模塊，看到一些信息，例如現(xiàn)在的室內(nèi)溫度、現(xiàn)在系統(tǒng)啟用的模式等。我們將采用1602lcd來顯示，四線制方式將1602與單片機的PORT口相連接，1602 的 RS RWE、D4 D5 D6 D7分別接 PORTA.0 PORTA.

7、 1 PORTA.2 PORTA.4 PORTA.5 PORTA.6 PORTA.7 電路如下：5 電源模塊該模塊主要用于給整個系統(tǒng)提供能夠應用且穩(wěn)定的電源。我們采用了 7805這種型號的穩(wěn)壓器件， 在輸入端我們用了火牛插孔， 便于連接電源， 在輸入的負 極安裝了一個按鍵開關，便于控制電源的開關，如下圖：6 輸入模塊該模塊由 4*4 個按鍵組成，用于用戶對系統(tǒng)的設置與控制等，給用戶提供一 個輸入的方式，輸入用戶所需求的信息。我們將鍵盤與單片機的PORTA口相連，PORTAq的高八位接按鍵的行，低八位接按鍵的列。電路如下：按鍵功能如下圖所示：012389空取消7、語音模塊該模塊主要由ISD173

8、0揚聲器、mic、按鍵及其一些電阻電容等組成。它的 作用的是通過語音提示，指導用戶對安全系統(tǒng)的操作，例如設防，撤防等，把語 音芯片的復位腳（24腳）與單片機的PORTD.1相連接，播放腳（23腳）與單片 機的PORTD.4相連接，快進腳（26腳）與單片機的PORTD.5卻相連接。第四章程序設計1、顯示模塊該模塊主要有1602液晶顯示屏組成，上電后初始化 1602,屏幕上顯示歡迎界面，2秒后顯示溫度，設防時顯示 Fortification of success，撤防時顯示Please en ter your password，第一次輸入密碼錯誤時，顯示Please tryagain，第二次輸入密

9、碼錯誤時，顯示The last chanee ，當發(fā)生火災時顯示Alarm!Fire!，當發(fā)生盜竊是顯示 Burglar alarms!，及其一些其他的顯示都用putsf（）函數(shù)來完成顯示工作。2、語音模塊當開機時PORTD.給一個低電平，讓語音芯片的指針復位，POTD.4給一個低 電平并進行延時，然后在給高電平，進行播放語音“歡迎使用智能家居安全系統(tǒng)” <然后PORTD.5合一個低電平并進行適當?shù)难訒r，當設防按鍵按下時PORTD.4合一讓播放指針指向下一個語音片斷，撤防成功后播放“成功撤防” 。3、輸入模塊我們采用鍵盤掃描的方式來采取鍵盤的輸入信息，單片機的A口高四輸出，輪流輸出0，A

10、 口第四位輸入，采集鍵盤的信息，檢測是否有按鍵按下，那一列有按 鍵按下。根據(jù)當哪一行輸出 0 時，那一列檢測到了 0，計算出是哪個按鍵，即： 行*4+列/ 鍵盤掃描unsigned char getkeyval(void)unsigned char col4=0xef,0xdf,0xbf,0x7f; / 行unsigned char row4=0x07,0x0b,0x0d,0x0e;/ 列unsigned char i,j,getsta,keyval;for(i=0;i<4;i+)PORTA=coli;delay_us(2);if(PINA!=coli)getsta=PINA&0

11、x0F;for(j=0;j<4;j+)if(getsta=rowj)keyval=j+i*4;delay_ms(30); /300while(getsta=rowj)getsta=PINA&0x0F; / 判斷按鍵是否放開。return keyval;return 16;4、紅外模塊開啟外部中斷 INT0 和 INT1, 定義中斷標志 flage_0 和 flage_1 ，當發(fā)生中斷 時 flage_0=1 和 flage_1=1 ，設防開啟后進行循環(huán)判斷當兩個中斷都發(fā)生時，發(fā) 出警報。用兩個嵌套在一起的 if 來進行判斷。if(flage_1=1) / 紅外報警 if(flag

12、e_0=1) flage_1=0; flage_0=0; lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Burglar alarms!"); PORTD.6=1;5、溫度模塊設定單總線的接口為PC.O。定義一個變量利用函數(shù)ds1820_temperature_10()取出當前溫度值，再把該變量換算成個位和十位即小數(shù)位，再分別顯示出來。/ 溫度顯示void wendu(void)char lcd_buffer33;int temp,temp_h,temp_l,_1,_2;要/80temp=ds1820_temperature_10(0);temp_h=temp/80

13、; /DS18B20 temp_l=temp%80;shi = temp_h/10;ge = temp_h%10;_1 = temp_l/10;if(_1 = 4)_1 =5;else_1 = 0;_2 = temp_l%10;lcd_gotoxy(0,1);sprintf(lcd_buffer,"TEMP:%d%d.%dxDFCnr",shi,ge,_1); lcd_puts(lcd_buffer);第五章 實驗與調(diào)試一、下載調(diào)試將一個10針的插座與單片機的 MOSI MISO SCK RESET VCC G等連接好后， 用下載線連接電腦好單片機，用下載軟件進行下載，運行

14、成功。二、LCD的調(diào)試當LCD與 PA口相連上電后，沒有反應，屏幕是黑的，進過上網(wǎng)查找資料后， 才發(fā)現(xiàn)原來LCD的背景燈那兩個管腳沒有接上電源和地。 焊接好后，上電屏幕亮 了，但是什么都顯示不出來，看到LCD的3管腳是空的，所以想到可能是這個原 因，查資料后知道這個是管腳的作用是調(diào)節(jié)對比度的，于是我就用兩個1K的電阻串聯(lián)在一起， 一端接電源一端接地中間接 3腳，上電后下載程序顯示一個很模 糊的字跡， 看不清楚。 猜測可能是因為電阻大小不當導致的， 進過三四次的調(diào)整 后才顯示出來清晰的字跡。三、按鍵的調(diào)試把程序下載后，按鍵按下去一下后，在屏幕上顯示很多個同一個的數(shù)，考慮 可能是因為在按鍵按下去還

15、沒放開的一瞬間， 鍵盤掃描好多次， 單片機的掃描的 速度很快， 就認為按鍵按下了很多次， 而沒有判斷是否是同一次按下去的， 所以 要解決這個問題的方法是讓程序判斷按鍵是否釋放。四、電源模塊的調(diào)試電源模塊焊接好后，上電發(fā)現(xiàn)一點輸出端沒有電壓，通過用萬用表的測量得知火牛插座負極沒有連接好， 再次進行焊接， 上電后依然沒有現(xiàn)象， 就再次進行 從輸入到輸出一個點一個點的測量， 測量出無論開關怎樣開關， 開關的另外一端 都沒有反應，才發(fā)現(xiàn)開關的管腳焊錯了。焊接好后，上電，電源的輸出端輸出正 常的 5V。五、語音模塊的調(diào)試 語音模塊按照電路的焊好后，能正常播放語音，正?？爝M與復位等，各方面 都正常。六、L

16、ED與蜂鳴器的調(diào)試P0RTD.6俞出高電平時LED燈，蜂鳴器鳴叫。功能正常。第六章 測試結果開機顯示welcome和A_A,延時2秒后顯示當前溫度并根據(jù)當前的溫度變化 而不斷變化，進入正常運行狀態(tài)。當設防按鍵按下后，語音提示設防成功， LCD 顯示 Fortification of success （設防成功），并進入防御狀態(tài)，不斷檢測溫度 是否超過設定值（火災檢測） ，檢測紅外對管是否都發(fā)生了中斷（防盜報警） 。當 溫度過高時，LCD顯示"Alarm!Fire!"，蜂鳴器鳴叫LED亮；當紅外對管都發(fā)生中斷時，LCD顯示"Burglar alarms!"

17、，蜂鳴器和LED報警。當撤防鍵按下時，語音提示 請輸入密碼，LCD提示Please enter your password，然后你輸入密碼，若輸入第一次錯誤，LCD提示Please try again ，第二次錯誤，LCD 顯示"The last cha nee"，當?shù)谌五e誤時，LED與蜂鳴器發(fā)出警報，程序鎖死。 若輸入密碼正確時，則顯示 0K語音提示撤防成功，顯示溫度。第七章 結語該設計在一定程度上解決了傳統(tǒng)機械式防盜的弊端， 利用高科技將防盜報警智能化、自動化，可以減少和避免戶主的損失由于時間的關系和考慮到元器件的價格等因素， 該設計還存在一些不足的地 方。例如， 該

18、設計存在不夠人性化的地方， 可通過添加實時時鐘芯片增加時間功 能，并在此基礎上加入自動開啟和關閉系統(tǒng)的功能等等。 除此以外， 還可以通過 增加斷電保護電路增強系統(tǒng)的安全性。在做該設計的這段時間里，我對之前學習到的知識有了一個全面的認識，也 因此學到了很多東西。這一次的設計，從查找資料、方案確定、電路設計到焊接 和調(diào)試，整個過程都是我們自己親自去完成。 在整個設計期間， 我遇到了很多問 題，但經(jīng)過仔細的分析和其他同學的幫助后， 最終都把問題解決， 我也從中學會 了解決問題的方法。附錄 程序/*Project : 智能家居安全系統(tǒng)Version :Date : 2012 12 12Author :

19、 pangCompany :Comments:Chip type : ATmega16LProgram type : ApplicationClock frequency : 8.000000 MHzMemory model : SmallExternal SRAM size : 0Data Stack size : 256/*1602和MEGA 16啲連接方式如下：*/*RS-> PB0*/*RW-> PB1*/*E > PB2*/*FREE-> PB3*/*D4-> PB4*/*D5-> PB5*/* D6 > PB6*/* D7 > PB7

20、*/* #include <mega16.h>#include <delay.h>#include <stdio.h>#include <ds1820.h>#include <lcd.h>#asm.equ _lcd_port=0x18;PORTB#endasm#include <1wire.h>#asm.equ _w1_port=0x15 ;PORTC.equ _w1_bit=0#endasm#define fuwei PORTD.1#define jingbao PORTD.6unsigned char mima=1,2

21、,3,1,2,3; unsigned char shuru6=0,0,0,0,0,0;int shi,ge; / 溫度的十位與個位中斷 0 標志中斷 1 標志unsigned char flage_0=0; /unsigned char flage_1=0; /*/ 初始化void init(void)w1_init();lcd_init(16);PORTA=0xff;DDRA=0xF0;PORTD=0x32;DDRD=0x72;jingbao=0;GICR|=0xC0; /INT0 ON INT1 ON INT2 OFFMCUCR=0x0F;MCUCSR=0x00;GIFR=0xC0;#as

22、m("sei")/ External Interrupt 0 service routine interrupt EXT_INT0 void ext_int0_isr(void) flage_0=1; / 待補充/ External Interrupt 1 service routine interrupt EXT_INT1 void ext_int1_isr(void) flage_1=1;/ 待不從void wendu(void) / 溫度顯示char lcd_buffer33;int temp,temp_h,temp_l,_1,_2; temp=ds1820_temp

23、erature_10(0);temp_h=temp/80; /DS18B20 要 /80 temp_l=temp%80;shi = temp_h/10; ge = temp_h%10;_1 = temp_l/10; if(_1 = 4)_1 =5;else_1 = 0;_2 = temp_l%10; lcd_gotoxy(0,1); sprintf(lcd_buffer,"TEMP:%d%d.%dxDFCnr",shi,ge,_1); lcd_puts(lcd_buffer);unsigned char getkeyval(void) / 鍵盤掃描unsigned char

24、 col4=0xef,0xdf,0xbf,0x7f; unsigned char row4=0x07,0x0b,0x0d,0x0e;unsigned char i,j,getsta,keyval; for(i=0;i<4;i+)PORTA=coli; delay_us(2);if(PINA!=coli)getsta=PINA&0x0F;for(j=0;j<4;j+) if(getsta=rowj) keyval=j+i*4; delay_ms(300); /300 while(getsta=rowj) getsta=PINA&0x0F; return keyval;

25、return 16;void yuyin(void) /PORTD.4=0;delay_ms(35); /PORTD.4=1;void nextone(void) /PORTD.5=0;delay_ms(35); /PORTD.5=1;void kaiji(void) /播放語音播放快進快進到第一段語音開機界面lcd_clear(); lcd_gotoxy(6,0);lcd_putsf("A_a); lcd_gotoxy(5,1); lcd_putsf("WELCOM");PORTD.1=1;delay_ms(10);yuyin(); / 播放開機音delay_m

26、s(2000);delay_ms(2000); /語音播放完后進入快進nextone(); wendu();void shuzuqingkong(void)unsigned char i; for(i=0;i<6;i+)shurui=0;void main(void)密碼錯誤，死循環(huán) tttunsigned char ttt; /unsigned char yyy; /密碼錯誤，死循環(huán) yyy+ 到 10unsigned char keyval; /鍵值unsigned char i=0;unsigned char j=0;unsigned char flage=1;unsigned c

27、har t=0; /密碼與輸入中相同的個數(shù)unsigned char cishu=3; /密碼次數(shù) 3init();delay_ms(100);kaiji();while(1)ttt=1; /密碼錯誤，死循環(huán) tttyyy=0; / 密碼錯誤，死循環(huán) yyy+ 到 10flage=1;t=0; /密碼與輸入中相同的個數(shù)shuzuqingkong();/數(shù)組清空wendu();keyval=getkeyval();if(keyval=13) / 設防yuyin();/ 播放語音lcd_clear();lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Fortification o

28、f success"); delay_ms(1000);delay_ms(1000); / 足夠的時間lcd_clear();nextone();while(flage) keyval=getkeyval(); wendu();if(shi>1&ge>7) / 溫度報警 lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Alarm!Fire!"); jingbao=1;if(flage_1=1) / 紅外報警 if(flage_0=1) flage_1=0; flage_0=0; lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(&q

29、uot;Burglar alarms!"); jingbao=1; i=0;your播放語lcd_clear();lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("Please enter password");yuyin();/ 播放語音delay_ms(2000);delay_ms(1000);nextone();lcd_clear();while(flage)keyval=getkeyval(); if(keyval<10) shurui=keyval;lcd_putchar(shurui+0x30);i+; if(keyval=12) i=0; lcd_clear(); for(j=0;j<6;j+) if(mimaj=shuruj) t+; if(t