【基于單片機(jī)的智能家居環(huán)境檢測(cè)及火災(zāi)防控系統(tǒng)設(shè)計(jì)15000字（論文）】

目錄TOC\o"1-2"\u第1章緒論 11.1選題背景與意義 11.2本文的研究?jī)?nèi)容與主要工作 2第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32.1研究的需求分析 32.2功能需求分析 32.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 4第3章硬件設(shè)計(jì) 63.1單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 63.2顯示操作模塊 133.3智能家居傳感器模塊的選用 163.4按鍵控制電路 203.5SIM800模塊電路 20第4章軟件設(shè)計(jì) 224.1系統(tǒng)軟件的整體構(gòu)架 224.2LCD1602顯示 234.3GSM程序流程圖 244.4溫濕度檢測(cè) 254.5按鍵子程序 264.6蜂鳴器報(bào)警 274.7煙霧濃度檢測(cè) 28第5章系統(tǒng)調(diào)試與分析 305.1家用電器的智能控制成功實(shí)現(xiàn) 305.2系統(tǒng)性能測(cè)試 305.3系統(tǒng)測(cè)試分析 31第6章總結(jié) 32參考文獻(xiàn) 33緒論智能家居它是新型技術(shù)融合的產(chǎn)業(yè)，人們對(duì)它的觀念還沒(méi)有深入到一定的程度?，F(xiàn)在的這個(gè)時(shí)代不斷進(jìn)步，智能家居這種類(lèi)似概念被很多人所知曉，培養(yǎng)了家庭用戶的使用習(xí)慣，終將會(huì)成為家家戶戶使用的產(chǎn)品。智能家居的市場(chǎng)會(huì)很巨大，前景十分光明，智能家居在中國(guó)的發(fā)展大致分為了5個(gè)階段：第一階段分為1994到1999年整個(gè)行業(yè)對(duì)智能家居還只是處于一個(gè)概念性的認(rèn)識(shí)，并沒(méi)有引起人們的關(guān)注；第二階段是在2000年到2005年國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了智能家居的生產(chǎn)產(chǎn)商，整個(gè)智能家居的生產(chǎn)體系已經(jīng)形成；第三階段是在2006到2010年由于智能家居企業(yè)過(guò)分夸大了智能家居的功能但是有并非到達(dá)了用戶的需求，整個(gè)行業(yè)出現(xiàn)了滑坡趨勢(shì)；第四階段在2011年到2020年由于科技的進(jìn)步，智能家居的部分技術(shù)問(wèn)題已得到合理的解決，智能家居行業(yè)開(kāi)始飛速增長(zhǎng)；第五階段是在2020年以后，智能家居通過(guò)更多技術(shù)的支持下以及多種領(lǐng)域的融合下，其發(fā)展速度非常的快，直到能成為人們?nèi)粘２豢煞指畹募彝ビ镁?。智能家居也?huì)因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，相關(guān)的問(wèn)題能夠得到技術(shù)上的解決，在日后發(fā)展上也是非常的好；接下來(lái)介紹國(guó)外智能家居的相關(guān)發(fā)展前景，對(duì)于智能家具類(lèi)似概念是由位于美國(guó)的聯(lián)合科技公司提出的，從此智能家具這一詞已深深烙印到了人們的腦海里，不少科技發(fā)展都已奔向該領(lǐng)域，試圖在刮起人工智能的浪潮[1]。隨著科技的發(fā)展，人工智能技術(shù)的大力發(fā)展，一些發(fā)達(dá)的國(guó)家開(kāi)始從事智能家具的相關(guān)研發(fā)，使得智能家具從概念上的認(rèn)知過(guò)渡到了實(shí)體上的發(fā)展，各個(gè)國(guó)家在智能家居的領(lǐng)域上都有了各自的發(fā)展方向。比如說(shuō)新加坡在1998年推出的“未來(lái)之家”就屬于智能家居的一個(gè)發(fā)展方向。這些發(fā)達(dá)國(guó)家在智能家居所使用的科技技術(shù)上也是天差地別的，在智能家居實(shí)現(xiàn)的技術(shù)上新加坡采用的8X系統(tǒng)通過(guò)總線式的方式來(lái)對(duì)其智能家具進(jìn)行控制，德國(guó)采用的EIB系統(tǒng)是通過(guò)多芯電纜來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳輸線，通過(guò)傳輸控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)家具的智能化。本文主要設(shè)計(jì)了一個(gè)智能家居控制裝置，該裝置選用51系列芯片作為主控芯片，外接語(yǔ)音識(shí)別模塊、自動(dòng)控制模塊，環(huán)境檢測(cè)模塊以及顯示模塊。該裝置運(yùn)行時(shí)主控芯片通過(guò)外接模塊獲取外界信息，再通過(guò)對(duì)獲取的信息進(jìn)行解析并反饋相應(yīng)的指令來(lái)控制室內(nèi)各種開(kāi)關(guān)的通斷。本裝置中主要通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別模塊對(duì)用戶的語(yǔ)音指令進(jìn)行采集，之后將采集到的語(yǔ)音模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量通過(guò)串口通信發(fā)送給控制終端，控制終端通過(guò)對(duì)自己接收到的信號(hào)進(jìn)行解析處理后與預(yù)設(shè)的指令進(jìn)行對(duì)比識(shí)別出用戶想要進(jìn)行的操作并對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制，設(shè)備根據(jù)所接收到的控制指令執(zhí)行相應(yīng)的操作[2]。同時(shí)除了語(yǔ)音識(shí)別模塊外，該裝置還可以通過(guò)各種傳感器實(shí)時(shí)采集室內(nèi)環(huán)境信息，并將這些信息發(fā)送到控制終端進(jìn)行解析處理，然后將采集到的信息在顯示模塊中顯示。系統(tǒng)整體框圖如圖1-1所示。蜂鳴器報(bào)警按鍵設(shè)置蜂鳴器報(bào)警按鍵設(shè)置LCD160顯示DHT11溫濕度采集LCD160顯示DHT11溫濕度采集GSM短信發(fā)送短信火焰采集GSM短信發(fā)送短信火焰采集LED指示燈ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換LED指示燈ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換繼電器控制MQ-2煙霧采集單片機(jī)處理單元繼電器控制MQ-2煙霧采集單片機(jī)處理單元圖1-1系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)時(shí)，要緊緊圍繞著“以人為本”的中心，遵循的設(shè)計(jì)原則一般從系統(tǒng)的實(shí)用性、穩(wěn)定性、標(biāo)準(zhǔn)兼容性、擴(kuò)展性等幾個(gè)方面出發(fā)：一個(gè)好的系統(tǒng)除了滿足用戶所需功能以外，還應(yīng)具有系統(tǒng)本身的特性要求，比如系統(tǒng)要及時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量溫濕度信息，開(kāi)關(guān)控制工作穩(wěn)定，能檢測(cè)燃?xì)庑孤肚闆r并及時(shí)反饋給用戶等。需求分析是設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居系統(tǒng)的初始步驟和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需求分析的準(zhǔn)確性是系統(tǒng)正確設(shè)計(jì)方向的指向燈，是決定系統(tǒng)合理性和用戶滿意度的先決條件，此系統(tǒng)是針對(duì)那些對(duì)智能家居感興趣的人所設(shè)計(jì)的，首先要和使用者進(jìn)行溝通，了解用戶想要實(shí)現(xiàn)的功能并記錄下來(lái)，分析細(xì)節(jié)以方便后期設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)從三方面入手，一是系統(tǒng)功能需求，功能需求著重描述系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，解決的是用戶的實(shí)際需求，比如對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控等；一是系統(tǒng)非功能需求，即性能需求，三是簡(jiǎn)單概述系統(tǒng)的運(yùn)行條件。非功能需求即是開(kāi)發(fā)過(guò)程中遵守的規(guī)范及必須滿足的技術(shù)指標(biāo)，比如系統(tǒng)的相應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性等。功能需求即系統(tǒng)所要達(dá)到的目標(biāo)，智能家居系統(tǒng)的核心就是使人們擺脫遙控器并隨時(shí)隨地使用便攜式移動(dòng)設(shè)備控制家居設(shè)備。目前市面上的智能家居產(chǎn)品大多功能單一，用戶和家庭之間的紐帶并不牢靠，設(shè)計(jì)一個(gè)可以采集環(huán)境數(shù)據(jù)信息、實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信并能自我調(diào)節(jié)的遠(yuǎn)程控制智能家居系統(tǒng)，讓人們可以在手機(jī)上看到及時(shí)的傳感器采集數(shù)據(jù)以便對(duì)家居環(huán)境變化了如指掌，使家居環(huán)境更加節(jié)能環(huán)保、更加智能化。所以設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)要具備以下功能：（1）數(shù)據(jù)采集模塊：該模塊的功能實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)于傳感器來(lái)完成，多種類(lèi)型的傳感器采集到室內(nèi)的各種環(huán)境因子，如溫濕度、有害氣體、光照強(qiáng)度、語(yǔ)音采集等，并將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳處理器，方便用戶及時(shí)查看并做好相應(yīng)措施。（2）處理器模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)從傳感器處得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，觀察室內(nèi)溫度是否合適、污染是否嚴(yán)重，有沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)的可能，并在經(jīng)過(guò)信息分析后對(duì)室內(nèi)家電或傳感器等終端設(shè)備進(jìn)行指令下發(fā)來(lái)改善室內(nèi)環(huán)境，例如控制空調(diào)使室內(nèi)溫度不會(huì)過(guò)高或過(guò)低、當(dāng)光線較為暗淡時(shí)自動(dòng)調(diào)整光線亮度。（3）告警：智能家居系統(tǒng)要具備提醒用戶危險(xiǎn)來(lái)臨的功能，如果根據(jù)接收到的信息發(fā)現(xiàn)家中有易燃?xì)怏w、濃煙或者PM值過(guò)高，都會(huì)給控制中心發(fā)送警告信息。智能控制報(bào)警系統(tǒng)是智能家居的重要組成部分。它可以檢測(cè)危險(xiǎn)信號(hào)并在第一時(shí)間報(bào)警。該原理是無(wú)線智能控制警報(bào)系統(tǒng)使用傳感器收集信號(hào)，處理并發(fā)送使用單芯片計(jì)算機(jī)收集的信號(hào)。音響光學(xué)報(bào)警功能由觸發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)原理圖如下。圖2.1系統(tǒng)原理圖（1）設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)。模塊分為數(shù)據(jù)收集、顯示、警報(bào)模塊功能。（2）紅外線被盜警報(bào)系統(tǒng)由焦電式紅外線傳感器、智能報(bào)警、鍵控電路、控制電路、相關(guān)控制和管理軟件組成。（3）鍵盤(pán)主要起到方便使用者的功能，使用者可以根據(jù)鍵盤(pán)的使用說(shuō)明以及自己的需要來(lái)按下按鍵從而達(dá)到自己的目的，鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔大方，這樣很好的實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。（4）顯示屏幕主要是顯示使用者所按下的按鍵所對(duì)應(yīng)的數(shù)字，讓使用者能夠更加直觀的明白遠(yuǎn)程控制家居在當(dāng)前情況下所進(jìn)行的工作。（5）st89c52是遙控紅外熱釋電報(bào)警的核心控制部件?？删幊毯筒僮骱?jiǎn)單的單片機(jī)st89c52的特點(diǎn)確定使用核心控制。檢測(cè)火災(zāi)，盜竊信號(hào)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，熱釋電紅外傳感器檢測(cè)報(bào)警，如果發(fā)生火災(zāi)將自動(dòng)觸發(fā)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害的預(yù)警通知。3.1.1單片機(jī)的選用ST89C52為主要的中央處理系統(tǒng)，單片機(jī)是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計(jì)算機(jī)，這些元件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘部件的集成和I/O接口電路。由于單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、可靠性高、開(kāi)發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代電子技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能儀表中單片機(jī)是應(yīng)用最多、最活躍的領(lǐng)域之一。在控制領(lǐng)域中,現(xiàn)如今人們更注意計(jì)算機(jī)的底成本、小體積、運(yùn)行的可靠性和控制的靈活性。在各類(lèi)儀器、儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。（一）ST89C52主要功能、性能參數(shù)如下：（1）內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)51內(nèi)核，機(jī)器周期：增強(qiáng)型為6時(shí)鐘，普通型為12時(shí)鐘;（2）工作頻率范圍：0~40MHZ，相當(dāng)于普通8051的0~80MHZ;（3）ST89C52RC對(duì)應(yīng)Flash空間：4KB;（4）內(nèi)部存儲(chǔ)器（RAM)：256B;（5）定時(shí)器\計(jì)數(shù)器：3個(gè)16位；（6）通用異步通信口（UART）1個(gè)；（7）中斷源:8個(gè)；（8）有ISP(在系統(tǒng)可編程）\IAP(在應(yīng)用可編程),無(wú)需專(zhuān)用編程器\仿真器；（9）通用I\O口：32\36個(gè)；（10）工作電壓：3.8~5.5V；（11）外形封裝：40腳PDIP、44腳PLCC和PQFP等。（二）ST89C52單片機(jī)的引腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。I/O口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫(xiě)回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)以完成不同的操作。這是由硬件自動(dòng)完成的，不需要我們操心，1然后再實(shí)行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯(cuò)，為什么看上面的圖，如果不對(duì)端口置1端口鎖存器原來(lái)的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q^為1加到場(chǎng)效應(yīng)管柵極的信號(hào)為1，該場(chǎng)效應(yīng)管就導(dǎo)通對(duì)地呈現(xiàn)低阻抗，此時(shí)即使引腳上輸入的信號(hào)為1，也會(huì)因端口的低阻抗而使信號(hào)變低使得外加的1信號(hào)讀入后不一定是1。若先執(zhí)行置1操作，則可以使場(chǎng)效應(yīng)管截止引腳信號(hào)直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入，由于在輸入操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作，所以這類(lèi)I/O口被稱(chēng)為準(zhǔn)雙向口。ST89C52的P0/P1/P2/P3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。接下來(lái)讓我們?cè)倏戳硪粋€(gè)問(wèn)題，從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別，除了P1口外P0P2P3口都還有其他的功能。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。ST89C52單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。在ST89C52單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。電容的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5-30pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.2-12MHz間選擇，典型值為12MHz和11.0592MHz。當(dāng)在ST89C52單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作，按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò)RST端經(jīng)過(guò)電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。最小系統(tǒng)如圖3.1所示。圖3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。ST89C52是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。3.1.2時(shí)鐘模塊硬件電路DS1302是多個(gè)字節(jié)的RAM，其在高性能且低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302與微控制器的連接中僅需要三個(gè)行，并且使用CPU同步通信3線SPI接口來(lái)發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)或數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中，AT89C51宏處理器和DS1302的主要裝置、裝置和裝置接收數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)。DS1302時(shí)鐘脈沖是每個(gè)讀者需要的16、8個(gè)地址輸入脈沖工作之前和寫(xiě)入命令。在這個(gè)系統(tǒng)中，通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘，50MHz的有效波束被結(jié)晶。激活晶體主要采用3.3V直流電源和電源系統(tǒng)的時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路是單芯片最小系統(tǒng)中常用的系統(tǒng)時(shí)鐘電路。圖3.2時(shí)鐘模塊硬件電路圖3.1.3繼電器控制電路與復(fù)位按鍵當(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。電磁繼電器工作原理和特性：圖3.3繼電器原理圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位方式，復(fù)位顧名思義就是回到原來(lái)的位置，即開(kāi)始重新啟動(dòng)，系統(tǒng)的元件全部初始化，單片機(jī)雖然智能但和人還是有差別，只能按照指令去工作，于是在處理數(shù)據(jù)中難免會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致錯(cuò)誤。從而系統(tǒng)不能正常工作，在生活中經(jīng)常遇到這樣的問(wèn)題，如手機(jī)突然死機(jī)，屏幕一動(dòng)不動(dòng)，這是只要關(guān)機(jī)重啟就能正常使用。這就是按鍵復(fù)位的功能。讓系統(tǒng)初始化，當(dāng)系統(tǒng)不工作或者出現(xiàn)小問(wèn)題時(shí)，就按下按鍵，達(dá)到初始化的作用。這個(gè)功能從單片機(jī)最基本的函數(shù)-main函數(shù)進(jìn)行，我們?cè)趹?yīng)用單片機(jī)時(shí)，都捐有初始化這一步，這樣會(huì)把單片機(jī)以前存的數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，使其沒(méi)有數(shù)據(jù)。再賦予新的數(shù)據(jù)，其實(shí)單片機(jī)的應(yīng)用還是很復(fù)雜的，按鍵復(fù)位系統(tǒng)存在很多地方，在斷電時(shí)，為了防止破壞。都會(huì)有按鍵復(fù)位。任何單片機(jī)都有復(fù)位按鍵，在斷電后也會(huì)要求復(fù)位，比如當(dāng)程序運(yùn)行到有問(wèn)題卡死時(shí)也需要進(jìn)行復(fù)位按鍵操作，通常采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位這兩種方式。按鍵復(fù)位電路如圖3.4所示，圖3.4復(fù)位電路圖在MCS系列中，宏處理器、復(fù)位電路被廣泛使用。如圖3.5所示，有效時(shí)間在超過(guò)24個(gè)振蕩周期內(nèi)完成復(fù)位操作。RST引腳復(fù)位信號(hào)，復(fù)位信號(hào)的有效高度，RST具有一定寬度的脈沖，它能有效地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。當(dāng)使用12MHz時(shí)鐘，C7通常是22F，R2可以1KΩ，它需要超過(guò)2秒完成復(fù)位操作。圖3.5復(fù)位電路隨著時(shí)間的增加，電容電壓值增加緩慢，和RST銷(xiāo)上的電壓逐漸降低，當(dāng)RST銷(xiāo)的電壓值降至較低水平，單片機(jī)恢復(fù)正常，呼吁電動(dòng)復(fù)位。3.1.4單片機(jī)晶振電路眾所周知，單片機(jī)的正常工作取決于時(shí)鐘元件產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率。常用的時(shí)鐘元件是晶體振蕩器，所產(chǎn)生的晶體振蕩器是單芯片正常工作的前提。此時(shí)，時(shí)鐘電路需要外部的定時(shí)。原本可以通過(guò)XT2的端口連接到電路，產(chǎn)生自激振動(dòng)。原來(lái)的外部通常是包括石英結(jié)晶和陶瓷電容器的并聯(lián)諧振電路。選用規(guī)格為11.0592MHZ的晶振元件，其電路圖如圖3.6所示。圖3.6單片機(jī)晶振電路3.1.5蜂鳴器提示電路蜂鳴器采用電壓式蜂鳴器，主要是在系統(tǒng)中起到提示作用，使得用戶直觀地知道操作是否成功，讓系統(tǒng)更加人性化。其內(nèi)部主要包括振蕩電路、蜂鳴片、匹配器和共鳴箱等。在本設(shè)計(jì)中采用的蜂鳴器，其工作頻率是2000Hz，可直接通過(guò)單片機(jī)的PWM端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。所以在設(shè)計(jì)軟件的時(shí)候，要注意對(duì)PWM輸出信號(hào)的頻率進(jìn)行設(shè)置。蜂鳴器電路圖如圖3-6所示。圖3.7蜂鳴器電路圖蜂鳴器引腳1與5V電源連接，引腳2與單片機(jī)P3.6端口連接，實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制。本設(shè)計(jì)中，進(jìn)行指紋錄入、功能選擇、功能確定等操作時(shí)，蜂鳴器響一次；在進(jìn)行簽到簽退操作時(shí)，蜂鳴器響3次。3.2.1獨(dú)立控制鍵電路實(shí)用模型的鍵盤(pán)可以根據(jù)溫度設(shè)定的上下限來(lái)觀察鬧鐘燈的工作狀態(tài)，調(diào)整過(guò)程安全可靠。鍵盤(pán)是人和計(jì)算機(jī)相互作用的重要部分。鍵盤(pán)由S2和S3兩個(gè)鍵組成。一端連接到MCU的P1.3和P1.4端口，另一端接地。按下鍵，P1端口就會(huì)有效地讀取低級(jí)別。系統(tǒng)啟動(dòng)后，請(qǐng)輸入正在掃描子程序的鍵盤(pán)，在查詢時(shí)確定每個(gè)按鈕，完成初始的溫度設(shè)定。鍵盤(pán)操作模塊有一個(gè)4X4矩陣鍵盤(pán)的小系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，可設(shè)置溫度值和感光值和強(qiáng)度和時(shí)間的煙。關(guān)鍵電路圖如圖3.8所示。圖3.8按鍵控制原理圖圖3.9遙控操作版面3.2.2LCD顯示模塊的電路設(shè)計(jì)LCD1602是一種具有數(shù)字顯示和文字顯示功能的LCD1602。通過(guò)調(diào)整背光源的亮度，可以達(dá)到字體的清晰度。由于P0端口沒(méi)有上拉電阻，因此在中間接10K的排阻，作為上拉電阻，其它的LCD管腳按照使用說(shuō)明進(jìn)行連接。由單片機(jī)對(duì)各傳感器所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并經(jīng)P0端口將數(shù)字信息傳輸至LCD。具體電路如圖3.10所示。圖3.10LCD1602顯示電路圖3.3.1溫濕度傳感器室內(nèi)溫濕度是住宅舒適度的重要指標(biāo)，為了實(shí)時(shí)了解室內(nèi)的環(huán)境變化，系統(tǒng)采用具有精確測(cè)控能力的DHT11數(shù)字溫濕度傳感器來(lái)測(cè)量室內(nèi)的溫濕度信息，DHT11作為溫濕度一體化的復(fù)合型數(shù)字傳感器，內(nèi)含一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的傳感器，它在非常精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)，在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用以程序形式存在OTP內(nèi)存中的校準(zhǔn)系數(shù)。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)的集成和構(gòu)建，它在傳輸內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息時(shí)使用單線制串行接口的方式。另外，為了保證產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠，它使用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)[3]。DHT11收到一次開(kāi)始信號(hào)即啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)采集，若沒(méi)收到開(kāi)始信號(hào)，則不啟動(dòng)，采集后會(huì)自動(dòng)回到低速模式。該產(chǎn)品空間占據(jù)小、能量消耗低、響應(yīng)速度快、且成本低廉、測(cè)量值準(zhǔn)確、傳輸距離遠(yuǎn)、不容易受到其他因素的干擾，無(wú)需額外部件且為4針單排引腳封裝，方便連接。應(yīng)用領(lǐng)域也相當(dāng)廣泛：空調(diào)、除濕器、醫(yī)療、汽車(chē)、家電都能看到它的身影。超高的性價(jià)比、成熟的技術(shù)使其成為室內(nèi)溫濕度采集的最佳選擇，非常適合本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。DHT11溫濕度傳感器模塊實(shí)物圖見(jiàn)圖3-1。DHT11傳感器使用3.3V電壓供電，VCC引腳接電源，DATA引腳為采集到的溫濕度數(shù)字量輸出引腳，和CC2530的IO相連，為了使傳感器穩(wěn)定性更高，兩個(gè)引腳中間接4.7k的上拉電阻防止干擾，NC引腳懸空，GND引腳接地。該傳感器檢測(cè)到室內(nèi)的溫濕度信息后，通過(guò)把數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳送到主控中心。圖3.11溫濕度檢測(cè)原理圖3.3.2光電傳感器窗簾自動(dòng)控制系統(tǒng)的照明控制功能，根據(jù)光的強(qiáng)度自動(dòng)控制窗簾的開(kāi)閉。因此，使用感光元件，在設(shè)計(jì)中使用感光電阻。采用光控原理，窗簾自動(dòng)打開(kāi)，窗簾自動(dòng)閉合。比較電路由運(yùn)算放大器構(gòu)成，相同輸入端子有兩個(gè)電阻，電壓值與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。反轉(zhuǎn)輸入端使用感光電阻收集外部環(huán)境的光。暗的時(shí)間和光電阻小的時(shí)候，光電阻的電壓大，決定反輸入端子的電壓。價(jià)值。圖3.12光敏傳感器光學(xué)傳感器容易使用，正確連接線之后輸入3.3V的高水平，檢測(cè)出障礙物的話持續(xù)輸出低電平的信號(hào)。當(dāng)光線發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)捕捉到這個(gè)信號(hào)進(jìn)行反應(yīng)。3.3.3煙霧傳感器本設(shè)計(jì)中煙霧感應(yīng)器采用的是輸出信號(hào)弱的MQ-2型煙霧報(bào)警器，在測(cè)量煙霧時(shí)必不可少，需要放大電路的幫助，才能作用，然后進(jìn)行濾波，電平調(diào)整，本系統(tǒng)一直采用放大電路用以節(jié)約開(kāi)銷(xiāo)。當(dāng)感應(yīng)器檢測(cè)到此時(shí)的煙霧信息后，電信號(hào)開(kāi)始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)檢測(cè)到煙霧超過(guò)上限時(shí)，信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓比較后輸出的是高電平的數(shù)字信號(hào)，反之是低電平。其工作原理為當(dāng)煙霧離子進(jìn)入電離層之后，由于氣溶膠吸附大量的負(fù)離子，使其中和。利用這特征我們就可以判斷煙霧是否超過(guò)上限。ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路如下：圖3.13ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路圖煙傳感器屬于氣體傳感器，是將氣體轉(zhuǎn)換為空氣中的電壓或電流信號(hào)的氣體電3.3.4紅外傳感器紅外傳感器的工作原理與紅外線有關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，可以相互抵消，避免檢測(cè)誤差。200B的熱釋電紅外傳感器熱釋電晶體可以防止不必要的紅外或其他光進(jìn)入傳感器。另外，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩個(gè)結(jié)晶參數(shù)同時(shí)變化，可以相互殺害，避免檢測(cè)誤差。在數(shù)據(jù)采集模塊中，系統(tǒng)采用st89c52作為前端報(bào)警采集中心的控制單元，主要完成采集數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)外圍電路的控制。紅外捕獲電路，如圖3.14所示：圖3.14紅外采集電路3.3.5火焰?zhèn)鞲衅鳒囟葴y(cè)量是一種直接反映了一個(gè)不同物體的各分子熱力冷熱的程度變化時(shí)和程度的一種固體物理學(xué)溫度測(cè)量,在化學(xué)微觀上它所表示的溫度是各種不同物體的各個(gè)分子熱力和運(yùn)動(dòng)的激烈程度變化時(shí)的程度。物體的物理溫度大小變化一般來(lái)說(shuō)只能通過(guò)某些固體物質(zhì)的主要化學(xué)物理特性參數(shù)來(lái)間接測(cè)量,在生產(chǎn)生活中有著非常重要的作用以及考慮。火焰?zhèn)鞲衅餍酒K它在設(shè)計(jì)上具有芯片體積微型化,功耗和損耗相對(duì)較低,性能卓越顯著,抗干擾能力和工作可靠性相對(duì)較好,且易與其他的微處理器模塊進(jìn)行適配等顯著的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)?；鹧?zhèn)鞲衅餍酒K可以直接將傳感器測(cè)量得到的溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)傳送到微處理器芯片上給其他的微處理器模塊進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。其設(shè)計(jì)上可以直接測(cè)量的數(shù)字溫度誤差范圍一般都是:55~125℃,測(cè)溫誤差0.5℃。其獨(dú)特的分布式多點(diǎn)一線通信接口,只是僅需要一條簡(jiǎn)單的兩個(gè)接口的總線就已經(jīng)可以直接具有了一線通信多點(diǎn)的工作能力,簡(jiǎn)化了多點(diǎn)分布式的通信溫度穩(wěn)壓傳感器的應(yīng)用元件無(wú)需外部備用溫度穩(wěn)壓傳感器該元件通過(guò)外部可以使用的外部數(shù)據(jù)總線直接向溫度傳感器電路供電,電壓的外部溫度華氏峰值范圍一般可以相當(dāng)于溫度為3.0v至5v,同時(shí)溫度傳感器電壓無(wú)需外部的任何備用穩(wěn)壓電源進(jìn)行測(cè)量而其溫度的華氏范圍一般可以相當(dāng)于溫度為-55℃以下至+125℃。電壓華氏測(cè)量特定溫度的電壓華氏相當(dāng)于是-67℉以下或達(dá)到257℉。在攝氏度-10℃以下至+85℃的一個(gè)攝氏度區(qū)間范圍內(nèi)時(shí)在測(cè)量時(shí)其精度一般設(shè)定為±0.5℃[9]?；鹧?zhèn)鞲衅鹘泳€圖如圖3.15。圖3.15火焰?zhèn)鞲衅鹘泳€圖本系統(tǒng)的按鍵控制系統(tǒng)共用4個(gè)按鍵，四個(gè)按鍵控制的電路并聯(lián)，組成了按鍵控制系統(tǒng)；第一個(gè)按鍵是返回，設(shè)定完上限值后返回使用；按鍵2是確定上限值，按鍵3和按鍵4分別是設(shè)定值得增減按鍵。按鍵的功能實(shí)現(xiàn)其實(shí)就是電平的差值控制，因存在誤差，所以需要編程時(shí)進(jìn)行誤差調(diào)整，編程序時(shí)要加上去抖函數(shù)，是系統(tǒng)更加精確。按鍵控制電路原理圖如圖3.16所示：圖3.3按鍵控制電路根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的上限值，采集此時(shí)的溫度，煙霧濃度和是否有人，檢測(cè)的結(jié)果與上限值比較，如果超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的溫度和濃度上限時(shí)，STM89C52單片機(jī)就會(huì)控制SIM800短信模塊發(fā)送報(bào)警信息（此時(shí)的溫度值，濃度值）到設(shè)定的手機(jī)號(hào)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。此系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用SIM800模塊發(fā)送短信，此模塊具有性能穩(wěn)定，外觀小巧，性價(jià)比高的，能滿足客戶的多種需要的特點(diǎn)。被廣泛的運(yùn)用在通信設(shè)置中。共有5個(gè)引腳，會(huì)外接一個(gè)二極管，起到保護(hù)芯片的作用，發(fā)送短信時(shí)反向電流電路較大，容易擊穿芯片。通信方式采用的是串口通信。便捷可靠，及時(shí)性強(qiáng)。電解電容采用1000UF，能提供發(fā)短信的條件。SIM800模塊電路原理圖如圖3.17所示：圖3.6SIM800模塊電路前面的章節(jié)主要闡述了智能家居系統(tǒng)主要功能實(shí)現(xiàn)的硬件設(shè)計(jì)，本章主要敘述了智能家居的軟件實(shí)現(xiàn)部分。硬件部分就如同是整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)的骨骼，而軟件則是整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)的血肉一樣。設(shè)計(jì)的智能家居子系統(tǒng)不僅需要硬件的支持，還需要軟件的支撐。二者缺一不可，否則兩者整個(gè)系統(tǒng)將無(wú)法運(yùn)行。在硬件系統(tǒng)完成之后，就要對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)傳感器和單片機(jī)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)編程。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是在原理框架圖的基礎(chǔ)上開(kāi)始進(jìn)行，每個(gè)器件部分首先畫(huà)一個(gè)流程圖，然后按照功能進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先對(duì)各個(gè)硬件初始化，如溫度傳感器，人體紅外傳感器，LCD1602液晶屏，蜂鳴器，SIM800短信模塊，初始化完成后各個(gè)模塊開(kāi)始工作，檢測(cè)當(dāng)時(shí)的煙霧濃度，溫度，是否有人，與設(shè)定的上限進(jìn)行比較，若溫度。煙霧濃度超過(guò)設(shè)定的上限值，蜂鳴器報(bào)警，LED亮起，溫度達(dá)到上限，風(fēng)扇打開(kāi)；煙霧達(dá)到超過(guò)上限，水泵打開(kāi)；檢測(cè)是否有人，若有人，蜂鳴器也會(huì)響，單片機(jī)把此時(shí)的溫度值和濃度值以及是否有人發(fā)送短信給指定的手機(jī)號(hào)。緊急按鍵用于發(fā)送緊急短信。系統(tǒng)主程序流程圖圖如下：圖4.1系統(tǒng)主程序框圖本次設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶屏作為顯示器，先對(duì)器件進(jìn)行子函數(shù)程序，先使顯示器初始化，把顯示器以前的程序和數(shù)據(jù)全部刪除，做清零處理。如果沒(méi)有清零，返回初始化繼續(xù)清零。然后單片機(jī)向顯示器寫(xiě)命令，執(zhí)行操作，是單片機(jī)顯示內(nèi)容，然后單片機(jī)向顯示器寫(xiě)入數(shù)據(jù)，使顯示器展現(xiàn)數(shù)據(jù)，將此時(shí)的溫度，煙霧濃度，是否有人，設(shè)定的溫度和煙霧濃度上限在顯示器中顯示出來(lái)結(jié)果。液晶顯示屏還能控制亮度，以及按下按鍵設(shè)定上限時(shí)，會(huì)變換數(shù)字，最后，根據(jù)程序在液晶屏上顯示采集到的數(shù)值LCD1602。LCD1602顯示流程圖如4.2所示：圖4.2液晶顯示程序流程圖當(dāng)GSM模塊和單片機(jī)連接好后，插入一張SIM卡，注意卡插入的方法，正確插入，當(dāng)系統(tǒng)供電時(shí)，打開(kāi)GSM模塊的開(kāi)關(guān)，進(jìn)行串口初始化，這時(shí)LCD1602液晶顯示屏上會(huì)顯示出GSMINIT，表示插入手機(jī)卡，當(dāng)防盜系統(tǒng)開(kāi)啟時(shí)，溫度超過(guò)上限值，會(huì)顯示SETSMS，發(fā)送成功會(huì)顯示SETOK字樣，當(dāng)需要發(fā)送短信時(shí)，保證ES=1,EA=1；然后初始化AT指令，即設(shè)定初值整個(gè)流程進(jìn)行完畢。串口通信流程圖如圖4.3所示：圖4.3GSM串口通信流程圖開(kāi)啟開(kāi)關(guān)電源后，溫濕度傳感器開(kāi)始工作，DHT11數(shù)字溫濕度測(cè)溫模塊首先初始化，然后讀取DHT11數(shù)字溫濕度測(cè)溫模塊的啟動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)換。把信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，隨后復(fù)位初值DHT11數(shù)字溫濕度測(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。單片機(jī)將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)解析，得出溫度和濕度的具體數(shù)值，最終顯示在液晶屏上。其流程圖如下所示圖4.4溫濕度檢測(cè)流程圖本次設(shè)計(jì)包含的按鍵電路主要是溫度和人體紅外煙霧濃度設(shè)定上限的增，減，確定和返回，不同的頁(yè)面具有不同的意義和作用，還有手機(jī)號(hào)的確定。按鍵有4個(gè)引腳，一邊兩個(gè)，相同的一側(cè)連接在一起，4個(gè)按鍵相并聯(lián)，按鍵的連接只需要將相同的引腳連接一起。按鍵的工作原理就是對(duì)高低電平信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，在主程序中，循環(huán)執(zhí)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到按鍵低電平信號(hào)，單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入按鍵子程序中。按鍵不同的功能需要不同的函數(shù)執(zhí)行不同的操作，；另外注意進(jìn)行延時(shí)操作，減小誤差。按鍵可以用來(lái)設(shè)置溫度和人體紅外的報(bào)警上限，接受短信號(hào)碼。流程圖如4.5所示：圖4.5按鍵流程圖在本系統(tǒng)中，當(dāng)主函數(shù)執(zhí)行后，系統(tǒng)一直在檢測(cè)是否發(fā)生中斷，首先通過(guò)按鍵設(shè)定好溫度上限和人體紅外煙霧濃度的上限，然后進(jìn)行檢測(cè)看是否超出上限值，人體紅外感應(yīng)模塊是否發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)，煙霧溫度和人體紅外在程序中都通過(guò)循環(huán)函數(shù)來(lái)判斷其值是否超出上限，若超過(guò)上限，蜂鳴器報(bào)警，對(duì)應(yīng)的LED報(bào)警指示燈也會(huì)亮起，同時(shí)SIM800發(fā)送報(bào)警短信和此時(shí)的溫度濃度數(shù)值到對(duì)應(yīng)的手機(jī)上。報(bào)警流程圖如圖4.6所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)輸出低電平蜂鳴單片機(jī)輸出低電平蜂鳴器報(bào)警是否觸發(fā)報(bào)警條件報(bào)警程序入口返回YNY圖4.6報(bào)警流程圖當(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，ADC0832進(jìn)行初始化后，因?yàn)锳DC0832有2個(gè)通道，所以要進(jìn)行選擇，本次設(shè)計(jì)選擇的數(shù)據(jù)通道為0，然后進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)，一個(gè)字節(jié)為8位，進(jìn)行一位一位讀取，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。流程圖如圖4.7所示：圖4.7煙霧濃度程序流程圖由于家用電器種類(lèi)很多，本次測(cè)試本設(shè)計(jì)選擇燈光的智能控制為例進(jìn)行測(cè)試。燈光控制測(cè)試，主要測(cè)試是否可以根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境光照條件的變化而執(zhí)行不同的動(dòng)作，并且可以根據(jù)語(yǔ)音控制信號(hào)，完成打開(kāi)關(guān)閉燈光的功能。燈光控制模塊測(cè)試結(jié)果:在外界光照強(qiáng)度逐漸減小時(shí)，小于閉值時(shí)，燈光控制模塊打開(kāi)，完成室內(nèi)照明工作;當(dāng)外界光照強(qiáng)度逐漸增大時(shí)，大于閡值時(shí)，燈光控制模塊關(guān)閉。此外，當(dāng)用戶說(shuō)“開(kāi)燈”時(shí)，燈光控制模塊打開(kāi);當(dāng)用戶說(shuō)“關(guān)燈”時(shí)，燈光控制模塊關(guān)閉;當(dāng)用戶說(shuō)“自動(dòng)”時(shí)，燈光控制模塊根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)作。主控制電路發(fā)出的控制信號(hào)可以得到各分控制板的識(shí)別，并可以完成相應(yīng)動(dòng)作。在系統(tǒng)測(cè)試中性能測(cè)試也是一個(gè)驗(yàn)證系統(tǒng)是否達(dá)標(biāo)的重要指標(biāo)，主要指系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)性能等。系統(tǒng)的性能測(cè)試主要包括智能家居終端節(jié)點(diǎn)的功耗測(cè)試和斷電恢復(fù)情況測(cè)試。智能家居系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)有工作和休眠兩種狀態(tài)，因此要對(duì)節(jié)點(diǎn)界定功耗測(cè)試要從這兩種狀態(tài)入手，這兩種狀態(tài)的功耗都要考慮。測(cè)試結(jié)果表明：不管是在工作還是休眠狀態(tài)，智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點(diǎn)的功耗都不高，長(zhǎng)期運(yùn)行并不會(huì)有功耗上的困擾，因此本系統(tǒng)符合低功耗的性能要求。另外，本設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行斷電恢復(fù)操作。具體步驟為：在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，斷掉電源開(kāi)關(guān)，在系統(tǒng)完全斷電之后，再接通電源開(kāi)關(guān)。重復(fù)以上動(dòng)作10次，本設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)在多次斷電，恢復(fù)電源開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，依舊運(yùn)行穩(wěn)定，完好無(wú)損，且系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)死機(jī)等現(xiàn)象，各項(xiàng)功能運(yùn)行良好。本次測(cè)試驗(yàn)證了智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的有效性。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試之后，其結(jié)果表明，本次設(shè)計(jì)的智能家居控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可以完成預(yù)期的功能，且較好地實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊的功能，滿足了用戶對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)際需求。用戶可以順利完成登錄操作，可以在手機(jī)界面上觀測(cè)到家庭的環(huán)境狀況、查看電器設(shè)備的即時(shí)工作狀態(tài)。還可以隨時(shí)隨地控制家用電器的開(kāi)關(guān)，而且本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、切換界面流暢、通信延長(zhǎng)時(shí)間短且方便用戶操作，滿足了本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的初衷，符合人們預(yù)期要實(shí)現(xiàn)的功能，且具有較好的可靠性，有利于盡快投入使用，為未來(lái)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考樣本，方便了人們的生活，同時(shí)提升了人們的生活品質(zhì)。同時(shí)，可以看出系統(tǒng)還有許多顯而易見(jiàn)地可以提升的臺(tái)階，比如提高系統(tǒng)的安全度、人機(jī)交互界面更加清晰明了、系統(tǒng)功能更加豐富等。這些問(wèn)題都是本設(shè)計(jì)在將來(lái)應(yīng)該注意的。智能家居出現(xiàn)的初衷就是為了便捷人們的生活，而日新月異的科技發(fā)展、尤其是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使智能化的家居生活成為現(xiàn)實(shí)。通過(guò)嵌入式、傳感器等技術(shù)的結(jié)合，智能家居系統(tǒng)的功能也逐步完善并擁有更豐富的功能，大大提升了生活品質(zhì)。本文設(shè)計(jì)的智能家居控制系統(tǒng)以st89c52為核心，外接語(yǔ)音識(shí)別模塊、自動(dòng)控制模塊，環(huán)境檢測(cè)