基于单片机的智能家居控制系统

1、单片机原理与应用技术课程设计报告题目 基于单片机的智能家居控制系统的设计专业班级: 姓 名:间:指导教师:单片机课程设计项目系列：基于单片机的智能家居控制系统的设计一设计要求(一) 基本功能家居内无人时，切断所有家电的220V电源，既消除了各种电器的待机能耗，又避免了因供电异常、屋内漏水等不可预知事件损坏电器的危险。(2) 通过预设时间和时长控制娱乐性家电，避免了孩子在家因过度娱乐而延误学习。(3) 所有电器的电源都直接通过系统控制进行供电/断电，在使用电器时无需插拔电源插头，避免了因经常插拔电源插头而造成接触不良及触电的危险。(4) 根据预设室内温度和湿度对空调和加湿器自动进行启/停控制，以

2、达到最佳舒适度。(5) 各电器的工作状态在主控面板上以LED直观显示，并通过键盘集中控制电器 ，例如在观看电视时可随手打开/关闭厨房电灶。(6) 远程控制家电的启动操作。(7) 设定/显示日期、时间、星期及定时叫醒服务。(8) 为避免煤气中毒设置了一氧化碳及燃气报警。(9) 烟感和水感可及时发现家居内的水、火灾并报警。(10) 通过门磁和窗户红外线完成防盗报警。(二) 扩展功能加入住宅配房安全防盗报警功能和住宅门禁系统功能。二计划完成时间三周1.第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。2 .第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。3.第三周完成软件和硬件的联合调试。目录1引言

3、32总体设计方案32.1设计思路32.1.1方案确立32.2总体设计框图33设计原理分析43.1传感器模块的设计 43.1.1烟感传感器43.1.2门磁、红外探测器 43.1.3热释电传感器 43.2矩阵键盘模块43.3单片机最小系统53.4显示模块53.5输出部分64总结与体会6参考文献6附录一程序流程图7附录二程序列表8基于单片机的智能家居控制系统的设计摘要：介绍了以单片机为核心，并加以热释电传感器、烟感传感器、振动传感器、门磁和红外报警系统，共 同构成了智能家居控制系统。制作简单、方便、价格低廉，适宜广大用户消费。关键词：智能家居报警传感器矩阵键盘1引言随着中国信息化发展水平的逐步提高，

4、智能化系统越来越受人们的重视。智能家居系统将 现代高科技控制手段运用于家居设计，通过一套专用控制系统将室内家居，家居环境，家用电 器，室外场所（车库、花园等），防盗报警（门磁探测器、玻璃探测器、红外探测器）、安检系统（烟感探测器、煤气泄露探测器）和智能设备有机的融为一个整体，统一控制起来，并通过 电话网络对所有家电进行异地或远程开启、关闭控制。2总体设计方案2.1设计思路根据设计要求可以分为以下几个模块：传感器模块、矩阵键盘、单片机最小系统、显示模块和输出部分。2.1.1方案确立传感器模块主要有烟感传感器、门磁探测器、红外探测器和热释电传感器。用于室内的安检系统（烟感探测器、振动探测器）、防盗

5、报警（门磁探测器、红外探测器）、省电模式（热释电传感器）。矩阵键盘和单片机最小系统是实现该设计的基本部分。矩阵键盘选用单片机的P1口，晶振选用6MHz。显示模块和输出部分用于显示时间、启动（停止）家用电器、安检报警， 并以指示。2.2总体设计框图键盘输入数码显示复位、振荡传感器电器工作报警输出3设计原理分析3.1传感器模块的设计当传感器检测到信号（烟雾、人体发射的红外线）时，会输出一组高低变化的电平，送往 单片机的I/O 口。3.1.1烟感传感器烟感传感器是检测室内的烟雾量，当室内的烟雾量超过一定值时，传感器发出信号，即有 高电平输出，使报警电路报警。3.1.2门磁、红外探测器门磁、红外探测器

6、也用于防盗报警系统。门在关闭状态下，门磁处于断开状态，此时无输 出；当门被打开时，门磁吸合，此时有高电平输出。3.1.3热释电传感器热释电传感器用于检测室内是否有人。在无人时，让系统处于省电模式；有人时，跳出省 电模式。3.2矩阵键盘模块该系统采用矩阵式键盘，外观美观，便于扩展。主要用于时间的调整和家用电器的启停操 作。每一水平线（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通。在这 种行列矩阵式非编码键盘的单片机系统中，键盘处理程序首先执行有无键按下的程序段，当确 认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键被按下。对键的识别常用逐行扫描查询法。如图 2所示。图2矩阵键盘电路图3.

7、3单片机最小系统该系统采用AT89S51单片机，采用串口显示电路以节省端口，采用4*4矩阵试键盘，用来控制以及调试电路，采用固态继电器实现对家用电器的强电控制和隔离强电干扰。AT89C51的主电路如图。17P10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1P20INTOP21P22T1U1P23TOP24AT89 C5 1P25EA/VPP26P27X1X2RESETRXDTXDRDALE/PWRPSEN6831941514333219T8234-39383736351310302924252627282122图3单片机最小系统电路图3.4

8、显示模块显示电路采用动态数码显示技术，由于一次只能让一个数码管显示，然而要显示6位的数据，必须由数码管一个一个轮流显示才可以实现，人的视觉暂留的时间为0.1秒，所以每位显示的间隔不必超过 20ms，为了保证正确显示，必须每隔2ms，就要刷新一个数码管。本电路使得每个数码管显示的时间大约在2ms，而这刷新时间我们采用软件延时程序每隔12ms对数码管刷新一次。电路如图 4所示。D6图4显示电路3.5输出部分输出部分是智能家居控制的一个重要环节，是控制系统的终端。选用单片机的P2 口。其中P2.7用于控制室内的电源使用情况，即普通模式和省电模式的转换。用一个三极管来驱动继P2.4P2.1是控制电器控

9、制220V的电源；P2.6是烟感传感器的输出指示；P2.5是控制娱乐性家电的使用情况，用一个计时器来控制娱乐性家电的工作时长，至L定时间后自动断开电源。具体电路如图5所示。室内的其他家电的通断及扩展。P2.0是用于安检系统的报警。J612严J7J8J9VCC毛J10J11J12图5输出部分电路图4总结与体会通过这次课程设计提高了对简单的单片机应用电路的设计能力。设计时应该先完全领会要 求再去动手，不能急躁。知道了有科学的态度才能完成科学的试验。该系统软硬件实现技术具 有接口电路简单、可靠性高、成本低、灵活性强优点。由于设计经验不是很丰富，该次设计没 有完全实现。总之，通过这次实习，我真正学到了

10、很多东西，真正体会到了理论联系实际的重 要性。我想如果在平时多搞几次这样的实习，多提供一些好的条件，那我们的知识会掌握的更 多，更牢固。参考文献1 李朝青单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2005.92 钟 睿.MCS-51单片机原理及应用开发技术M.北京：中国铁道出版社，2006.43 沙占友，孟志永，王彦朋，等.单片机外围电路设计M.北京：电子工业出版社，2006.64 陈杰，黄 鸿.传感器与检测技术M.北京：高等教育出版社，2002.8附录一程序流程图附录二程序列表 *5LED1 EQU 20HLED2 EQU 21HLED3 EQU 22HCOM EQU 23H C

11、OM1 EQU 24H *5ORG 0000HAJMP STARTORG 01BHLJMP T1ZHONGORG 000BHAJMP SERVEORG 0030HSTART: MOV 址MOV R1,#30HMOV R2,#6MOV R3,#5;存秒单元;存分单元;存时单元；调时间转换标志单元；定时转换标志单元;T0的中断入口地址；转向中断服务程序R0,#20H ;秒单元存入首地；秒单元发送首地址；各单元清零循环次数MOV A,#0F0HMOV P2,#0FFHMAIN:JNB P0.0,K16JNB P0.1,K12；判断传感器是否动作JNB P0.2,K16JNB P0.3,K13MOV

12、P1,#0F0HMOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,DELAYAJMP KEYDELAY: ACALL DL10MSMOV P1,#0F0HMOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H, KEYJAJMP KEYRETMOVDPTR,#TAB；字型码首地址KEYJ:MOV P1,#0FEHMOV25H,#0AH;装入中断次数MOVA,P1MOVTMOD,#11H;设T0工作于模式1L1:|CJNE A,#07EH, L2MOVIE,#82H;允许CPU,T0中断MOVR5,#20MOVTH0,#3CHA10:ACALL DL10MSMOVTL0,#

13、0B0H；赋计数初值DJNZR5,A10BK: MOV R0,#00HCLRTR0；关闭定时器T0INC R0INC COM；标志单元加 1DJNZR3,BKMOV A,COMMOVLED3,#12SETB30H；调时间标志位MOV40H,#00HCJNEA,#4,KEY;K1,如果K1键未按四MOV41H,#00H下进入调时间闪烁状态MOV42H,#06H;定时单元初始化SETBTR0；启动定时器6:00:00MOVCOM,#00H;如果K1键按四下ACALL DIS;赋初值12:00:00标志单元清零SETB TR0启动定时器T0,开始计KEY:MOV A,COM时CJNEA,#1,PD1

14、MOV TH1,#3CHACALLDISMOV TL1,#0B0HACALLDELAY600SETB ET1MOV36H,#10SETB EAMOV37H,#10MOV R3,#50MOV38H,32HSETB 30H；标志位置1*MOV39H,33HKEY3:AJMP KEYMOV3AH,34HL3: CJNE A,#0DEH, L4MOV3BH,35HMOV R5,#20ACALLCCCA30: ACALL DL10MSACALLDELAY600 ;秒闪烁/准备进入调DJNZ R5,A30秒状态PD1: CJNE A,#2,PD2MOV A,COMACALLDISJB 30H,M0;为1调

15、时间/为0定时ACALLDELAY600MOV A,COM1；定时标志MOV36H,30HM0:CJNE A,#1,M1MOV37H,31HACALLTS；转向调秒/减MOV38H,#10M1:CJNE A,#2,M2MOV39H,#10ACALLTM1；转向调分/减MOV3AH,34HM2:CJNE A,#3,CHSMOV3BH,35HACALL HOUR1；转向调时/减ACALLCCCCHS:JB 30H,KEY4ACALLDELAY600 ;分闪烁/准备进入调MOV 41H,LED2；分定时存入 41H单分状态元PD2:CJNE A,#3,KEY2MOV 42H,LED3；时定时存入42

16、H单MOV 36H,30H元MOV 37H,31HKEY4:AJMP KEYMOV 38H,32HL4:CJNE A,#0EEH, M10MOV 39H,33HMOV R5,#20MOV 3AH,#10A40:ACALL DL10MSMOV 3BH,#10DJNZ R5,A40ACALLCCCSETB TRO；启动定时器ACALL DELAY600SETB P1.4ACALL DISCLR 30H；定时标志位ACALLDELAY600 ;时闪烁/准备进入调INC COM1时状态MOV A,COM1KEY2:AJMP MAINCJNE A,#4,YYYL2: CJNE A,#0BEH, L3MO

17、V COM1,#00HMOVR5,#20SETB 30HA20:ACALL DL10MSMOV LED2,3EH还原分DJNZR5,A20MOV LED3,3FH；还原时MOVA,COM；调时间标志AAA:JNB 30H,NNNJB 30H,N0;为1调时间/为0定时MOV A,L ED3MOVA,COM1;定时标志CJNE A,42H,NNN；时比较N0: CJNE A,#1,N1MOV A,L ED2ACALLTS；转向调秒/力口CJNE A,41H,NNN1；分比较N1: CJNE A,#2,N2ACALL MMACALL TM;转向调分/力口MOV 43H,41HN2: CJNE A,

18、#3,KEY3INC 43HACALLHOUR;转向调时 /NNN1:CJNE A,43H,NNN加ACALL MMNNN:MOV A,COMJB 30H,XXXMOV A,COM1XXX:AJMP ZZZYYY:CJNE A,#1,ZZZMOV 3EH,LED2;暂存分MOV 3FH,LED3；暂存时ZZZ:AJMP KEYM10:MOV P1,#0FDHMOV A,P1L5:CJNE A,#07DH, L6CPL P2.2MOV R5,#20B10:ACALL DL10MSDJNZ R5,B10AJMP MAINL6:CJNE A,#0BDH, L7CPL P2.2MOV R5,#20B2

19、0:ACALL DL10MSDJNZ R5,B20AJMP MAINL7:CJNE A,#0DDH, L8CPL P2.2MOV R5,#20B30:ACALL DL10MSDJNZ R5,B30AJMP MAINL8:CJNE A,#0EDH, M20CPL P2.2MOV R5,#20B40:ACALL DL10MSDJNZ R5,B40AJMP MAINM20:MOV P1,#0FBHMOV A,P1L9:CJNE A,#07BH, L10CPL P2.2MOV R5,#20C10:ACALL DL10MSDJNZ R5,C10AJMP MAINL10:CJNE A,#0BBH, L11

20、MOV R5,#20C20:ACALL DL10MSDJNZ R5,C20AJMP MAINL11:CJNE A,#0DBH, L12CPL P2.2MOV R5,#20C30:ACALL DL10MSDJNZ R5,C30AJMP MAINL12:CJNE A,#0EBH, M30MOV R5,#20C40:ACALL DL10MSDJNZ R5,C40AJMP K12M30:MOV P1,#0F7HMOV A,P1L13:CJNE A,#077H, L14MOV R5,#20D10:ACALL DL10MSDJNZ R5,D10AJMP K13L14:CJNE A,#0B7H, L15MO

21、V R5,#20D20:ACALL DL10MSDJNZ R5,D20AJMP K14L15:CJNE A,#0D7H, L16MOV R5,#20D30:ACALL DL10MSDJNZ R5,D30AJMP K15L16:CJNE A,#0E7H, CHS0MOV R5,#20D40:ACALL DL10MSDJNZ R5,D40AJMP K16CHS0:AJMP CHSK16:CPL P2.6MOV R5,#20E10:ACALL DL10MSDJNZ R5,E10AJMP MAINK12:CPL P2.0CPL P2.2MOV R5,#20B2: ACALLDISE20:ACALL D

22、L10MSMOVP1,#0F0HDJNZ R5,E20MOVA,P1AJMP MAINANLA,#0F0HK13:CPL P2.7CJNEA,#0F0H,B33MOV R5,#20AJMPB3E30:ACALL DL10MSB33: DECLED1DJNZ R5,E30DJNZR3,B1AJMP MAINSJMPTS1K14:CLR P2.5B3: SETBP1.5SETB TR1RETAJMP MAIN;*加分子程序*K15:CPL P2.4TM:MOV R3,#60MOV R5,#20C1:ACALL DELAY100E4:ACALL DL10MSINC LED2DJNZ R5,E4AJM

23、P MAINMOV 41H,LED2;分定时存入 41H单元MOV 42H,LED3时定时存入 42H单元RET *加秒子*MOV A,L ED2CJNE A,#60,C2MOV LED2,#0C2:ACALL DISMOV P1,#0F0HMOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,C33AJMP C3C33:DJNZ R3,C1MOV A,L ED1CJNE A,#60,A2MOV LED1,#0A2:ACALL DISMOV P1,#0F0HMOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,A33AJMP A3C3:SETB P1.6RET*减分子程序*

24、TM1:MOV R3,#60D1:ACALL DELAY100MOV A,L ED2CJNE A,#0FFH,D2MOV LED2,#59D2:ACALL DISTS:MOV R3,#60A1:ACALL DELAY100INC LED1SJMP TMMOV P1,#0F0HMOV A,P1A33:DJNZ R3,A1SJMP TS *A3: RET减秒子程序ANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,D33TS1:MOVR3,#60AJMP D3B1:ACALLDELAY100D33:DEC LED2MOVA,L ED1DJNZ R3,D1CJNEA,#0FFH,B2SJMP TM1MO

25、VLED1,#59D3:SETB P1.5*RET加时子程序*HOUR:MOV R3,#13E1:ACALL DELAY100INC LED3MOV A,L ED3CJNE A,#13,E2MOV LED3,#1E2:ACALL DIS数MOV A,#01HADD A,L ED1;秒位力口 1MOV LED1,ACJNE A,#60,RETURN 沬计满 60 秒，返回MOV LED1,#00H ;计满60秒渺位 清0MOV P1,#0F0HMOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,E33AJMP E3E33:DJNZ R3,E1SJMP HOURMOV A,#01HAD

26、D A,L ED2;分位加1MOV LED2,ACJNE A,#60,RETURN 沬计满 60分，返回MOV LED2,#00H;计满60分，分位 *E3:SETB P1.6RET减时子程序*HOUR1:MOV R3,#12F1:ACALL DELAY100MOV A,L ED3MOV A,#01HADD A,L ED3;时位力口 1MOV LED3,ACJNE A,#13,RETURN;未计满 13 时,返回MOV LED3,#0伯；计满13时，时位清1CJNE A,#0,F2MOV LED3,#12F2:ACALL DISRETURN:ACALL DISMT1:POP ACCPOP PS

27、WMOV P1,#0F0HMOV A,P1ANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,F33AJMP F3RETIF33:DEC LED3DJNZ R3,F1SJMP HOUR1F3:SETB P1.5RETDL1MS:MOV R5,#14HDL1:MOV R4,#19HDL2:DJNZ R4,DL2DJNZ R5,DL1RETDL10MS:MOV R7,#14HLOOP1:MOV R6,#0F9HLOOP2:DJNZ R6,LOOP2DJNZ R7,LOOP1RETPUSH ACCMOV TH0,#3CH值MOV TL0,#0B0H;重新赋计数初回DJNZ 25H,MT1;1S未到，返