智能家居安全系统

1、 现代智能家居安全系统 题目：现代智能家居安全系统设计学院：电子与通信学院班级：课程组组员：指导老师： 目 录第一章、概述1. 课程介绍 2. 功能简介 第二章、 系统设计1. 系统框架 2. 功能模块 第三章、电路设计1模块介绍及其原理第四章、程序设计1代码展示第五章、实验与调试1、下载调试2、LCD的调试3、按键的调试4、电源模块的调试5、语音模块的调试6、LED与蜂鸣器的调试第六章、测试结果第七章、结论附录 程序代码第一章 概 述1、 课程介绍 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、 智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，

2、构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。伴随着数字化和网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史化大趋势。这一切的最终目的为人们提供一个以人为本的舒适、便捷、高效、安全的生活环境。如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今世界的一个热点问题。本项目的起源与产生既基于此背景。2、 功能简介该系统主要能够实现的功能：正常情况下，该系统能够采集室内的温度，并显示出来供主人参考。当温度过高时该系统就会发出报警，灯光发亮，语音提示等，使得主人知道家中发生了险情，并及时进行处理。当有盗贼从窗户或者其

3、他一些地方进入时家中时，会触动红外设置，单片机发信号给声光模块，告知主人和邻居有险情。采取有效的措施，防止损失。第二章 系统设计1、系统框架 单片机电源模块显示模块警报模块语音模块输入模块ISP下载模块温度模块红外模块2、功能模块（1）温度检测模块：采集温度（2）声光报警模块：通过声音（3）红外模块：检测有无人闯入（4）液晶显示模块：显示信息，人机交流（5）电源模块：给各个模块提供电源（6）输入模块：4*4键盘，输入信息（7）语音模块：发出语音第三章 电路设计1、温度检测模块该模块主要用于检测室内温度。采用改进型智能温度传感器DS18B20 与传统的热敏电阻相比，DS18B20能够直接读出被测

4、温度，它仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。当温度过高时即发生火灾时,单片机向声光模块发出信号，即发出声光报警。DS18B20的1脚接地，2脚接PORTC.0，3脚接电源，在2脚接一个4.7K的上拉电阻抗干扰。2、声光报警模块当温度过高时，该模块接收到单片机发出的信号后，声光模块开始动作，LED灯开始闪烁，蜂鸣器并发出声音报警，告知主人或邻居及时发现险情，及时的控制火情。当红外模块感知到有外人闯入时，该模块发出报警，威慑他人，使其不敢进入主人家中，并提醒邻

5、居或主人，及早做出防范。我们把若干个LED灯摆成笑脸形状。因为若干个LED灯和一个蜂鸣器工作时需要较大的电流。因此我们设计一个三极管（S9013）来进行驱动，保证了电路有足够大的电流。三极管的基极与PORTD.6连接。同时我们用了俩个1K分别与LED和蜂鸣器串联来进行分压保证其安全性。3、红外线模块该模块主要用于防盗，安置在窗户或者门口等地方，当有盗贼闯入时，会触动到那些安置好了的红外装置，发送信号给单片机，单片机经过处理后发送给声光模块。为了防止错报，我们安装若干个红外对管，当只有达到一定数量的红外对管发生中断时才报警。因为单片机的中断资源有限，所以我们用了2对红外对管来模拟若干个，当只有其

6、中一个红外对管发生中断时，系统不报警，当两个红外对管都发生中断时，系统发出警报。这两对红外对管分别接单片机的PORTD.4(INT0)、PORTD.5(INT1)。4、液晶显示模块该模块主要应用于显示一些信息，起到与用户进行人机交流作用，用户可以通过显示模块，看到一些信息，例如现在的室内温度、现在系统启用的模式等。我们将采用1602lcd来显示，四线制方式将1602与单片机的PORTB口相连接，1602的RS、RW、E、D4、D5、D6、D7分别接PORTA.0、PORTA.1、PORTA.2、PORTA.4、PORTA.5、PORTA.6、PORTA.7。电路如下：5、电源模块该模块主要用于

7、给整个系统提供能够应用且稳定的电源。我们采用了7805这种型号的稳压器件，在输入端我们用了火牛插孔，便于连接电源，在输入的负极安装了一个按键开关，便于控制电源的开关，如下图：6、输入模块该模块由4*4个按键组成，用于用户对系统的设置与控制等，给用户提供一个输入的方式，输入用户所需求的信息。我们将键盘与单片机的PORTA口相连，PORTA口的高八位接按键的行，低八位接按键的列。电路如下：按键功能如下图所示：0123456789空取消确定设防撤防空7、语音模块该模块主要由ISD1730、扬声器、mic、按键及其一些电阻电容等组成。它的作用的是通过语音提示，指导用户对安全系统的操作，例如设防，撤防等

8、，把语音芯片的复位脚（24脚）与单片机的PORTD.1相连接，播放脚（23脚）与单片机的PORTD.4相连接，快进脚（26脚）与单片机的PORTD.5脚相连接。第四章 程序设计1、显示模块该模块主要有1602液晶显示屏组成，上电后初始化1602，屏幕上显示欢迎界面，2秒后显示温度，设防时显示Fortification of success，撤防时显示Please enter your password，第一次输入密码错误时，显示Please try again，第二次输入密码错误时，显示The last chance，当发生火灾时显示Alarm!Fire!，当发生盗窃是显示Burglar al

9、arms!，及其一些其他的显示都用putsf()函数来完成显示工作。2、语音模块当开机时PORTD.1给一个低电平，让语音芯片的指针复位，POTD.4给一个低电平并进行延时，然后在给高电平，进行播放语音“欢迎使用智能家居安全系统”。然后PORTD.5给一个低电平并进行适当的延时，当设防按键按下时PORTD.4给一个低电平并进行延时，然后在给高电平，播放“请输入密码”，然后进行快进，让播放指针指向下一个语音片断，撤防成功后播放“成功撤防”。3、输入模块我们采用键盘扫描的方式来采取键盘的输入信息，单片机的A口高四输出，轮流输出0，A口第四位输入，采集键盘的信息，检测是否有按键按下，那一列有按键按下

10、。根据当哪一行输出0时，那一列检测到了0，计算出是哪个按键，即：行*4+列/键盘扫描 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&0x0F; for(j=0;j<4;j+)if(getsta=rowj)

11、keyval=j+i*4; delay_ms(30); /300 while(getsta=rowj) getsta=PINA&0x0F; /判断按键是否放开。 return keyval; return 16;4、红外模块开启外部中断INT0和INT1,定义中断标志flage_0和flage_1，当发生中断时flage_0=1和flage_1=1，设防开启后进行循环判断当两个中断都发生时，发出警报。用两个嵌套在一起的if来进行判断。if(flage_1=1) /红外报警 if(flage_0=1) flage_1=0; flage_0=0; lcd_gotoxy(0,0); lcd_

12、putsf("Burglar alarms!"); PORTD.6=1; 5、温度模块设定单总线的接口为PC.0。定义一个变量利用函数ds1820_temperature_10()取出当前温度值，再把该变量换算成个位和十位即小数位，再分别显示出来。/温度显示void wendu(void) char lcd_buffer33; int temp,temp_h,temp_l,_1,_2; temp=ds1820_temperature_10(0); temp_h=temp/80; /DS18B20要/80 temp_l=temp%80; shi = temp_h/10; ge

13、 = 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 实验与调试一、下载调试将一个10针的插座与单片机的MOSI MISO SCK RESET VCC GND 等连接好后，用下载线连接电脑好单片机，用下载软件进行下载，运行成功。二、LCD的调试当LCD与PA口相连上电后，没有反应，屏幕是黑

14、的，进过上网查找资料后，才发现原来LCD的背景灯那两个管脚没有接上电源和地。焊接好后，上电屏幕亮了，但是什么都显示不出来，看到LCD的3管脚是空的，所以想到可能是这个原因，查资料后知道这个是管脚的作用是调节对比度的，于是我就用两个1K的电阻串联在一起，一端接电源一端接地中间接3脚，上电后下载程序显示一个很模糊的字迹，看不清楚。猜测可能是因为电阻大小不当导致的，进过三四次的调整后才显示出来清晰的字迹。三、按键的调试把程序下载后，按键按下去一下后，在屏幕上显示很多个同一个的数，考虑可能是因为在按键按下去还没放开的一瞬间，键盘扫描好多次，单片机的扫描的速度很快，就认为按键按下了很多次，而没有判断是否

15、是同一次按下去的，所以要解决这个问题的方法是让程序判断按键是否释放。四、电源模块的调试电源模块焊接好后，上电发现一点输出端没有电压，通过用万用表的测量得知火牛插座负极没有连接好，再次进行焊接，上电后依然没有现象，就再次进行从输入到输出一个点一个点的测量，测量出无论开关怎样开关，开关的另外一端都没有反应，才发现开关的管脚焊错了。焊接好后，上电，电源的输出端输出正常的5V。五、语音模块的调试语音模块按照电路的焊好后，能正常播放语音，正常快进与复位等，各方面都正常。六、LED与蜂鸣器的调试PORTD.6输出高电平时LED灯，蜂鸣器鸣叫。功能正常。第六章 测试结果开机显示welcome 和 _,延时2

16、秒后显示当前温度并根据当前的温度变化而不断变化，进入正常运行状态。当设防按键按下后，语音提示设防成功，LCD显示Fortification of success（设防成功），并进入防御状态，不断检测温度是否超过设定值（火灾检测），检测红外对管是否都发生了中断（防盗报警）。当温度过高时，LCD显示"Alarm!Fire!"，蜂鸣器鸣叫LED亮；当红外对管都发生中断时，LCD显示"Burglar alarms!"，蜂鸣器和LED报警。当撤防键按下时，语音提示 请输入密码，LCD提示Please enter your password，然后你输入密码，若输入第

17、一次错误，LCD提示Please try again，第二次错误，LCD显示"The last chance"，当第三次错误时，LED与蜂鸣器发出警报，程序锁死。若输入密码正确时，则显示OK，语音提示 撤防成功，显示温度。第七章 结语该设计在一定程度上解决了传统机械式防盗的弊端，利用高科技将防盗报警智能化、自动化，可以减少和避免户主的损失。由于时间的关系和考虑到元器件的价格等因素，该设计还存在一些不足的地方。例如，该设计存在不够人性化的地方，可通过添加实时时钟芯片增加时间功能，并在此基础上加入自动开启和关闭系统的功能等等。除此以外，还可以通过增加断电保护电路增强系统的安全性

18、。在做该设计的这段时间里，我对之前学习到的知识有了一个全面的认识，也因此学到了很多东西。这一次的设计，从查找资料、方案确定、电路设计到焊接和调试，整个过程都是我们自己亲自去完成。在整个设计期间，我遇到了很多问题，但经过仔细的分析和其他同学的帮助后，最终都把问题解决，我也从中学会了解决问题的方法。附录 程序/* Project : 智能家居安全系统Version : Date : 2012 12 12 Author : pang Company : Comments: Chip type : ATmega16L Program type : Application Clock frequency

19、 : 8.000000 MHz Memory model : Small External SRAM size : 0 Data Stack size : 256 /* 1602和MEGA 16L的连接方式如下： */ /* RS-> PB0 */ /* RW-> PB1 */ /* E -> PB2 */ /* FREE-> PB3 */ /* D4-> PB4 */ /* D5-> PB5 */ /* D6-> PB6 */ /* D7-> PB7 */ /*/ #include <mega16.h> #include <d

20、elay.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.6 unsigned char mima=1,2,3,1,2,3;unsigned char shuru6

21、=0,0,0,0,0,0;int shi,ge; /温度的十位与个位unsigned char flage_0=0; /中断0标志unsigned char flage_1=0; /中断1标志 /*/ /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 OFF MCUCR=0x0F; MCUCSR=0x00; GIFR=0xC0; #asm("sei")/

22、External Interrupt 0 service routineinterrupt EXT_INT0 void ext_int0_isr(void)flage_0=1; /待补充/ External Interrupt 1 service routineinterrupt EXT_INT1 void ext_int1_isr(void)flage_1=1;/待不从 void wendu(void) /温度显示 char lcd_buffer33; int temp,temp_h,temp_l,_1,_2; temp=ds1820_temperature_10(0); temp_h=te

23、mp/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) /键盘扫描 unsigned char col4=0xef,0xdf,0x

24、bf,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; return 16;void yu

25、yin(void) /播放语音 PORTD.4=0; delay_ms(35); /播放 PORTD.4=1; void nextone(void) /快进 PORTD.5=0; delay_ms(35); /快进到第一段语音 PORTD.5=1;void kaiji(void) /开机界面 lcd_clear(); lcd_gotoxy(6,0); lcd_putsf("_"); lcd_gotoxy(5,1); lcd_putsf("WELCOM"); PORTD.1=0; /复位不用时间 PORTD.1=1; delay_ms(10); yuyin

26、(); /播放开机音 delay_ms(2000); delay_ms(2000); /语音播放完后进入快进 nextone(); wendu(); void shuzuqingkong(void) unsigned char i; for(i=0;i<6;i+)shurui=0; void main(void) unsigned char ttt; /密码错误，死循环ttt unsigned char yyy; /密码错误，死循环yyy+到10 unsigned char keyval; /键值 unsigned char i=0; unsigned char j=0; unsigne

27、d char flage=1; unsigned char t=0; /密码与输入中相同的个数 unsigned char cishu=3; /密码次数3 init(); delay_ms(100); kaiji(); while(1) ttt=1; /密码错误，死循环ttt yyy=0; /密码错误，死循环yyy+到10 flage=1; t=0; /密码与输入中相同的个数 cishu=3; /密码次数3 shuzuqingkong(); / 数组清空 wendu(); keyval=getkeyval(); if(keyval=13) /设防 yuyin();/播放语音 lcd_clear

28、(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Fortification of success"); delay_ms(1000); delay_ms(1000); /足够的时间 lcd_clear(); nextone(); while(flage) keyval=getkeyval(); wendu(); if(shi>1&ge>7) /温度报警 lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Alarm!Fire!"); jingbao=1; if(flage_1=1) /红外报警 if(flage_0

29、=1) flage_1=0; flage_0=0; lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Burglar alarms!"); jingbao=1; if(keyval=14) /撤防 i=0; lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Please enter your password"); yuyin();/播放语音 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=6) shu