电子信息工程智能家居控制系统的设计与实现

摘要

随着时代的发展，生产水平逐步提高，人们开始注重生活的质量，开始追逐更加方便简洁，高尚智能的生活方式。而另一方面，IT技术不断发展，已经不再局限在某个特定的公司和团体里，它渗入每个人的生活里，智能家居应运而生。然而传统的智能家居缺少国家的统一标准，而且价格高昂，操作繁琐，服务单一，这使得智能家居不能很好的普及到普通家庭。今日，智能家居降低成本，简化操作，势在必行。本文设计的智能家居控制系统使用红外通信对STC89C52芯片进行控制，间接的控制温度模块，光强度模块，舵机模块，MQ2烟雾传感器模块，并让LCD1602显示相应的动作界面。其中光强度模块和MQ2烟雾传感器模块都采用AD模数转换，SPI总线，使用者可以通过调控烟雾敏感度阈值来调控火灾报警模块的敏感度，可以很好的符合某些人居家需求。测试结果证明，本系统运行正常，使用者可以在红外通信最大范围通过遥控器正常的对家居进行控制。关键词：智能家居STC89C52红外通信AD模数转换SPI总线AbstractWiththedevelopmentofTheTimes,thelevelofproductiongraduallyimproved,peoplebegantopayattentiontothequalityoflife,begantopursueamoreconvenientandsimple,nobleandintelligentwayoflife.Ontheotherhand,thecontinuousdevelopmentofITtechnology,isnolongerlimitedtoaspecificcompanyandgroups,ITinfiltrateseveryone'slife,smarthomecameintobeing.However,thetraditionalsmarthomelackstheunifiedstandardofthecountry,andthepriceishigh,theoperationistediousandtheserviceissingle,whichmakesthesmarthomecannotbewellpopularizedtoordinaryfamilies.Today,intelligenthouseholdreducescost,simplifyoperation,imperative.TheintelligenthomecontrolsystemdesignedinthispaperUSESinfraredcommunicationtocontroltheSTC89C52chip,indirectcontroltemperaturemodule,lightintensitymodule,steeringgearmodule,MQ2smokesensormodule,andlettheLCD1602displaythecorrespondingactioninterface.Amongthem,boththelightintensitymoduleandMQ2smokesensormoduleadoptADanalogtodigitalconversionandSPIbus.Userscanadjustthesensitivityofthefirealarmmodulebyadjustingthesmokesensitivitythreshold,whichcanwellmeettheneedsofsomepeopleathome.Thetestresultsshowthatthesystemrunsnormallyandtheusercancontrolthehouseholdnormallythroughtheremotecontrolinthemaximumrangeofinfraredcommunication.Keywords:smarthome,STC89C52,Infraredcommunication,ADtodigitalconversion,SPIbus

目录195061绪论 绪论1.1研究的背景与意义上个世纪中叶，互联网开始诞生，到了90年代，第一个提出物联网概念的是比尔盖茨，但是被那时候较为落后的设备所限制，这个划时代的概念并未被其他人看重[[]陈天超.物联网技术基本架构综述[J].林区教学,2013(3):64-65.]。而智能家居系统的概念起源于四十多年前的美国，随后这个概念在东亚岛国地区、欧洲等国家得到了很好的发展，物联网与智能家居便结下了不解之缘[[]王立华.智能家居控制系统的设计与开发——TICC3200+物联网云平台+微信[M].北京：电子工业出版社,2018.08.[]陈天超.物联网技术基本架构综述[J].林区教学,2013(3):64-65.[]王立华.智能家居控制系统的设计与开发——TICC3200+物联网云平台+微信[M].北京：电子工业出版社,2018.08.随着时代的变迁，科技在无时不刻的改变着人们的生活，经济越来越繁华，人们也越来越注重生活质量，追逐更加方便简洁，高尚智能的生活方式。而智能家居便是其中之一。在我国，智能家居的概念传播得比较晚，大约在90年代才步入家居智能系统，但发展速度非常惊人，已经出现了数量相当多的智能小区和住所。智能家居综合了多种现代技术，在建筑内建立十分灵活的信息传输通道，这种通道的存在把家居集成一个平台，在服务方面更为人性化，用更少的功耗实现更好的功能，运用声音和图像将各种参数展示给用户，让整个家充满温馨体贴的氛围[[]阮星[]阮星蔡闯华.一个基于ZigBee协议的智能照明应用实例的实现[J].赤峰学院学报：自然科学版,2011.08.与以往相比,现在这个阶段的智能家居是相对成熟,但是现在看看传统的家居仍然占据了绝对的主导地位,它被一些制造商过分夸大了智能家居的功能但不能达到这种效果,这使得很多消费者望而止步,更糟糕的是,学习成本高,企业简单地开发代理,却忽略了代理培训和支持制造商(市场上大部分的公司)，很多人不了解，也不想知道智能家居的使用，即使是现在在智能家居拥有高口碑的小米。但是智能家居和人工智能一样都是第三次工业革命的重要因素，是家具发展的必经之路。智能家居的发展前景一定是伟大的、辉煌的。至目前为止，智能通信系统的实现主要有WiFi、ZigBee、蓝牙和红外技术四种方式。WiFi技术，传输距离长，穿透能力强，通讯能力高，但功耗高；ZigBee技术，安全性高，功耗低，但成本较高，穿透能力低[[]王国栋.基于蓝牙技术的智能家居控制系统设计与实现[D],内蒙古大学,2019.[]王国栋.基于蓝牙技术的智能家居控制系统设计与实现[D],内蒙古大学,2019.而红外技术与这些技术相比似乎微不足道，但红外拥有以下优势：稳定性好，通过模拟传输将信息传达给接收方，每种模拟信号都有所不同，因此基本不会有类似的信号干扰红外；隐私性强，因为波长短的缘故，一旦在传输过程中被物体遮挡，容易导致信号丢失，通常适用于短距离信息传输，也正是这个原因，使它拥有上述技术不可比拟的隐私性；低成本，红外技术发展多年，产商和用户数量极多，相比上述提到的技术，在成本上具有很大的优势[[]吴振雄.红外传输在智能家居中的应用[J],[]吴振雄.红外传输在智能家居中的应用[J],中国公共安全,2013.尽管红外技术还存在着些缺陷，比如通信角度较小，传输距离短，但前面的几个优势总是有一定的竞争力。红外传输技术即使是在现代的智能家居领域也应用广泛。1.2国内外研究情况智能家居的开拓史分为三部分，分别是家庭电子，住宅自动化和家居智能化，目前国内外的水平都处在第二与第三阶段之间，近代以来我国的科技技术蓬勃发展，对智能家居的发展形成了巨大的推力，相信在不久的将来，我国就能全面迈入第三阶段[[]强静仁[]强静仁王斌张珣.智能家居基本原理及应用[M].武汉：华中科技大学出版社,2017.05.1.2.1国外发展情况在1984年，世界上第一栋能称得上是智能建筑的大楼在美国落成，由此拉开了智能家居在世界大舞台的帷幕，各国大大小小的公司都争相研发相关智能家居的产品。第一个家用电器设计标准是由美国电子工业协会在1988年制定的，名为《家庭自动化系统和通信标准》。又过了10年，新加坡在“98亚洲家电器和电子消耗品国际展览”上推出新的智能家庭系统，它拥有视频通话，监测防护报警，家电集成控制等功能，这个会议奠定了往后智能家居发展的方向与基础。根据一家在美国的专业顾问公司的资料表示：从90年代中期开始，预计智能家居市场的年均增长率达8%。这意味着智能家居前景十分可观。在21世纪09年，随着“物联网”概念的提出，令如今的智能家居更加地广泛使用和方便，智能家居、智能社区在整个国家乃至全球似乎已经成为未来的发展趋势。1.2.2国内发展情况在我国，智能家居还是个“少年”，相对于其他大国起步较晚，而且由于消费观念的局限，到目前为止智能家居面对的多是一些高消费群体，大多数人对其高价望洋兴叹。近年来，百姓们的生活习惯与消费思维逐渐发生了改变，他们开始从看重家居的实用性转向看重家居的舒适性，智能家居也因此迎来了个新的发展高潮。尽管智能家居在中国的利益是巨大的，但是使用成本高，操作系统的复杂性和不一致性也是一个不可避免的问题。为了让每一个老百姓都能得到随智能家居而来的舒适和便利，这些问题使必须得被克服的。如果智能家居系统能被大众所接受，智能家居将会成为家居制造业的主流指日可待，这加速智能时代的来临。1.3本课题的分章安排本论文内容可划分为5章，每个章节划分如下：第1章，介绍本系统的研究背景及意义，介绍相关的无线传输技术，通过比对，介绍了红外通信的优势。末尾文章给出了研究内容与组织结构。第2章，分析了智能家居控制系统的组成，介绍其中使用的关键技术并说明了系统的总体方案。第3章，介绍控制系统的硬件电路设计，使用了何种芯片，使用了哪种型号的功能模块，并详细介绍功能模块的设计与实现。第4章，介绍软件开发环境，与相应的简易控制系统界面。第5章，测试系统和对研究实验进行总结和展望。

2系统总体设计2.1智能家居的系统组成智能家居又称居住智能，将可能是未来建筑的必不可少的组成部分，随着现代技术的飞速发展与人民生活需求的持续激增而诞生，是当代炙手可热的技术之一[[]于军琪.智能建筑课程设计与项目实例[M].北京：中国电力出版社,2011.03.]。它被定性为一种控制系统，这种控制系统常常运用当代众多的电子技术创建分布合理的信息传输通道和与生活息息相关的各种各样的子系统，给予使用者多方面的信息和使用功能，让使用者在家轻松掌握家中的所有情况，一目了然。即使使用者外出，也能通过网络了解家中电器的使用状态及家居情况，让用户能安心的出行[[]葛健.智慧城市的理论与实践[M].北京：经济管理出版社,2014.09.[]于军琪.智能建筑课程设计与项目实例[M].北京：中国电力出版社,2011.03.[]葛健.智慧城市的理论与实践[M].北京：经济管理出版社,2014.09.本系统使用的是红外控制，使用红外技术控制的智能家居系统一般的操作流程包括了通过手机红外遥控，或者是使用红外遥控器遥控，系统接收后经过处理转化为有效的数据，模块配合芯片执行相关的操作，最后由显示器显示相关动作界面。2.2介绍关键技术2.2.1红外通信的起始与原理1800年，德国科学家赫歇尔通过观察玻璃三棱镜分离出的七彩光谱，并用温度计测量各个光谱中的能量时，意外的发现了红外线的存在。1898年，尼克拉·特斯拉发明了最早的遥控器之一（超声波遥控器），1980年，能够集发射与接收红外线一体的半导体器件被发明面世后，越来越多的人开始使用红外控制，挤占了超声波遥控的市场，尽管更多的无线传输方式被不断地发明拓展，但红外控制经久不衰还是被众多的人们所使用[[]杨帅.关于家庭遥控器的设计研究[J].价值工程,2010,29(23):97-99.][]杨帅.关于家庭遥控器的设计研究[J].价值工程,2010,29(23):97-99.现今，在很多电器身上都能看到有红外的影子，它给世界带来了诸多方便。红外属于无线传输方式，在传输过程中必不可少的两个部件是接收端与发送端，发送方把要进行传输的信息转化为一长串的方波信号，使用IR发射半导体发出相应信号，接收方接收到了信号后再转化成方波，单片机将对方波进行一系列的操作后解析得到正确的信息[[]方怡冰.单片机原理与应用[M].西安：西安电子科技大学出版社,2017.02.][]方怡冰.单片机原理与应用[M].西安：西安电子科技大学出版社,2017.02.图2.1红外信号的发送与接收过程得到的信息中蕴含有四种数据格式码，每种码都有8位，我们要用到的是数据码，反码用来给系统校正红外在传输过程中是否被干扰而产生了错误，本课题不需要使用其他两个码；而判断'0'和'1'的方法不是看高低电平，而是看脉冲之间的高电平持续了多久，以此划分'0'和'1'，'0'高电平持续地时间为1.125毫秒，'1'高电平持续地时间为2.25毫秒，由于硬件误差，高电平持续时间并不会精准到每微秒，所以在写程序时会留有缓冲时间[[]肖春华何琼.单片机接口技术与应用[M].北京：化学工业出版社,2015.08.]。该器件如图2.2所示，HS0038抗干扰能力强，传输数据速度达8[]肖春华何琼.单片机接口技术与应用[M].北京：化学工业出版社,2015.08.图2.2HS0038实物图2.2.2SPI总线SPI是一种高效的，拥有全双工的4线通信总线，能节省输入输出口资源，它的硬件能力优秀，集成这种协议的app并不复杂，能减少CPU在SPI方面使用的时间[[]胡昌杰李远敏.计算机公共基础教程第2版[M].北京：中国水利水电出版社,2006.01.]。SPI的这种优势，促使更多的芯片采用SPI协议，如STC89C52，而SPI的通信原理也十分易懂，它工作的方式是主从，在不用双向通信时，用3条线就可以完成单向通信工作[[]胡昌杰李远敏.计算机公共基础教程第2版[M].北京：中国水利水电出版社,2006.01.[]刘福奇.FPGA嵌入式项目开发实战[M].北京：电子工业出版社,2009.04.2.2.3ad模数转换有关于ad模数转换就不得不说ADC的分辨率，它的意思是计算出来的数值与下一个模拟电压的相差值，差值越接近于零，精度越高，它常用二进制的位数表示[[]吕伟.用于无线传感网络的逐次逼近型模数转换器研究与实现[D].中国科学技术大学,2014.][]吕伟.用于无线传感网络的逐次逼近型模数转换器研究与实现[D].中国科学技术大学,2014.我们使用XPT2046来进行ad模数转换，该器件运用二分法的方式来无限逼近模拟电压，其内部有个二点五伏的对照电压源，由于器件本身体积小，所以在ad转换时需图2.3XPT2046引脚功能描述图要外部时钟输入[[]孙庆良.基于STM32和ZigBee的无线监测系统的设计与开发[D].东北大学,2015.][]孙庆良.基于STM32和ZigBee的无线监测系统的设计与开发[D].东北大学,2015.2.3智能家居控制系统的设计整体方案 本课题研究的是使用红外通信控制的智能家居控制系统，主要硬件构图如图2.4所示，图2.4主要硬件构图手机红外遥控或红外遥控器发送编码，51单片机上的一体化红外接头接收数据，并把它转化为单片机可识别的信息，经芯片处理后，做出相符合的动作。感光模块可对周围的光强度进行检测，检测到的数据经过xpt2046转换，模拟信号转变为单片机可理解的数字信号，处理后超过或低于阈值就会关闭或打开室内灯；感温模块则可以感知周围的温度，超过一定值，开启风扇进行降温；舵机模块模仿的是开关窗户，由遥控器直接控制，也可以通过烟雾报警模块间接控制；当烟雾报警模块感知到了室内空气浑浊度超过了设定值，将发出警报声，并打开窗户，开启风扇，让室内的空气流动起来，保证室内氧气充足。

3系统硬件电路设计3.1系统硬件电路总体设计 在了解了红外的工作原理和结构后，针对现有家庭的不足，本文设计了一款低成本、性能较高的智能控制系统。为了适应市场的需要，论文对硬件需要用到的电路进行分析。硬件核心是STC89C52芯片，硬件电路设计方面有7个模块，分别是：红外，LCD1602，开关，感温，烟雾报警，舵机和最小系统模块[[]于微波刘俊平[]于微波刘俊平姜长泓.计算机测控技术与系统[M].北京：机械工业出版社,2016.01.3.2系统主用芯片的选择和介绍拥有低能耗、性能优越的STC89C52是宏晶科技发明的，内部含有8192bit可编写高速闪存器，该芯片用的是经典的MCS-51内核，不过这个内核被做了许多优化，已经比以前的51多了许多功能[[]鲁业安.一种汽车刹车警示安全辅助系统的设计[J].安阳工学院学报,2018,17(02):34-36.]；其中它有32个I/O口，能给系统更多的应用方案，所以选择这个型号的单片机能很好的配合智能家居控制系统，图3.2是STC89C52芯片的结构图。[]鲁业安.一种汽车刹车警示安全辅助系统的设计[J].安阳工学院学报,2018,17(02):34-36.图3.1系统硬件模块结构图图3.2STC89C52结构图 STC89C52发行年长久，C51系列从2005年开始生产，而C52和C51的内核是一样的，C51能用的程序，C52大多能兼容，这就使得C52的资源极其丰富，网络资源一抓一大把，各种各样的程序都有，这就能很好的利用有限的资源进行开发智能家居控制系统，而且STC89C52内拥有中央处理器等单片机常用模块，这个系列的单片机几乎包含了所有必需的作为一个单元的数据采集和控制模块，可谓是一个片上系统[[]王研玮.单片机原理及应用第2版[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2017.06.][]王研玮.单片机原理及应用第2版[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2017.06.3.3各个模块的介绍与实现3.3.1检测温度模块本文采用的温测器件是DS18B20，实物图如图7所示，该器件使用方法简单，而且拥有多种封装方式，能够适用于很多不同的环境，即使是在一些空间窄小环境恶劣的地方，我们选用DS18B20的TO-92封装，这种封装表皮较厚，十分耐磨，体积还小[[]李世书[]李世书赵映雪魏玉鹏郭继冬王希旺.太阳能热水器优化系统的设计[J].世界家苑（学术版）,2018.图3.3DS18B20实物封装图一般单片机使用的电压在3~5V，DS18B20工作电压大部分在这区间之内，该器件除了正常的电源供电以外还有寄生电源供电，在数据线或者VDO为高时，电路便可正常运作，可是有一定的限制性；该器件有3根管脚，分别是地线，电源线和数据线，单线总线的方式可以为我们节省很多的输入输出口资源，而且在工作过程中不用布设外围电路，在器件内集成了测量温度所需的电路和元件，测温值域也很大，在负十度到八十五度之间时误差少于零点五度，完全适用室内外温度检测[[]徐雷崔子晨[]徐雷崔子晨刘俊俊王浩然李文娟.基于DS18B20温度监测报警系统的设计与实现[J].安庆师范大学学报(自然科学版),2020,26(01):89-92.图3.4DS18B20内部结构图值得一提的是，多个该器件能够组网测温，实现多方面温度测量覆盖，但如何识别每一个器件呢，它的识别码就隐藏在光刻ROM中，在出厂前就已经刻好的了，可以把识别码当成是它的地址序列号[[]窦龙超郑永春霍艳忠.1-Wire总线在农业温度监测系统中的应用[J].农机化研究,2009,31(07):210-212+217.][]窦龙超郑永春霍艳忠.1-Wire总线在农业温度监测系统中的应用[J].农机化研究,2009,31(07):210-212+217. DS18B20与单片机的连线图如图3.5所示。图3.5DS18B20连线图 该器件在通电之后就会维持在低能耗休眠，只有在要检测温度和AD转换时，总线一定要传入指令[44h]，完成转换以后，得到的温度数值将会以两个字节的形式存储在高速暂存器中，然后该器件将进入休眠[[]孙安青.MCS-51单片机C语言编程100例第2版[M].北京：中国电力出版社,2017.08.][]孙安青.MCS-51单片机C语言编程100例第2版[M].北京：中国电力出版社,2017.08.3.3.2检测光强度模块本文采用的感光元件是光敏电阻，如果周围的环境都很幽暗,它的阻值会很高,当有光照射到它时，它的欧姆值就会随着坎德拉值的变大而变小。将该器件从有光的地方移入到黑暗的环境，它的阻值将会逐渐增大直到恢复到原来的数值。经过测试，处理后得到的数值会随着坎德拉值的变大而变大。本文的室内智能照明就是根据光敏电阻的这种特性写出来的。它与XPT2046连接到一起，方便XPT2046及时的将光敏电阻产生的模拟信号通过逐次逼进的方式转化为数字信号，以供给单片机使用。如图3.6所示。图3.6光敏电阻与XPT2046的连接图本文使用的是SPI总线方式实现基于XPT2046的AD转换。对XPT2046写入命令0XA4，XPT2046就会返回一个字节，但这个字节它是从高位到低位传过来的，经过程序处理后得到了相应的光强度数值[[]陈澎[]陈澎曾永和.电子技术[M].长沙：湖南大学出版社,2004.02.3.3.3控制舵机模块本系统采用的舵机是SG90舵机，该器件除开VCC与GND以外，使用的信号线只有一根，只要对输入控制线输入模拟信号，就能让SG90舵机转到我们想要的位置[[]杜坤坤刘欣解仑.情感机器人[M].北京：机械工业出版社,2012.10.]。由于SG90舵机是模拟舵机，而非数字舵机，所以需要不断地给它发送目的地的PWM信号，知道SG90舵机旋转的相应的位置。经测试，SG90舵机只需2~3个时基脉冲即可转到指定的位置，一个时基脉冲的周期为20ms，控制SG90舵机转到指定的方法是调整高电平在周期内的占空比，脉冲宽度一般在0.5ms~2.5ms范围之内。给SG90舵机传入时基脉冲后，舵机内部会产生一个直流偏置电压，经过内部芯片的一系列处理后，会得到一个电压差，而电机左右转向由这个差值的符号决定，电机带动电位器转动，直到电压差降到零，才会停下来[[]杜坤坤刘欣解仑.情感机器人[M].北京：机械工业出版社,2012.10.[]赵东升谭跃刚黄林考李彰.主动腰部四足机器人控制系统与跳跃步态研究[J].机械设计与制造,2018.图3.7SG90舵机实物图 SG90舵机模拟的是打开或者关闭窗户，每一次开机程序都会对SG90舵机进行初始化，将舵机的角度调整到45度，即为关窗状态。初始化能很好的避免舵机出现失误，导致打开窗户角度过小的情况。90度为开窗状态，开关窗都由手机红外或遥控器进行控制，也可由下述模块进行控制。3.3.4报警模块报警模块由MQ2烟雾传感器，风扇（直流电机），无源蜂鸣器，XPT2046和SG90舵机组成，MQ2烟雾传感器除了能检测烟雾外，还能检测酒精，液化气，烷，氢气，苯等气体，应用非常广泛，MQ2是一种二氧化锡半导体气敏材料[[]孙波刘士彩郭帅[]孙波刘士彩郭帅李昊朔张志勇.基于AT89C51单片机的烟雾报警装置设计[J].实验室科学,2018.图3.8MQ-2烟雾传感器模块实物图蜂鸣器有源无源的最大区别在于器件内部有没有震荡源，前者只需通电就能振动发声，而后者还得另外加方波来驱动才能振动发声[[]唐成祥.电子元件识别与焊接[M].南宁：广西科学技术出版,2014.06.]。它们的驱动电压都在5V左右，直接由芯片驱动的话，会导致供给蜂鸣器和其他模块的电压不足，所以需要外接5V电压。为简化电路设计，所以选用无源蜂鸣器，只需让输入或输出电压产生波动即可让蜂鸣器发声。无源蜂鸣器连线如下图3.9[]唐成祥.电子元件识别与焊接[M].南宁：广西科学技术出版,2014.06.图3.9无源蜂鸣器连接图为了烟雾传感器的正常使用，通常要让MQ2运行预热2分钟在使用。MQ2收集到了周围环境的空气混浊数值后，输出模拟信号给XPT2046，XPT2046经过处理后得到了数字信号的空气混浊数值。本系统预设了空气混浊阈值，实时数值会和阈值进行比较，一旦大于或等于阈值，将会发出警报声并打开窗户，开启风扇，保持室内的空气混浊数值保持在一个较低的程度，为用户逃离火灾现场创造一个良好的条件。

4系统软件设计4.1开发环境和计算机语言 系统的硬件电路和基本模块设计完成后，根据系统模块功能需要，编写相应的软件代码。使用的代码语言是C语言，开发环境是KEIL4，编写完代码后下载至单片机中进行硬件调试仿真，若仿真结果未符合预定功能，则需要修改代码，在进行仿真。4.1.1KEIL4基础介绍KeilSoftware公司发行的keil4软件能兼容单片机软件开发系统，内包含了C编译器和连接器等模块，将之组合成一个集成开发环境，不论使用C语言还是汇编都能很好的简化我们的操作步骤，下面讲STC89C52在keil4的开发环境配置。创建新的项目project，如图4.1。图4.1创建新项目图确定项目名称后储存到已经创建好的文件夹内，如图4.2所示。图4.2保存项目图新建后选择STC中对应的芯片，由于keil4中不存在STC系列的芯片型号，所以选择的是与STC89C52芯片内核相同的AT89C52芯片，如图4.3所示。图4.3选取芯片型号图搭配完成好我们的开发环境，就能往其中添加自己编写的软件程序，进行单片机开发。4.1.2选择计算机语言使用keil4软件进行单片机程序开发，软件支持的语言一共有两种，一种是C语言，另一种是汇编语言。两种语言各有千秋，C语言是高级语言，拥有优秀的移植性，在不同的微机平台几乎不用怎么改变代码就可以完美嵌入[[]李绍中.计算机应用基础[M].长沙：湖南教育出版社.2008.08.]。C语言还可以进行结构化编程，这种编程方式使得代码条理清晰，易修改和维护[[]程周.可编程序控制器技术与应用第2版[M].北京：电子工业出版社,2007.09.[]李绍中.计算机应用基础[M].长沙：湖南教育出版社.2008.08.[]程周.可编程序控制器技术与应用第2版[M].北京：电子工业出版社,2007.09.本系统在研究过程中需一边开发一边调试仿真，而C语言很好的契合要求，它的结构化编程也符合系统的模块化编程，所以本系统使用C语言编程。4.2界面设计本系统用于显示的器件是LCD1602，它能显示两行，每行能显示16个ASCII码字符，显示一个字符的点阵的大小为5*10或5*7,。由于本身的限制，LCD1602并不能很好的显示图片和汉字，它自带背光源，即使晚上显示的字符也清晰可见。1602的数据传输方式分为4线传输和8线传输，为保持刷新率，本系统选用的是8线传输。LCD1602如图4.4所示，图4.5是LCD连线图。图4.4LCD1602结构图图4.51602连线图图4.6，图4.7为手机红外遥控的图：图4.6手机红外遥控1图图4.7手机红外遥控2图图4.6中设定能使用的按键为数字键，上下方向键和返回键，图4.7展示的是数字键。图4.8是主界面的大概流程图：图4.8界面总体流程图由于16002每次只能显示两行字符，而在手动模式中也是有多行需要展示，所以程序内含有翻页的函数，下面是翻页函数的代码：if((inf_key==key_under)&&welcome_flag){ inf_key=0xfe; LcdWriteCom(0x80+0x00);//从第一行第一格开始写入 interface_manual_mode(); //手动模式 LcdWriteCom(0x80+0x40);//从第二行第一格开始写入 interface_set_mode(); //设置模式}其中inf_key是红外接收到的数据，而welcome_flag则是标志位，是辨认系统当时进入到哪个界面的标志。进入到不同的界面标志位都有所不同。接收到红外并执行相关指令后会立即清除inf_key内的数据（0xfe表示空的意思），key_under表示接收到向下翻页，与此对应的还有key_on向上翻页，与此代码大同小异。Interface前缀的函数都是界面函数，负责打印相应的字符。 图4.9是自动模式下的界面流程图，它能循环显示实时的温度和光强度数值，直至使用者按返回键，返回主界面。自动模式相当于手动模式的第一第二功能的结合。图4.9自动模式下的界面流程图图4.10手动模式下的界面流程图图4.10是手动模式下的界面流程图，按对应的键位就能进入对应的功能，其中第一第二功能拥有独立的子界面，方便显示对应功能，而第三第四功能的变化直接显示在手动模式子界面上的，它是实时刷新的，图4.11的代码是关于界面内实时刷新显示开关窗户的代码，send_clk()函数为发送控制开关窗户的时基脉冲，window_refresh确定显示开关窗户字符的位置，开关灯的实时刷新与其大同小异。图4.11开关窗户实时刷新代码图图4.12是设置模式下的界面流程图，光敏屏蔽和上面的一样，也是实时刷新的，设置空气浑浊度拥有独立的子界面，在其中可以看到周围实时的浑浊数值，可以设置警报阈值，一旦实时数值超过阈值就会触发火灾警报并打开窗户开启风扇排风，保证室内氧气充足。图4.12设置模式下的界面流程图

5总结与展望5.1测试 5.1.1软件测试我们使用keil4进行软件仿真，设置好系统要仿真的参数，把写好的代码生成为HEX类的文件烧录进单片机内，然后一步步的进行比对分析，看看哪些地方出现了错误，逐步调试，让程序尽量按我们的想法走，从而达到应有的效果。图5.1使用keil4进行软件仿真图5.1.2功能测试 图5.2是实物连接图，通电后出场动画显示正常，成功进入主界面，下一步对各个模式进行测试。自动模式下功能运行无异常，可以正常循环的展示光强度和温度，唯一美中不足的是，检测光强度时会一直显示一个数值，没有发生变化，反复测试也没发现问题出在哪里；温度显示正常。手动模式下其他功能正常显示，也是光强度显示出现上述问题，每六七秒才刷新一次，但退出显示光强度后，室内灯对光强度的感应恢复正常，能够实时响应。设置模式功能检测正常，设置空气浑浊阈值能正常设置，实时数值超过阈值后系统正常响应。图5.2实物连接图5.2项目总结本文在网上收集了大量的有关智能家居控制系统的文献与文章，也查看过当前一些较热门的智能家居系统，如杭州聪普智能科技，分析了现代智能家居的发展方向和传统的智能家居的特点，研究学习了很多的有关器件的资料，以此设计出了偏向于传统的红外智能家居控制系统，先对本系统做一个总结：第一，本文先对国内外的智能家居的发展情况做出了分析，研究了相关的理论，了解到了红外智能家居在未来仍能占据市场一角和该系统的可实行性[[]喻大翔[]喻大翔黄昌勇.模式写作[M].上海：上海教育出版社,2009.09. 第二，介绍红外智能家居控制系统的设计方案，并对系统用到的关键技术进行了研究，即红外通信技术，SPI总线，AD模数转换技术等。 第三，对系统硬件电路进行设计，阐述系统主用单片机STC89C52，对各个功能模块用到的器件进行介绍和各个功能的电路连线。第四，介绍了软件开发环境的具体配置和系统的界面大体流程。 本系统是偏向于传统的智能家居控制系统，偏向于传统有一个明显的好处，中年人和老年人对这类型的控制系统的抵触没那么大，用户操控本系统就和用电视遥控器操控投影机一样简单易懂。在这个中国逐渐步入老年化的时代，这对本系统在未来的发展有一定的助力。5.3不足与展望基于红外的智能家居控制系统的设计和实现方面还有很多理论技术和方法，在本系统上都没有用到，系统本身也有很多问题待解决，1、在给直流电机发送控制信号时，电机启动后，其他模块的电压明显降低，最明显的就是1602背光灯变暗，即使是已经给电机外接电源；2、在进入实时显示到1602上面的实时光强度数值刷新界面频率降低，一退出来就恢复原状，检查了几次代码亦发现不了问题；3因前期考虑不足，界面设计是使用switch嵌套还是使用标志位平铺中选择了后者，导致主函数在结构方面比较混乱。若程序不大，标志位是正确的选择，反之，使用switch会更加好。高楼大厦平地起，我在这些方面的基础打得仍然不够结实，还有提高的余地，期望在往后的工作与学习中，努力提升自身的学业水平，在社会中更好地实现自我。

参考文献致谢白驹过隙，一转眼已过四年，踏入校园的那刻仿佛仍在昨天，结果现在还有一个月就要毕业了。在此期间，学习良多，我和我的同学伙伴们一起哭一起笑度过了许多事，这里是梦开始的地方。在此，首先需要感谢我的毕设老师，在大四一年里对我的指导，在实习期间难免会感到迷茫，十分感谢老师的关心和安慰，让我有动力奋往直前；在毕设的研究过程中，给与我多次督促，并给我的论文提出了很多珍贵的意见。我也十分感谢身边的侯同学和黄同学，他们在我的四年大学生涯给我留下了珍贵的回忆和学习经验，在写毕设期间我们时常互相鼓励，互相支持，他们也给了我很多宝贵的建议。最后我要感谢我的父母，在疫情期间依旧对我十分关心和默默支持，十分感谢他们这十几年来的含辛茹苦与培养，我定不负所望。

捷键与一些电脑小技巧HYPERLINKwinkey+d:

这是高手最常用的第一快捷组合键。这个快捷键组合可以将桌面上的所有窗口瞬间最小化，无论是聊天的窗口还是游戏的窗口……只要再次按下这个组合键，刚才的所有窗口都回来了，而且激活的也正是你最小化之前在使用的窗口！

--这个就是winkeywinkey+f:

不用再去移动鼠标点“开始→搜索→文件和文件夹”了，在任何状态下，只要一按winkey+f就会弹出搜索窗口。

winkey+r:

在我们的文章中，你经常会看到这样的操作提示:“点击‘开始→运行’，打开‘运行’对话框……”。其实，还有一个更简单的办法，就是按winkey+r！

alt+tab:

如果打开的窗口太多，这个组合键就非常有用了，它可以在一个窗口中显示当前打开的所有窗口的名称和图标●，选中自己希望要打开的窗口，松开这个组合键就可以了。而alt+tab+shift键则可以反向显示当前打开的窗口。

winkey+e:

当你需要打开资源管理器找文件的时候，这个快捷键会让你感觉非常“爽”！再也不用腾出一只手去摸鼠标了！

小提示:

winkey指的是键盘上刻有windows徽标的键●。winkey主要出现在104键和107键的键盘中。104键盘又称win95键盘，这种键盘在原来101键盘的左右两边、ctrl和alt键之间增加了两个windwos键和一个属性关联键。107键盘又称为win98键盘，比104键多了睡眠、唤醒、开机等电源管理键，这3个键大部分位于键盘的右上方。

再补充点

F1显示当前程序或者windows的帮助内容。

F2当你选中一个文件的话，这意味着“重命名”

F3当你在桌面上的时候是打开“查找：所有文件”对话框

F10或ALT激活当前程序的菜单栏

windows键或CTRL+ESC打开开始菜单

CTRL+ALT+DELETE在win9x中打开关闭程序对话框

DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被放入回收站

SHIFT+DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被直接删除而不是

放入回收站

CTRL+N新建一个新的文件

CTRL+O打开“打开文件”对话框

CTRL+P打开“打印”对话框

CTRL+S保存当前操作的文件

CTRL+X剪切被选择的项目到剪贴板

CTRL+INSERT或CTRL+C复制被选择的项目到剪贴板

SHIFT+INSERT或CTRL+V粘贴剪贴板中的内容到当前位置

ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤销上一步的操作

ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤销的操作

Windows键+D：最小化或恢复windows窗口

Windows键+U：打开“辅助工具管理器”

Windows键+CTRL+M重新将恢复上一项操作前窗口的大小和位置

Windows键+E打开资源管理器

Windows键+F打开“查找：所有文件”对话框

Windows键+R打开“运行”对话框

Windows键+BREAK打开“系统属性”对话框

Windows键+CTRL+F打开“查找：计算机”对话框

SHIFT+F10或鼠标右击打开当前活动项目的快捷菜单

SHIFT在放入CD的时候按下不放，可以跳过自动播放CD。在打开wo

rd的时候按下不放，可以跳过自启动的宏

ALT+F4关闭当前应用程序

ALT+SPACEBAR打开程序最左上角的菜单

ALT+TAB切换当前程序

ALT+ESC切换当前程序

ALT+ENTER将windows下运行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕状态间切换

PRINTSCREEN将当前屏幕以图象方式拷贝到剪贴板

ALT+PRINTSCREEN将当前活动程序窗口以图象方式拷贝到剪贴板

CTRL+F4关闭当前应用程序中的当前文本（如word中）

CTRL+F6切换到当前应用程序中的下一个文本（加shift可以跳到前

一个窗口）

在IE中：

ALT+RIGHTARROW显示前一页（前进键）

ALT+LEFTARROW显示后一页（后退键）

CTRL+TAB在页面上的各框架中切换（加shift反向）

F5刷新

CTRL+F5强行刷新1.打开“我的电脑”-“工具”-“文件夹选项”-“查看”-在“显示所有文件和文件夹”选项前打勾-“确定”

2.删除以下文件夹中的内容：

x:\DocumentsandSettings\用户名\Cookies\下的所有文件(保留index文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\Temp\下的所有文件(用户临时文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\TemporaryInternetFiles\下的所有文件(页面文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\History\下的所有文件(历史纪录)

x:\DocumentsandSettings\用户名\Recent\下的所有文件(最近浏览文件的快捷方式)

x:\WINDOWS\Temp\下的所有文件(临时文件)

x:\WINDOWS\ServicePackFiles(升级sp1或sp2后的备份文件)

x:\WINDOWS\DriverCache\i386下的压缩文件(驱动程序的备份文件)

x:\WINDOWS\SoftwareDistribution\download下的所有文件

3.如果对系统进行过windoesupdade升级，则删除以下文件：x:\windows\下以$u...开头的隐藏文件

4.然后对磁盘进行碎片整理，整理过程中请退出一切正在运行的程序

5.碎片整理后打开“开始”-“程序”-“附件”-“系统工具”-“系统还原”-“创建一个还原点”(最好以当时的日期作为还原点的名字)

6.打开“我的电脑”-右键点系统盘-“属性”-“磁盘清理”-“其他选项”-单击系统还原一栏里的“清理”-选择“是”-ok了

7、在各种软硬件安装妥当之后，其实XP需要更新文件的时候就很少了。删除系统备份文件吧：开始→运行→sfc.exe/purgecache近3xxM。(该命令的作用是立即清除"Windows文件保护"文件高速缓存，释放出其所占据的空间)

8、删掉\windows\system32\dllcache下dll档(减去200——300mb),这是备用的dll档，只要你已拷贝了安装文件，完全可以这样做。

9、XP会自动备份硬件的驱动程序，但在硬件的驱动安装正确后，一般变动硬件的可能性不大，所以也可以考虑将这个备份删除，文件位于\windows\drivercache\i386目录下，名称为driver.cab，你直接将它删除就可以了，通常这个文件是74M。

10、删除不用的输入法：对很多网友来说，WindowsXPt系统自带的输入法并不全部都合适自己的使用，比如IMJP8_1日文输入法、IMKR6_1韩文输入法这些输入法，如果用不着，我们可以将其删除。输入法位于\windows\ime\文件夹中，全部占用了88M的空间。

11、升级完成发现windows\多了许多类似$NtUninstallQ311889$这些目录，都干掉吧，1x-3xM

12、另外，保留着\windows\help目录下的东西对我来说是一种伤害，呵呵。。。都干掉！

13、关闭系统还原：系统还原功能使用的时间一长，就会占用大量的硬盘空间。因此有必要对其进行手工设置，以减少硬盘占用量。打开"系统属性"对话框，选择"系统还原"选项，选择"在所有驱动器上关闭系统还原"复选框以关闭系统还原。也可仅对系统所在的磁盘或分区设置还原。先选择系统所在的分区，单击"配置"按钮，在弹出的对话框中取消"关闭这个驱动器的系统还原"选项，并可设置用于系统还原的磁盘空间大小。

14、休眠功能会占用不少的硬盘空间，如果使用得少不妨将共关闭，关闭的方法是的：打开"控制面板"，双击"电源选项"，在弹出的"电源选项属性"对话框中选择"休眠"选项卡，取消"启用休眠"复选框。

15、卸载不常用组件：XP默认给操作系统安装了一些系统组件，而这些组件有很大一部分是你根本不可能用到的，可以在"添加/删除Windows组件"中将它们卸载。但其中有一些组件XP默认是隐藏的，在"添加/删除Windows组件"中找不到它们，这时可以这样操作：用记事本打开\windows\inf\sysoc.inf这个文件，用查找/替换功能把文件中的"hide"字符全部替换为空。这样，就把所有组件的隐藏属性都去掉了，存盘退出后再运行"添加-删除程序"，就会看见多出不少你原来看不见的选项，把其中那些你用不到的组件删掉（记住存盘的时候要保存为sysoc.inf，而不是默认的sysoc.txt），如Internat信使服务、传真服务、Windowsmessenger，码表等，大约可腾出近50MB的空间。

16、清除系统临时文件：系统的临时文件一般存放在两个位置中：一个Windows安装目录下的Temp文件夹；另一个是x:\DocumentsandSettings"用户名"\Loca