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智能家居控制系统设计 智能家居控制系统设计 摘要：智能家居系统设计的原则是方便用户操作、功能实用、外观美观大方。系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品味。同时要化繁为简、高度人性化、注重健康、娱乐生活、保护私密。本文基于容易实现，方便操作，贴近使用的设计理念，采用AT89S5X单片机为控制核心，运用包括防盗报警、温度、亮度、空气烟雾等多种检测系统，并通过GSM模块TC35发送到用户手机中，用户也可以通过短信来控制家电。本文描述了整个设计的软、硬件部分，具体实现了远程控制。关键词：智能家居；单片机；TC35；环境检测The Design of Intelligent Home Furnishing Control Abstract：Principle of intelligent home furnishing design system is user -friendly,functional and practical,beautiful appearance.System to attract guest appearance and function,can reflect the user regard oneself head and shoulders above others life taste.At the same time to simplify,highly personalized,pay attention to health,life,the protection of privacy.In this paper,based on the easy implementation,convenient operation,closer to the design idea of using,using AT89S5X microcontroller as control core,including the use of anti-theft alarm,temperature,light,air smoke and other detection system,and through the GSM module TC35 sent to the users mobile phone,users also can be via SMS to control home appliances.This paper describes the software,hardware part of the design,the specific realization of remote control. Key word: Intelligent Home；Micro controller；TC35；Environmental Monitoring目录智能家居控制系统设计IABSTRACTII目录III第1章 绪 论11.1智能家居的概念11.2物联网的出现11.3智能家居发展历史21.4 智能家居研究的目的及意义31.5本系统设计主要任务31.6本章小结4第2章 总体方案设计52.1 系统总体设计与分析52.1.1系统工作流程部分52.2传感器信号采集设计与分析52.2.1 温度传感器52.2.2防盗传感器62.2.3 信号采集设计与分析62.3本章小结6第3章 硬件电路设计73.1 最小系统模块73.2 串口模块73.3 GSM芯片TC35模块83.3.1 TC35模块介绍83.3.2控制TC35的AT指令93.4 温度传感器模块103.5 空气烟雾传感器模块113.6 GSM模块的接口与设计133.6.1 TC35模块组成133.6.2 TC35模块通信电路133.6.3 TC35模块与MCU连接方式133.7 防盗门磁传感器模块143.8 LCD模块153.9 AD模块163.9.1 ADC0808介绍163.9.2 A/D转换电路173.9 报警模块183.10 排风扇控制电路193.11 系统电源电路193.12 本章小结20第4章 软件设计214.1系统主程序设计及流程图214.2报警子程序设计及流程图224.3 显示服务子程序224.4 TC35发送短信子程序234.5本章小结24第5章 结束语25致 谢26参考文献27附录28 III第1章 绪 论1.1智能家居的概念 智能家居（Smart Home）是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。家居智能化技术起源于美国，最具代表性的是X-10技术，通过X-10通信协议，网络系统中的各个设备便可实现资源的共享。因其布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。至今，X-10技术产品的销售已超过两亿个，仅在美国一个国家，便有超过600万个家庭在使用。自动化的智能家居不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。智能家居是现代社会最热门的话题之一，它的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行，而不论距离的远近。智能化与远程控制是智能家居的两大特点。目前，已经有越来越多的机构和个人开始了对智能家居的研究 随着网络技术的发展，特别是无线网络的发展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全。 1.2物联网的出现物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。 物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。故也有业内人士认为物联网与智能电网均是智慧地球的有机构成部分。 物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中，物品能彼此“交流”，无需人的干预。可以说，这是一个智能化的世界。智能家居是物联网最生活化的应用之一：窗帘可以自动感知光线而关闭;空调更“听话”了，天热它会把温度调低，太潮就会自动抽湿灯也知道节能了，房间里没人会自动灭掉。如此等等，不一而足。物联网的应用竟已经很广泛，遍及智能交通、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测等领域。物联网繁多的应用，造就了一个庞大的产业链，从互联网、电脑、手机、天线等IT通讯领域，到智能卡、芯片、传感器、红外线产品等工业领域，再到冰箱、电视机等制造领域，环环相扣，商机巨大。美国独立市场研究机构FORESTER预测，到2020年全球“物物互联”业务(即物联网业务)，与“人与人通信”业务(即互联网业务)之比将达到301。专家预计，中国物联网整体产业在2015年将超过一万亿元规模，2050年传感器在生活中将无处不在。可以想见，物联网发展到一定阶段，家中的电器可以和外网连接起来，通过传感器传达电器的信号。厂家在厂里就可以知道你家中电器的使用情况，也许在我们之前就知道家中电器的故障。某一天突然有维修工上门告诉家中空调有问题，我们还惊异地不相信。1.3智能家居发展历史 随着信息技术的迅速发展，智能家居系统利用先进的计算机、网络通信、自动控制等技术，将于家庭生活有关的各种应用子系统有机的结合在一起，通过综合管理，让家庭生活更舒适、安全、有效、节能。 智能家居系统设计的原则是方便用户操作、功能实用、外观美观大方。 系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品味。同时要 化繁为简、高度人性化、注重健康、娱乐生活、保护私密。 智能家居的发展分为三个阶段： 首先是家庭电子化（Home Electronice）阶段，这个时期主要是面向单个的电器，家庭电器之间并没有形成网络，亦没有大的联系。 其次是住宅自动化（Home Automation）阶段，这个时期是面向功能的阶段，一部分的家庭电器之间形成了简单的网络，主要是为了实现某个特定单一的功能，例如单一的自动抄表功能。 最后是家具智能化（Smart Home）阶段，这个时期是面向系统的设计阶段，系统通过家庭分布总线把住宅内各种与信息相关的通信设备、家用电器、报警装置并到网络节点中进行集中监控、管理，保持家电与环境的协调，提供生活、工作、学习以及娱乐的各种优质服务，营造一种温馨舒适的家庭氛围。 智能家居控制系统提供高效、舒适的家居环境，确保住户的生命财产安全；集中或远程调节家居环境的温度、湿度以及风的速度等，同时检查空气成分，提高空气质量；调节音响，电视等娱乐设施，愉悦心情；合理利用太阳能和周遭环境的变化，尽可能的节约能耗，达到合理利用资源；提供现代化的通信、信息服务。1.4 智能家居研究的目的及意义智能家居控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。系统的网络化功能可以提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。使生活更加舒适、便利和安全。因智能家居控制系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。1.5本系统设计主要任务本文利用AT89S5X、DS18B20、TC35 modem和各类家居传感器设计制作一款智能家居控制系统样机。(1)硬件部分智能家居控制系统其硬件部分主要由四大部分构成，即控制单元、传感器数据采集系统、GSM模块TC35 modem与接口和电源部分。传感器数据采集系统、GSM模块TC35 modem和控制单元完成报警等信号的处理和发送；电源部分则为各个部分提供工作电源。(2)软件部分软件设计部分主要由五大部分构成：即数据采集与数据分析部分、GSM模块TC35 modem接口程序部分、分析控制部分。其中数据采集与数据分析部分需要作实时处理；GSM模块TC35 modem接口程序部分和分析控制部分则是根据采集进行分时操作有利于提高系统效率。1.6本章小结 本章主要介绍了智能家居的概念、发展背景与历史，智能家居研究的目的与意义。以及本系统的主要任务和使用的元件。 第2章 总体方案设计2.1 系统总体设计与分析 本次设计以AT89S5X芯片为控制核心，温度，防盗，烟雾等传感器为环境信息采集源，制作一个物联网智能家居监控系统。可以通过GSM通信来控制空调机组（如风机，加湿器，风阀等家用电器），实现了远距离，多角度对家电进行实时控制。此外在本次设计中，采用多种传感器想结合，能够采集到室内的防盗，温度，亮度和空气烟雾或有毒气体等信息，并通过GSM上传给用户，使用户第一时间了解家里情况。2.1.1系统工作流程部分短信息发送TC35模块RS23251单片机信号分析处理门窗磁信号电压转 换温度传感器排风扇控制放大、整形空气烟雾传感器声光报警LCD显示 图 2-1系统工作流程2.2传感器信号采集设计与分析2.2.1 温度传感器温度器是一种在消防管理、安全防范系统中常用的报警器材，它工作可靠、体积小巧，温度是把温度信号转换为电信号，电路设计时可以在背后设计专用的卡口以便地固定在墙体或者天花板上，使用时通过设置在厨房的感温探测器和设置在客厅、卧室等的感烟探测器，监视各个房间内温度高低从而判断有无火灾的发生。2.2.2防盗传感器防盗报警的防护区域分成两部分，即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关，在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器；住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装被动红外探测器或被动红外微波双技术探测器。当家中有人时，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)设防，住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器或被动红外微波双技术探测器)撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)和住宅内区域防护的防盗报警设备(被动红外探测器或被动红外微波双技术探测器)均设防。当有非法侵入时，家庭控制器发出声光报警信号，并短信通知家人及小区物业管理部门。另外，通过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵敏度。2.2.3 信号采集设计与分析传感器是将外界信息转换成电信号的装置，其中的电信号包括数字信号和模拟信号，数字信号可以通过电气隔离直接送给单片机或微型计算机进行处理，模拟信号则利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机或微型计算机进行数据处理，实现实时测控。2.3本章小结 本章主要介绍了本系统的总体设计方案，温度传感器、可燃气体泄漏传感器、防盗传感器的使用，和用单片机或微型计算机进行数据处理，实现实时测控。第3章 硬件电路设计3.1 最小系统模块AT89S5X芯片 共40引脚，18脚是通用I/O接口（p1.0p1.7），9脚rst复位键，10、11脚RXD串口输入、TXD串口输出，1219脚:p3接口 (12,13脚 INT0中断0、INT1中断1，14,15:计数脉冲T0 T1 16,17:WR写控制RD读控制输出端) ,18,19脚:晶振谐振器，20脚接地线，2128 p2接口高8位地址总线29: psen 片外rom选通端，单片机对片外rom操作时 29脚(psen)输出低电平30:ALE/PROG 地址锁存器31:EA rom取指令控制器，电源+5V。如图3-1所示。图3-1 单片机最小系统3.2 串口模块 串口采用MAX3232芯片，MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。主要特点有：1、符合所有的RS-232C技术标准2、只需要单一 +5V电源供电 3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V- 4、功耗低，典型供电电流5mA 5、内部集成2个RS-232C驱动器 6、内部集成两个RS-232C接收器本设计中串口通信部分主要功能是连接单片机和GSM模块TC35的通信。单片机通过232串口给GSM模块发指令，使其发送包含室内信息的短信给用户，用户发送控制命令给GSM模块，GSM模块也通过此串口将指令送给单片机处理。图3-2 RS232通信电路图3.3 GSM芯片TC35模块3.3.1 TC35模块介绍TC35 模块性能指标 特性说明 信息传送内容：语音和数据 电源：单电源 3.3V 5.5V 频段：双频GSM900MHz 和 DCS1800 MHz(Phase 2+) 发射功率：2W （GSM900MHz Class 4） 1W （DCS1800MHz Class 1）音频接口：模拟信号通讯接口：RS232（指令和数据的双向传送） SIM卡操作电压： 3V/1.8V 串口通讯波特率： 300bps.115kbps 自动波特率范围； 4.8kbps.115kbps 图 3-3 TC35模块驶入图3.3.2控制TC35的AT指令单片机通过232串口发送AT指令给TC35模块，来实现读取短信和发送短信。（1）RS232串口连接由于TC35T自带RS232串口线，故只需将其连接到单片机串口即可。在程序中选择相应的串口，将端口参数设置为：速率4800、奇偶校验位无、数据位8、停止位1、流量控制硬件。（2）连接测试单片机发送“AT”然后回车，回返回“OK”表明单片机与TC35T已连接成功，TC35T能够正常工作。这时就可以测试各类AT命令。当测试命令“AT+CMGS=?”时，如果返回“OK”标明TC35T支持该指令。该指令的完整语法如下：如果此时TC35T处于PDU Mode（即“AT+CMGF?”返回“0”）AT+CMGS=PDU is given如果短消息发送成功，则返回“OK”，并显示信息号：+CMGS: ,如果短消息发送失败，则返回如下信息号：+CMS ERROR:如果此时TC35T处于Text Mode（即“AT+CMGF?”返回“1”）AT+CMGS=,todatext is entered如果短消息发送成功，则返回“OK”，并显示信息号：+CMGS: ,如果短消息发送失败，则返回如下信息号：+CMS ERROR:另外，由于使用的是TC35T，当有新的短消息到来时，需要TC35T产生提示，使用指令“AT+CNMI”。该指令的完整语法如下：AT+CNMI=,如果有新的短消息来到，则TC35T将自动返回下列提示：+CMTI: “SM”,此时读出，然后用“AT+CMGR”指令即可读出短消息内容。3.4 温度传感器模块温度采集选用了DS18B20温度传感器，其特点如下：（1）在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）测温范围 55125，固有测温分辨率0.5。（3）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温。（4）工作电源: 35V/DC。（5）在使用中不需要任何外围元件。（6）测量结果以912位数字量方式串行传送。温度传感器DS18B20实物图如图3-4所示。图3-4 DS18B20实物图本设计中，温度传感器主要测量室内的温度，根据温度大小来控制排风扇降温，同时若是采集到的温度过高，达到50度以上，则判断为室内起火，则报警，并通过单片机发送信息给用户。同时将温度值显示到lcd液晶上。电路图如图3-5所示。图3-5 温度采集电路图3.5 空气烟雾传感器模块烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，被广泛运用到各种消防报警系统中。本项目中所需要的烟雾传感器MQ-2是一种体电阻控制性的气敏器件，其所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2电气参数如下所示：(1)工作电压：直流电压920V；(2)静电功耗： 小于0.8W；(3)输出电平： 高于5V/低于0V； (4)检测面积： 10m2。图3-6 MQ-2烟雾传感器MQ-2的传感器初试输出信号微弱，不适合远距离的信号传输，而且微弱的信号也不适合AD芯片进行检测。所以在传送给单片机进行数据分析之前，设计了一个信号运算电路，把微弱的信号进行放大，方便后续电路的工作。本项目当MQ-2气体传感器在10m2范围内探测烟雾或者其他易燃气体的浓度，将检测结果从传感器中输出经过LM324运算放大电路放大后从输出模拟信号送给ADC0808模数转换器，转换成数字信号送给单片机处理，单片机根据采样值，从而分辨是否室内发生火灾。同时将烟雾值显示到lcd液晶上。烟雾传感器电路图如图3-7所示。图3-7 烟雾传感器电路图由LM324运算放大器构成一个10倍放大电路，把信号放大后送到单片机中。由公式= 1+ /计算得放大倍数为3.6 GSM模块的接口与设计GSM是Global System For Mobile Communications的缩写，由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准，GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。它的空中接口采用时分多址技术。自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。本系统采用的GSM通信模块为TC35模块。3.6.1 TC35模块组成Siemens公司的TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心，基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持FR、HR和EFR语音信道编码。 3.6.2 TC35模块通信电路数据通信电路主要完成短消息收发、与微机机通信、软件流控制等功能。TC35的数据接口采用串行异步收发，符合ITU-T RS-232接口电路标准，工作在CMOS电平(2.65V)。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位，可以在300bps115kbps的波特率下运行，支持的自动波特率为4.8kbps115kbps（14.4kbps和28.8kbps除外）。TC35模块还支持RTS0/CTS0的硬件握手和XON/XOFF的软件流控制。 3.6.3 TC35模块与MCU连接方式单片机与TC35一般采用串行异步通信接口，具有红外和通信电缆两种连接方式其中电平转换及串口通信功能以TI公司的MAX3232芯片为核心，通信速度可设定，通常为19200bps。采用红外接口的优点是单片机系统与手机电气隔离，相互不干扰，接口各自独立，使用方便；缺点是通信距离较短，红外传播的方向性对接口相对位置有要求。采用电缆连接时，数据传输的可靠性较好；其主要缺点是接口的电气参数不兼容，设计不当时就会对手机的通信质量产生影响。这个单片机系统其实就是一个具有GPRS功能的GSM手机模块加上单片机控制系统，GSM手机模块主要是用来建立无线信道，接收和发出短消息。单片机系统用来控制手机模块，并且对收到的短消息信息进行解释并执行，目前全国共有8种短消息格式包含从互联网平台发出的短消息。本系统采用通信电缆的连接方式。3.7 防盗门磁传感器模块门磁系统是一种安全报警系统，分门磁、窗磁（原理相同，形状相异）。门磁/窗磁如果不太留意是不太容易看到的。所谓的门磁/窗磁其实是门磁开关和窗磁开关的简称，由两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场，较大的是门磁主体，它内部有一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近时（小于5毫米），门磁传感器处于工作守候状态，当永磁体离开干簧管一定距离后，处于常开状态。磁铁和干簧管分别安装在门框（窗框）和门扇（窗扇）里，基本上都是嵌入式安装（也有表面式安装的），所以不是行业人士一般不太能够注意到这些。把分户门和外窗打开，看一下分户门门框顶部和外窗的窗框，就可以看到圆形的、一般是白色的元气件，其实这就是所谓的门磁窗磁。工作原理：门磁在两个箭头处有一个“钢簧管”的元器件，当磁体与钢簧管的距离保持在1.5厘米内时，钢簧管处于断开状态，一旦磁体与钢簧管分离的距离超过1.5厘米时，钢簧管就会闭合，造成短路。并将此信号送到单片机。在用户离开家时，启动监控系统事，一单门窗打开时，门磁传感器两端短路，单片机P2.3口就会收到一个接地信号，就会启动报警装置，并控制GSM模块发送信息给用户。电路图如图3-8所示。图3-8 门磁传感器接口电路图3.8 LCD模块显示模块采用LCD1602，它能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）在本次设计中，第一行为提示信息，第二行为数据信息其引脚功能如下：第1脚：VSS为电源地。第2脚：VDD接5V电源正极。第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。图3-9 LCD1602液晶显示电路3.9 AD模块3.9.1 ADC0808介绍本设计所采用的模拟多路快关的型号为ADC0808，图3-10为其引脚图。图3-10 ADC0808引脚图智能家居系统所采集的数据较多，无法同时输送到单片机中。这就学要一个模拟多路转换器，把采集到的数据一个一个的通过A/D转换电路送到单片机中。ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下：15和2628（IN0IN7）：8路模拟量输入端。8、14、15和1721：8位数字量输出端。22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。6（START）： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。7（EOC）： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。12（VREF（+）和16（VREF（-）：参考电压输入端11（Vcc）：主电源输入端。13（GND）：地。2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路，地址线选取通道如表3-11。表3-11 ADC0808地址线选取通道图3.9.2 A/D转换电路A/D转换电路如图3-12所示，单片机通过P2.0, P2.1 ,P2.2口选择ADC0808模拟信号输入端口，AD转换的信号输出到单片机的P0口。本次AD转换电路主要对采集的烟雾信号进行模数转换。 图3-12 A/D转换电路图3.9 报警模块 图3-13 报警电路图当单片机接收到烟雾超限、温度超限和门窗异常打开时，就会启动声光报警。电路通过三极管基极串连一个电阻与单片机P2.4端口连接从而达到控制蜂鸣器和led灯是否报警。电路图如图3-13所示。3.10 排风扇控制电路图 3-14 排风扇电路图 当单片机接收到烟雾和温度的值超出了正常值，但没有达到报警值时，单片机控制继电器闭合，开启排风扇给室内降温和通气。同时用户也可以发送短信给单片机控制排风扇动作，单片机P2.7口控制排风扇电源通断，电路如图3-14所示。3.11 系统电源电路任何电子设备都需要稳定的直流电源供电，直流稳压电源是将交流电压转换成稳定的直流电压的设备。一般直流稳压电源是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。其组成方框图如图3-15所示。交流变压器整流电路滤波电路稳压电路交流电源 负载图3-15直流稳压电源组成方框图电源变压器的作用是，改变电网的交流电压的大小，将220V、50Hz的市电进行降压，使变压器的副边输出的交流电压符合设计要求。然后利用二极管的单向导通性，将交流电压变换为单方向的脉冲直流电压，再利用电容储能元件组成的滤波电路，将脉动大的直流电压处理成平滑的脉动小的直流电压，即将整流电路输出的脉动直流电压中的交流成分滤掉，只留下比较平滑的直流电压，最后利用集成稳压器LM7805，让电源电路的输出电压稳定为5V，以此作为系统各个部分电路的电源。本设计所采用的电源电路图如图3-16所示。 图3-16系统电源电路图3.12 本章小结 本章节讲述了单片机最小系统、串口芯片MAX3232、GSM芯片TC35模块、温度传感器DS18B20、烟雾传感器MQ-2等，以及GSM模块等的接线图和使用方法。第4章 软件设计4.1系统主程序设计及流程图主程序流程图如下图所示。首先要给传感器预热，程序初始化结束后，系统进入监控状态。主程序设计先对传感器预热，预热同时，对传感器进行故障检测，采用软件方式检测传感器加热丝或电缆线是否断线或者接触不良。 图4-1主程序流程图在整个报警器系统工作中，AT89S5X单片机对传感器检测的烟雾浓度信号进行信号放大、A/D转换处理后，由单片机进行分析处理，同时采集温度信息和门磁信息，判断系统是否启动声光报警和通过GSM模块发送信息给用户。4.2报警子程序设计及流程图当烟雾浓度达到系统的报警预设值，此时报警器发出一种近似警笛的鸣叫声，对应输出通道的红灯闪亮，换气扇自动运行。当采集到的温度高于设定的温度时，判断为室内起火。当门窗异常打开时，判断为可能有盗窃事件。综上所有情况，只要有一个发生，报警器都会进行声光报警，并发送短信给用户。报警子程序流程图如图4-2所示。图4-2报警子程序流程图4.3 显示服务子程序1602液晶是字符型液晶，它的内部自带字符库，它可以写两行的字符，同时每行可以写40个字符，在写显示程序的时候，我们先写命令，再设定字符显示，最后写数据，在每写一次命令或数据都需要判断液晶是否忙。液晶显示程序流程图如图4-3所示：图4-3 显示服务程序流程图4.4 TC35发送短信子程序 单片机操作GSMTC35模块短信读取和发送任务，首先要检测单片机和TC35的串口通信是否正常，才检测手机号和短信中心号是否正确，如果设备都正常，则发送对应的AT指令来读取信息和发送信息，此过程中操作失败GSM都会有一个返回信息，单片机可以根据此返回信息进行判断成功与否。TC35发送短信程序如图4-4所示。图4-4 TC35发送短信程序流程图4.5本章小结 本章讲述通过主程序、报警子程序、显示服务子程序来实现只能家居监测，并通过TC35发送短信使用户了解家里的情况，根据需要实现远程控制。第5章 结束语此次毕业设计的我们从大学毕业走向工作岗位重要的一步。从最初的选题，开题报告到硬件选择、编程直到完成设计。期间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复完善，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。最后，在经过两个多月的不断学习和努力下，我终于完成了我的毕业设计智能家居控制系统设计。虽然没有完全达到设计要求，但对我个人而言，在这短暂的毕业设计过程中，