基于ARM智能家居系统设计(完整资料)

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基于ARM9智能家居系统设计基于ARM智能家居系统设计(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）摘要:这是一套综合性智能家居系统，系统包含家电控制模块，远程监控模块,安全报警和预处理模块等一系列智能家居系统核心部分.本系统以ARＭ9微处理器为核心，采用ZigBｅe等无线通信技术，综合布线技术组成家庭无线通信网络.结合家电控制端模块与高度灵敏的传感器，达到准确操作和实时通信的效果。本设计有功能丰富，操作简单的特点。关键词：智能家居，嵌入式系统，GPS,ZigBｅe1。引言智能家居是利用计算机技术、综合布线技术、网络通信技术和传感技术等,按照人体工程学原理，把家居生活里的各种电子设备有机的结合在一起，通过网络化综合智能管理和控制的一种嵌入式系统。通信、电子、传感和网络技术的不断发展和人民生活质量的提高，家居生活里的电子产品不但种类越来越丰富,功能更加完善,应用也更加普遍，而且越来越智能化，最普遍的家居生活电子产品种类达到数百种，实现对如此多的家居电子产品的综合控制是智能家居发展的趋势。文中提出基于ARM９的无线智能家居控制系统，是以ＡRＭ9微处理器为核心，结合GPRS和ZｉgBee通信技术，根据实际的需要实现对家居电子设备进行本地和远程两种方式的无线控制,本地控制是指在本地通过互联网将控制指令传输给控制系统来实现各种家居电器的监控，远程控制是指用计算机网络或手机将控制指令传输给控制系统来实现对各种家居电器的远距离监控，这两种控制方式的结合将给我们的工作和生活带来极大的便捷，是未来智能化家居生活发展的必然趋势。研究背景智能家电是计算机技术、电子技术、控制技术向传统家电产业渗透发展的必然结果。近年来随着信息化的普及应用,通讯的高层次化与自由化、业务量急速增加,以及人类对工作、生活环境的安全性、效率性、舒适性要求的提高，对家居智能化提出了强劲需求;此外在技术方面,由于电子技术、计算机控制技术、通信技术的飞速进步,也促进了智能家居的发展.目前通常把智能家居定义为利用计算机技术和电子控制技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。也就是说，首先它们都要在一个家居中建立一个通讯网络,为家庭信息提供所需的通路,在家庭网络操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行体系，实现对连接在家庭网络上的家电和设备的监控。其次，它们要通过一定的系统界面平台,构成与外界的通讯通道，实现与家庭以外的网络互通信息,实现远程控制、监视和交换信息的，最终满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的越来越高的需求.进入2１世纪,数字化技术取得了更加迅猛的发展并日益渗透到各个领域。随着Internｅｔ网向普通家庭生活不断扩展，消费电子、通讯、计算机一体化趋势日趋明显，智能化信息家电产品已经开始步入社会和家庭。智能家居在我国已经历了７年的发展。智能家居涉及不少行业领域:电子、通信、计算机、自动控制、建筑装饰等，在实际需求确定中最重要的一点不是智能化如何先进，产品如何高档，而是智能家居系统怎样与家居环境有机融为一体.智能家居怎样做到实用、易用、人性化，真正提高人们的生活品质，才是智能家居的发展方向。国内、外智能家居的发展与现状早在1979年,美国斯坦福研究所就提出了在建筑物内将家用电器、电器设备的控制线统一为家庭总线的概念。之后,在美国成立了现代住宅研究会,专门从事这一顿域的研究。1９８3年，美国电子工业协会开始制定家用电器的设计标准。1984年，第一幢智能建筑在美出现后，美国住宅建筑者协会成立了现代住宅开发公司,开始有关基础性研究工作,并在19８9年推出了将电力供应、空调控制和数据通信合成一个整体的布线系统示范单元。在这期间，智能住宅的概念在欧美等发达国家得到了广泛的认同和发展。欧洲在1985年把集成化的家居系统研究列为尤利龙计划，大力进行该方面的研究。在上世纪80年代,欧洲电器标准化委员会制定了家用数字总线标准，进一步规划了智能住宅的技术标准。在东南亚，新加坡的智能建筑技术研究处于领先水平，如宝德胜家庭智能化系统，已经用于3０多个住宅小区。在“亚洲家庭电器与电子消费品国展览会”上展示的“未来之家”，其智能品质受到人们的普遍关注。由于我国的房地产,自动化技术等起步较晚,对智能住宅的研究刚刚起步,但己经引起了有关部门的高度重视。有关机构统计表明,全球家庭智能化市场的年平均增长率为8%,家庭网络市场总额为57亿美元,智能家居产品销售额达到1４0亿美元.为了抢夺这块“蛋糕”。国内众多企业纷纷试水该产业，包括ＴCL、海尔、清华同方等大型企业利用品牌优势系入该产业，而数干家中小企业也一日益成为行业中的生力军。业界人士认为，制约该产业发展有“三道坎”：一是由于智能家居产业国家还没有统一的行业标准，很多中小企业各自为政，相互间的产品不具兼容性；第二,由于技术人员投有做深入的市场调查，开发出的产品虽然技术上具有先进性，但实用性差，操作复杂，与市场需求脱节:第三，由于技术上需要投入大量研发资金，一些中小企业没有能力持续创新，更难形成规模生产,造成产品价格居高不下.总的来说，我国智能家居信息化有着广泛的市场前景，研究适合于中国国情的智能家居系统必然有着巨大的市场前景。系统的需求分析经过前几年各商家、媒体对家居智能化概念性的宣抟，现在消费者对智能家居产品已经不断熟悉。有关调查显示，消费者已经接受了智能家居这一产品的概念且有购买意向.而在家电控制产品价格方面绝大多数的消费者的承受价位在50０0元以内,近l／3的消费者承受价位在2000元以下.然而时至今日，国内厂家自行研制、开发的智能家居产品不太成熟，而有一些国外的知名品牌由于价格太高，无法满足国内市场的需求。所以智能化家居产品的确蕴涵了无限商机。但是要真正挖掘如此大的市场,则需要研究消费者的深层需求哪。嵌入式技术在最近几年得到了广泛的发展。嵌入式处理器的性能得到了显著的提高，这就为以嵌入式为基础的智能化家居系统的发展奠定了硬件基础，使较复杂的检测和识别算法在系统中得到应用。在软件方面，出现了丰富的支持嵌入式设备的软件，使嵌入式系统的开发的难度降低。出现了大量专注于嵌入式的企业，使嵌入式开发中能得到良好的技术支持。同时智能化家居的概念也更加明确。相关的智能化技术得到了显著的发展，使开发能获得大量先进的资料.随着互联网技术的发展,宽带网络在全国范围内迅速扩展.许多新建住宅小区都将以太网铺设到了用户家庭，使得整个小区的居民通过以太网实现宽带上两成为可能。同时，随着社区服务的完善.智能小区需要通过一个安装在每个家庭的终端设备实现信息发布、物业管理、三表传送、紧急求助等功能.以往，这样的信息终端和社区服务中心通过铺设专线,如485总线来进行连接，工程量大，故障率高，且由于只能采取主机轮循方式而效率较低。如果能够利用已经铺设到用户家庭的、现成的、稳定的以太网络组建社区综合服务体系是一项非常有意义的事情。而目前基于以太网的信息终端通常采用32ｂit的微处理器和Linux等通用操作系统，这种结构开发周期短、功能强、信息交换速率高、但致命的是成本太高,这也是一直在国内无法推广的主要问题.因此,向智能小区的每个住宅提供一个基于16/32位ＭCU连接以太网的低成本信息终端。不仅具有实用价值，而且市场前景也相当广阔。２．无线智能家居控制系统总体结构及功能ZigBee设计中提出的基于ARＭ９的无线智能家居控制系统主要包括AＲＭ9核心控制模块，无线通信模块、LCD触摸屏模块和家居电器，另外还有传感检测，语音报警和电源等模块。系统总体结构模型图如图１所示.ZigBeeLCD显示模块传感器模块LCD显示模块传感器模块语音报警模块ARM9控制核心语音报警模块ARM9控制核心S3C2440GPRS通信GPRS通信手机模块电源模块手机模块电源模块计算机计算机图1结构模型图ＡRM为整个系统的控制核心，通过GPRS和ZigBeｅ无线通信网络的收发控制指令实现对家居电器进行综合监控，同时提供防火墙的功能,阻止外界对家庭内部设备的攻击和非法访问。无线通信模块分为本地和远程两部分，本地通信主要通过新型的ＺigBee无线通信技术实现系统与家居电器的通信，达到对其控制；远程通信是利用手机通过GPRS通信网络或利用计算机通过互联网实现人与控制系统的通信，进而达到对家居电器的远程监控.采用无线通信技术省去了布线使家居布局更加灵活，远程控制使家居电器工作更加贴近人们的工作和生活要求。（1）智能家居控制系统的具体功能包括：家居电器综合监控：对所控制的家居电器进行开关、工作参数的设置和工作状态的检测。安全防盗：家居中的所有与控制系统连接的电器设备均可实现与主人通信，一旦盗贼对某设备进行操作,或某设备工作状态异常时,系统将立即通知主人,以达到安全和防盗的目的。自动报警：当检测到家居环境的温度、湿度、煤气、烟气等超标,或检测到有陌生人强行开启室门或进入室内时就自动报警，告知居室主人.室内环境信息采集：采集家居环境的温度、湿度信息和煤气、烟气等有毒气体的检测.远程控制：用户远程可以通过手机短息或互联网对家居电器进行控制或工作状况查询。本地控制:用户在本地可通过计算机或家居电器本身的操作键对家居电器进行监控。（2）系统硬件实现系统硬件主要由ARM9微处理器、ＺigBｅe通信技术、GＰRS通信网络、ＬCD触摸屏、语音报警和电源等模块组成.①ARM9微处理器微处理器我们采用三星公司的ＡRM９（Ｓ３C2440)。S3C24４0是一款高性能32位的ＲIＳC微处理器,

采用了AＲM9２0T

内核,0。13uｍ

的ＣMOS

标准宏单元和存储器单元，最高主频可以达到400ＭHz,提供多款液晶屏配置。ARM920T

实现了ＭＭU,ＡMBA

BUS

和Harvaｒd

高速缓冲体系结构,这一结构具有独立的16Kb

指令Cachｅ

和１６Ｋb

数据Cache，每个都是由具有8

字长的行组成。通过提供一套完整的通用系统外设，无需配置额外的组件从而减少整体系统成本，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案.应用范围：ＡRＭ9处理器是多种应用中先进数字产品的核心ARM9系列处理器可为要求苛刻、成本敏感的嵌入式应用提供可靠的高性能和灵活性.丰富的DSＰ扩展使SｏC设计不再需要单独的DSP。此外,PPA特别适合各种应用。

消费品智能手机、PDA、机顶盒、PMP、电子玩具、数码相机、数码摄像机等。联网无线局域网、802．11、蓝牙、Firｅｗiｒe、SCSI、２.5G/3Ｇ基带等。汽车，电力火车、ABＳ、车身系统、导航、信息娱乐等。嵌入式USＢ控制器、蓝牙控制器、医用扫描仪等。存储硬盘控制器、固态驱动器等。性价比：从单一设计到永久拥有采用多种处理器授权使用方式提供单次使用许可、多期许可和永久使用许可也可以硬宏形式提供，从而缩短上市时间，降低设计风险。体系：在CｏnnecteｄCｏｍmuｎity中，有6５０多名成员支持ARＭ9处理器。业界范围广泛的编译器、调试器和RTOS工具体系众多设计服务合作伙伴可帮助完成设计任务大量第三方IP可与处理器集成。

特点：基于ARMv5TE体系结构

高效的5

阶段管道，可增加吞吐量和提高系统性能

提取/解码/执行/内存/写回

同时支持ARM

和Thumb®指令集

高效

ARM-Thumｂ交互操作允许最佳组合性能和代码密度

哈佛体系结构-独立的指令和数据内存接口

增加了可用内存带宽

同时访问I

&

D内存

改进了性能

31

x

32位寄存器

32

位ALU

和桶式移位器

增强型

３２

位

ＭＡC块

CoｒｅSight™

ETM９

接口用于增强型调试和跟踪功能

标准AMBＡ®

ＡHB™接口

协处理器接口内存控制器内存控制器②无线通信网络ＧＰRＳ网络是覆盖范围最广，性能较为完善的无线网络，ＧPＲS网络本身具有较强的数据纠错能力，数据传输速率最高可达12８Kb／s，能够保证数据传输的可靠性和实时性.ＺigBeｅ技术组成的无线传感器网络结构简单、体积小、成本低；采用GPRS网络进行数据传输的模块体积小、功耗低,适合作为无线传感器网络的数据节点，ZigBee技术与GPRS通信网络相结合组成新的无线通信网络。GPRS

ＤTU无线通信模块采用成都众山电子有限公司的ZSD211０

GＰＲS

DTU.ＺＳＤ2110是一款使用GPRS网络进行数据无线透明传输的嵌入式DTＵ模块。内置工业级GPRS引擎和嵌入式处理器.支持PＰP、TCP、UDP、IＣMP等众多复杂网络协议和SＯCＫET标准,提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。用户不用关心复杂的网络协议,使用TTL串行通信接口,就可以进行无线数据收发,使系统能够随时随地接入Iｎteｒｎｅt.ＺigBｅｅ技术是一种新型的无线、短距离、低功耗组网通讯技术，具有低复杂度、低功耗、低成本、高效率，可靠度高和网络覆盖面积广等技术优势,工作在免费的2。4GHz－２.5GHzＩSＭ微波段，具有较强的抗干扰性和设备联络功能，能够实现1500m的全向识别，传输速率最高可达１0M

bit／s，它支持３种主要的自组织无线网络类型，即星状结构、网状结构和族状结构，这些网络具有较强的网络健壮性和系统可靠性.基于以上特点ZigＢeｅ广泛应用于智能家居控制、工业控制系统。本文采用的ＣC24３０是一种真正的系统芯片（SoC)CＭOＳ解决方案，这种解决方案能够提高性能并满足以ZigＢeｅ为基础的2。4GHz

ISM波段应用及对低成本，低功耗的要求，它结合一个高性能2。4GHz

DSSS(直接序列扩频）射频收发器核心，ＺｉｇBｅe核心模块图如图2所示.图2ZigＢee核心模块图ZigBee是一种新兴的短距离，低功耗，低数据数率，成本低，低复杂度的无线网络技术;基于802.15。4标准；ZigＢee有三个可以使用频段，国内采用２。4Ｇ的ISＭ频段;ＺｉgBeｅ无线的传输带宽在20—250ｋｂｐｓ范围，适合传感器数据采集和控制数据的传输；ZigBee网络节点容量达到65535个,具有非常大的组网优势ZiｇBｅe的作用：无线控制或无线传感器网络；组件PAN；设备之间的无线数据通讯;无线控制灯，开关.温控器，电气用具等.应用：ZigＢeｅ作为一项先进技术在生产生活中也有许多应用,如农业,工业,电子，以及人们的家庭生活。给人们的生活和工作以及社会发展带来了很大的便利.如图3所示。消费电子工业农业商业TVVCR消费电子工业农业商业TVVCRCD监视传感器Pc机的外围设备Pc机的外围设备个人健康监护低速无线设备←鼠标键盘监视诊断器低速无线设备鼠标键盘监视诊断器家庭自动化玩具和游戏家庭自动化玩具和游戏保安，HVAC保安，HVAC，照明玩具，游戏器具图3ZigBee应用框图③传感器与显示模块传感器包括煤气、烟雾等有毒气体检测器，人体红外探测器，门窗磁开关,温度、湿度、光照度传感器等,所有的传感器都与无线传输模块P１R2000连接,构成无线传感器网络并与控制系统实现实时通信.显示模块选用低电压低功耗的ＬCＤl2８３2液晶显示屏,LＣDｌ2８32是一款分辨率为128×32的中英文图形液晶(黄色背光）显示模块，具有4位/8位并行2线或3线串行多种接口方式，内部置有8１9２个16×16点阵的一级、二级简体汉字和1２8个16×8点ＡSＣIＩ字符集，用来显示８×2行16×１6点阵的汉字对话信息，构成全中文人机交互图形界面并显示当前时间、日期、星期、湿度、温度、定时提醒等信息和煤气等有毒的含量超标时报警提示的输出信息。3．智能家居控制系统硬件部分本系统通过互联网将手机与ARM9建立联系，采用ZｉgBeｅ无线通信技术实现ARM９与ＳTＣ８9C52的通信,再通过STC89C５2实现对家电的控制。系统整体机构如图4所示。ARM9网络模块互联网手机ARM9网络模块互联网手机ZigBeeSTC89C52GSMZigBeeSTC89C52GSM家电家电图4系统整体机构(１)控制单元设计本系统的处理器可以分为两类：一类是作为整个系统的信息交换中心和网络通信接口的中央控制器，需要性能较高的芯片,这里采用AＲＭ9系列的S３C2410微控制器；另一类则是作为家电控制器使用的,不需要很快的运算速率和很大容量的内存，这里选用STＣ89C5２单片机。(２)天然气泄漏报警及预处理电路当天然气发生泄漏时，MQ—5气体检测模块的信号输出低电平，单片机检测到P1.0口出现低电平，由单片机的延时函数延时一会，再判断若还是位低，则启动蜂鸣和Leｄ灯声光器报警。同事通过与单片机相连的GSＭ模块发送告警信息给用户手机.气体检测模块如图5所示.图５气体检测模块（３）温度采集模块温度传感器选用DALLAS公司生产的温度传感器DS18B20，它具有微型化,低功耗，高性能，抗干扰性强等优点.本系统利用DS1８B２0测室温,将测得的值再传个单片机，单片机再将通过计算得到的温度信息传个中央处理器S3C241０，再发给手机端。测温模块接线如图6所示。图６测温模块接线（4)开窗模块使用ＵLN2０03驱动芯片来驱动28BＹJ4８直流步进电机,从而实现窗户的开启和关闭.单片机开窗或关窗的命令时,给与ULN2003相连的４个I/O口发送信号，使ＵLN2０03得到驱动２8BYJ48所需的信号并控制电机正反转，步进电机带动与窗户相连的传送带，便可实现开窗，关窗的功能.开窗模式的连接如图7所示.图7开窗模式（5)家电遥控采用红外线发射管发射红外波，利用已编好的单片机程序,借助于单片机的P1．0管脚控制８550(PNP)三极管来控制红外波的有无,这样就可以达到发送正确的红外波长，以至于电气设备能够识别该模块发射的每个红外波,达到用户的遥控要求。家电遥控模块如图8所示。图８家电遥控模块4.．系统软设计整个智能家居控制系统以AＲM9微处理器为核心，ZigＢee等其他部分为辅,同时也支持C语言和汇编语言，本系统采用C语言与汇编语言混合编程组成.低层驱动由汇编语言编写，对外留C语言接口，人机交换采用Lｉnuｘ嵌入式实时操作系统.系统软件由系统主程序、初始化子程序、ZｉgBee通信子程序、GPRS通信子程序、传感检测子程序、显示子程序、报警子程序、数据处理子程序和远程控制子程序等模块组成。这一完整系统将各部分核心元件结合起来，与操作系统相辅相成，共同构成智能家居系统。而且这一系统兼具各种功能,将各种系统完美结合起来.它会在不断电的情况下自主运行,不用主人管理和操作。如若发生任何情况都会及时反馈给主人的手机，达到完美警示的效果。程序软件流程图如图9所示。开始开始初始化初始化启动警报通知主人启动警报通知主人 Ｎ状态是否正常状态是否正常ﻩY家居电器控制判断控制类型家居环境检测家居电器控制判断控制类型家居环境检测空调控制子程序烟气监测子程序空调控制子程序烟气监测子程序家居安全检测家居安全检测热水器控制子程序温度检测子程序热水器控制子程序温度检测子程序微波炉控制子程序湿度检测子程序安全防盗门子系统微波炉控制子程序湿度检测子程序安全防盗门子系统光度检测子程序光度检测子程序电冰箱控制子程序电冰箱控制子程序煤气检测子程序家居电器运行状态检测子程序煤气检测子程序家居电器运行状态检测子程序电视剧控制子程序电视剧控制子程序检测结果合格？ Ｎ检测结果合格？家居灯光控制子程序N家居灯光控制子程序 Ｙ其他设备控制子程序家居环境良好其他设备控制子程序家居环境良好●结束●结束图9程序软件流程图智能家居软件部分由于Andrｏiｄ操作系统源码开放程度高，Androｉｄ手机在手机市场占有很高份额,所以本次系统的软件部分是利用jaｖa开发工具开发的一款Anｄroid手机上使用的智能家居软件,这样更有利于智能家居系统的推广和使用，软件设计的流程为通过手机向智能家居中控制系统发送控制命令,具体流程如图所示。通过对不同指令编码,再通过stｏｃｋ编程将不同指令发送给家庭网关。如图10所示。AndroidAndroid手机控制界面关窗开窗灯关灯开关窗开窗灯关灯开按键按下按键按下创建创建socket端口控制系统接收数据控制系统接收数据发送控件命令发送控件命令关闭关闭socket端口图10Ａndroｉd手机软件路程图５.设计结果经过这次课程设计,我了解到了基于ＡRM9的智能家居的相关内容以及开发的基本流程，通过众多的设计理念，强化了自己的编辑能力，加深了对这一先进技术的理解，同时加深了对计算机相关知识的理解和运用。设计可以达到预期的效果和大量的资料查询以及试验分不开。但是因为时间不足和精力不够的原因，智能家居系统的功能设计还不够完善，在未来时间充裕、技术更成熟的情况下,功能设计可以更加完善，如：（１）家电控制板与ARM的协同合作.（２）系统控制功能方面还需扩展,如GＳM模块,ＧPRＳ网络通信等。（3）系统的运行信息实时保存。如传感器报警的记录,用户的登陆和控制的记录等。6。结论本次我们设计的智能家居系统,在使用上易于操作,远程控制实时可靠，性价比高,不仅能远程操作，且具有很高的安全性,便捷性.本文提出了基于AＲM9的无线嵌入式智能家居控制系统的总体解决方案,该方案主要以微处理器ＡＲＭ9为核心,采用ZiｇBee和GＰRＳ无线通信技术、传感技术和互联网技术，实现了对家居电器进行本地和远程的无线监控，克服了传统的仅限于有线和本地的家居监控方式，解决了当前市面上一些家居产品功能简单,协调能力差的问题，同时提高了家居控制系统的智能化程度，可靠性,抗干扰性。优化了人们的生活方式,具有较高的实用价值.在当代社会全面信息化、数字化、智能化和自动化的社会趋势下，家居的智能化必将成为未来家居发展的新方向，因为随着社会的进步,科技的进步，人们的生产生活水平的不断提高,人们对生活的需求也会越来越高。而且这是社会不断向前发展的必然过程。因此我们应该加大对这一新型系统的研究,这一系统除了拥有很大的实用价值和广阔的市场外,也能大大提高我国家庭信息智能化程度，增强文化软实力.智能家居的智能化和人性化,也更加贴合我们的生活.7。参考文献［1］锐极电子科技有限公司.ＡRM＆Linｕx嵌入式系统开发详解。北京航空航天大学出版社,2０09［2]孙纪坤，张小全编著.嵌入式Linux系统开发技术详解。人民邮电出版社，２01０［3］张永德，卫军峰，高安邦。基于DSP智能家居控制系统设计。北京电子工业出版社,２011[4]王晨营.基于ARＭ9的嵌入式远程监测系统的设计与实现[D]。北京邮电大学出版社，２01１［5］陈得民．基于无线传感器网络的远程智能抄表系统设计。北京航天航空大学出版社，20１1［6］佘新平。数字电子技术(第二版)。北京邮电大学出版社，2012学生毕业论文(２015届）题目（中文）题目（中文）基于Arduino的智能家居控制（英文）（英文）SmartHomeFurnishingcontrolbasedonArduino系别系别：专业：专业：班级：姓名：姓名：学号:指导教师指导教师：韩山师范学院教务处制诚信声明我声明，所呈交的毕业论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证,除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，我承诺，论文中的所有内容均真实、可信。毕业论文作者签名：签名日期：201４年１1月6日摘要：基于Arduino的智能家居控制系统以ArduｉnｏUＮO单片机为核心通过联合W５１00网络模块搭建本地的WＥB服务器，通过Ａ／D采集各引脚连接的室内环境传感器的数值并进行处理，实现家居环境信息的智能采集；通过RＦＩD模块连接第二块ArｄuｉnoUNＯ单片机构建刷卡门禁模块，实现智能门禁;使用蓝牙模块、5050全彩LED模块及ArduinoNanｏ单片机搭建室内智能灯光模块，通过安卓客户端使用蓝牙协议进行连接，实现灯光亮度及色彩的远程控制及智能开关；通过安卓客户端使用HTTP协议请求该服务器获取室内环境数据并传输到安卓客户端，实现室内环境的实时智能检测；通过安卓客户端使用HTTＰ协议传输控制命令到服务器，实现本地WEB服务器连接外围电路的远程控制；最后通过核心板搭建的WEB服务器链接各个功能模块,组成一个功能完善,扩展性强的智能家居控制系统。本设计代替了传统家居设备手动机械控制,具有效率高,使用方便，可控性强等优点。关键字：Arｄuino单片机;WEＢ服务器;高效率；可控性强.Abstracｔ:Aｒｄuiｎo—ｂasediｎtｅlliｇentｈomecontrolsｙstｅmtｏArｄuinoUNOmicrocontrｏｌlercｏrenetwoｒkｔhrｏughｔhejoｉｎtW5100ＥｔhｅrnetShｉeldmodｕlｅbｕiｌdlocalＷＥBserｖer,viaA/Daｃquiｓiｔionvalueｏfindoorenviｒonmentａlｓensoｒsconneｃｔeｄtoeacｈpiｎandproceｓsing，smarthomeenｖirｏｎmentiｎforｍatiｏｎcolｌeｃtion；viaＲFIDmodｕletobuildaｓeconｄＡrduinｏUNOmｉｃroｃonｔｒollercardaccesｓｍoduｌｅ,ｉntelliｇeｎtaccessｃｏnｔrol；usinｇBlｕｅtoｏthmodule,５050fuｌl－ｃoｌｏｒLEDｍoduleｓandArdｕinoNanｏmｉcrｏcoｎｔｒｏllerｂｕiｌtindooｒｉntｅlliｇenｔliｇhｔｉngmｏduｌeｆｏｒcoｎnｅctionｕｓｉngthｅBlueｔoｏtｈprotocolbyAndroｉｄcliｅnt，ａｃhieｖelightlevelｓanｄcｏｌorrｅmｏｔecontrolａndinｔｅlligentswitｃｈ；indooｒeｎvironmentalｄataaｃqｕisitiｏnviaAnｄroｉdｃlientusiｎgHTTPprotocolrequｅstｓtotｈｅserveｒaｎdtrａnsｍittedｔotheAｎdroidclienｔ,ｔoachievereaｌ－timeｉｎtellｉgencｅtｏdｅtecｔｔｈeindｏorｅnviroｎmeｎt；usiｎgｔheHTＴPprotｏｃoltｒａｎsmisｓionconｔroｌｖiaAndroidｃｌｍａndtｏthesｅrver，WEＢserverfｏｒlocalｃonnｅctioｎofpeｒipｈeｒalｃircｕitsｒeｍotecontrol；ａｎｄｆinallｙｔheｃoreboarｄseｔuｐbytｈeWEＢsｅｒｖeｒlinkstoｖarｉousfunctionalmodulｅstofoｒmafunctｉoｎal，stroｎgｅxｐansionoｆsｍarthoｍecontｒolsystｅｍ.Tｈedesignreｐlaceｓｔheｔradiｔioｎalmaｎualｍecｈａnicalcoｎtｒｏlｈomｅｄeviｃeｓ，wiｔhｈｉghｅffｉｃｉｅncy，eaｓeofｕsｅ,ｃoｎtrollabiｌitｙaｎdｏtherａdvantaｇes．Ｋeyｗｏrdｓ:ArduiｎｏSCM;WＥBｓerver；higｈefficieｎcy;coｎtrollaｂｌe.目录ＴOC\t＂一级标题,1,二级标题,２”\h1．概述ＰAＧERＥＦ＿Tｏc4043270２2\h1HYPERLINK\l＂＿Ｔｏc4０43270２３＂1.1课题研究的背景３27023\ｈ1HYPERＬINK\l”＿Toｃ4043270２4”1．2国内外发展现状ＰAGＥRＥF_Ｔoｃ40４３2７024\h1HＹPＥＲLINＫ1。３本课题的研究的内容及目的PAGERＥF_Toc4０４327０2５\h1HYPＥRLＩNK\l”_Toc404３2７０26＂2．系统结构分析PＡGＥRＥF_Tｏｃ４043２７02６\ｈ2HYＰＥRＬIＮK\l＂_Ｔoc４04327027"２.1系统结构组成ＰAGＥREF_Toc4０4327０２７\h2ＨYPERLINK\l”_Ｔoc40432702８＂2。2系统的基本功能PＡGEＲEF_Toc４043２７028\h２HYPＥＲＬINK\l”＿Toc404３27029”2.3系统的工作流程ＰＡGEREF＿Toc40４３270２９\h3HYPＥRLINK\l”＿Toc４04327０3０”３。硬件设计PAGＥREF_Toc40432７0３0\h5HYPERLIＮK\l”＿Ｔｏc4０432７０３1”3。１核心模块PAGERＥF_Toc40４327031\h53．2灯光模块ｈ7HYPEＲLINＫ３.3检测模块PＡGEREF_Toc4０4327０３3＼ｈ9３.４外围电路模块PAGERＥF_Toc４０4３２7０３4＼ｈ10HYPＥRLINK４。4节奏灯光的程序设计:PAGEREF＿Toｃ40432703９\h115．总结ＰAGEＲEF_Toc40432704０＼h１25．1系统总体效果图PＡGEREF_Toc40４3２７０４1\ｈ12ＨＹPERLINK\l”_Toc4０4327０42＂５.2系统实现的功能PAGＥREF_Tｏc４0４327042\h１5HＹPERＬIＮＫ附录：PAＧEＲEF_Toc4０４32７044\ｈ161.灯光模块电路设计图PAＧＥRＥF_Toc40４327045\ｈ16HYＰERＬＩＮK\l＂＿Toｃ404327046"2.检测模块及外围电路接线图PＡGＥRＥＦ_Tｏc40４3２7046\ｈ163．单片机端程序PAＧEＲEF＿Toc４0４327047＼h17ＨYPＥＲＬINK\l”_Ｔoc40432７048＂参考文献PAGＥREＦ_Toc4０４３27048\ｈ2２致谢PＡGERＥF_Toｃ404３2705４\ｈ2３基于Ardｕｉno的智能家居控制系统1．概述1。１课题研究的背景随着物联网技术的广泛应用与发展,智能家居的应用越来越广泛.与传统的家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境,提供全方位的信息交互功能。现代生活中的家居电器数量急剧增多,传统家居电器的机械化控制方式已经不能完全满足现代生活的需求,伴着家居电器的使用越来越广泛，一个智能化的控制系统,不仅能够帮助家庭与外部保持信息交流畅通，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.该系统的市场发展潜力尤为可观。1。2国内外发展现状近年来随着现代互联网技术的发展，智能生活的理念深入人心,物联网和智能家居真正开始走向人们的视野.随着现代电力电子技术和电子元件制造工艺的发展,物联网设备的自动化程度和稳定性得到很大的提高，物联网设备也逐步向轻量化、自动化和智能化发展，还有高可靠性、高可控性、高效率等特点，功能不断增强和完善,这推动了智能家居技术的迅速发展,相继出现了多种多样的智能家居设备,如NEＸT恒温器，空气净化器等，但国内外对本课题的研究尚存在待解决的问题：(１)家居智能化水平较低；（2)使用的平台不统一，功能单一且不完善;（3)价格相对昂贵,普及的难度比较大。1.３本课题的研究的内容及目的本系统以联合EtherｎｅtShield网络模块的ＡrduinｏUＮO单片机为核心,能通过安卓客户端使用蓝牙协议及HTTP协议连接外围电路及各类传感器，实现室内家居的远程检测及智能控制。研究目的基于生活的便捷及高效的方向出发，主要是为了改进当下传统家居的控制方式落后及使用不方便等缺点，本设计的智能远程控制代替了传统家居设备手动机械控制,不仅效率高、成本低、使用方便、可控性强,更能提升家居便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。2．系统结构分析２.1系统结构组成系统的结构组成示意图如图1。系统由五部分组成：ＡPP客户端、灯光模块、核心模块、检测模块、外围电路。各部分组成如下：(1)APP客户端为ＪAVA语言编写的安卓客户端；(2）灯光模块由ArｄuiｎoNaｎｏ单片机连接蓝牙模块及全彩LEＤ模块组成；(3)核心模块通过ArduiｎoUno单片机连接ＥｔhernｅtＳhｉeld网络模块组成,核心模块不仅是本系统的中央处理器,而且通过连接无线路由器搭建了本地的WＥＢ服务器;（4）检测模块由气压传感器、湿度传感器、气压传感器共同组成；（5）外围电路由简单的发光二极管及各类元器件组。图1系统结构组成框图２．2系统的基本功能系统实现的功能如图2所示,系统的各部分具体功能如下：（１)通过ＡPP客户端使用蓝牙协议连接灯光模块,在ＡPＰ客户端中实现LED灯光颜色，亮度的智能调节；（２)通过APP客户端使用蓝牙协议连接灯光模块，在APＰ端播放器中开启一段音乐，灯光模块会随着音乐的节奏进行规律性地闪烁;(３）通过AＰＰ客户端使用HTＴP协议连接核心模块,实现在APP端对外围电路的远程开关控制;（4）检测模块将基本的环境信息采集后通过ＩO口传输给核心模块,再由APP端通过ＨTTP协议请求ＷEＢ服务器的数据,实现在AＰP端对室内环境信息的实时监控；（5）通过APP客户端使用HTTP协议连接核心模块，设置特定温度时外围电路的工作状况，当检测模块检测到温度达到或低于预设温度时，外围电路电器将智能调整工作状态。图2系统基本功能框图2.3系统的工作流程系统的工作流程分为两部分组成：APＰ客户端通过蓝牙协议控制灯光模块，具体流程图如图3所示：图3灯光模块控制具体流程图(2)AＰP客户端通过HTTP协议控制外围电路，具体流程图如图4所示：图4外围电路控制具体流程图3。硬件设计整个系统电路可以分成四个模块：核心模块、灯光模块、检测模块、外围电路.下面我们对这四个电路模块进行理论上的分析。３．1核心模块核心模块由Aｒdｕｉｎo单片机及Ｗ51０0网络模块通过直接总线连接构成，连接方式如图５所示。图5直接总线连接原理图ArduiｎoUNO是作为Aｒdｕino平台的参考标准模板，是ＡrdｕiｎｏUSB接口系列的最新版本。UNO的核心控制器件是ＡTｍｅga328处理芯片，数字输入/输出口共计有14路:６路PWM输出端口，６路模拟输入端口,一路ICSPｈeaｄeｒ，一个16ＭHｚ晶体振荡器，一个电源插口,一个USＢ接口和一个复位按钮，控制板能同时兼容5Ｖ和3.3V的供应电压。原理图如图6所示.图6ＡｒdｕinｏＵＮＯ单片机原理图W51０0是一款多功能的单片网络接口芯片,内部集成有10/10０Mｂｐｓ以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。使用W5100可以实现没有操作系统的Inｔeｒneｔ连接。W51０0与IEＥE8０２。３1０ＢＡSE-T和80２。3u100ＢASE-ＴX兼容。Ｗ510０内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的TCＰ/ＩＰ协议栈、以太网介质传输层和物理层。全硬件ＴCP/ＩP协议栈支持TCP,UDP，ＩＰｖ4,IＣMP，ARＰ,IGＭP和PPPoE等。网络模块原理图如图7所示。图7Ｗ51０0网络模块原理图3。2灯光模块图8灯光模块总体原理图整个灯光模块可以分成三个部分：ArduinoＮａｎo单片机、蓝牙模块、5050全彩ＬED模块。ＡｒdｕinoNaｎo是AｒduinoUＳB接口的微型版本,最大的不同是没有电源插座以及USB接口是Mini—B型插座。AｒduinoNａｎo是尺寸非常小的而且可以直接插在面包板上使用。其处理器核心是ATｍega３２8,，同时具有1４路数字输入／输出口,其中6路可作为PWM输出,8路模拟输入,一个1６MＨz晶体振荡器，一个mini-BＵSＢ口,一个IＣSPｈeａdｅr和一个复位按钮.ArduiｎoNａｎo单片机原理图如图9所示.图9ArdｕinoNaｎo单片机原理图灯光模块采用的是ＨC—05蓝牙模块，电路原理图如图1０所示.蓝牙是无线数据和语音传输的开放式标准，它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来.它的传输距离为10cm~１０m，如果增加功率或是加上某些外设便可达到100m的传输距离。它采用2。4ＧHzISM频段和调频、跳频技术，使用权向纠错编码、ＡＲQ、TDD和基带协议。TDMＡ每时隙为０。６２5μs,基带符合速率为1Mb/ｓ。蓝牙支持６４kb／s实时语音传输和数据传输,语音编码为CVＳD，发射功率分别为1mW、2．5mW和10０mW，并使用全球统一的48比特的设备识别码。由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合,加上该技术功耗低、对人体危害小,而且应用简单、容易实现，所以易于推广.图10HC-05蓝牙模块原理图5050全彩LED模块内置控制芯片，仅需1个IＯ口即可控制多个ＬＥD芯片内置整形电路，信号畸变不会累计，稳定显示三基色256级亮度调剂,16万色真彩显示效果,扫描频率不低于４０0Hz/S串行连级接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码，刷新速率3０帧/秒时，低速连级模式连级数不小于5１2点,其原理图如图11所示。图115050全彩LＥD模块原理图3。3检测模块检测模块由ＤHＴ11温湿度传感器及BMＰ08５气压传感器组成。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，其原理图如图１2所示，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性.传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接，具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。图12DＨT11温湿度传感器原理图BＭP0８5是一款高精度、超低能耗的压力传感器，其示意图如图13所示,它可以应用在移动设备中。它的性能卓越，绝对精度最低可以达到0.0３hＰa，并且耗电极低，只有3uA。BMP0８５采用强大的8-pin陶瓷无引线芯片承载（LCＣ）超薄封装，可以通过IＩC总线直接与各种微处理器相连.图13BMP０85压力传感器原理图3。4外围电路模块外围电路由耗电设备直接通过Ｉ/Ｏ口连接到Ardｕino的相应接口上组成,其原理图如图14所示。图１4外围电路模块及检测模块接线原理图４。软件设计4。1ＡPＰ端程序设计:作为系统的控制端部分,ＡPＰ端使用全球占有率最高的andｒoｉd系统，具有极佳的普适性；其程序设计分为两个部分:（1)蓝牙连接控制：APＰ端先通过ＢluetｏｏthAdapｔeｒ协议搜索获取本地的蓝牙列表,手动选择蓝牙设备后通过调用BluetｏothSocｋｅｔ对象的方法与灯光模块的HＣ－05蓝牙模块进行通信，再由ｇetＯutpｕｔStｒｅａm()方法以数据流的形式输出控制指令，HＣ-05蓝牙模块接收控制指令后传输给ＡrduｉnoNａno单片机进行处理,最后ＡPP端关闭输出，完成灯光模块的控制。（2)HTＴP连接控制：ＡPP端通过HTTP协议连接ArduiｎｏＵno单片机与W5100网络模块共同搭建的WEＢ服务器，采用ＡJAＸ技术使用Javascript向服务器提出请求及发送控制指令，从而完成对ＷＥＢ服务器采集到的环境信息的获取及远程控制外围电路。４。2WEB服务器程序设计：WEB服务器通过Ａｒduｉnｏ单片机的编程语言搭建，通过使用以太网库，AｒｄuｉnoUno单片机将能够通过W５１０0模块回应AＰP端的HTTP请求,通过APP端内嵌的ＷＥB浏览器连接到特定的ＩP地址后,ArduinｏUno单片机便可以通过HＴTP协议从模拟引脚端获取的检测模块检测到的环境数据,最后通过HTTP协议反馈检测数据到AＰP端。４.3灯光色彩亮度调节:APP端将取色盘上的RGB颜色及亮度条百分比转换为特定的数据流格式后（格式为（255，２55,２55，1００）,由蓝牙模块接收并输出给AｒduinoNaｎｏ单片机，再由ＡrduinoＮaｎｏ单片机分析处理后传输给5050全彩LED模块进行显示,完成灯光模块的色彩及亮度调节.4.４节奏灯光的程序设计：节奏灯光的程序设计分为两部分:(1)andｒoid音乐频谱获取:利用数字信号处理的知识把时域上连续的信号（波形）强度转换成离散的频域信号（频谱）。频谱反映的是音乐在某个连续时间段内，声音的震动频率.(2）频谱转换及传输：通过采集震动频率将其转化为特定格式的数据流,在Apｐ端以BluｅtoothSocｋｅt方法传输给ArduiｎoNａｎo单片机进行处理，从而实现节奏灯光。5.总结5.１系统总体效果图图1５系统总体效果图图16智能灯光效果图图１7ＡPＰ端主界面图图18AＰP端实时环境界面图5。2系统实现的功能（１)160０万色的LＥD灯光色彩调节及100级灯光亮度调节。(2)实时的室内温湿度及气压的监控.（3）智能感知温度并智能调配室内电器工作状态.（4)远程的智能家居开关控制。5.3不足及改进之处（1)由于Apｐ端采用了Ｖisｕａlizer类，所以在aｎdroid2.３以下的版本是无法支持。(2)由于使用HTTＰ协议所以远程控制时会存在２到３秒内的延迟.（３）由于安卓的系统定制版本繁多的原因，在极个别手机上会出现应用崩溃的问题。附录：1.灯光模块电路设计图2.检测模块及外围电路接线图3．单片机端程序voidｌoop(）{//ｈttp：//１９２。168。1．1７7/［1,１23，112]数据格式/／lisｔenｆorinｃoｍｉnｇcｌｉentsＥthernｅtClientclｉｅnt＝server．availabｌe（）;if(clｉeｎｔ){Seｒiａl.printｌｎ（”ｎｅｗclienｔ”）;/／anｈttprequestendswithablａnkｌineｂooleancurrentＬineIｓBｌａnk=true;whiｌe（ｃlｉenｔ.cｏnnｅｃteｄ()){if（cliｅnt.aｖailable（））｛ ／/获取客户端的数据chａrc＝client．read（）;if（ｃ==’［’）ResponｓｅＢegin=ｔrue;eｌseiｆ（c=='］’）ResponsｅBeｇin=false；if(RｅsｐonseBegiｎ）ｒｅtｕｒnVaｌuｅ+=c；Sｅｒiaｌ。writｅ（c);//ｉfｙou＇vegｏttｅntoｔheｅｎdoｆtｈelｉｎｅ(ｒｅceiveｄanewｌine//ｃｈaracter)aｎｄｔhｅlineiｓblａｎk,thehtｔprequｅsthａsended,//sｏyoｕｃaｎseｎdarｅplyiｆ(c=＝＇\ｎ’＆＆cｕrｒeｎtLinｅＩｓＢlanｋ）{Sｅｒiａl.priｎｔln(ｒeturnＶalue）；parsingString(）；Ｓerial．println(id);Ｓｅｒial．pｒｉｎtｌn(key1）;Serial．ｐｒinｔlｎ(ｋey2）；ﻩif（iｄ.ｅquals（＂1＂)）｛／/温度ﻩ//sｅnｄaｓtandardｈtｔpｒesponsｅｈｅａdeｒcｌieｎt。pｒinｔln(”HＴTP/1。1２０0OK＂）;cｌiｅnt．prinｔln（"Conｔent-Ｔｙpe：ｔeｘt/ｈtml”);cliｅnt.printlｎ(”Connｅctｉｏｎ：cｌose"）；cｌienｔ．prinｔln（）;ﻩ/／theconｎｅctionwillbeｃloｓedaftercompleｔionｏftheｒespｏnｓegｅｔTempData()；/／获取温度cｌiｅｎt。print(ｄａttemp)；//输出ﻩ｝elseif(id．eqｕａls（"2＂））{/／LED亮度setLｅdＢrightｎeｓs(kｅｙ1。ｔoＩnt（））;ﻩ}eｌseif(id。eｑuａｌs(＂３”)）｛／/湿度clieｎt．prｉnｔlｎ（"HＴTＰ/1。１2０0OK”）；client．priｎtln（＂Coｎtent-Type:text／htmｌ＂）；cliｅnｔ。println(＂Coｎnｅction：close"）；clieｎｔ.ｐrintｌｎ（）；geｔHT（）;cｌiｅnｔ．ｐrint(hｕmidity１1);/／输出｝elseif(ｉd.eqｕals（"4”)){／/温度clｉent.prinｔｌn(”HTTP/１。1200OK"）;cｌienｔ．printlｎ(”Conteｎt-Type:texｔ/htｍl＂）；ｃlｉeｎt。priｎｔlｎ(＂Conｎection：cｌｏse”）；ｃｌｉent.ｐrintln（);getHT（)；ｃlｉenｔ．print（tｅmperature11）;//输出｝eｌseif（id。eｑｕals（"5"))｛／/温度［5]，使用的cliｅｎt.println(”HTTP/１。１200OK”);clienｔ．priｎtln("Content-Type：tｅxt／ｈtｍl”）;clienｔ．printlｎ（"Conｎection：cｌose"）；client.printｌn(）；tempeｒatｕｒe=bｍp085ＧeｔTemperatuｒｅ（bmｐ０85ReaｄＵＴ()）；clieｎｔ。print(0．1*teｍｐerａture）;//输出 }elseｉf（iｄ．equals(”６＂)){//气压ｃlｉｅnt。prinｔｌｎ(”HTTP／1.12００ＯK")；client.printｌn(＂Coｎｔent-Type：tｅxｔ/hｔmｌ＂);cliｅnｔ。ｐriｎｔlｎ（＂Connectiｏn：cｌose")；clｉenｔ.prｉnｔlｎ(）；pressure=bmp０８5ＧetPressｕre（bmp085ＲｅａdＵP（））;ｃlｉent．ｐrint（pressure）;//输出 ｝eｌseｉｆ（id。eqｕals（”7＂））{／/开关［7,1，１],［模块，开关，是否开]ﻩswitch(key1.toInt（)）｛／/选择输出口caｓe1:ｋａiｇuan（lｅd1)；brｅak;ｃase2:kaiguaｎ（lｅd2);ｂreak;ｃase3：kaｉgｕaｎ(lｅd３）；breａk;ｃasｅ４:kaiguan(lｅd4);breａｋ;cａsｅ５:ｋaｉguan（leｄ5）；ｂｒｅak；caｓe6：kaiｇuａn(led6);ｂrｅａk；case7:kaiguａn(ｌeｄ7）;ｂｒeａk； }clｉeｎt.ｐrinｔln（”HTTP/1。１20０OK＂)；ﻩ｝eｌseif(id．equals("8＂））{/／开关［８，50０,１]［模块，时间(秒）,是否开(1，0)]unｓiｇnedｌｏngｔime=mｉllis（); ｔime１＝ｔime+(key1．toＩnt(））*１０0０；ﻩstａｔuｓ１=ｋey2。tｏＩnt(）；Ｓerial。println(”timｅ１=”）;Serｉａl．priｎtln（ｔime1）;Serial.println(time);ﻩ｝elseｉf（iｄ.ｅquａls(”９”))｛///／开关[8，26］传温度值，默认2６℃temp_ｓeｔ=（keｙ1。toIｎt（)）*10;Serial．priｎtln(”temp12＝”)；Ｓerial．println（temp_sｅt）;ｔemｐerａtｕrｅ=bｍp０85GetTｅｍｐerature（ｂmｐ085RｅadUT（)）；Sｅrial.prｉnｔｌn(tempeｒature）; ｝break;｝if(c=='\n')｛/／you＇restartinganewlinｅcurrentＬiｎeIｓBlank＝tｒｕe;｝eｌseｉf（c！='\r’)｛／/ｙoｕ＇vｅgoｔtenachａrａcｔeronｔhecurｒentlｉnecｕrrｅntLiｎeIsBlaｎk=fａlｓe；}}}//ｇiｖｅthewebbrowserｔimｅtoreｃeｉvｅthedataｄｅlaｙ（１）；／/clｏsetｈｅcｏnnｅction：ｃｌieｎt．stｏp(）；Serial．println（＂ｃlienｔdiｓcｏｎｎｅｃｔed”)；}/／定时开关ｉｆ（tiｍe1！=０）｛if(ｔime1=＝millis（）)｛ if(staｔｕs1=＝1）｛／/开diｇiｔalWriｔe(ｌed1，HIＧH）；ﻩtime1=0；ﻩ｝eｌsｅif(ｓtaｔus1＝=０）｛//关dｉgitalWrｉte(leｄ1，LOW)； tｉmｅ１＝０; ｝ﻩ｝ ｝//到某个温度值时开关tempｅratuｒe＝ｂｍp085GｅtTeｍperatuｒe(bmp０85RｅadＵT(）)；if（teｍperature〉＝ｔemｐ_set)｛intｔemｐ_value＝（teｍperature—temp_set）+10０；iｆ(teｍp＿value>２５5)｛temｐ_vａluｅ=2５５;ﻩ}ｓeｔLedBrightness(ｔeｍp_vａlｕe)；｝ｅlse｛dｉｇｉtalWrite(led2，LＯW)； }｝参考文献［1]SiｍｏnMonk。《Ａrduino编程从零开始》．北京：科学出版社,2013［2]姚尚朗。《Anｄroid开发入门与实战》(第二版)．北京：人民邮电出版社,201３[３］明日科技。《ＨTＭL5从入门到精通》．北京：清华大学出版社，2012［4］吴功宜.《物联网工程导论》．北京：机械工业出版社，2０12［5]喻宗泉。《蓝牙技术基础》．北京：机械工业出版社，2014山东科技大学第三届学生电子设计大赛技术报告基于Arｄuino单片机的智能家居系统学院：电子通信与物理学院班级：硕研２015级参赛者：张荣飞曹其栋侯焕存摘要本文中我们基于Arduiｎo单片机设计了一个模拟智能家居系统。该系统以ＡrduinｏＵNOR3单片机为核心，外接光照检测、温湿度传感器、LED、风扇和无线通信等模块。整个系统分为检测端和控制端两大部分,检测端由光敏电阻、温湿度传感器、无线通信模块和单片机组成。控制端由无线接收、液晶显示、电灯控制和风扇控制四大模块组成，包含单片机、无线通信模块、ＬCD显示屏、风扇和LＥD等。检测端和控制端之间借助无线通信模块进行无线通信，控制端内部的无线接收和液晶显示两个模块之间则采用串口通信。该系统能够实现对室内温度、湿度和光照强度等参数的实时检测,并借助ＬＣＤ显示温湿度值，还可以根据检测端探测到的光照强度和温度值以及预先设定的参数对室内的电灯和风扇进行智能控制。关键词：智能家居；Ａrduinｏ单片机；自动控制；无线通信;液晶显示目录TＯC＼o＂1－3＂\h\z\uＨYPEＲLINK\l”_Toc451２77４４9”§1绪论ﻩPＡGEＲEＦ_Ｔoc45127７449\h１１.1智能家居简介 PＡGEＲEF＿Toｃ４51277450\ｈ1HYPERLINK\l＂_Toc４51277４５1”1.2智能家居的研究意义 PAGＥREＦ_Toc４512７7451＼h2§2系统总体设计方案 PＡＧEREF_Ｔoc45１277452＼h3HYPERLINK\l＂_Tｏｃ45127745３”2。1系统框图 ＰＡGEREF＿Toc4５1277453\ｈ32。2系统工作原理简介ﻩＰAＧEREF_Toc4512７74５４＼h３§３系统硬件设计 PAGERＥF＿Toｃ451２７7４55\ｈ４HYPＥRLIＮK\l”_Toc４５1２7745６"3.1单片机的选择 PAGＥREF_Tｏc451277456\h4ＨYＰERLIＮK３.1。１ArduｉnoUNO简介ﻩPAGEREF_Tｏc4５１2774５7\h43。１。2Ａrduiｎo单片机特色 PAＧERＥF＿Toｃ４51277458＼h53．1。3Arｄuino单片机引脚简介 PAＧEREF_Toｃ４512７7459\h53.1．4Ardｕino单片机编程软件 ＰAGEREF_Toc4５1２77460\h63．2温湿度检测模块设计ﻩPAGＥREF_Ｔoc451277461\ｈ63.2.1DＨＴ11概述 PAＧEREＦ＿Toc4５１27７4６2＼h63.2．２DHT1１引脚说明 PＡGEＲEF_Toc451２77463\h7HYPERLＩNK3.２。3电源引脚ﻩPＡGEREF_Ｔoｃ451２77464\h８HＹＰERＬIＮＫ\l”_Ｔｏｃ451277465"３．2.4串行接口(单线双向） ＰAGＥREF_Toc45１277４65\ｈ8HＹPEＲLINＫ\l＂_Tｏｃ４５1277466”3.3光照检测模块设计 PAGＥＲEF_Toc45１277４66\h８HＹPERLIＮＫ\l＂_Tｏｃ45127７467"3。4无线通信模块设计ﻩPAGEＲEF_Toc45１27７４6７＼h９HYPERLINK\l＂_Toc451277４68＂3。5液晶显示模块设计 ＰＡＧＥREF_Tｏc4５127７468\h９3．５．1液晶显示模块的选择 ＰAGERＥF_Toc451２77469＼ｈ９3。5．２液晶显示电路设计 ＰAGEREF_Toc45１277470\ｈ１0ＨYPERLIＮK\l”＿Ｔoc４512７7４71＂３．６其他模块设计 ＰAGＥREF＿Toc451277471\h11HYPEＲＬINK\l＂_Toc４5１277４７2"３。6。1电灯模块设计ﻩPＡGＥＲEF_Tｏc45１277４７2＼h１1HＹＰＥRＬＩＮＫ\l”_Tｏc45127７473＂３。６。2风扇模块设计ﻩPＡGＥREF_Ｔoc45127７473\h1２HYPEＲLＩNK3。7系统硬件实物图 PＡGEREF_Toc４5127７474＼ｈ1２§4软件系统设计ﻩPAGＥREF_Ｔoc４５127747５\h13４.1检测端程序设计ﻩPＡGＥREF_Toｃ4512７7４76＼ｈ1３4。２控制端程序设计 ＰAＧEREF_Ｔoc451２77477\h13HYＰEＲLIＮＫ\l”_Ｔoc４５1277４78”§5总结ﻩPAGEＲEF_Tｏｃ451277４78\h１５参考文献ﻩＰAGEREF_Toc4５1277４79\h15附录:源程序 ７７４80\h1６§１绪论１。1智能家居简介智能家居很早就出现在人们的定义当中，但很长时间以来都没有真正意义上的智能家居成型，到了1９84年美国联合科技公司（UnｉtedTecｈnologiesＢuildｉngSyｓtｅｍ)将智能信息融入建筑设备中，在整合的基础上应用到了美国康乃迪克州哈特佛市的城市地标性建筑中时,出现了世界上的首栋智能化建筑，也正是从那时开始,智能化家居正式融入到现代生活中。智能家居控制的发展关键在于设计理念以及经营者的心态,市场目标客户真正需要什么东西，如果只注重签单，不设身处地的为客户着想，不兼顾智能解决未来的发展，提供片面的智能家居解决方案，而不考虑客户的适用性,是不可取的，是急功近利的表现,这不仅降低了智能家居的应用效果，还不利于整个智能家居行业的发展.智能家居控制系统的市场不是一般普通的商品买卖,而是一项系统性工程,它涉及到很多技术，涉及到人们生活的方方面面,智能家居控制系统的终极目标是一种理想,更是一种理念,要想智能家居控制系统有很好的发展,研发机构必须本着长远发展的心态,本着简化、实用、性价比高、适合市场的理念，虔诚研究人们的生活、习惯、精神文化等需要,并把它看最高目标,运用各种技术手段实现它.在国内,智能家居不是单纯意义上的智能产品，也不能被狭义的理解为小区智能化,而是基于小区的多层次家居智能化解决方案。它综合利用主控平台、无线连接及通信、设备管理、整体布局布线等手段，将住户智能化管理、交互共享及消费服务、小区安防监控等常见家居因素协调配合并最终整合为整体，在原有小区智能化的大面上延伸到小区内部室内家居的具体环节，构建出高效、舒适、安全、便捷的个性化住宅空间。近几年,很多研发机构和厂商已经意识到家庭安全的重要性，把智能家居作为一个重要的方向和项目来研究，并纷纷投入大量人力财力，使智能家居真正的走向市场和产业化生产。智能家居是一个具有交互能力的平台,并且通过平台能够把各种不同的系统、协议、信息和内容控制在相对独立的模块单元中进行传输、交换。１。2智能家居的研究意义随着人们生活水平的不断提高，生活节奏的加快，人们不断的对居住环境提出更高的要求，越来越注重家庭生活中每个成员的舒适、安全和便利，因此从市场需求的角度来说，智能家居必然是前景广阔。因此设计一个符合国家国情和规范的集远程控制和本地控制为一体的智能家居控制系统是非常具有现实意义的，且势在必行。作为智能家居的核心系统的智能家居的控制系统,它的设计功能的完善必将推动住宅智能化的发展.而系统功能的集成化、用户使用的傻瓜化以及市场的平民化将是智能家居控制器的发展趋势,系统也将逐步迈向绿色化。最终，我想全人类的梦想是智能家居控制系统将囊括所有的家事杂物，让我们真正的享受舒适温馨的家庭生活.虽然智能家居经过十几年的蓬勃发展，很多功能已趋于完善和成熟，智能化家居系统的应用也越来越广泛，然而生活中的智能家居所展现出的智能化,与业主所理想的智能化还存在较大差距。而这也推动了智能化技术在家居领域的纵深发展,并为各类智能化家居新产品的设计和研发增加了动力，同时新产品的出现，也大大丰富了智能家居系统的厚度.因此,将智能家居作为这次研究的主要内容具有很大的现实指导意义。本文的目的就是设计一个简捷有效智能家居控制系统,从温度、湿度、光照强度的采集,到LCＤ实时显示，并根据采集的信号不同采取相应的应对机制，智能控制家中的电灯、风扇等电器设备，从而实现基本的智能家居功能.§2系统总体设计方案2。1系统框图智能家居控制系统对整个家庭内部环境进行监测和及时应对的系统,核心部分是单片机，通过与其他各监测模块和执行模块的连接,实现对室内环境的整体改变和各元件的控制。首先,主控元件对接收到的数据(如光线强暗，温度高低）通过LCD显示模块进行实时显示,使室内情况一目了然.然后根据各信号采集模块传送给单片机的数据，做出应对执行，实现家居系统的智能控制.系统总体框图如下：图2。1系统总体框图２。2系统工作原理简介本系统工作可以分为四个部分：第一部分是传感器数据采集，将温度传感器、湿度传感器以及光敏电阻分别连接到单片机①上，单片机①会将传感器采集到的实时数据进行处理；第二部分是数据传输，有两个无线模块，一个连接到单片机①上作为发射端,一个连接到单片机②上作为接收端,单片机①将处理过的数据通过发射端发送出去,单片机②通过接收端将数据接收进来，再次进行处理；第三部分是控制功能，单片机②将接收到的数据与设定的阈值进行比较，当达到阈值条件时，可以启动风扇或者电灯，另外,温度和光敏设定了几个不同的阈值,当达到某一阈值会有相应的风扇转速或者电灯亮度；第四部分,温湿度显示，单片机②将通过无线方式接收到的数据采用串口通信的方式传给单片机③,单片机③是专门用来控制LＣD1602液晶显示屏的，得到数据后单片机③将数据传到液晶屏进行显示。§３系统硬件设计3。1单片机的选择首先将所需器件罗列,根据与单片机相连的各器件，确定整个系统所需与单片机连接的管脚数，通过查资料，选定Aｒduｉno单片机作为该系统的微控制器，因为它带有模拟I／O口,在外接各类传感器方面比普通的51系列单片机更为方便.Ａrduｉnｏ单片机的模拟I/O口可以很方便地将光敏电阻和温湿度传感器等模块采集到的模拟量经A／D转换后送给单片机进行处理,而对数字信号的识别和处理正是Arｄuｉnｏ的优势所在。3.1。1ＡrduiｎoUNＯ简介ＡrduinoUNO是ArduinｏＵSB接口系列的最新版本，作为Ａrｄｕinｏ平台的参考标准模板.UＮO的处理器核心是AＴmｅga３2８，同时具有14路数字输入/输出口(其中６路可作为ＰWM输出)，6路模拟输入，一个16ＭHｚ晶体振荡器,一个ＵSB口，一个电源插座，一个ICSPheａｄeｒ和一个复位按钮。UＮO已经发布到第三版,与前两版相比有以下新的特点：在AＲＥF处增加了两个管脚SDA和SCL，支持I2Ｃ接口；增加ＩＯREＦ和一个预留管脚，将来扩展板将能兼容5V和3.3V核心板。这样改进了复位电路设计,UＳB接口芯片由ＡＴmegａ1６U2替代了ATmega８U2。图2。2为改进后的ＡrｄuinoUＮO。图2.２ArduｉnｏUＮＯR3３.１．2Arｄuino单片机特色１、开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可依需求自己修改.2、使用低价格的微处理控制器（ATMＥGA８或AＴmeｇa128）.可以采用USB接口供电，不需外接电源，也可以使用外部9VDC输入。3、Ａrduino支持IＳP在线烧，可以将新的“booｔloａdｅr”固件烧入ＡTmeｇa8或ATｍeｇa１28芯片.有了boｏtlｏaｄer之后,可以通过串口或者USＢtoRs2３２线更新固件.4、可依据官方提供的Eａｇle格式PＣＢ和SCＨ电路图,简化Arduiｎo模组,完成独立运作的微处理控制.可简单地与传感器，各式各样的电子元件连接（如：红外线、超声波、热敏电阻、光敏电阻、伺服马达等）。5、支持多种互动程序，如：Ｆlａsｈ、Ｍａx/Msp、VＶＶＶ、PD、C、Procesｓing等。6、应用方面，利用Aｒduiｎo，突破以往只能使用鼠标、键盘、CCD等