基于Arduino的智能住宅的设计与制作

附件2长沙民政职业技术学院毕业设计成果说明书题目基于Arduino的智能住宅的设计与制作 选题的依据与意义随着世界信息技术的发展，智能住宅进入了繁荣的阶段。但是当前我国住宅的智能化还不是很规范，缺乏了系统性和整体性。而且智能住宅的各种技术标准也不统一，各个学科领域之间的协调性也不完善。所以技术不成熟，价格昂贵，不具有普及性。智能住宅的概念起源于上个世纪下半叶，目的在于研究和寻找怎样获得新的生活方式，并简化家居的安装、设计、维护和使用。家居自动化可以将一切变得更加智能化。本作品内容包括集中控制照明、通风的控制、家用电器，以及家居环境的调节。它的安装十分简单，价格也更加实惠、亲民。和传统的家居系统相比，智能住宅无疑更有优势。首先，它更舒适。只需要一个指令便可实现多项操作，还可以进行远程操控。其次，更安全。智能系统可将气体泄漏等异常情况及时地通知到主人。第三，更节能。该系统能帮你自动关闭灯具和设备，更可以轻松调节室内环境。毕业设计思路1、通过调研确定选题；2、通过技术方案确定作品设计的主要参数；3、通过实验方法完成电路设计和程序设计；4、通过电子产品焊、装、调、测来完成作品的样品制作；通过查阅资料、归纳总结、文本撰写完成毕业设计成果说明书；通过信息化手段在爱数据云盘上发布全部设计文档。毕业设计成果形成的过程设计方案本作品采用ArduinoNano为主控制器，显示模块接入LED灯，烟雾报警，MP3模块配合供电电池、扬声器、按键使用，舵机驱动模块接入风车。LED灯亮灭用来表示住宅灯光的使用，MP3音乐的播放和风车的使用用来检测家庭生活的美好，并做出相应的事件处理。智能住宅通过由手机端发送P(n)M(j)W(x)Q(y)数据格式，设定固定的开关模式，驱动灯光音乐风车工作。灯光的显示模块用LED的常亮和闪烁来表示住宅环境的舒适。用音乐、风车来增添住宅的娱乐模式。系统设计框架图：图1-1系统设计框架图程序流程设计本作品采用模块化编程，由一个主程序，四个应用程序构成。程序流程设计如图2-1所示：图2-1程序流程图基于Arduino的智能住宅的设计与制作的原理图图3-1基于Arduino的智能住宅的设计与制作的原理图基于Arduino的智能住宅的设计与制作的PCB图图4-1基于Arduino的智能住宅的设计与制作的PCB图主要模块选型验证及所用电子元器件清单ArduinoNano模块的选择方案与论证方案一：Arduinouno是基于ATmega328P的单片机开发板。它有14个数字输入/输出引脚（其中6个可用作PWM输出）、6个模拟输入脚、16MHz晶振、USB连接，电源插孔，ICSP接头和复位按钮。使用USB线将其连接到计算机，或者使用AC-to-DC适配器或电池为其供电即可开始使用。性能中庸、体积较大，上下相比各有不足，别的板子的优点就是这个板子的不足。方案二：ArduinoNano是一个基于ATmega328（ArduinoNano3.x）的小型开发板。它只有一个直流电源插孔，并使用miniUSB线，而不是D线。小巧，价格便宜，适合体积小的产品使用。综上所述，经过分析和比较，采用方案二的ArduinoNano板作为我的主控制板更为合适。蓝牙模块的选择方案与论证方案一：CC2541蓝牙模块是一款针对低能耗以及私有2.4-GHz应用的功率优化的真正片载系统(SoC)解决方案，适合于针对符合世界范围内的无线电频率调节系统，不适用于单一的小型电子产品。方案二：HC-02蓝牙双模串口模块支持iPhone连接透传，集成了蓝牙4.0BLE的优势，兼容HC-05和HC-06，承袭了蓝牙2.0高速率的优势，支持与Android手机连接透传，价格实惠，体积较小，安装方便。综上所述，采用方案二的HC-02蓝牙模块作为本作品的通信模块更为适用。元器件清单：表5-3元器件清单元件名称 个数ArduinoNANO 1个蓝牙模块 1个MP3模块 1个舵机模块 1个喇叭 1个读卡器 1个SD卡 1个风车 1个LED爱心灯 1个MQ-2烟雾传感器 1个电子材料介绍：表5-4电子材料介绍蓝牙模块： 引脚:引出EN、VCC、GND、RXD、TXD、STATE六个针脚。EN是AT指令切换脚(在透传模式下置高/置低，会进入/退出AT指令模式)

,STATE是蓝牙状态引出脚，未连接是输出低电平，连接时输出高电平。MP3模块： 多种控制模式可选。I0控制模式、串口模式、AD按键控制模式；广播语插播功能，可以暂停正在播放的背景音乐。广告播放完毕回到背景音继续播放音频数据按文件夹排序MQ-2烟雾传感器： MQ-2Sensor是基于QM-NG1探头的气体传感器，该产品的最大特点是对各种可燃性气体(如氢气、液化石油气、一氧化碳、烷烃类等气体)以及酒精、乙醚、汽油、烟雾等有毒气体具有高度的敏感性。程序调试效果舵机模块功能调试效果：图6-1舵机调试图达到的效果：当开关打开时，风车转动；当开关关闭时，风车不转动；即可达到住宅环境改变的作用，也可达到排烟的效果。音乐播放功能调试效果：图6-2音乐播放调试图达到的效果：当手机端蓝牙控制音乐开时，MP3播放音乐；当手机端蓝牙控制音乐关时，MP3关闭音乐；达到住宅环境改变的效果。蓝牙控灯功能调试效果：图6-3蓝牙控灯调试图达到的效果：当手机端蓝牙控制灯开时，LED灯闪烁；当手机端蓝牙控制灯关时，LED灯不闪烁；达到住宅灯光亮灭的控制。作品结构设计组装材料：图7-1组装材料图组装成果：图7-2组装成果图四、作品特点本作品在硬件设计方面，以ArduinoNano为控制核心，手机通过蓝牙模块进行数据传输，显示模块由LED灯来表示，达到对灯的亮灭进行调节的效果；烟雾报警模块检测家居气体泄漏，达到防火灾、防烟雾中毒的效果；舵机驱动模块接入风车，当检测到有烟雾或有害气体泄漏时，风车会转动，检测住宅环境是否安全舒适；MP3模块配合供电电池、扬声器、按键使用，播放舒适欢快的音乐，达到家居娱乐氛围的效果。在软件方面，通过使用Mblock、Arduino编程软件进行编程，利用软件编程来控制模块的运作。根据所处的住宅布局进行设计，构建舒适安全的住宅环境和日常生活的管理系统，使智能住宅系统的应用更加适用于人们的生活，更加人性化，简单化，高效化。

五、参考文献[1]罗欣,高娃.基于Arduino技术的智能家居研究现状和发展态势[J].家具,2020,41(02):7-11.[2]余鹏.基于Arduino智能家居控制系统[J].技术与市场,2020,27(01):70-72.[3]黄利红.基于Arduino的智能家居远程控制系统设计[J].数字技术与应用,2019,37(12):161+163.[4]王慧敏,督静雯,那天力.基于Arduino的微型智能家居系统设计与实现[J].现代计算机,2019(28):97-100.[5]李梅,蔡武德.基于Arduino家居安防智能报警电路设计[J].电子技术与软件工程,2019(11):71-72.[6]张梦瑶.基于Arduino智能家居及健康监测系统设计[D].沈阳师范大学,2019.[7]安臣伟.基于物联网的家庭环境监测系统[D].内蒙古大学,2019.[8]张伟,胡雄强,王明倩,任康.一种基于物联网的智能家居系统设计[J].信息技术,2019(03):48-51.六、毕业设计体会与收获随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

在此要感谢我的指导老师韩静老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。七、指导教师意见指导教师签名(学校/企业):年月日 附件1：#include<SoftwareSerial.h>

#include<DFplayer.h>

#include<Servo.h>

Servomyservo;//createservoobjecttocontrolaservo

DFplayerClassDF1;

intLED1=2;

intLED2=3;

intFeng=4;

voidsetup(){

//putyoursetupcodehere,torunonce:

Serial.begin(9600);

delay(1);

//wait1msformp3moduletosetvolume

DF1.mp3_set_volume(30);

pinMode(A3,INPUT);

pinMode(LED1,OUTPUT);//定义2为输出引脚

pinMode(LED2,OUTPUT);//定义3为输出引脚

pinMode(Feng,OUTPUT);//定义4为输出引脚

myservo.attach(9);//attachstheservoonpin9toservoobject

myservo.write(0);//backto0degrees

delay(1000);//waitforasecond

}

voidsendcmd(){

Serial.println("AT");//sendcmdAT\r\n

while(Serial.available())

{

charch;

ch=Serial.read();

Serial.print(ch);

}//Getresponse:OK\r\n

delay(1000);//waitforprinting

}

voidloop(){

intvalue=analogRead(A3);

Serial.println(value);

if(value>600)

{

digitalWrite(3,HIGH);

digitalWrite(4,LOW);

myservo.write(15);//goesto15degrees

delay(1000);//waitforasecond

myservo.write(30);//goesto30degrees

delay(1000);//waitforasecond.33

myservo.write(45);//goesto45degrees

delay(1000);//waitforasecond.33

myservo.write(60);//goesto60degrees

delay(1000);//waitforasecond.33

myservo.write(75);//goesto75degrees

delay(1000);//waitforasecond.33

myservo.write(90);//goesto90degrees

delay(1000);//waitforasecond

myservo.write(75);//backto75degrees

delay(1000);//waitforasecond.33

myservo.write(60);//backto60degrees

delay(1000);//waitforasecond.33

myservo.write(45);//backto45degrees

delay(1000);//waitforasecond.33

myservo.write(30);//backto30degrees

delay(1000);//waitforasecond.33

myservo.write(15);//backto15degrees

delay(1000);//waitforasecond

}

//putyourmaincodehere,torunrepeatedly:

else

{

digitalWrite(3,LOW);

digitalWrite(4,HIGH);

}

//sendcmd();//循环发送AT指令，并接收反馈（测试模块AT指令时使用）

while(Serial.available())

{

charch;

ch=Serial.read();

Serial.print(ch);

if(ch=='1')

digitalWrite(LED1,HIGH);//接收到1亮灯

elseif(ch=='2')

{

DF1.mp3_play(2);

}

elseif(ch=='3')

{

DF1.mp3_play(3);

}

elseif(ch=='4')

{

DF1.mp3_play(4);

}

elseif(ch=='5')

{

DF1.mp3_play(5);

}

elseif(ch=='6')

{

DF1.mp3_play(6);

}

elseif(ch=='7')

{

digitalWrite(LED2,HIGH);//接收到7亮灯

}

elseif(ch=='0')

{

digitalWrite(LED1,LOW);//接收到0灭灯

digitalWrite(LED2,LOW);//接收到0灭灯

DF1.mp3_stop();

}

else

{