智能家居主控系统辅助电路的设计(附件)【字数：12431】
摘 要本设计的主要研究内容是关于智能家居主控系统辅助电路的硬件设计。设计采用了ATmega16作为控制系统的核心，涉及到的主要模块包括双电源供电模块，抗干扰模块，放大模块，显示模块及通信接口模块。利用上述模块对智能家居主控系统实施一系列的监控、保护、抗干扰、显示工作状态，最终目的的是要保证智能家居主控系统可以高效稳定的工作，并且预留了通信接口可以用来实现与计算机的双向通信，使其更加的智能化。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景意义 1
1.2智能家居的发展状况 1
1.3课题的实用价值和社会价值 1
第二章 系统的设计方案 3
2.1系统的设计方案 3
2.2系统主控的介绍 5
2.3辅助电路的功能 6
第三章 系统的硬件电路设计 7
3.1双电源供电模块 7
3.2信号采集模块 8
3.3通信接口电路模块 10
3.4单片机的键盘输入与显示模块 11
第四章 系统的软件设计 15
4.1软件开发平台 15
4.2系统软件的设计 15
4.3信号的采集 16
4.4通信接口模块 18
4.5单片机的键盘输入与显示模块 19
第五章 系统的测试 20
5.1电源供电模块的测试 20
5.2其余辅助模块的测试 20
5.3电压信号采集测试 20
5.4电流信号采集测试 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录 26
第一章 绪论
1.1课题研究的背景意义
现今，伴随着信息化程度的不断加深，影响范围随之不断扩大。[1]居民们对住宅的功能和品质提出了更加高的要求，那就是要求住宅不断地向智能化的方向发展。便利、安全而又舒适的住宅生活环境是智能家居向智能化发展的最基本的目的。[2]智能家居是通过把住宅作为一个平台，家用电器设备作为控制的对象，并把他们进行高效集成来构建一套智能家居主控系统以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
便管理家居设备。智能家居主控系统是用来提升家居的智能化以及安全性的，并且还要可以达到保护环境、节约能源的目的。[3]智能家居主控系统是智能家居的主要核心部分，是智能家居控制性能实现的基本。智能家居控制系统可以在不改变家电设施的情况下完成对它们的调理，之所以现阶段研究并开发出合适人们智能化家居要求的智能家居产品是具有十分重要的意义，是因为智能化住宅如今已经成为了现代化住宅的重要发展趋向。
1.2智能家居的发展状况
从国外的智能家居发展现状来看，在“安全和控制”与“能源或照明”上是智能家居应用方面的首选分别占比55%和53%,而在“娱乐与智能互联”上在智能家居应用方面排名在第三位占比48%,在“健康”和“智能家电”上的应用并列第四位均为43%。同时在不同的国家消费者对于智能家居应用的选择方面存在着比较显著的差别，例如在英国只有三分之一的消费者选择了“安全和控制”方面，而在美国和韩国在智能家居应用方面选择“安全和控制”的则有超过一半的消费者
从国内智能家居的发展现状来看，家用电器类的智能家居产品所占的市场份额是目前最高的，智能热水器、智能洗衣机、智能空调以及智能冰箱等的市场占比合计超过了70％。但是因为家电类智能产品在价格和功用性上的问题,家电类的智能家居设备在整体上的增速是比较慢的;而另一方面,因为价格相对低廉,而且又能够满足消费者的即时需求所以智能照明、智能门锁、运动与健康监测等市场增速是比较快的。同时随着信息化技术的不断成熟和设备的不断智能化, 预计到2018年,中国智能家居的市场规模将会达到惊人的225万亿元。同时在二级市场上,智能家居的概念也逐渐显现,市场份额的占比也逐渐大幅度的上涨,由此可见智能家居的市场前景是十分可观的。
1.3课题的实用价值和社会价值
智能家居在拥有传统的居住功能的基础上，不仅仅为居民提供了安全、时尚、智能化而又便利的居民生活环境。还为居民提供了便捷的信息交互能力，可以随时随地使家电设施和外部保持信息交换的畅通，以便使居民可以合理的安排他们的住家生活时间，同时还提高了居民住家生活的安全性，并且为居民节约了生活资金。
智能家居主控系统辅助电路的设计不仅可以保护人身的安全，保证系统的安全运行；还可以实现跟踪线路电压，实时监测电流并显示给居民以尽可能的为用户节约用电，节约资金。
第二章 系统的设计方案
2.1系统的设计方案
系统的整体框图见下图21：
图21 系统的整体框图
双电源供电电路为设计中的其余辅助电路模块和主控提供电源。通过在电源加滤波电路或者稳压器等抗干扰措施减少了干扰对智能家居主控系统正常运行的影响。电压检测电路是用来采集辅助电路运行过程中的电压信号；电流检测是用来采集辅助电路运行过程中的电流信号， 将采集得到的信号送入到微处理器中，再经过A/D变换的处理，将当前获取到的智能家居主控系统工作的电压和电流值显示到显示模块上。当采集得到的线路中的电压电流值存在异常的时候，显示模块上就会得到数据，我们就可以判断出在哪里发生了故障。键盘输入模块可以用来实现参数的设置并与显示模块一起解决信息的交互问题。本设计方案还为远程通信预留了通信接口，通过该接口可以用来实现在单片机和PC之间的通信功能,使得智能家居主控系统更加的智能化。
本系统方案设计要能实现研究内容中的对智能家居主控系统的一系列监测、保护以及抗干扰等功能，最终目的是要保证智能家居主控系统可以高效稳定的工作。即为智能家居主控系统提供电源并且可以对智能家居主控系统运行中的中的电压，电流，漏电流进行跟踪监测，并且能够将采集得到的系统工作的各种状态信息和处理结果显示出来以判断智能家居主控系统运行过程中是否存在故障，提供过载、短路保护，同时为了使其更加的智能化还应该要拥有通信功能。在系统运行的时候有可能电源会发生故障从而导致智能家居主控系统不能正常的运行，所以在本系统的设计方案中将系统的供电方式设计为了双电源供电电路。双电源供电就是在设计时设计两个独立的电源，以避免智能家居主控系统电源发生故障的时候得不到电源的情况的发生，因为双电源供电还有一个备用电源仍然能够为智能家居主控系统进行供电。通常情况下双电源是不允许并列运行的，所以一般都是一个电源投入运行，只有当工作电源因故障失去之后，备用电源才会自动或手动投入继续为智能家居主控系统进行供电。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景意义 1
1.2智能家居的发展状况 1
1.3课题的实用价值和社会价值 1
第二章 系统的设计方案 3
2.1系统的设计方案 3
2.2系统主控的介绍 5
2.3辅助电路的功能 6
第三章 系统的硬件电路设计 7
3.1双电源供电模块 7
3.2信号采集模块 8
3.3通信接口电路模块 10
3.4单片机的键盘输入与显示模块 11
第四章 系统的软件设计 15
4.1软件开发平台 15
4.2系统软件的设计 15
4.3信号的采集 16
4.4通信接口模块 18
4.5单片机的键盘输入与显示模块 19
第五章 系统的测试 20
5.1电源供电模块的测试 20
5.2其余辅助模块的测试 20
5.3电压信号采集测试 20
5.4电流信号采集测试 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录 26
第一章 绪论
1.1课题研究的背景意义
现今，伴随着信息化程度的不断加深，影响范围随之不断扩大。[1]居民们对住宅的功能和品质提出了更加高的要求，那就是要求住宅不断地向智能化的方向发展。便利、安全而又舒适的住宅生活环境是智能家居向智能化发展的最基本的目的。[2]智能家居是通过把住宅作为一个平台，家用电器设备作为控制的对象，并把他们进行高效集成来构建一套智能家居主控系统以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
便管理家居设备。智能家居主控系统是用来提升家居的智能化以及安全性的，并且还要可以达到保护环境、节约能源的目的。[3]智能家居主控系统是智能家居的主要核心部分，是智能家居控制性能实现的基本。智能家居控制系统可以在不改变家电设施的情况下完成对它们的调理，之所以现阶段研究并开发出合适人们智能化家居要求的智能家居产品是具有十分重要的意义，是因为智能化住宅如今已经成为了现代化住宅的重要发展趋向。
1.2智能家居的发展状况
从国外的智能家居发展现状来看，在“安全和控制”与“能源或照明”上是智能家居应用方面的首选分别占比55%和53%,而在“娱乐与智能互联”上在智能家居应用方面排名在第三位占比48%,在“健康”和“智能家电”上的应用并列第四位均为43%。同时在不同的国家消费者对于智能家居应用的选择方面存在着比较显著的差别，例如在英国只有三分之一的消费者选择了“安全和控制”方面，而在美国和韩国在智能家居应用方面选择“安全和控制”的则有超过一半的消费者
从国内智能家居的发展现状来看，家用电器类的智能家居产品所占的市场份额是目前最高的，智能热水器、智能洗衣机、智能空调以及智能冰箱等的市场占比合计超过了70％。但是因为家电类智能产品在价格和功用性上的问题,家电类的智能家居设备在整体上的增速是比较慢的;而另一方面,因为价格相对低廉,而且又能够满足消费者的即时需求所以智能照明、智能门锁、运动与健康监测等市场增速是比较快的。同时随着信息化技术的不断成熟和设备的不断智能化, 预计到2018年,中国智能家居的市场规模将会达到惊人的225万亿元。同时在二级市场上,智能家居的概念也逐渐显现,市场份额的占比也逐渐大幅度的上涨,由此可见智能家居的市场前景是十分可观的。
1.3课题的实用价值和社会价值
智能家居在拥有传统的居住功能的基础上，不仅仅为居民提供了安全、时尚、智能化而又便利的居民生活环境。还为居民提供了便捷的信息交互能力，可以随时随地使家电设施和外部保持信息交换的畅通，以便使居民可以合理的安排他们的住家生活时间，同时还提高了居民住家生活的安全性，并且为居民节约了生活资金。
智能家居主控系统辅助电路的设计不仅可以保护人身的安全，保证系统的安全运行；还可以实现跟踪线路电压，实时监测电流并显示给居民以尽可能的为用户节约用电，节约资金。
第二章 系统的设计方案
2.1系统的设计方案
系统的整体框图见下图21：
图21 系统的整体框图
双电源供电电路为设计中的其余辅助电路模块和主控提供电源。通过在电源加滤波电路或者稳压器等抗干扰措施减少了干扰对智能家居主控系统正常运行的影响。电压检测电路是用来采集辅助电路运行过程中的电压信号；电流检测是用来采集辅助电路运行过程中的电流信号， 将采集得到的信号送入到微处理器中，再经过A/D变换的处理，将当前获取到的智能家居主控系统工作的电压和电流值显示到显示模块上。当采集得到的线路中的电压电流值存在异常的时候，显示模块上就会得到数据，我们就可以判断出在哪里发生了故障。键盘输入模块可以用来实现参数的设置并与显示模块一起解决信息的交互问题。本设计方案还为远程通信预留了通信接口，通过该接口可以用来实现在单片机和PC之间的通信功能,使得智能家居主控系统更加的智能化。
本系统方案设计要能实现研究内容中的对智能家居主控系统的一系列监测、保护以及抗干扰等功能，最终目的是要保证智能家居主控系统可以高效稳定的工作。即为智能家居主控系统提供电源并且可以对智能家居主控系统运行中的中的电压，电流，漏电流进行跟踪监测，并且能够将采集得到的系统工作的各种状态信息和处理结果显示出来以判断智能家居主控系统运行过程中是否存在故障，提供过载、短路保护，同时为了使其更加的智能化还应该要拥有通信功能。在系统运行的时候有可能电源会发生故障从而导致智能家居主控系统不能正常的运行，所以在本系统的设计方案中将系统的供电方式设计为了双电源供电电路。双电源供电就是在设计时设计两个独立的电源，以避免智能家居主控系统电源发生故障的时候得不到电源的情况的发生，因为双电源供电还有一个备用电源仍然能够为智能家居主控系统进行供电。通常情况下双电源是不允许并列运行的，所以一般都是一个电源投入运行，只有当工作电源因故障失去之后，备用电源才会自动或手动投入继续为智能家居主控系统进行供电。
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