51单片机的智能家居系统【字数：10521】
近几年物联网技术得到显著地发展，其衍生行业智能家居这一概念也逐步普及。智能家居既可服务于普通群众的家庭生活，同时对校园内智能实验室的发展也有着举足轻重的影响。本次的智能家居系统的设计主要针对实验室的智能管理方面进行规划，采用51单片机作为主控制芯片，51单片机具有接口操作简便，资源丰富等特点。该系统连接了包括温湿度，雨水和人体红外等传感器，以便实时采集周边环境的数据进行分析，单片机作为逻辑处理模块分析数据后对系统连接的门，窗和灯光等器材进行智能控制。同时该智能家居系统配备了LCD显示屏对环境以及器材的状态进行展示，从而实现交互便于查看。该系统总体可分为数据采集层，逻辑分析层，家居控制层以及数据展示层四个方面。本系统采用51单片机，以C语言配合Keil4集成环境开发，配备多种传感器以及家居模拟器材。
目 录
1.绪论 1
1.1 课题的研究背景和国内外发展趋势 1
1.2 课题的研究内容和研究意义 1
2. 系统开发对社会人文、环境、法律的影响 3
3. 系统的总体设计与开发环境 4
3.1系统的基本功能概述 4
3.2 需求分析 4
3.2.1 硬件部分 4
3.2.2 软件部分 4
3.3系统开发环境 5
3.4本章小结 5
4.系统硬件分析与设计 6
4.1 主控芯片 6
4.2 传感器模块 6
4.3 家居模拟模块 9
4.4本章小结 10
5.系统软件分析与设计 11
5.1 驱动程序设计 11
5.2 传感器模块阈值设定 11
5.3 中断程序的设计 11
5.4本章小结 13
6. 系统测试 14
6.1 测试环境 14
6.2 模块测试 14
6.3 总体测试 16
7.总体和期望 18
结语 19
参考文献 20
致谢 21
1.绪论
1.1 课题的研究背景和国内外发展趋势
物联网产业链日趋完 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
善，其中智能家居作为物联网工程中的朝阳行业呈现出一片蒸蒸日上的趋势。智能家居是时代发展的成果。近些年，随着广大群众生活水平的提高，人们从解决温饱逐渐走向了对生活质量的追求，从而使智能家居这一话题逐渐受到重视。智能家居士多门学科融合的产物，它通过智能芯片，将家居生活中的各种设备协调组合起来，既可实现各智能硬件之间的信息交互，又可方便人们对普通设备的智能控制。智能家居之所以飞速发展，不仅在于它能为人们提供智能化的家居管理，同时更为关键的是它对于人们生活舒适度的提高。
1991年美国麻省理工的教授首次提出了物联网的概念，在当时阐明了“万物皆可互联的”的基本含义。而在中国，自2009年温总理提出“感知中国”这一话题，物联网被正式列入国家的五大新兴战略性产业，并写入政府工作报告中。
智能家居是在互联网发展过程中物联网的兴起，所具象化出的产物，并作为物联网产业中蓬勃发展的产业，近些年受到国内外的高度重视。在国内，近些年不断出台关于物联网行业的相关政策，其为智能家居产业的发展提供强力支撑。传统家居因其空间以及操作方式的局限性，已经逐渐受到人们的排挤。而智能家居兼备普通家居的基本功能的同时，它的操作便捷舒适，甚至可以说凭借智能芯片的控制并没有多少繁琐的人工操作。这一特性使得智能家居行业在国内市场飞速发展，加之政府政策的大力支持，智能家居站在物联网行业的风口浪尖此刻正是发展良机。
而在国外，由于发达国家的经济实力的雄厚，如美，欧等国近些年提出“智能住宅的”的概念，更企图将智能家居代入普通群众的家庭生活。在新加坡以及美国，有诸多家庭已经在家中安装了家庭智能化管理系统。智能化住宅使得人们生活体验得到提高并大大缩减人们生活中不必要的繁琐操作，这使得在国外智能家居行业影响一场新的革命，越来越多的家庭重视并真正采用了智能家居管理系统来管理他们的家居，提高他们的生活质量。
1.2 课题的研究内容和研究意义
智能家居系统主要的研究内容包含以下几个方面
（1）传感器对周边环境的状态感知并且采集。
（2）单片机将收集到的数据通过LCD屏幕展示给用户
（3）单片机收集传感器采集到的环境数据并进行数据分析，根据所分析到的结果对家居设施进行相应的控制
智能家居作为物联网的一个分支，旨在提高人们的生活质量，实现智能控制的效果。本次毕业设计的课题基于51单片机的智能家居系统是针对学校实验室规划的。众所周知，各学校各学院都存在若干实验室，其中不乏学校的科研成果和重要资源，而智能实验室的数量却是并不多的。本次课题通过传感器模块对实验室环境进行监控，并对实验室的各个设施智能控制。智能实验室基于智能家居进行设计，方便我们同学以及老师实时观察环境抓住状态，并在一定程度上对家居设施进行规划。在后期阶段，可扩充互联网大数据平台，用来在互联网PC端以及移动端实时采集并观察数据，以实现真正的互通互联的物联网框架
2. 系统开发对社会人文、环境、法律的影响
智能家居是通过物联网技术将家居设备整合起来，其与家庭自动化相类似。目前比较成熟的有智能家居系统、家居警报系统等，这些系统在国内外家庭使用中颇受好评，主要体现在提高人们居住的舒服度方面。与近些年发展迅速的智能移动终端以及各种智能穿戴设备相同，它们都为人们提供更智能化的服务，从而在某种程度上减轻人们不必要的繁琐操作，从而营造了较之前的传统家居生活更加智能、更加安全高效的家居生活环境。
智能家居中不可或缺的是对环境数据的监测，这提供了家居设备控制的数据依据。环境数据包括对周围环境常规数据如温湿度等数据的感知以及敏感数据如一氧化碳、PM2.5等数据的感知，这些环境状态对我们的生活都息息相关。通过搜集这些数据可以方便我们作出及时的应对措施，如在湿度过大易滋生细菌并对人体健康造成危害时及早进行控制。
随着近些年物联网的发展，政府不断出台政策大力扶持物联网行业，而作为物联网行业中风头正盛的智能家居行业在今后也定将会受到政府出台的相关政策的扶持。并且由于现在智能设备对用户个人隐私信息的窃取事件的日益频发，应该出台相关法律保证用户信息的安全。
3. 系统的总体设计与开发环境
3.1系统的基本功能概述
本系统以实现最精简的系统为目标，围绕这一目标作规划，实现系统的高效率开发。本系统主要分为几个方面，包括感知层，表现层，业务逻辑层和控制层。
（1） 感知层主要是各传感器数据的采集，编写传感器驱动程序。将数据实时传输给单片机以便处理。
目 录
1.绪论 1
1.1 课题的研究背景和国内外发展趋势 1
1.2 课题的研究内容和研究意义 1
2. 系统开发对社会人文、环境、法律的影响 3
3. 系统的总体设计与开发环境 4
3.1系统的基本功能概述 4
3.2 需求分析 4
3.2.1 硬件部分 4
3.2.2 软件部分 4
3.3系统开发环境 5
3.4本章小结 5
4.系统硬件分析与设计 6
4.1 主控芯片 6
4.2 传感器模块 6
4.3 家居模拟模块 9
4.4本章小结 10
5.系统软件分析与设计 11
5.1 驱动程序设计 11
5.2 传感器模块阈值设定 11
5.3 中断程序的设计 11
5.4本章小结 13
6. 系统测试 14
6.1 测试环境 14
6.2 模块测试 14
6.3 总体测试 16
7.总体和期望 18
结语 19
参考文献 20
致谢 21
1.绪论
1.1 课题的研究背景和国内外发展趋势
物联网产业链日趋完 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
善，其中智能家居作为物联网工程中的朝阳行业呈现出一片蒸蒸日上的趋势。智能家居是时代发展的成果。近些年，随着广大群众生活水平的提高，人们从解决温饱逐渐走向了对生活质量的追求，从而使智能家居这一话题逐渐受到重视。智能家居士多门学科融合的产物，它通过智能芯片，将家居生活中的各种设备协调组合起来，既可实现各智能硬件之间的信息交互，又可方便人们对普通设备的智能控制。智能家居之所以飞速发展，不仅在于它能为人们提供智能化的家居管理，同时更为关键的是它对于人们生活舒适度的提高。
1991年美国麻省理工的教授首次提出了物联网的概念，在当时阐明了“万物皆可互联的”的基本含义。而在中国，自2009年温总理提出“感知中国”这一话题，物联网被正式列入国家的五大新兴战略性产业，并写入政府工作报告中。
智能家居是在互联网发展过程中物联网的兴起，所具象化出的产物，并作为物联网产业中蓬勃发展的产业，近些年受到国内外的高度重视。在国内，近些年不断出台关于物联网行业的相关政策，其为智能家居产业的发展提供强力支撑。传统家居因其空间以及操作方式的局限性，已经逐渐受到人们的排挤。而智能家居兼备普通家居的基本功能的同时，它的操作便捷舒适，甚至可以说凭借智能芯片的控制并没有多少繁琐的人工操作。这一特性使得智能家居行业在国内市场飞速发展，加之政府政策的大力支持，智能家居站在物联网行业的风口浪尖此刻正是发展良机。
而在国外，由于发达国家的经济实力的雄厚，如美，欧等国近些年提出“智能住宅的”的概念，更企图将智能家居代入普通群众的家庭生活。在新加坡以及美国，有诸多家庭已经在家中安装了家庭智能化管理系统。智能化住宅使得人们生活体验得到提高并大大缩减人们生活中不必要的繁琐操作，这使得在国外智能家居行业影响一场新的革命，越来越多的家庭重视并真正采用了智能家居管理系统来管理他们的家居，提高他们的生活质量。
1.2 课题的研究内容和研究意义
智能家居系统主要的研究内容包含以下几个方面
（1）传感器对周边环境的状态感知并且采集。
（2）单片机将收集到的数据通过LCD屏幕展示给用户
（3）单片机收集传感器采集到的环境数据并进行数据分析，根据所分析到的结果对家居设施进行相应的控制
智能家居作为物联网的一个分支，旨在提高人们的生活质量，实现智能控制的效果。本次毕业设计的课题基于51单片机的智能家居系统是针对学校实验室规划的。众所周知，各学校各学院都存在若干实验室，其中不乏学校的科研成果和重要资源，而智能实验室的数量却是并不多的。本次课题通过传感器模块对实验室环境进行监控，并对实验室的各个设施智能控制。智能实验室基于智能家居进行设计，方便我们同学以及老师实时观察环境抓住状态，并在一定程度上对家居设施进行规划。在后期阶段，可扩充互联网大数据平台，用来在互联网PC端以及移动端实时采集并观察数据，以实现真正的互通互联的物联网框架
2. 系统开发对社会人文、环境、法律的影响
智能家居是通过物联网技术将家居设备整合起来，其与家庭自动化相类似。目前比较成熟的有智能家居系统、家居警报系统等，这些系统在国内外家庭使用中颇受好评，主要体现在提高人们居住的舒服度方面。与近些年发展迅速的智能移动终端以及各种智能穿戴设备相同，它们都为人们提供更智能化的服务，从而在某种程度上减轻人们不必要的繁琐操作，从而营造了较之前的传统家居生活更加智能、更加安全高效的家居生活环境。
智能家居中不可或缺的是对环境数据的监测，这提供了家居设备控制的数据依据。环境数据包括对周围环境常规数据如温湿度等数据的感知以及敏感数据如一氧化碳、PM2.5等数据的感知，这些环境状态对我们的生活都息息相关。通过搜集这些数据可以方便我们作出及时的应对措施，如在湿度过大易滋生细菌并对人体健康造成危害时及早进行控制。
随着近些年物联网的发展，政府不断出台政策大力扶持物联网行业，而作为物联网行业中风头正盛的智能家居行业在今后也定将会受到政府出台的相关政策的扶持。并且由于现在智能设备对用户个人隐私信息的窃取事件的日益频发，应该出台相关法律保证用户信息的安全。
3. 系统的总体设计与开发环境
3.1系统的基本功能概述
本系统以实现最精简的系统为目标，围绕这一目标作规划，实现系统的高效率开发。本系统主要分为几个方面，包括感知层，表现层，业务逻辑层和控制层。
（1） 感知层主要是各传感器数据的采集，编写传感器驱动程序。将数据实时传输给单片机以便处理。
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