智能家居控制系统的设计
【摘要】本文以AT89C51 单片机为核心，结合红外热释电传感器、气体传感器、键盘电路及LED 显示电路等外围电路，基于电话网络设计了一个智能家居控制系统。该系统具有自动探测陌生人进入后通过电话通知主人，易燃气体检测浓度超标时自动报警等功能。具有操作方便，可靠性高，功能灵活多样，实用性强等特点，可以广泛地应用于家庭或者其它场所的远程智能控制。
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关键字:】AT89C51；红外热释电传感器；气体传感器；智能控制
一 引言 1
二 智能家居简介 1
(一）智能家居的概念 1
（二）智能家居功能 2
三 系统原理设计 2
四 各组成模块电路设计 3
（一）最小系统模块 3
（二）矩阵键盘模块 3
（三）显示模块 4
（四）输出模块 4
（五）TC35i模块 5
五 系统软件设计 6
（一） 短消息发送程序的设计 6
（二） 煤气检测模块程序设计 6
六 总结 7
致谢 8
参考文献 9
附录一 10
一 引言
二十一世纪是信息时代的变化速度，信息社会唤起国内情报和家庭智能化的要求，智能家居已经成为中国房地产市场的主流。计算机行业和家电行业，电信行业，安防监控行业相互渗透，相互融合，使信息时代的直接勾勒家居生活已成为现实。建设部，根据客户的不同要求的消费者，促进国内数字技术和产品开发，建设，到2010年，城市60％的住宅实现智能化，智能家居市场表明，中国有着巨大的潜力。
智能家居系统控制方法，采用现代高科技的家居设计，通过一个专用的控制系统，室内家居，家居环境，家电，户外区（车库，花园等），防盗报警器（门磁探测器，玻璃探测器，红外探测器），安全系统（烟雾探测器，燃气泄漏探测器）和智能设备作为一个整体，统一的控制他们融化有机，所有设备通过电话网络进行远程监控。
二 智能家居简介
(一）智能家居的概念
智能家居是一个功能复杂，涉及面广的大型系统的计算机系统。其中的主服务器连接外部钥匙是家庭网络的核心。因此，两个功能实现的主要功能。首先，家庭内部网络建设，连接所有设备和子网。其次，外资和小区以太网接入，实现家庭以及远程控制的综合管理。但是，从具体的功能，目前的服务器有四种类型的家庭：家庭控制，视频监控，防盗报警器，四个表（热量表，电表，水表，煤气表）复印件等功能。
“智能家居”是以住宅为平台，集系统、结构、服务、管理、控制于一体，利用先进的计算机网络通信技术，电气自动化技术，无线技术，和家庭生活的适当结合智能网络，通过家庭设备综合管理的各种设备上，建立一个优质，高效，舒适，安全，方便，节能，健康，环保的生活环境空间。
随着网络技术，特别是无线网络的发展，网络化智能家居系统可以提供遥控，家电（空调，热水器等）控制，照明控制，室内和室外的远程控制，窗帘自动化，防盗报警器，电话远程控制，编程定时控制和计算机控制等多种功能和工具，使生活更加舒适，方便和安全。
（二）智能家居功能
智能家庭控制系统的主要功能包括家庭设备自动控制、家庭安全防范二个方面。其中家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地(通过电话或Internet)的监测，控制和数据采集。
（1）家用电器的监视和控制，根据预设的程序要求，热水器，微波炉，视频音频等家电监测和控制。
（2）根据小区的物业管理由传感器的数据采集程序，热量表，燃气表，水表，电能表量为自动化的要求的热量表，燃气表，水表，电表的数据采集，测量和传输数据采集??，测量，并将采集结果传输到远程的小区物业管理系统。
（3）空调监视，管理和控制，根据预先设定的程序，根据时间，温度，湿度和空气调节单元的其它参数进行监测，调节和控制。
（4）照明设备的监视??，调节和控制过程按照预先设定的时间内，分别开启和关闭控制每个房间的照明，自动调整照明的每个房间。
（5）所述的帘式的控制程序，根据预先设定的时间，窗帘开/关控制。
三 系统原理设计
本设计以AT89C51芯片为控制核心，结合热释电传感器、烟感传感器、振动传感器、门磁和红外报警系统，共同构成了智能家居控制系统。系统由以下模块组成：核心控制模块，传感器模块、矩阵键盘、单片机最小系统、显示模块和输出部模块，系统原理总框图如下图1所示。
图1系统设计总框图
当传感器检测到信号（烟雾、人体发射的红外线）时，会输出一组高低变化的电平，送往单片机的I/O口。烟感传感器是检测室内的烟雾量，当室内的烟雾量超过一定值时，传感器发出信号，即有高电平输出，使报警电路报警。门磁、红外探测器也用于防盗报警系统。门在关闭状态下，门磁处于断开状态，此时无输出；当门被打开时，门磁吸合，此时有高电平输出。热释电传感器用于检测室内是否有人。在无人时，让系统处于省电模式；有人时，跳出省电模式。
四 各组成模块电路设计
（一）最小系统模块
最小系统模块采用AT89C51单片机为核心，AT89C51是一种4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Falsh的可编程可擦除只读存储器）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术，工业标准的MCS-51指令集和输出引脚兼容。自多8个CPU和快闪记忆体的组合在单个芯片中，ATMEL AT89C51单片机是一种有效的，许多嵌入式控制系统提供了高度的灵活性和廉价的解决方案。本设计采用的串行端口，保存显示电路中，尝试使用4* 4矩阵键盘控制和调试电路，采用固态继电器来实现强大的电器控制和隔离强电干扰。AT89C51的主电路如图2。
图2 单片机最小系统电路图
（二）矩阵键盘模块
矩阵键盘模块采用矩阵式键盘，具有外观美观，便于扩展的优点，如图3所示。在矩阵键盘，每个交叉处的水平线和垂直线不直接连接，而是通过一个按钮来连接。因此，可以构成一个4* 4=16个键，为键盘增加了一倍以上的端口比直通线，的行数越多，所不同的是比较明显的，这样的一个端口（例如，端口P1）作为一条线，然后更可以构成一个20键的键盘，直接使用多端口线路只能出一键（9键）。因此，在相对较长的时间，所需的键的数目，使用矩阵法的键盘做是合理的。时间调整和家电主要用于启动和停止操作。每一水平行（北行）和垂直线（列线）的交叉点是不一样的，但通过一个按钮来进行通信。非编码矩阵键盘的微控制器系统，键盘处理程序首先执行无键按下块的，“确认”按钮被按下时，在这一行中，下一个步骤是确定哪个键被按下。通常用于识别关键逐行扫描查询方法。
图3 矩阵键盘电路图
（三）显示模块
显示电路采用动态数码显示技术，由于一次只能让一个数码管显示，然而要显示6位的数据，必须由数码管一个一个轮流显示才可以实现，人的视觉暂留的时间为0.1秒，所以每位显示的间隔不必超过20ms，为了保证正确显示，必须每隔2ms，就要刷新一个数码管。本电路使得每个数码管显示的时间大约在2ms，而这刷新时间我们采用软件延时程序.每隔12ms对数码管刷新一次。电路如图4所示。
图4显示电路
（四）输出模块
输出部分是智能家居控制的一个重要环节，是控制系统的终端。选用单片机的P2口。其中P2.7用于控制室内的电源使用情况，即普通模式和省电模式的转换。用一个三极管来驱动继电器控制220V的电源；P2.6是烟感传感器的输出指示；P2.5是控制娱乐性家电的使用情况，用一个计时器来控制娱乐性家电的工作时长，到一定时间后自动断开电源。P2.4—P2.1是控制室内的其他家电的通断及扩展。P2.0是用于安检系统的报警。具体电路如图5所示。
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关键字:】AT89C51；红外热释电传感器；气体传感器；智能控制
一 引言 1
二 智能家居简介 1
(一）智能家居的概念 1
（二）智能家居功能 2
三 系统原理设计 2
四 各组成模块电路设计 3
（一）最小系统模块 3
（二）矩阵键盘模块 3
（三）显示模块 4
（四）输出模块 4
（五）TC35i模块 5
五 系统软件设计 6
（一） 短消息发送程序的设计 6
（二） 煤气检测模块程序设计 6
六 总结 7
致谢 8
参考文献 9
附录一 10
一 引言
二十一世纪是信息时代的变化速度，信息社会唤起国内情报和家庭智能化的要求，智能家居已经成为中国房地产市场的主流。计算机行业和家电行业，电信行业，安防监控行业相互渗透，相互融合，使信息时代的直接勾勒家居生活已成为现实。建设部，根据客户的不同要求的消费者，促进国内数字技术和产品开发，建设，到2010年，城市60％的住宅实现智能化，智能家居市场表明，中国有着巨大的潜力。
智能家居系统控制方法，采用现代高科技的家居设计，通过一个专用的控制系统，室内家居，家居环境，家电，户外区（车库，花园等），防盗报警器（门磁探测器，玻璃探测器，红外探测器），安全系统（烟雾探测器，燃气泄漏探测器）和智能设备作为一个整体，统一的控制他们融化有机，所有设备通过电话网络进行远程监控。
二 智能家居简介
(一）智能家居的概念
智能家居是一个功能复杂，涉及面广的大型系统的计算机系统。其中的主服务器连接外部钥匙是家庭网络的核心。因此，两个功能实现的主要功能。首先，家庭内部网络建设，连接所有设备和子网。其次，外资和小区以太网接入，实现家庭以及远程控制的综合管理。但是，从具体的功能，目前的服务器有四种类型的家庭：家庭控制，视频监控，防盗报警器，四个表（热量表，电表，水表，煤气表）复印件等功能。
“智能家居”是以住宅为平台，集系统、结构、服务、管理、控制于一体，利用先进的计算机网络通信技术，电气自动化技术，无线技术，和家庭生活的适当结合智能网络，通过家庭设备综合管理的各种设备上，建立一个优质，高效，舒适，安全，方便，节能，健康，环保的生活环境空间。
随着网络技术，特别是无线网络的发展，网络化智能家居系统可以提供遥控，家电（空调，热水器等）控制，照明控制，室内和室外的远程控制，窗帘自动化，防盗报警器，电话远程控制，编程定时控制和计算机控制等多种功能和工具，使生活更加舒适，方便和安全。
（二）智能家居功能
智能家庭控制系统的主要功能包括家庭设备自动控制、家庭安全防范二个方面。其中家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地(通过电话或Internet)的监测，控制和数据采集。
（1）家用电器的监视和控制，根据预设的程序要求，热水器，微波炉，视频音频等家电监测和控制。
（2）根据小区的物业管理由传感器的数据采集程序，热量表，燃气表，水表，电能表量为自动化的要求的热量表，燃气表，水表，电表的数据采集，测量和传输数据采集??，测量，并将采集结果传输到远程的小区物业管理系统。
（3）空调监视，管理和控制，根据预先设定的程序，根据时间，温度，湿度和空气调节单元的其它参数进行监测，调节和控制。
（4）照明设备的监视??，调节和控制过程按照预先设定的时间内，分别开启和关闭控制每个房间的照明，自动调整照明的每个房间。
（5）所述的帘式的控制程序，根据预先设定的时间，窗帘开/关控制。
三 系统原理设计
本设计以AT89C51芯片为控制核心，结合热释电传感器、烟感传感器、振动传感器、门磁和红外报警系统，共同构成了智能家居控制系统。系统由以下模块组成：核心控制模块，传感器模块、矩阵键盘、单片机最小系统、显示模块和输出部模块，系统原理总框图如下图1所示。
图1系统设计总框图
当传感器检测到信号（烟雾、人体发射的红外线）时，会输出一组高低变化的电平，送往单片机的I/O口。烟感传感器是检测室内的烟雾量，当室内的烟雾量超过一定值时，传感器发出信号，即有高电平输出，使报警电路报警。门磁、红外探测器也用于防盗报警系统。门在关闭状态下，门磁处于断开状态，此时无输出；当门被打开时，门磁吸合，此时有高电平输出。热释电传感器用于检测室内是否有人。在无人时，让系统处于省电模式；有人时，跳出省电模式。
四 各组成模块电路设计
（一）最小系统模块
最小系统模块采用AT89C51单片机为核心，AT89C51是一种4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Falsh的可编程可擦除只读存储器）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术，工业标准的MCS-51指令集和输出引脚兼容。自多8个CPU和快闪记忆体的组合在单个芯片中，ATMEL AT89C51单片机是一种有效的，许多嵌入式控制系统提供了高度的灵活性和廉价的解决方案。本设计采用的串行端口，保存显示电路中，尝试使用4* 4矩阵键盘控制和调试电路，采用固态继电器来实现强大的电器控制和隔离强电干扰。AT89C51的主电路如图2。
图2 单片机最小系统电路图
（二）矩阵键盘模块
矩阵键盘模块采用矩阵式键盘，具有外观美观，便于扩展的优点，如图3所示。在矩阵键盘，每个交叉处的水平线和垂直线不直接连接，而是通过一个按钮来连接。因此，可以构成一个4* 4=16个键，为键盘增加了一倍以上的端口比直通线，的行数越多，所不同的是比较明显的，这样的一个端口（例如，端口P1）作为一条线，然后更可以构成一个20键的键盘，直接使用多端口线路只能出一键（9键）。因此，在相对较长的时间，所需的键的数目，使用矩阵法的键盘做是合理的。时间调整和家电主要用于启动和停止操作。每一水平行（北行）和垂直线（列线）的交叉点是不一样的，但通过一个按钮来进行通信。非编码矩阵键盘的微控制器系统，键盘处理程序首先执行无键按下块的，“确认”按钮被按下时，在这一行中，下一个步骤是确定哪个键被按下。通常用于识别关键逐行扫描查询方法。
图3 矩阵键盘电路图
（三）显示模块
显示电路采用动态数码显示技术，由于一次只能让一个数码管显示，然而要显示6位的数据，必须由数码管一个一个轮流显示才可以实现，人的视觉暂留的时间为0.1秒，所以每位显示的间隔不必超过20ms，为了保证正确显示，必须每隔2ms，就要刷新一个数码管。本电路使得每个数码管显示的时间大约在2ms，而这刷新时间我们采用软件延时程序.每隔12ms对数码管刷新一次。电路如图4所示。
图4显示电路
（四）输出模块
输出部分是智能家居控制的一个重要环节，是控制系统的终端。选用单片机的P2口。其中P2.7用于控制室内的电源使用情况，即普通模式和省电模式的转换。用一个三极管来驱动继电器控制220V的电源；P2.6是烟感传感器的输出指示；P2.5是控制娱乐性家电的使用情况，用一个计时器来控制娱乐性家电的工作时长，到一定时间后自动断开电源。P2.4—P2.1是控制室内的其他家电的通断及扩展。P2.0是用于安检系统的报警。具体电路如图5所示。
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