基于单片机的智能家居控制系统设计

　　随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对生活质量的要求越来越高，人们对住宅功能提出了更高的要求，这种需求促使了智能家居系统的产生。今天我们就来看看基于单片机的智能家居控制系统设计。

基于单片机的智能家居控制系统设计

　　基于单片机的智能家居系统是一种综合运用计算机技术、无线通信技术、自动控制技术和智能化控制技术，以家庭生活设施为载体，以住宅为平台，利用智能化信息终端和信息网络，为家庭用户提供安全、舒适、便利的居住环境的一种新型智能家居系统。

　　它是基于信息通信网络的将家用电器、照明、安全防范、环境监测和家庭影院等集成于一体的智能化系统，主要由家庭网关（也称为控制中心）、传感器网络（也称网络节点）、家居安防报警系统和智能控制终端（也称控制中心）组成。

　　智能家居系统能通过家庭网关远程对家里的设备进行控制，并且实现与外界通信的功能，是对传统家居产品进行改造，以满足人们对高品质生活追求的一种新型家居产品。

　　智能家居系统主要由家庭网关、传感器网络、家居安防报警系统和智能控制终端（也称控制中心）组成。

　　家庭网关是系统的核心，它是一个以低功耗、低成本、高性能为设计目标的嵌入式系统。它采用Cortex-M3内核，工作在64MHz主频下，并具有8K字节的RAM，同时还具有32K字节的ROM。

　　其硬件结构主要包括：单片机、以太网接口芯片、电源电路和复位电路等。家庭网关作为整个智能家居系统的核心，通过它可以实现对各种传感器网络以及家庭安防报警系统的远程监控和控制。智能家居系统通过家庭网关实现与外界的通信，并可以远程控制家里的各种家电设备。

　　系统硬件设计

　　家庭网关是整个智能家居系统的核心，其主要功能是控制家庭安防系统和家庭影院系统。传感器网络由若干个家庭网络节点组成，每个节点都通过RS-485总线与家庭网关连接。

　　智能控制终端主要负责家庭各个家电设备的控制，比如控制电灯、空调等电器，并且可以通过该终端进行远程控制，从而达到智能家居的目的。

　　传感器网络中的温度、湿度传感器用来采集室内空气质量参数，通过温度采集电路和湿度采集电路将室内空气质量参数传给家庭网关，通过有线或无线传输方式将信息传给控制中心。

　　无线传感器网络中的视频信号则是由视频采集模块获取的，将视频信号通过视频编码技术转换为数字信号，然后传输给控制中心。家居安防报警系统包括火灾自动报警系统和煤气泄漏自动报警系统。

　　控制中心是智能家居系统的核心，它负责实现系统中各个子系统的协调工作，并完成与外界的信息交换。

　　控制中心的核心是以AT89C51单片机为核心，通过串口与上位机连接。主要由三大部分组成：一是STC89C51单片机与外设连接的通信接口电路，它将串口的数据传送到上位机；

　　二是STC89C51单片机与外设串口连接的通信接口电路，它将串口数据传送到上位机；三是STC89C51单片机与外设串口连接的通信接口电路，它将串口数据传送到下位机。

　　控制中心主要完成三个功能：一是与各个子系统进行信息交换，二是处理来自各子系统的报警信号，三是接受并执行来自各子系统的指令。

　　传感器网络节点

　　传感器网络节点主要由传感器、控制器和微处理器等部分组成。传感器负责监测室内环境，如温度、湿度、光照度等，并将监测到的信息通过无线网络传输到家庭网关，再由网关将信息上传给控制中心。

　　由于家居环境监测对象的多样性，如温度、湿度等参数需要长时间连续检测，所以需要将传感器的测量值转换成数字信号后，再传输到控制器中进行处理。

　　此外，家庭网关需要通过无线网络连接到多个传感器网络节点上，从而实现家居环境的远程监控。控制中心可以通过无线网络随时获得家居环境的实时状态。当发生异常时，控制中心会通过手机或短信的形式向用户发送警报信息。

　　传感器包括温度、湿度、光照度、烟雾等物理量；控制器包括执行机构、处理器和定时器；微处理器则是以单片机为核心，同时支持传感器采集和存储功能。

　　家居安防报警系统主要由报警主机和探测器两部分组成，它包括报警主机和报警器两部分。当系统探测到入侵时，报警主机立即将报警信号送至用户手机。用户可以在手机上接收到报警信息。

　　家居安防报警系统可分为主动式与被动式两种形式。主动式家居安防报警系统是一种通过布防，当有人非法进入时，触发报警电路，从而启动报警器；被动式家居安防报警系统是一种由被动监测及人为触发等方式组成的安防系统。

　　本设计中，当有非法人员进入时，触发报警器；同时控制中心发出声光警报，并对非法人员进行抓拍，并把相关信息发送到用户手机上。

　　家居安防系统还可以通过设置密码来加强安全性，密码通常是设为：123456、123456+6或123456+6。只有当密码正确时才能启动报警器、打开相应的门或窗。当密码错误时，控制中心会发出警报并把相关信息发送到用户手机上。

智能家居控制系统的优点

　　1.智能控制

　　普通家居具有居住属性，但是家中的灯光、电器、窗帘等设备、都需要我们人为主动去开启，而智能家居能通过控制面板、智能主机等，把家中各种设备串联起来、形成一个整体、以前你需要一天做无数次的小事、现在一句“小洁小洁“就能帮你搞定。

　　2.真正的控制家电

　　现在的很多家电都具有智能属性、能通过手机APP进行控制，但实际上这并不是严格意义上的“智能家电“、一个家电意味着有一个APP、互相之间是独立存在的、而智能家居是一个统一的整体、一个全面的智能系统、通过这个控制系统把家中的电器都连接在一起、一个模式或一句语音指令就能控制一个或者多个电器。

　　3.一体化控制的系统将更加有效

　　根据场景的不同，智能家居配置了“回家模式“、“离家模式”、“明亮模式”、“用餐模式”、“温馨模式”等多种家中常见的模式、每个模式都能联动不同的电器、灯光模式。

　　4.合理使用、降低能耗

　　智能家居除了能对家中的各种设备进行控制、也能精准的了解家中每个区域的使用情况。

　　比较常见的是出门去上班，家中开启“离家模式”、除了需正常运作的电器外，其他灯光、电器都会被关闭，避免因出门太匆忙而忘记关灯造成资源浪费。当我们开窗通风时，空调会自动关闭，当我们在卧室开启“睡眠模式”时，客餐厅等公共区域的灯光、电器也会自动关闭、避免造成浪费。

　　5.提升中老年人生活的幸福感

　　说起智能家居、很多人以为是年轻人的专属、其实这是我们对新科技的偏见、我国已正式进入了老龄化社会，以家庭为单位的养老模式已经成为目前主流的养老方式。

　　年轻人通过智能家居使得生活更加便利、而中老年人通过智能家居得到更多的帮助、给予他们更多的关怀。

　　语音控制是智能家居的一大特点、智能家居无需各种遥控器、无需使用手机APP、一句语音指令就能让家读懂你的想法、指纹锁开锁、避免拎着大包小包找钥匙。家中的灯光、电器、窗帘可以单独开启或关闭、也能通过设定好的模式/场景去控制1个或多个设备。

　　当老年人半夜夜起时，脚边的感应灯带依次亮起、灯光柔和不刺眼、回到房间后会自动关闭感应灯带，简单而放心。

　　老年人缺乏自我看护的能力、危险或意外时刻伴随着、智能家居系统配备摄像头和各类传感器，我们能通过手机APP随时查看家中情况、也可以和父母进行互动。

　　以上就是基于单片机的智能家居控制系统设计的相关介绍，智能家居系统让我们体会到了科技给生活带来的改变、智能家居的发展、也使得越来越多的家庭开始使用智能家居。

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