智能家居灯光控制毕业论文

创导智能新生活—智能家居DIY方案随着科技的发展及人们生活水平的不断提高，居住环境的改善备受关注，家庭生活中每个成员的舒适、安全与便利的需求越来越受到开发商的重视。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的智能化控制系统，该系统可满足并实现高效、舒适、安全、便利、环保的人文居住环境。随着家居智能化的快速兴起，现代家居中的监视、对讲、安防、管理及控制等更多地功能被集成应用，从而使得可视对讲、家庭安防到家居的灯光、电器的智能控制，子系统越来越多、线路日趋复杂。在满足不断增长的功能需求的同时，提高系统的集成度，进一步提升系统的性价比，使安装及维护工作更为简单化，并能保证很好的灵活性，是现代家居智能化的发展趋势。深圳市麦驰智能技术有限公司推出的“未来之家”家庭智能终端，它采用触摸屏，集成了可视对讲、访客图像拍照功能、更为强大的家庭安防、自动抄表功能，小区短信、物业报修等服务，适应了这一需求，麦驰智能家居系统特点：l 功能更为完整、系统集成度更高l 性价比优越l 分布式控制总线使系统扩展灵活、故障分散l 模块化结构设计能满足各类用户的需求l 语音提示使系统更具人性化l 五种操作方式使操作更为简单、快捷l 控制线路简单、施工成本低智能家居DIY方案：本项目为一套2室2厅，室内建筑格局为：客厅、餐厅、厨房、次卧、主卧、卫生间、阳台，如图1所示：针对业主对智能家居控制系统的实际需求，我们的设计充分考虑了照明、家电、电动窗帘、娱乐控制的一体化的体验，同时结合了家庭的安全性要求。该控制系统由系统终端主机、各种智能模块、传感设备、精密机械设备等组成。系统充分体系了以高科技打造舒适、安全、便捷的人居环境。系统原理图 如2所示：总体方案设计：1． 入口走廊及客厅：l 入口大门安装1对门磁探测器，玄关处墙上安装1台彩色可视“未来之家”终端设备。l 入口处安装3个3键智能灯光控制模块，分别控制走廊灯、客厅的电视墙射灯和吊顶灯调光和开/关客厅电动窗帘、阳台灯。l 客厅放置一个无线遥控器，可以实现对室内所有的灯光和家电进行控制。l 在电视、空调等设备容易接收到红外信号地方安装1个红外控制模块，红外模块和被控家电无阻挡物。l 客厅阳台入口安装1个红外探测器用于探测非法闯入者从阳台进入时，形成一道非法入侵报警防线。客厅沙发旁安装1个紧急求救按钮。按键控制：l 在出门前一键控制开关所有灯光、电器。l 情景模式：一键控制客厅灯、走道灯及辅助灯光设备亮度100%、窗帘打开无线控制：l 在客厅可以运用遥控器遥控家里所有的灯光和家电设备：例如，你也可以坐在沙发上，动动手指头，就可以轻松控制家里的灯光及控制各种场景。例如：影院模式：客厅灯光设备亮度调暗到30%。营造室内灯光舒适的氛围。“未来之家”智能终端控制l 当你在离家出门前，在彩色可视智能终端上设置“离家布防”让安防系统启用进入到布防状态，当主人离开房间布防延时结束后。家中所有的灯光和电器关闭、厨房机械手自动将煤气阀门关闭，家中所有的感应探测设备进入到警戒状态。l 你可以在智能终端触摸显示屏菜单中点击设备名称来开启灯光和电器。l 定时控制模式：可以按照生活起居习惯设定智能系统的状态。例：业主度假,每天一定时间规定区域灯按时开启按时熄灭。同时也可打开卫生间和厨房排气扇对室内空气换气。l 电话远程控制：在炎热的夏季或瑟瑟的冬天，你可以通过电话进行远程家电设备操作，在到家前提前将家中的空调打开。感应探测器联动灯光和家电控制：l 夜间回家推开家门时，玄关灯会以渐亮的方式自动打开。l 紧急情况下，例如安防系统探测到客厅红外或大门门磁入侵信号时，该设备可以自动拨出6个不同号码，然后按照预设的程序，通过发出报警或迅速开启相应灯光及窗帘，对入侵者起到阻吓的作用。2、餐厅及厨房l 餐厅安装1个3键智能灯光控制模块，控制餐厅灯具的调光和情景模式。l 厨房安装1个3键智能灯光控制模块，控制厨房灯具和排风抽烟机。l 厨房安装1个智能插座模块控制厨房家电。l 厨房安装1个煤气探测器和1个机械手。功能描述：l 就餐时，可以通过遥控器上的情景键或在餐厅的3键模块操作一个按键即可达到预先设定的就餐场景。l 厨房3键开关按钮可对厨房内的灯和排风扇、插座进行控制。l 通过电话远程打开厨房设备。例：电饭煲；l 通过智能终端机设定的定时控制模式，按照系统设定的时间自动打开排风扇对厨房排风换气。l 如厨房煤气泄漏达到一定浓度时，煤气探测器感输出报警信号，同时通过机械手自动将煤气管道阀门关闭。3、次卧l 次卧室内门口和床头各安装1个3键智能灯光控制模块，控制灯具的调光和开关、情景模式。l 安装1个紧急求救按钮功能描述：l 就寝模式：按下床头3键智能灯开关模块上的“关”按键，所有灯光关闭。l 起夜模式：半夜要夜起时，只要按一下床头3键灯光模块的一个按钮，通往洗手间的全部灯光会柔和的亮起，既方便你的行动又不用担心影响家人。l 紧急情况下，按下紧急按钮系统自动将报警信息输入，并自动拨出6个不同号码。4、主卧l 主卧室内门口和床头各安装1个3键智能灯光控制模块，控制灯具的调光和开关、情景模式。l 放置一个无线遥控器，可以实现对室内所有的灯光和家电进行控制。l 安装1个紧急求救按钮功能描述：l 就寝模式：按下遥控器上的起夜模式键或按下床头3键智能灯光模块一个按键，所有灯光关闭。l 起夜模式：当你半夜要夜起时，只要按一下遥控器上的“夜起”按钮，那么l 通往洗手间的灯光会柔和的亮起，你再也不用担心影响你的家人休息了。l 紧急情况下，按下紧急按钮系统自动将报警信息输出，并自动拨出6个不同号码。5、卫生间l 安装1个3键智能灯光控制模块，控制灯具的灯光和排气扇l 安装1个无线接收模块，接收无线遥控器灯光电器控制指令。功能描述：l 卫生间3键开关按钮可对卫生间内的灯和排风扇进行控制。l 通过智能终端机设定的定时控制模式，按照系统设定的时间自动打开排风扇对卫生间的异味排风换气。灯光电器多控制方式组合：1．按键控制：通过智能灯光控制模块的按键和智能插座上的按键可控制相应的灯光电器。2． 智能终端控制：通过智能终端的触摸屏可控制系统的各种灯光电器。3． 遥控器控制：通过遥控器可控制系统的各类灯光电器。4． 电话远程控制：通过电话实现远程灯光电器控制。若晚上家中无人时可通过电话打开家中的灯光电器，以使人有“家中有人”的感觉，具有隐性安防功能。5． 网络控制：可通过互联网进行控制（必须开通网络业务）。系统组成设备：n“未来之家”智能终端：安防报警、家电控制、可视对讲集成一体化机Ø 触摸屏及感应按键操作；Ø 功能完善，集成度高，综合成本低；Ø 一体化结构，整体美观，安装方便；Ø 控制方式多，人性化语音提示，操作方便；Ø 与红外模块联动，实现灯光智能化控制，实现“人来灯亮、人走灯熄”；Ø 编程方式多样，住户可通过“未来之家”智能终端随意设置不同的定时控制； n智能灯光控制模块 CR-Bus总线兼容可编程设备 按钮可用于开关控制、开关切换、调光和场景控制。 多种按键形式可供选择 输出具有淡入淡出功能技术参数： 工作电压：18VDC 工作电压：40mA—100mA 开关输出：250V/50Hz 调光回路：300w 开光回路：600w 调光级数：256 安装底盒尺寸：76mm×76mm×80mmn 智能插座模块Ø CR-Bus总线兼容可编程设备Ø 一个输入按钮可用于插座通断控制。技术参数：Ø 工作电压：18VDCØ 工作电压：40mA—70mAØ 输出电源：15An 红外自学习控制模块Ø CR-Bus总线兼容可编程设备Ø 具有自学习功能，能对空调、电视机、影碟机及电动窗帘等具有红外接口有设备进行控制技术参数：Ø 工作电压：18VDCØ 工作电流：32mAØ 载波频率：38kHz和 33kHz可切换Ø 通道数：3个Ø 通道一：可学习空调开、关、摆页、换气等四个动作。Ø 通道二：可学习电视机换台（+）、换台（-）、选台（+）、选台（-）、关、静音、TV/AV、直接选台等八个动作Ø 通道三：可学习影碟机的选歌、音量、关、播放等八个动作，或窗帘的外帘开关、内帘开关、停止、等八个动作Ø 遥控距离：≤7mØ 遥控夹角：≤120°Ø 安装底盒尺寸：76mm×76mm×65mmn 无线接收模块Ø CR-Bus总线兼容可编程设备Ø 无线控制无方向性技术参数：Ø 工作电压：18VDCØ 工作电流：46mAØ 室内最远接收距离：≤50mØ 可使用遥控器数量：5×8个Ø 载波频率：433MHzØ 安装底盒尺寸：76mm×76mm×65mmn 无线遥控器Ø 功能齐全、外形精巧、美观。Ø 集成了空调、电视、影碟及电动窗帘等电器的控制功能Ø 能实现多种场景模式的控制Ø 每户可使用5×8个遥控器

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智能家居控制系统的设计与实现 [2009-03-18 06:41] ;;; 摘要：介绍了以PC（个人计算机）、MCU（单片机AT89C52）、双音多频编解码集成电路MT8880C、语音录放芯片ISD4004和无线数据收发芯片nRF401为核心，通过现有的电话网络终端或者互联网网络终端实现远程控制的智能家居系统，给出了该系统的电路原理和办硬件设计与实现方法。;;; 关键词：远程控制 双音多频 网络通讯 无线通讯 家庭自动化２１世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、ＤＶＤ录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和１１０可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。１系统的总体结构及工作过程智能家居系统由系统主机、系统分机、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务器和网络接口等部分组成。其中系统主机通过服务器（个人）连入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，并通过自己的ＰＳＴＮ�公用电话交换网接口电路连入ＰＳＴＮ。其结构图如图１所示。主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结构。系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、传输控制命令和反馈信息。该系统正常工作时，用户可以通过screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;>Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和ＰＳＴＮ两种网络进行访问，当通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ访问时，本系统可提供一个界面友好的终端软件，用户只需登陆到运行在家中的服务器即可对家中的设备进行远程控制；当通过ＰＳＴＮ访问时，本系统将为用户提供语音操作界面。其工作流程如图２所示。２系统的硬件构成本系统的硬件主要有系统主机与系统分机两大部分。系统主机由单片机ＡＴ８９Ｃ５２和各种接口电路组成，如图３所示。系统分机由单片机ＡＴ８９Ｃ５２和各种接口电路、传感器单元电路、固态继电器控制电路组成，并由固态继电器控制具体设备，具体硬件组成框图如图４所示。通过系统主机的各种接口电路可将主机ＣＰＵ从繁忙的计算中解脱出来，以便把主要精力运用在控制和信息传递上。系统主机主要依照各个功能电路的输出结果进行判断和控制命令的输出。系统分机的各种接口电路和主机相似，只是根据设备的不同（传感器单元）有着细节上的变化。下面主要介绍系统主机的各种接口电路。２．１ ｎＲＦ４０１ 无线数据传输电路无线数据传输电路由Ｎｏｒｄｉｃ公司的单片ＵＨＦ无线数据收发芯片ｎＲＦ４０１及其外围电路构成。ｎＲＦ４０１采用ＦＳＫ调制解调技术，其工作效率可达２０ｋｂｉｔ／ｓ，且有两个频率通道供选择，并且支持低功耗和待机模式。它不用对数据进行曼彻斯特编码，其天线接口设计为差分天线，因而很容易用ＰＣＢ来实现。screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;>;;; ２．２ 看门狗电路看门狗电路由ＭＡＸ８１３Ｌ及其外围元件组成。通常，在单片机的工作现场，可能有各种干扰源。这些干扰源可能导致程序跑飞、造成死机或者程序不能正常运行。如果不及时恢复或使系统复位，就容易造成损失。看门狗电路的作用就是在程序跑飞或者死机时，能有效地使系统复位以使系统恢复正常运转。因此，在程序中定期给Ｐ１．５送入看门狗信号，就可以保证在程序运行异常时，由ＭＡＸ８１３Ｌ使单片机复位。２．３ ＤＳ１３０７时钟接口电路ＤＳ１３０７时钟芯片是美国ＤＡＬＬＡＳ公司生产的Ｉ２Ｃ总线接口实时时钟芯片。ＤＳ１３０７可以独立于ＣＰＵ工作，它不受晶振和电容等的影响，并且计时准确，月积累误差一般小于１０秒。此芯片还具有掉电时钟保护功能，可自动切换到后备电源供电。同时还具有闰年自动调整功能，可以产生秒、分、时、日、月、年等数据，并将其保存在具有掉电保护功能的时间寄存器内，以便ＣＰＵ根据需要对其进行读出或写入。由于单片机ＡＴ８９Ｃ５２没有Ｉ２Ｃ总线接口，因此，要驱动ＤＳ１３０７，就必须采用单主机方式下的Ｉ２Ｃ总线虚拟技术。在此方式下，以单片机为主节点（主器件），主器件永远占有总线而不出现总线竞争，且可以用两根Ｉ／Ｏ口线来虚拟Ｉ２Ｃ总线接口。Ｉ２Ｃ总线上的主器件（单片机）可在时钟线（ＳＤＬ）上产生时钟脉冲，在数据线（ＳＤＡ）上产生寻址信号、开始条件、停止条件以及建立数据传输的器件。任何被选中的器件都将被主器件看成是从器件。在这里，ＤＳ１３０７作为Ｉ２Ｃ总线的从器件。Ｉ２Ｃ总线为同步串行数据传输总线，其内部为双向传输电路，端口输出为开漏结构，因此，需加上拉电阻。２．４ ＭＴ８８８０Ｃ双音频编解码电路由于单片机是通过ＭＴ８８８０Ｃ芯片得到ＰＳＴＮ网络的双音频信号解码输出，也就是说，单片机可以识别来自ＰＳＴＮ网络的控制信号，用户可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别与远程控制。因此，利用ＭＴ８８８０Ｃ的双音频编码功能，系统可以在紧急时刻将用户预置的紧急电话打到ＰＳＴＮ网络，从而把损失减少到最低。２．５ ＩＳＤ４００４语音录放电路ＩＳＤ４００４是美国ＩＳＤ公司生产的一种语音录放芯片。它可录制８～１６分钟的语音信号。该芯片可提供ＳＰＩ标准接口和单片机进行接口，其语音的录放控制均通过单片机来实现。该芯片的一个最大特点是可以按地址编程录放，因而可由ＩＳＤ４００４和单片机编程控制来构系统与ＰＳＴＮ网络用户的语音平台。由于ＩＳＤ４００４的ＩＮＴ和ＲＡＣ脚输出为开漏结构，因此需要加上拉电阻。screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;>２．６ ＭＡＸ２０２串行通讯电路通讯电路可由串行通讯专用芯片ＭＡＸ２０２组成，通过此电路可以方便地与ＰＣ机进行串行通讯。２．７ 铃流检测与摘挂机控制电路当系统被呼叫时，电话交换机发出铃流信号。振铃为２５±３Ｖ的正弦波，失真小于１０％，电压有效值为９０±１５Ｖ。振铃信号以５秒为周期，即１秒送，４秒断。由于振铃信号电压比较高，所以先要通过高压稳压二极管进行降压，然后输入至光耦。再经光耦隔离转换后，从光耦输出时通时断的正弦波，最后经ＲＣ回路进行滤波以输出标准的方波。该方波信号可以直接输出至单片机的定时器１进行计数，以实现对铃流的检测。由于程控电话交换机在电话摘机时电话线回路电流会突然变大（约３０ｍＡ），因此，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机的Ｐ１．７来控制一个固态继电器，固态继电器的控制端应连接一个大约３００Ω的电阻后再接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。３系统软件编制本系统软件主要由系统主机和系统分机的Ｃ５１程序和系统与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络通讯程序组成。３．１ 系统主机程序的编制系统主机程序主要用于实现系统的总体功能。包括无线数据传输程序、看门狗程序、时间戳程序、双音频编解码程序、语音录放程序、串行通讯程序、铃流检测与摘挂机控制程序、系统初始化程序、意外事件处理程序等。程序编制以消息驱动为主导思想。消息由计数器中断１、外部中断０和串行中断产生，在中断服务程序中，应将相应的状态位置位，而在消息循环中则应按相应的状态位调用功能函数，然后由功能函数将相应的状态位清０并完成所需功能，并最后返回到消息循环中。其程序流程如图５所示。该系统的分机程序和主机类似，故此不再详述。screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;>３．２ 系统与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络通讯程序的编制这部分通讯程序分为服务器和客户端两个程序，主要通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络完成用户的控制功能。服务器程序主要完成客户端与系统主机通讯的中转，即将客户端发来的控制或者查询命令成系统主机能识别的格式，或者将系统主机收到的报警等信息上传到客户端。服务器程序使用Ｓｏｃｋｅｔ与客户端进行Ｉｎｔｅｒｎｅｔ通讯。客户端程序是运行在远端用户的控制界面，主要用于完成家居内状态的显示以及对家居内电器的远程控制，同时使客户端直接连接到服务器。４结论本系统充分利用了现有的网络资源。通过在实际电话网络和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络中的试运行证明：该系统能够达到设计初期的各项要求。相信将在信息家电、智能小区等方面得到广泛应用。