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基于單片機的智能家居近遠程控制開關(guān)系統(tǒng)設(shè)計
廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院 杜永峰 2020/12/25 8:12:56
課題來源：2018年度“創(chuàng)新強校工程”項目（項目編號：CJ18CXQX028）,課題名稱：基于PM2.5智能環(huán)境檢測系統(tǒng)
地址：廣東省湛江市赤坎區(qū)體育南路京基三期南門，收件人杜永峰，手機：13702725800
摘要：當(dāng)今時代，隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，社會經(jīng)濟水平和社會生活水平得到不斷提高，人們對高品質(zhì)生活質(zhì)量的追求欲望急為迫切，與此相配套的基于單片機的智能家居遠程開關(guān)控制系統(tǒng)系列產(chǎn)品越來越受到企業(yè)和用戶的青睞。本文是基于手機模塊SIM900A和藍牙模塊HC-05的智能家居近遠程控制開關(guān)系統(tǒng)設(shè)計，滿足用戶對家庭環(huán)境安全情況實時了解，利用GSM網(wǎng)絡(luò)以短信息形式遠程實現(xiàn)防火、防盜、對部分家電進行遠程控制。利用藍牙模塊近程對家用電器進行智能控制。
關(guān)鍵詞：單片機；智能家居；控制開關(guān)
0引言
當(dāng)前，國內(nèi)大部分家用電器開關(guān)仍舊是傳統(tǒng)的機械式按鍵開關(guān)。原因是傳統(tǒng)式的電器開關(guān)開發(fā)周期短，制作成本低，方案成熟，因而在很長一段時間內(nèi)，在國內(nèi)市場上都是傳統(tǒng)開關(guān)占據(jù)著主要的市場份額。最近幾年來很多公司已經(jīng)開始投入研發(fā)近遠程智能化家居控制開關(guān)。
1 智能家居近遠程控制開關(guān)系統(tǒng)的組成
為了能夠?qū)崿F(xiàn)對家庭環(huán)境量如溫濕度、煙霧及氣體泄漏、防盜等功能進行監(jiān)控和檢測。該設(shè)計是一款以單片機為主控芯片，以GSM網(wǎng)絡(luò)和藍牙為通信載體的智能家居控制開關(guān)系統(tǒng)。如圖1所示，STC51單片機最小系統(tǒng)（能夠使單片機正常工作的基本電路）、SIM900A GSM模塊（負(fù)責(zé)收發(fā)短信，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制）、HC-05藍牙模塊（實現(xiàn)近程控制）、HC-SR501熱釋電傳感器（該模塊用于安防，采集是否有人在家）、DHT11溫濕度傳感器（采集家庭內(nèi)部的溫度和濕度）、MQ-2氣體傳感器（該模塊用于安防，采集廚房、衛(wèi)生間是否有氣體泄漏）、12864液晶顯示器模塊（對于傳感器采集數(shù)據(jù)和家用電器的開關(guān)狀態(tài)進行顯示）、四路光耦隔離繼電驅(qū)動電路、電源管理（用來給單片機最小系統(tǒng)、SIM900A模塊、藍牙模塊、液晶顯示模塊、四路繼電器驅(qū)動模塊、溫濕度傳感器、熱釋電傳感器、MQ-2傳感器等）等模塊供電。該系統(tǒng)能夠很好的控制空氣的溫度、濕度等，檢查分析空氣成份，讓用戶享受該系統(tǒng)對家居環(huán)境改善而享受的舒適化、安全化、智能化的環(huán)境生活。同時，該系統(tǒng)還可以根據(jù)住戶的要求對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)加以調(diào)整（通過增加不同的傳感器來對不同環(huán)境量得以監(jiān)控和調(diào)節(jié)控制，如采用光電傳感器、雨滴傳感器、PM2.5傳感器。實現(xiàn)居室窗簾、戶外陽臺窗戶控制和大氣污染監(jiān)測）。
圖1智能家居近遠程監(jiān)控控制系統(tǒng)基本框圖
2 智能家居近遠程控制開關(guān)系統(tǒng)主程序流程圖
當(dāng)系統(tǒng)上電后，首先完成各個模塊的初始化，一個系統(tǒng)的初始化是程序運行必不可少的環(huán)節(jié)，系統(tǒng)初始化部分主要包括：單片機初始化、溫濕度傳感器初始化、液晶顯示初始化、SIM900A模塊初始化等；初始化完成以后，系統(tǒng)首先要啟動GSM網(wǎng)絡(luò)，保證移動通信模塊SIM900A可以正常工作在收發(fā)短信狀態(tài)；單片機通過串口通信的方式實現(xiàn)和SIM900A模塊的通信，單片機對SIM900A模塊發(fā)送的短信信息進行解析然后輸出控制指令給繼電器開關(guān)，從而實現(xiàn)對家電開關(guān)的控制；LCD12864液晶對4路家電開關(guān)的開啟和關(guān)閉狀態(tài)進行顯示，便于直觀顯示電器開關(guān)狀態(tài)和環(huán)境量檢測狀態(tài)；手機經(jīng)SIM900A短信模塊向單片機發(fā)出控制命令控制，單片機通過串口接收并對其進行解析后向輸出終端發(fā)出控制信號，繼電器動作，相應(yīng)的電器設(shè)備工作或停止。另外手機發(fā)出命令信息后SIM900A模塊將向手機反饋一個信號以告知短信發(fā)送是否成功。
3系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)
當(dāng)硬件檢測完畢和軟件模擬調(diào)試完畢后，再進行系統(tǒng)的統(tǒng)調(diào)。即將軟件調(diào)試編譯后生成的*.HEX文件通過STC ISPV4.80軟件進行燒寫到單片機。然后將單片機插入系統(tǒng)中，打開單片機及各模塊電源，打開SIM900A電源，系統(tǒng)上電后，首先按PWRKEY鍵，等信號指示燈閃爍時再釋放按鍵。等閃爍大約7次后，通信模塊正常，與此同時觀察液晶顯示器界面內(nèi)容，以確定是否正常，若正常，用手機發(fā)送短信如“open1”“close1”、“openc”等命令，觀察液晶顯示器界面和四路光耦隔離繼電驅(qū)動輸出狀態(tài)以及外接負(fù)載（本設(shè)計接LED）狀態(tài)；如果沒有達到預(yù)期的目標(biāo)，繼續(xù)修改程序。SIM900A通信模塊檢測完畢后沒有問題。再對通信模塊藍牙加入系統(tǒng)（首先取下SIM900A模塊，因為單片機只要一個串口通（未完，下一頁）
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