智能家居安全系统.docx

现代智能家居
安全系统
题目：现代智能家居安全系统设计
学院：电子与通信学院
班级：课程组
组员：
指导老师：
目录
第一章、概述
1. 课程介绍
2. 功能简介
第二章、系统设计
1. 系统框架
2. 功能模块
第三章、电路设计
1. 模块介绍及其原理
第四章、程序设计
1 .代码展示
第五章、实验与调试
1、下载调试
2、LCD的调试
3、按键的调试
4、电源模块的调试
5、语音模块的调试
6、LED与蜂鸣器的调试
第六章、测试结果 第七章、结论
附录
程序代码
第一章概述
1、课程介绍
智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。伴随着数字化和网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史化大趋势。这一切的最终目的为人们提供一个以人为本的舒适、便捷、高效、安全的生活环境。如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今世界的一个热点问题。本项目的起源与产生既基丁此背景。
2、功能简介
该系统主要能够实现的功能：正常情况下，该系统能够采集室内的温度，并显示出来供主人参考。当温度过高时该系统就会发出报警，灯光发亮，语音提示等，使得主人知道家中发生了险情，并及时进行处理。当有盗贼从窗户或者其他一些地方进入时家中时，会触动红外设置，单片机发信号给声光模块，告知主人和邻居有险情。采取有效的措施，防止损失。
第二章系统设计
1、系统框架
电源模块
显示模块
警报模块
温度模块
语音模块
输入模块
红外模块
ISP下载模
2、功能模块
(1) 温度检测模块：采集温度
(2) 声光报警模块：通过声音
(3) 红外模块：检测有无人闯入
(4) 液晶显示模块：显示信息，人机交流
(5) 电源模块：给各个模块提供电源
(6) 输入模块：4*4键盘，输入信息
(7) 语音模块：发出语音
第三章电路设计
1、温度检测模块
该模块主要用于检测室内温度。采用改进型智能温度传感器DS18B2盅传统的热敏电
阻相比，DS18B2雎够直接读出被测温度，它仅需要一根线(单线接)读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B2(ft电，而无需额外电源。因而
使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。当温度过高时即发生火灾时，单片机
向声光模块发出信号，即发出声光报警。DS18B20勺1脚接地，2脚接PORTC.0 3脚接电源，在2脚接一个4.7K的上拉电阻抗十扰。
2、声光报警模块
当温度过高时，该模块接收到单片机发出的信号后，声光模块开始动作，led灯开始闪烁，蜂鸣器并发出声音报警，告知主人或邻居及时发现险情，及时的控制火情。当红外模块感知到有外人闯入时，该模块发出报警，威慑他人，使其不敢进入主人家中，并提醒邻居或主人，及早做出防范。
我们把若十个LED灯摆成笑脸形状。因为若十个LED灯和一个蜂鸣器工作时需要较大的电流。因此我们设计一个三极管(S9013)来进行驱动，保证了电路有足够大的电流。三极 管的基极与PORTD.6S 接。同时我们用了俩个1K分别与LED和蜂鸣器申联来进行分压保 证其安全性。
3、红外线模块
该模块主要用于防盗，安置在窗户或者门等地方，当有盗贼闯入时，会触动到那些 安置好了的红外装置，发送信号给单片机，单片机经过处理后发送给声光模块。为了防止错报，我们安装若十个红外对管，当只有达到一定数量的红外对管发生中断时才报警。因为单片机的中断资源有限，所以我们用了 2对红外对管来模拟若十个，当只有其中一个红外对管发生中断时，系统不报警，当两个红外对管都发生中断时，系统发出警报。这两对 红夕卜对管分别接单片机的PORTD. 4 (INTO)、 PORTD.5(INT1>
4、液晶显示模块
该模块主要应用于显示一些信息，起到与用户进行人机交流作用，用户可以通过显示模块，看到一些信息，例如现在的室内温度、现在系统启用的模式等。我们将采用1602lcd来显示，四线制方式将1602与单片机的PORT田相连接，1602的RS RWE、D4 D5 D& D7 分别接 PORTA.0 PORTA. 1 PORTA.2 PORTA.4 PORTA.5 PORTA.6 PORTA.7电路如下：
5、电源模块
该模块主要用于给整个系统提供能够应用且稳定的电源。我们采用了 7805这种型号的稳压器件，在输入端我们用了火牛插孔，便于连接电源，在输入的负极安装了 一个按键开关，便于控制电源的开关，如下图：
6、输入模块
该模块由4*4个按键组成，用丁用户对系统的设置与控制等，给用户提供一个输入的
方式，输入用户所需求的信息。我们将键盘与单片机的 PORT们相连,PORTAH 的高八位接按键的行，低八位接按键的列。电路如下：按键功能如下图所示：
0-_1
取消
7、暗首裸垛
该模块主要由ISD173 扬声器、mic —按键及其一些电阻电容等组成。它的作用的是 通过语音提示，指导用户对安全系统的操作，例如设防，撤防等，把语音芯片的复位脚（24脚）与单片机的PORTD.仰连接，播放脚（23脚）与单片机的PORTD. 4目连接，快进脚（26脚）与单片机的PORTD.鲫相连接。
第四章程序设计
1、显示模块
该模块主要有1602液晶显示屏组成，上电后初始化1602,屏幕上显示欢迎界面，2秒后显
示 温度， 设防 时显示 Fort if icat ionof success撤防 时显示 Pleaseenteryourpassword ,第一
次输入密码错误时，显示Pleasetryagain,第二次输入密码错误时，显示Thelastchance,当发生火灾时显示Alarm! ! iFire!,发生盗窃是 显示Burglaralarms ! }!及其一些其他的显示都用putsf（）函数来完成显示工作。
2、语音模块
当开机时PORTD.饴一个低电平，让语音芯片的指针复位，POTD. 4给一个低电平并进
行延时，然后在给高电平，进行播放语音“欢迎使用智能家居安全系统” o然后PORTD. 5给一个低电平并进行适当的延时，当设防按键按下时PORTD. 4A一个低电平并进行延时，
然后在给高电平，播放“请输入密码”，然后进行快进，让播放指针指向下一个语音片断，撤防成功后播放“成功撤防”。
3、输入模块
我们采用键盘扫描的方式来采取键盘的输入信息，单片机的A 高四输出，轮流输出0, A 第四位输入，采集键盘的信息，检测是否有按键按下，那一列有按键按下。根据当哪一行输出0时，那一列检测到了 0,计算出是哪个按键，即：行*4+列
/键盘扫描
unsignedchargetkeyval(void)
unsignedcharcol [4] = (Oxef, Oxdf, Oxbf, 0x7f); // 行unsignedcharrow[4] = (0x07, 0x0b, 0x0d, 0x0e};〃歹 U
unsignedchari,j,getsta,keyval;
for(i=0;i<4;i++)
{
PORTA=col[i];
delay_us(2);
if(PINA!=col[i])
{
getsta=PINA&0x0F;
for(j=0;j<4;j++)
if(getsta==row[j])
{
keyval=j+i*4;
delay_ms(30);//3
while(getsta==row[j])
{
getsta=PINA&0x0F;/// ///〃//〃 判断按键是否放开。
}
returnkeyval;
}
}
}
return16;
}
4、红外模块
开启外部中断INT0和INT1，定义中断标志flage_0和flage_1当发生中断时flage_0=1和flage_1=1设防开启后进行循环判断当两个中断都发生发出警报。用 两个嵌套在一起的i来进行判断。
if(flage_1==1)红外报警
{
if(flage_0==1)
{
flage_1=0;
flage_0=0;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Burglaralarms!!!");
PORTD.6=1;
}
}
5、温度模块
设定单总线的接为PC.0。定义一个变量利用函数ds1820_temperature_10 ()取出当 前
温度值，再把该变量换算成个位和十位即小数位，再分别显示出来。
/温度显示
voidwendu(void)
(
charlcd_buffer[33];
inttemp,temp_h,temp_l,_1,_2;
temp=ds1820_temperature_10(0);
temp_h=temp/80;//DS18B20 要/80
temp_l=temp%80;
shi=temp_h/10;
ge=temp_h%10;
_1=temp_l/10;
if(一1==4)
_1=5;
else
一1=0;
_2=temp_l%10;
lcd_gotoxy(0,1);
sprintf(lcd_buffer,"TEMP:%d%d.%d\xDFC\n\r",shi,ge,_1);
lcd_puts(lcd_buffer);
}
第五章实验与调试
一、下载调试
将一个10针的插座与单片机的MOSIMISOSCKRESETVCCGND 好后，用下载线连接 电脑好单片机，用下载软件进行下载，运行成功。
二、LCD的调试
当LCD与PA 相连上电后，没有反应，屏幕是黑的，进过上网查找资料后，才发现原 来LCD的背景灯那两个管脚没有接上电源和地。焊接好后，上电屏幕亮了，但是什么都显 示不出来，看到LCD的3管脚是空的，所以想到可能是这个原因，查资料后知道这个是管 脚的作用是调节对比度的，于是我就用两个1K的电阻申联在一起，一端接电源一端接地
中间接3脚，上电后下载程序显示一个很模糊的字迹，看不活楚。猜测可能是因为电阻大小不当导致的，进过三四次的调整后才显示出来活晰的字迹。
三、按键的调试
把程序下载后，按键按下去一下后，在屏幕上显示很多个同一个的数，考虑可能是因为在按键按下去还没放开的一瞬间，键盘扫描好多次，单片机的扫描的速度很快，就认为 按键按下了很多次，而没有判断是否是同一次按下去的，所以要解决这个问题的方法是让 程序判断按键是否释放。
四、电源模块的调试
电源模块焊接好后，上电发现一点输出端没有电压，通过用万用表的测量得知火牛插 座负极没有连接好，再次进行焊接，上电后依然没有现象，就再次进行从输入到输出一个
点一个点的测量，测量出无论开关怎样开关，开关的另外一端都没有反应，才发现开关的管脚焊错了。焊接好后，上电，电源的输出端输出正常的5V。
五、语音模块的调试
语音模块按照电路的焊好后，能正常播放语音，正常快进与复位等，各方面都正常。
六、LED与蜂鸣器的调试
PORTD.&俞出高电平时LEDff，蜂鸣器鸣叫。功能正常。
第六章测试结果
开机显示welcome和a_a,延时2秒后显示当前温度并根据当前的温度变化而不断变化，进
入正常运行状态。当设防按键按下后，语音提示设防成功，LCD显示Fortificationofsuccess（设防成功），并进入防御状态，不断检测温度是否超过设定值
（火灾检测），检测红外对管是否都发生了中断（防盗报警）。当温度过高时，LCD显示"Alarm!!!Fire!,蜂鸣器鸣叫LED亮；当红外对管都发生中断时，LCD显示"Burglaralarms!!，!"蜂鸣器和LED报警。当撤防键按下时，语音提示请输入密码，LCD
提示Pleaseenteryourpassword ,然后你输入密码，若输入第一次错误，LCD提示
Pleasetryagain第二次错误，LCD显示"Thelastchance"当第三次错误时，LEg蜂鸣器发出警报，程序锁死。若输入密码正确时，则显示OK语音提示撤防成功，显示温度。
第七章结语
该设计在一定程度上解决了传统机械式防盗的弊端，利用高科技将防盗报警智能化、自动化，可以减少和避免户主的损失。
由于时间的关系和考虑到元器件的价格等因素，该设计还存在一些不足的地方。例如，该设计存在不够人性化的地方，可通过添加实时时钟芯片增加时间功能，并在此基础上加入自动开启和关闭系统的功能等等。除此以外，还可以通过增加断电保护电路增强系统的安全性。
在做该设计的这段时间里，我对之前学习到的知识有了一个全面的认识，也因此学到了很多东西。这一次的设计，从查找资料、方案确定、电路设计到焊接和调试，整个过程都是我们自己亲自去完成。在整个设计期间，我遇到了很多问题，但经过仔细的分析和其 他同学的帮助后，最终都把问题解决，我也从中学会了解决问题的方法。
附录程序
/*****************************************************
Project智能家居安全系统
Version:
Date:20121212
Author:pang
Company:
Comments:
Chiptype:ATmega16L
Programtype:Application
Clockfrequency:8・MHz
Memorymodel:Small
ExternalSRAMsize:0
DataStacksize:256
/*1602和MEGA16 的连接方式如下：*/
/*RS——>PB0*/
/*RW>PB1*/
/*E——>PB2*/
/*FREE——>PB3*/
/*D4>PB4*/
/*D5 >PB5*/
/*D6 >PB6*/
/*D7——>PB7*/#include<mega16・h>
#include<delay.h>
#include<stdio.h>#include<ds1820.h>
#include<lcd.h>
#asm
.equ__lcd_port=0x18;PORTB
#endasm
#include<1wire.h>#asm.equ__w1_port=0x15;PORTC
.equ__w1_bit=0
#endasm#definefuweiPORTD.1#definejingbaoPORTD.6
unsignedcharmima[] = {1,2,3,1,2,3};
unsignedcharshuru[6] = {0,0,0,0,0,0};
intshi,ge;//温度的十位与个位unsignedcharflage_0=0;// 中断 0 标志
unsignedcharflage_1=0;// 中断 1 标志
/************************************************************************/
/初始化
voidinit(void)
{
w1_init();
lcd_init(16);
PORTA=0xff;
DDRA=0xF0;
PORTD=0x32;
DDRD=0x72;
jingbao=0;
GICR|=0xC0;//INT0ONINT1ONINT2OFF
MCUCR=0x0F;
MCUCSR=0x;
GIFR=0xC0;
#asm("sei")
}
//ExternalInterrupt0serviceroutine
interrupt[EXT_INT0]voidext_int0_isr(void)
{
flage_0=1;/ 待补充
}
//Externallnterruptlserviceroutine
interrupt[EXT_INT1]voidext_int1_isr(void)
{
flage_1=1;/ 待不从
}
voidwendu(void)/ 温度显示
{
charlcd_buffer[33];
inttemp,temp_h,temp_l,_1,_2;
temp=ds1820_temperature_10(0);
temp_h=temp/80;//DS18B20 要/80
temp_l=temp%80;
shi=temp_h/10;
ge=temp_h%10;
_1=temp_l/10;
if(一1==4)
_1=5;
else
_1=0;
_2=temp_l%10;
lcd_gotoxy(0,1);
sprintf(lcd_buffer,"TEMP:%d%d.%d\xDFC\n\r",shi,ge,_1);
lcd_puts(lcd_buffer);
}
unsignedchargetkeyval(void)// 键盘扫描
{
unsignedcharcol[4] = {0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
unsignedcharrow[4] = {0x07,0x0b,0x0d,0x0e};
unsignedchari,j,getsta,keyval;
for(i=0;i<4;i++)
{
PORTA=col[i];
delay_us(2);
if(PINA!=col[i])
{
getsta=PINA&0x0F;
for(j=0;j<4;j++)
if(getsta==row[j])
(
keyval=j+i*4;
delay_ms(3);//3
while(getsta==row[j])
(
getsta=PINA&0x0F;
}
returnkeyval;
}
}
return16;
}
voidyuyin(void)// 播放语音
(
PORTD.4=0;
delay_ms(35);/播放PORTD.4=1;
}
voidnextone(void)/快进
(
PORTD.5=0;
delay_ms(35);/快进到第一段语音PORTD.5=1;
}
voidkaiji(void)// 开机界面
(
lcd_clear();
lcd_gotoxy(6,0);
lcd_putsfHA _ah );
lcd_gotoxy(5,1);
lcd_putsf("WELCOM");
PORTD.1=0;//复位不用时间
PORTD.1=1;
delay_ms(10);
yuyin();播放开机音
delay_ms(20);
delay_ms(20);/语音播放完后进入快进nextone();wendu();
}
voidshuzuqingkong(void)
(
unsignedchari;
for(i=0;i<6;i++)shuru[i]=0;
}
voidmain(void)
(
unsignedcharttt;// 密码错误，死循环 tttunsignedcharyyy;// 密码错误，死循环 yyy+ 到 10unsignedcharkeyval;/键值 unsignedchari=0;
unsignedcharj=0;
unsignedcharflage=1;
unsignedchart=0;//密码与输入中相同的个数unsignedcharcishu=3;/密码次数 3 init();
delay_ms(1);
kaiji();
while(1)
(
ttt=1;密码错误，死循环ttt
yyy=0;/密码错误，死循环yyy+到10flage=1;
t=0;/密码与输入中相同的个数cishu=3;/密码次数3shuzuqingkong();/数 组活空wendu();
keyval=getkeyval();
if(keyval==13)设防
(
yuyin();//播放语音lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Fortificationofsuccess");delay_ms(10);
delay_ms(10);//足够的时间lcd_clear();
nextone();
while(flage)
(
keyval=getkeyval();
wendu();
if(shi>1&ge>7)// 温度报警
(
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Alarm!!!Fire!!!");jingbao=1;
}
if(flage_1==1)红外报警
—
if(flage_0==1)
—
flage_1=0;
flage_0=0;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Burglaralarms!!!");jingbao=1;
}
}
if(keyval==14)撤防
{
i=0;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Pleaseenteryourpassword");
yuyin();//播放语音
delay_ms(20);
delay_ms(10);
nextone();
lcd_clear();
while(flage)
{
keyval=getkeyval();
if(keyval<10)
{
shuru[i]=keyval;
lcd_putchar(shuru[i]+0x30);
i++;
}
if(keyval==12)
{
i=0;
lcd_clear();
for(j=0;j<6;j++)
{
if(mima[j]==shuru[j]){t++;}
}
if(t==6)
{
shuzuqingkong();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("OK");
yuyin();//播放语音
flage=0;
i=0;
t=0;
jingbao=0;
delay_ms(10);
delay_ms(20);
fuwei=0;
fuwei=1;
delay_ms(10);
nextone();
lcd_clear();
lcd_gotoxy(5,0);
lcd_putsf("WELCOM");
}
else
{
i=0;
t=0;/标志活空
shuzuqingkong();
lcd_putsf("ERROR");
cishu--;
lcd_putchar(cishu+0x30);
lcd_gotoxy(0,1);
if(cishu==0)
{
lcd_putsf("Alarm");
i=0;
shuzuqingkong();jingbao=1;///警 while(ttt)
{
keyval=getkeyval();if(keyval==15){yyy++;if(yyy>=10){ttt=0;yyy=0;shuzuqingk
ong();lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("OK");yuyin();// 播放语音
flage=0;
i=0;
t=0;
jingbao=0;
delay_ms(10);
delay_ms(20);fuwei=0;fuwei=1;delay_ms(10);nextone();lcd_clear();lcd_gotoxy(6,0);lcd_putsf("");
}
}
}
}
elseif(cishu==2)
{
lcd_putsf("Pleasetryagain");
delay_ms(5);
lcd_clear();i=0;shuzuqingkong();}
elseif(cishu==1)
{
lcd_putsf("Thelastchance");delay_ms(5);
lcd_clear();
i=0;
shuzuqingkong();
}
}
}
if(keyval==11)
{
lcd_clear();
i=0;
t=0;
shuzuqingkong();
}
}
}
}
}
}
}