魏先武-智能家居系统设计6月11版改定

四川理工学院毕业设计（论文）智能家居系统设计学生：魏大海学号：070210专业：自动化班级：2007.3指导教师：方四川理工学院自动化与电子信息学院二O一一年六月魏先武：智能家居系统设计I摘要围绕“智能家居系统”这一课题，本次设计利用了STM32单片机、AT89S51单片机、nRF24L01无线收发模块和GSM模块TC35I等主要器件，并通过编写相应的软件，实现了具有短信收发控制与报警功能的“智能家居系统”。该系统利用了现有的GSM网络，以收发短消息的远程控制的方式实现防火、防盗等家庭所要求的安全监控和报警以及家庭电气远程智能控制等功能。系统具有传输质量高、稳定性好、抗干扰能力强、易于扩展，可随意布控的特点，人机交互界面选用TFT显示，触摸屏输入，操作界面全图形化，使用更方便，操作更人性化，使其更具有市场竞争优势。关键词：智能家居系统；GSM网络；STM32；AT89S51；TC35I；NRF24L01；TFT四川理工学院本科毕业设计（论文）IIABCTRACTSmartHomeSystemBaseonSmartHomeSystem,inthisdesign,STM32MCU,AT89S51microcontroller,nRF24L01wirelesstransceivermoduleandGSMmoduleTC35Iandothermajorcomponentsisusedandtoachievecontrolwithtextmessageandalarmfunctionsisachievedbywritingsoftware.ThesystemusestheGSMnetworktoreceivetheremotecontrolSendshortmessage,toachievefiresafety,securityandotherrequirementsofthefamilyandhomesecuritymonitoringandalarmelectricalremoteintelligentcontrol.Theadvantageofsystemistransmissionofhighquality,goodstability,anti-interferenceability,easytoexpand.Thesystemhasman-machineinterfaceofTFTdisplay,touchscreeninput,fullgraphicaluserinterface,moreconvenientandmoreuser-friendlyoperation.Allofthesemakeitmorecompetitive.Keywords:SmartHomeSystem；GSMnetwork；STM32;AT89S51；TC35I；NRF24L01；TFT魏先武：智能家居系统设计目录摘要....................................................................IABCTRACT................................................................II第1章引言..............................................................11.1智能居家系统的定义................................................11.2智能家居的国内外发展状况..........................................21.2.1国外智能家居发展现状........................................21.2.2国内智能家居发展状况及特点..................................31.3课题研究的意义和内容..............................................4第2章智能家居系统硬件设计..............................................72.1智能家居系统的工作原理............................................72.1.1智能家居系统的组成..........................................72.1.2智能家居系统工作原理........................................82.1.3智能家居系统的功能特点......................................82.2主控制系统的控制器选择及其外围电路设计............................92.2.1主控制器（STM32F103）介绍...................................92.2.2主控制器的外围电路设计.....................................122.3辅助控制系统的控制器选择及其外围电路设计.........................172.3.1辅助控制器（AT89S52）介绍..................................172.3.2辅助控制器的外围电路设计...................................182.4GSM通信模块设计.................................................222.4.1通信模块TC35I简介.........................................222.4.2电平转化电路设计...........................................242.5无线射频通信模块设计.............................................242.5.1无线射频模块芯片的选择.....................................242.5.2无线射频收发模块nRF24L01设计..............................262.6系统供电模块设计.................................................282.7其他外围电路介绍.................................................292.7.1继电器电路.................................................29四川理工学院本科毕业设计（论文）2.7.2红外遥控接收电路...........................................302.7.3红外热释传感器.............................................30第3章智能家居系统软件设计.............................................323.1软件设计分析流程.................................................323.1.1主控制系统的软件设计模块....................................323.1.2辅助控制系统的软件设计模块..................................343.2TFT触摸屏驱动程序设计...........................................353.3短消息收发介绍与程序设计.........................................373.3.1短消息的收发模式...........................................383.3.2与短消息有关的AT指令......................................393.3.3短消息接收子程序设计.......................................403.3.4短消息发送子程序设计.......................................423.4无线射频模块（nRF24L01）通信的实现...............................433.4.1nRF24L01的初始化配置.......................................433.4.2nRF24L01工作模式设置.......................................443.4.3nRF24L01与处理器的SPI通信实现.............................443.4.4nRF24L01数据发送程序设计...................................463.4.5nRF24L01数据接收程序设计...................................493.5其他辅助程序设计.................................................52第4章硬件设计制作与软件调试...........................................554.1硬件原理图设计与PCB制作.........................................554.2软件设计与调试...................................................59第5章结束语...........................................................62致谢...................................................................64参考文献................................................................65附录...................................................................66四川理工学院本科毕业（设计）论文1第1章引言1.1智能居家系统的定义随着电子技术在现实生活中的广泛应用，人们越来越感受到电子产品为生活所带来的各种便利，特别是在20世纪80年代，智能家居的出现更为人们享受生活提供了一个广阔的平台。智能家居是一个系统，也是一个过程。它是利用先进的网络通讯技术、电力自动化技术、计算机技术、无线电技术，将与居家生活有关的各种设备有机地结合在一起，通过网络化的综合管理，让居家生活更轻松。智能家居不仅具有传统的居住功能，而且不再是被动的，是具有能动性智能化的工具，提供全方位的信息交换功能，优化我们的生活方式和居住环境，帮助我们有效地安排时间，节约各种能源，提供优质、高效、舒适、安全的生活空间……智能家居的原型最早起源于美国。时至今日，智能家居在美国已走过了将近30个年头。目前，美国有全球最大的智能化住宅群。此外，在欧美、日本、新加坡等地，智能家居也日渐兴起。智能家居不再是一幢被动的建筑，相反的，它成了帮助住户提高时间利用率的工具，使家居生活更为舒适、安全、高效和节能。网络化的智能家居系统可提供遥控、家电（热水器，空调等）控制、灯光控制、室内外遥控、窗帘自动收放、防盗报警、远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全。随着家庭智能化在