基于51单片机的智能家居控制系统设计

I摘要智能家居是时代发展的产物，是住户想享受快速网上冲浪、便捷实时的通讯、安全防范、丰富娱乐生活、便捷的生活家居管理,优质物业管理等智能化住宅所特有的生活方式，使忙碌一天的人们真正体会到智慧家带来的生活乐趣。本设计以STC89C52RC单片机为核心设计数字时钟和智能窗帘：通过光敏电阻检测光线强弱，当光线强度达到一定的程度时，通过单片机控制电机将窗帘拉上，否则打开窗帘。另外用点阵显示时间和当前室内温度，由于下午十点后基本属于睡眠时间，故忽略光线强度，拉上窗帘并自动切换到手动模式，以节约电能，待第二天起床再将其切换至自动模式。由于一般电机无法自主精确定位，需要辅助器件构成一个闭环系统才能精确的控制窗帘的张合程度，故本设计采用步进电机控制，通过齿轮变速，精确控制窗帘的张合程度，避免窗帘由于过度的张合造成损害，同时由于减少了辅助器件，节省了能源。同时，本设计还选用DS12C887时钟芯片，该芯片内部自带锂电池，即使在断电的情况下仍然能继续工作。该芯片有内置晶振，能够提供准确的时间，正常工作状态下工作一个月误差为+1分钟。芯片内部带有闹钟功能，带有世纪寄存器，能够解决世纪问题，还有闰年补偿能多项功能。比只利用晶振驱动的电子时钟功能更强大，时间更准确。关键词：单片机；智能窗帘；时钟芯片IIAbstractIntelligentfurnitureisoutcomeofthedevelopingtime.Itisaspeciallifestylewithwhichresidentscanenjoyfastonlinesurfing,convenientcommunication,safetyguardandwhichcanenrichresidents’entertainment,maketheirfurnishingmanagementmoreconvenientandwhichcanoptimizetheirpropertymanagement.Itcanprovidepeoplewhohavebeenbusyforawholedaywithentertainmentthatintelligentonesbringtothem.ThesearedesignscalleddigitalclockandintelligentcurtainthatcenteronSTC89C52RCMCU.Itdetectswhetherthelightishardornotthroughphotosensitiveelectricresistance.Whenlightishardtosomelevel,thecurtainisclosedunderthecontroloftheMCUonthegenerator,andisopenedonthecontrary.Inaddition,itshowstimeandthepresentindoor’stemperaturewithdotmatrix.Lightcanbeneglectedafter10o’clockpmwhenmostpeoplehavefallenasleep.Atthistime,thecurtainisclosedandgettobeundermanualmode,soastocutdownelectricityconsumption,itwasnotturnedtoautomaticmodeuntilresidents’gettingupinthemorning.Commonlyseengeneratorsarenotabletofixprecisely,theycanformaclosedloopsystemtorealizeprecisecontroloncurtainsonlywiththehelpofsomeassistantdevices.Thus,thisdesignpreciselycontrolscurtainsunderthecontrolofsteeringenginesandwithgearstoalterthespeed.Bythat,curtainsareprotectedfromdamagesbyover-operation.Atthesametime,lessassistantdevicesareusedandenergyconsumptioniscutdown.Meanwhile,thedesignselectsDS12C887chipswhichcontainlithiumcellsthemselvesandwhichcancontinueoperatingevenwhenitisoutofelectricity.Suchchipscontainsomeinternallyinstalledcrystalthatcanprovideprecisetimewithonlyoneminute’serrorwithinonemonthwhenoperatingnormally.Suchchipsalsohavealarmfunctionandcenturyregister.Thus,theycansolvecenturyproblem.Thisdesignismuchstrongerandpreciserthananyelectricclocksusingonlycrystaltooperate.Keywords:MCU;intelligentcurtain;clockchipIII设计说明基于单片机的智能家居控制系统设计是在指导老师给出的任务书并在其指导下完成的。设计任务主要是以STC89C52RC单片机为核心设计数字时钟和智能窗帘：通过光敏电阻检测光线强弱，当光线强度达到一定的程度时，通过单片机控制电机将窗帘拉上，否则打开窗帘。另外用点阵显示时间，由于下午十点后基本属于睡眠时间，故忽略光线强度，拉上窗帘，待第二天八点之后再将其切换至自动模式。该智能家居系统设计有以下几点基本要求：（1）硬件电路的设计（包含元器件的选择）。（2）窗帘和电机之间的连接。（3）程序设计。针对上述要求，经过考虑，我构思出具有自身特色的智能家居系统，设计主要内容为：（1）单片机最小系统模块：整个控制系统都是依靠单片机完成。从功能和价位以及本题目要求来看，我们选择STC89C52RC芯片作为本系统的控制核心，同时可以实现控制、显示等功能。（2）点阵显示模块：由于本系统比较复杂，且所有软件和硬件设计都由本人独立完成，点阵模块原理本人比较了解，本系统需要四块16*16的点阵显示，电路焊接工作量比较大，故采购市场上现成的点阵模块。四块16*16的点阵级联后，显示年月日，星期，时分秒和当前室内温度。（3）数字时钟模块：选用DS12C887时钟芯片，该芯片内部自带锂电池，即使在断电的情况下仍然能继续工作。DS12C887在完全没有外部电源的情况下工作11天花费10%的电量，电池最多充电1000次，即每11天充一次电，芯片能工作30年。该芯片有内置晶振，能够提供准确的时间，正常工作状态下工作一个月误差为1分钟。芯片内部带有闹钟功能，带有世纪寄存器，能够解决世纪问题，还有闰年补偿能多项功能。比只利用晶振驱动的电子时钟功能更强大，时间更准确。（4）光敏模块：通过光敏电阻检测室内光线强度，并转换为数字量输出。（5）温度采集模块：选择温度传感器进行数据采集，并通过点阵显示当前室内温度。（6）窗帘控制模块：通过步进电机控制窗帘是否打开。在做本设计的过程中，我查阅了很多的相关资料，其中主要的技术资料是各个芯片的资料，如：STC89C52RC单片机资料、点阵显示资料、光敏元件资料、温度传感器资料等。关键词：单片机；点阵显示；温度；时钟IV目录1引言........................................................................................................................................11.1研究背景.......................................................................................................................11.2研究的目的与意义.......................................................................................................11.2.1国外研究情况....................................................................................................11.2.2国内研究情况....................................................................................................21.3本课题研究的主要内容和研究方案...........................................................................22智能家居控制系统总体介绍.........................................................................................32.1系统总体方案...............................................................................................................32.2系统功能.......................................................................................................................32.3系统结构.......................................................................................................................33智能家居控制系统硬件设计.........................................................................................43.1系统主要芯片介绍.......................................................................................................43.1.1STC89C52RC.....................................................................................................43.1.2DS12C887...........................................................................................................53.1.3DS18B20.............................................................................................................83.1.