孫元龍 濟(jì)南大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院

智能家居控制系統(tǒng)

孫元龍 濟(jì)南大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院

本系統(tǒng)采用飛思卡爾公司的MC9S12XS128單片機(jī)作為主控制器，設(shè)計(jì)出一套智能家居控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由光敏電阻模塊，LCD顯示模塊，鍵盤(pán)模塊，壓力傳感器，攝像頭等組成。通過(guò)單片機(jī)的控制，可以實(shí)現(xiàn)燈光自動(dòng)調(diào)節(jié)，家電防盜，密碼鎖，攝像頭監(jiān)視等功能，手機(jī)或者電腦通過(guò)軟件可以遠(yuǎn)程看到攝像頭的內(nèi)容。

單片機(jī) 燈光調(diào)節(jié) 遠(yuǎn)程監(jiān)控 防盜

1 背景與意義

隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量越來(lái)越高，為了生活的更加方便，智能家居漸漸走入了人們的生活。尤其是在當(dāng)今繁忙的時(shí)代，智能家居顯示出愈來(lái)愈重要的作用，比如忙碌了一天，在回家的路上便可以設(shè)定好家庭的燈光，房間的溫度，洗澡水的溫度，回到家便可舒適的享受這一切，智能家居給我們的生活帶來(lái)了極大的便利，使得我們能夠從容不迫的面對(duì)生活。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與主要模塊。

2 系統(tǒng)原理框圖

3 系統(tǒng)方案

3.1 芯片選擇

采用飛思卡爾MC9S12XS128系列芯片，MC9S12XS128是一款針對(duì)汽車(chē)電子市場(chǎng)的高性能16位單片機(jī)，具有速度快、功能強(qiáng)、成本低、功耗低等特點(diǎn)。①總線速度高達(dá)40MHZ；②128KB程序Flash和8KB Data Flash，用于實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，均帶有錯(cuò)誤校正碼（ECC）；③可配置8位、10位或12位ADC，3μs的轉(zhuǎn)換時(shí)間；④內(nèi)嵌MSCAN模塊用于CAN節(jié)點(diǎn)應(yīng)用，內(nèi)嵌支持LIN協(xié)議的增強(qiáng)型SCI模塊及SPI模塊；⑤4通道16位計(jì)數(shù)器；⑥出色的低功耗特性，帶有中斷喚醒功能，實(shí)現(xiàn)喚醒休眠系統(tǒng)的功能；⑦8通道PWM，易于實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。適合本設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

3.2 燈光控制

采用灰度傳感器，灰度傳感器是模擬傳感器，灰度傳感器利用光敏電阻對(duì)不同顏色的檢測(cè)面對(duì)光的反射程序不同，其阻值變化在的原理進(jìn)行顏色深淺檢測(cè)。灰度傳感器有一只發(fā)光二極管和一只光敏電阻，安裝在同一面上。在有效的檢測(cè)距離內(nèi)，發(fā)光二極管發(fā)出白光，照射在檢測(cè)面上，檢測(cè)面反射部分光線，光敏電阻檢測(cè)此光線的強(qiáng)度并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器人可以識(shí)別的信號(hào)。

本設(shè)計(jì)是通過(guò)陽(yáng)光的強(qiáng)度的不同，對(duì)光敏電阻的影響不同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光敏電阻和二極管的分壓不同，則二極管的亮度不同，同時(shí)用AD來(lái)采集光敏電阻兩端的電壓，達(dá)到準(zhǔn)確檢測(cè)的目的。

3.3 密碼鎖

該套防盜方式設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，通過(guò)單片機(jī)預(yù)先設(shè)定密碼，通過(guò)與輸入密碼的比對(duì)，來(lái)確定門(mén)能否打開(kāi)，基本上沒(méi)有成本，絕大部分使用軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)合一個(gè)矩陣鍵盤(pán)就可完成。

3.4 家電防盜

采用壓力傳感器來(lái)進(jìn)行家電防盜，正常情況下家電重量一定，傳感器測(cè)量的數(shù)值也是幾乎不變的，一旦家電被移動(dòng)或者搬起，壓力傳感器的數(shù)值就會(huì)發(fā)生變化

3.5 LCD顯示

LCD12864是一種常用的圖形液晶顯示模塊，顧名思義，就是可以在水平方向顯示128個(gè)點(diǎn)，在豎直方向顯示64個(gè)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)控制芯片寫(xiě)入數(shù)據(jù)，可以控制點(diǎn)的亮滅，從而顯示字符、數(shù)字、漢字或者自定義的圖形。

為了節(jié)省引腳以及保證電路的簡(jiǎn)潔性，采用12864串行接法。

4 功能測(cè)試

4.1 燈光控制

光線強(qiáng)度不同時(shí)，AD采集回來(lái)的電壓值也有所不同，通過(guò)電壓的分壓可以知道燈光的亮度有所變化。

4.2 密碼鎖

通過(guò)密碼鎖輸入密碼，準(zhǔn)確無(wú)誤后，門(mén)開(kāi)，密碼三次不正確蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。

4.3 家電防盜

家電被搬離時(shí)，壓力傳感器數(shù)值變化很大，超出設(shè)定的閾值，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。

4.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控

不在家時(shí)，通過(guò)手機(jī)或者電腦上特定的軟件，可以看到家中的情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)家里的狀況。

5 結(jié)論

智能家居的出現(xiàn)改變了人們的生活方式，使得人們的生活更加便利，也標(biāo)志著科技的進(jìn)步，在未來(lái)智能家居會(huì)起到越來(lái)越重要的作用，智能家居控制系統(tǒng)會(huì)更加完善，更好地造福人類(lèi)。

[1]孫同景.Freescale 9S12十六位單片機(jī)原理及嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù).機(jī)械工業(yè)大學(xué)出版社.2010

[2]張燕.我國(guó)智能家居的現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J].山西電子技術(shù).2016(04)

[3]智能家居創(chuàng)造智慧生活[J].智能建筑.2015(01)