智能家居专业系统设计和实现.doc

本 科 毕 业 设 计 (论 文)

智能家居系统设计和实现
The Design and Implementation of
Smart Home System

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年 6 月
毕业设计（论文）汉字摘要

智能家居系统设计和实现

摘 要：伴随科技发展，多种新兴技术不停涌入我们大众视野。从人工智能阿法狗到家用智能机器人，智能化产业也开始飞速发展。而现在，经济发展使得大家开始对自己生活环境和水平有了更高要求。智能家居极大方便了大家生活，使得大家生活更舒适。所以，在这种情况下，智能家居系统适应了大家需求，而且飞速发展。
本文设计是以STC89C52为中心，能够实时显示家居环境温度、烟雾等情况。当室内温度或烟雾等情况超出预期设定范围，系统将会发出蜂鸣器报警，而且向用户发送报警信息短消息提醒。依据报警系统，用户能够借助GSM模块得以实现远程手机短消息查询和控制家居环境功效。在本系统功效上还能够依据不一样需要自行更改部分电路或扩展部分，以实现多种不一样功效。

关键词：智能家居；STC89C52；报警系统；GSM

毕业设计（论文）外文摘要

The Design and Implementation of Smart Home System

Abstract: With the development of science and technology, more and more technologies are coming to the public. Alpha Go and smart robot are the symbolizes of development in intelligent industry. Nowadays, people are asking for environment and quality in their daily life. The Smart Home System can Simplify people's way of life and make people feel more comfortable. it also can adapt to people’s requirements. So, under this circumstances, it develops rapidly.
The design of this article is mainly focused on STC89C52, through which we can query and control something in our home. When the room temperature or smoke more than the expected range of the set, the system buzzer will alarm, and send the alarm message to the user.According to the alarm system, we also can query and control other things in our home.we also can add some other parts which we are needed, to achieve other different functions.
Keywords: Smart home; STC89C52; Alarm system; GSM

目 录

1 绪论 1
1.1 课题研究意义 1
1.2 智能家居系统发展现实状况 2
1.2.1 中国智能家居发展现实状况 2
1.2.2 国外智能家居发展现实状况 3
2 系统总体设计 5
2.1 系统总体设计 5
2.2 设计标准 5
2.2.1 稳定可靠 5
2.2.2 成本低廉 6
2.2.3 使用简便有效 6
2.3 硬件设计总体框图 6
3 硬件电路设计 8
3.1 STC89C52 8
3.2 GSM模块 12
3.2.1 GSM 模块介绍 12
3.2.2 串口通信 13
3.3 家庭终端电路 14
3.3.1 温度监测模块 14
3.3.2 蜂鸣器报警模块 14
3.3.3 烟雾检测模块 15
3.3.4 继电器控制模块 15
3.3.5 按钮控制模块 16
3.4 总体电路 17
4 软件及调试 18
4.1 系统总体软件 18
4.2 温度监测模块 19
4.3 烟雾监测模块 20
4.4 手机短消息模块 21
5 系统调试 23
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31

1 绪论
伴随社会和科学技术车轮不停向前，多种优异技术不停地出现，信息时代、智能科技时代已然悄然到来。在不知不觉中，数字化已经开始渗透到生活各个方面，极大地丰富大家生活内容，提升了人民生活水平。从之前1997年“深蓝”，到现在“阿法狗”，人工智能也逐步走进了我们大众视野。人类社会从茹毛饮血、刀耕火种原始社会，发展到今天机械化、电子化社会，更有甚者部分地域已然出现智能化社会。伴伴随优异技术进步，智能化将会像洪流一样流遍世界各个地域，变成无法阻挡力量，提升人类生活水平和质量。所以说家居智能化发展，肯定将会是社会发展历程中不可缺乏一段旅程。
智能家居，它是近几年在中国才兴起名词，其依靠家庭住宅为基础，在其基础上，集成了系统、服务、管理、控制各个部分，利用了优异计算机技术、自动化技术、网络技术、无线通信技术等，把在家居生活关键常见各个电器设备综合到一起，使其能够经过网络综合检测和控制家里环境和电器设备，以此来到一个安全健康、优质舒适、便捷高效、节能环境保护居住环境。对智能家居来说，它不仅是一个国家实力表现，也将会是人类住宅发展道路上必经之路[1]。
1.1 课题研究意义
受互联网发展影响，智能家居行业也发展快速。从单单互联网发展到现在物联网。智能家居系统从最开始简单功效到现在集多种功效于一体。它把家庭网络里多个器件或系统集成在一起，如照明、温控、安保系统等，实现了能够室内外控制，防盗报警，环境监控，手机远程查询控制等功效。和一般家庭住所相比，智能化家居不仅拥有传统基础住宅生活功效，而且增加了新建筑通信，配置信息家电，家庭电器基础实现了电器自动化。智能家居系统已成为了现代优异新型住宅代表。实现了效率、舒适、安全、环境保护等标准于一体。它大大方便了大家对家庭环境要求实现，将系统、结构、服务和管理进行整合，简化人和环境信息交换。而且当家庭主人不在住宅内时，仍然能够能够在外和家里环境沟通和调整。这些使得大家生活变得愈加合理，时间也更灵活。还有，它也使得住所安全性得到极大提升，为住户提供安全保障。另外还能够降低能源浪费，降低成本，从长远上来说间接为国家增大效益，为国家发展做出贡献。
当今社会，世界经济发展放缓，而中国经济仍然保持很好发展势头。而这一情况关键原因大全部是建立在巨量石油资源消耗，不可再生能源日益降低上。以此为基础，以保持人类可连续发展为目标，世界大多数国家全部提出适合自己国家节能减排和面向低碳方向发展方法。在日常生活中，大家所处地方所占时间最长就属建筑里了，所以对于一栋能够节能环境保护建筑需求就越来越显得迫切了[2]。伴随这种需求发展，国家也开始注意到这个方面，逐步开始出台了部分和激励支持绿色建筑政策。而且建筑行业产业链较长，延伸有很多方面，单单建筑业发展就能够带动带动很多其它产业，比如制造业、服务业等。谈到建筑行业，智能化建筑就不得不提。家居电器智能化发展在这背景下就快速发展起来。建筑智能化发展也会反过来促进房地产等其它行业连续性发展。
目前，因为中国各方面快速发展，中国家居智能化也有了一定发展基础。然而相比和其它发达国家，中国智能家居行业仍然相形见绌。在中国，智能家居行业并没有部分通用标准或准则，各个企业基础依据自己发展方向，研发出自己企业独特智能家居产品。然而，百花齐放，百家争鸣，越来越多企业涉猎于此，却一直没有来约束方圆规矩。这些全部大大阻碍了家居产品智能化发展[3]。另外，地球环境逐步恶劣，造成大家日常生活中很多麻烦，就像严重雾霾，沙尘暴等天气，大家出行在外全部是武装到牙齿。在这么外界环境下，大家怎能不担心自己身体健康。出行在外就已经提心吊胆，莫非在家或在办公室还要再继续担惊受怕？社会越来越进步，科技愈来愈发达，大家对于日常家居生活水平要求也越来越高[4]。智能家居能够依靠其带给用户优质生活体验，简便生活方法，逐步涌入大众眼球。智能家居而作为不停其整体发展恰好能够满足大众对于生活方面越来越高要求，符合大众心意。所以，对于智能家居系统发展来说，基础就是用前途似锦来形容，这也是本课题研究关键意义[7]。
1.2 智能家居系统发展现实状况
1.2.1 中国智能家居发展现实状况
对中国来说，智能家居发展上比 其它国家要迟部分。就拿上个世纪八十年代来说，中国整体发展全部比较迟缓，生活条件比较艰苦吃饱穿暖有地方住就是基础生活需求。要说在自家住宅上实现智能化，根本就沾不到边。但逐步伴随国家和社会发展及多种科学技术进步，大家生活水平慢慢从温饱型向着小康社会水平前进。因为生活水平提升，条件改善，对住房方面要求也更多元化。而且原来在中国就有着很大人口基数，对于衣食住行中住房方面有着比其它通常国家更大需求。所以在这个背景下，智能家居在房地产行业逐步而且快速地发展了起来。各个企业全部争相投入到其中，大力发展智能家居系统。即使如此，其发展也碰到了很多困难。
首先，中国大多数人全部对智能家居了解甚少，只是单纯知道智能家居片面意思，没有真正从本质上了解智能家居性质和原理，不太会接收智能家居使用，这就给智能家居普及造成一定困难；其次，在智能家居系统行业内，没有一致标准，多种技术利用及效果参差不齐，兼容和稳定全部不能达成大众需求，和大众所想成品效果相差较远。从而使得大众轻易误解，以偏概全，从而否定整个行业内产品。还有就是成本及造价费用高昂。对通常一般家庭来说，假如要一套通常智能建筑，它里带有智能家居系统，系统还要包含建筑里面所必需智能电器设备，所需要费用将会极大地超出一般建筑所需要费用，大大超出早期预算。但伴随改革开放深入和国家发展，部分早期问题就慢慢得到了处理，智能家居行业逐步出现蓬勃发展态势。国家“十二五”计划也提出了部分对应政策，激励和支持其发展。到现在“十三五”，中国智能家居行业已经展现百家争鸣势头，她们在智能家居方面全部各自有着自己部分建树。比如华为、小米、海尔、腾讯等。她们全部在智能家居发展上花费了许很多多金钱和精力，致力于钻研适合自己企业发展并能够和其它企业产品兼容智能化家居系统[5]。
1.2.2 国外智能家居发展现实状况
从上个世纪末期开始，电子技术在家用电器方面利用就已经变得逐步广泛起来，住宅电子化也应运而生。以后开始，家中各个电器和通讯设备还有安保等融合在了一块，即成为了家居自动化。这个概念自此而生而且逐步发展，伴随在其中利用到了总线技术后，能够对居住环境整个进行监控调整，成为一个更为实用商业系统。比如美国Wise Home和欧洲Smart Home，所指就是如此[6]。紧接着德国和日本等国家也发觉其前景宽广，纷纷效仿而且投入大量精力，使得智能家居发展进入空前繁荣时期。最开始世界首富比尔盖茨不惜重金，建造了属于自己一套智能住所。她住所里面布局着很多很多电缆，经过这些电缆将建筑里电器等设备组合到一个巨大网络里面。从建筑里面很小单独房间来说，主人全部能够经过灵敏触摸板来进行调整和控制屋里温度、湿度、灯光光照亮度等。
在以后不到十二个月，在“亚洲家庭电器和电子消费品国际展览会”上面，就出现了一套更为功效强大智能家居系统。它已经基础包含了居住环境各个方面。有水表示数、电表示数、安全防盗功效、室内人员识别、常见电器控制、实时监控等。伴随这套系统展示，世界各地有着很多家庭全部前后对其进行改造，利用于自己住宅内。观察到智能家居兴起，各个商业巨头当然不会放过智能家居行业这块大蛋糕，各自全部付出了不少时间和资金，大力投资到智能家居行业。
在其行业国外比较有名有三星、松下、苹果等企业。就拿三星来说，从最开始进入智能家居行业，到现在，三星已经基础能够占领整条智能家电产业链。三星自己生产智能家俱电器关键部分零器件，绝大多数全部是源于自己开发和生产。所以，三星掌握着许很多多专利，建造者属于自己生产基地，而且经销商遍布各个国家和地域。三星在三年前就收购了Smart Things。由此，三星智能家居方面又有了一块坚固后盾。其提供多种技术支持能够广泛利用到三星多种设备上。经过这些智能设备，三星智能家居发展到现在已经很成熟。而且在德国柏林举行 IFA 展会上，三星就公布了第二代 Smart Things Hub 智能家居套件。
而苹果在公布智能家居平台Home Kit，其已经成为了一个智能家居应用。早在5月15日，苹果就宣告，首批支持其Home Kit平台智能家居设备在下个月月上市；6月13日，苹果开发者大会WWDC在旧金山召开，会议宣告建筑商开始支持Home Kit。将苹果系统 iOS 10更新以后,就会多出了一个新APP——家庭系统。当打开了该APP后，就能够直观地了解到家庭里情况。而且，对于我们熟悉Siri，也支持了第三方应用程序。当我们和Siri进行交互时，就能够直接控制家庭住宅智能家电等。比如通知Siri自己要睡觉时，它就能够控制家里智能灯关闭，锁上家里智能门等。当然，用户也能够依据自己个人喜好来进行部分自定义操作或功效实现等。所以说，智能家居系统内部功效也逐步丰富起来，从最初对家用电器简单控制，到门禁系统、对环境检测和报警和调整，远程抄表等功效。国外发展全部极为快速。

2 系统总体设计
此次设计智能家居系统关键是以STC89C52为主控芯片，经过关键家庭用传感器来对家庭内部环境进行监测，经过GSM模块，用短消息方法发送给手机端，使得即使主人没有待在家里，也能够了解到家庭内实时环境，从而选择对家庭电器控制进而进行调整，本系统硬件部分关键有主控芯片模块、显示模块、报警模块、按键控制模块、传感器监测模块、GSM模块等，另外还有系统软件等部分设计[8]。
2.1 系统总体设计
此次系统设计关键为智能家居控制系统。其关键设计要求以下：
1、温度、烟雾实时监测和显示。经过家庭内部终端传感器对家居环境温度、烟雾参数进行采集，并将得到数据传到主控芯片，在主控芯片内完成份析及处理等，然后能够经过LCD显示器显示目前环境关键值，关键为温度及烟雾情况，在后期能够依据实际情况再进行合适更改。另外，当住所住户或主人不在房间内部或不能观察到显示器时，能够在外地使用手机进行实时关键情况查询。
2、阈值调整。当然，住户或主人能够依据不一样时间段，不一样环境，合适以外界季节环境或天气环境改变为基础，以实际情况来合适调整温度或烟雾限制范围。经过调整温度及烟雾上下限，也可为阈值，来调整不一样情况下温度或烟雾临界值，或为报警值。
3、报警功效。即经过蜂鸣器声音报警和发送短消息进行报警。当终端传感器采集到温度值和烟雾值超出了预期设定阈值时候，就会进行报警。报警时蜂鸣器正常工作。和此同时在主芯片控制下，经由GSM模块发送信息到预期留下手机号码上，方便提醒通知用户家里忽然改变或实时情况等。
4、控制功效。在电路外围部分添加了继电器电路。该继电器能够经由手机端短消息指令，控制电路开关。继电器能够连接或扩展到其它终端电路上。比如将其连接或扩展成窗帘控制系统、照明系统等。经过简单短信息控制继电器工作是否就完成可控制窗帘、照明系统等。
2.2 设计标准
在进行一个系统设计之初，需要考虑很多关键方面。假如在开始设计之前没有充足进行这些方面，就可能造成在整个系统完成以后出现一系列问题。所以要在准备进行设计之前就做好对应准备。做好调研考察，尽可能熟悉整个系统目标、成本、可行性等，需要考虑到标准大致以下：
2.2.1 稳定可靠
一个系统在运行过程中可能会跳出意想不到问题。有系统在完成以后就不再轻易进行部分修改。所以整个系统运行稳定情况就成为系统效率或使用周期基础。在系统整个生命周期里，是否会出现运行不稳定而造成系统瓦解，或因为系统运行错误而造成部分难以挽回损失，这些全部需要进行慎重考虑。所以说，整个系统能稳定和可靠运行，才是其它方面基础。
2.2.2 成本低廉
对于一个系统来说，不管在什么情况下，要完成整个个系统花费肯定是越少越好。不管是对生产者还是用户，少花钱多盈利是不变真理。设计之初就要想好整个系统大致成本，假如成本太高是否能够找到部分降低成本方法。假如不能降低成本，整个系统花费能否接收。这部分问题在早期全部需要考虑。
2.2.3 使用简便有效
在进行系统设计时，大多全部是站在设计者自己高度来进行设想，无法实地了解到真正使用人知识、背景或其它部分使用时特殊情况。不能细致考虑到这部分，完成系统往往就无法满足使用者要求等。从而就会造成双方部分无须要损失。
2.3 硬件设计总体框图
本系统采取STC89C52作为中心芯片，经过对外部终端传感器获取到温度、烟雾等信号进行分析和处理，在显示器上能够显示对应环境情况。不过，当终端传感器采集到温度或烟雾情况超出了早期预设范围，蜂鸣器就会发出声音报警。同时，GSM模块就会经过本身模块上SIM卡，往另一个手机端号码发送信息。这个接收到信息手机号码便是一开始已经设定手机号码。
另外，该系统也能够由用户自己设定温度和烟雾限制范围，即设定温度和烟雾上下阈值。经过切换不一样模式，切换到温度或烟雾显示部分，在依据不一样环境条件或不一样时期需求合适调整温度和烟雾范围。而且，在当户主或主人用户出行在外或没有立即回到家中时候，她就能够经过短消息来查询或控制家里环境情况或电器基础运作情况等。
本系统关键运作方法以下图2-1所表示：

主控芯片
STC89C52
GSM模块
A/D转换
手机
温度监测
关键环境参数
及各状态显示
烟雾监测
蜂鸣器报警
外围电器控制
短消息

图2-1 系统总体框图

3 硬件电路设计
整个系统关键分为中心芯片控制模块STC89C52、GSM通信模块、家庭终端电路模块，其中家庭终端电路能够随意自行调整和修改，关键最终得到适合自己家庭模块或网络即可。本章关键举例讲述温度传感器、烟雾传感器及有能够自行控制继电器模块。继电器部分可合适扩展成其它功效模块，这里不做赘述。
3.1 STC 89C 52
单片机STC89C52主控制模块即整个系统关键模块， 关键经过实施其程序存放器 Rom中程序来对其4个并行I/O口进行读写操作完成对其它模块控制，STC89C52型号芯片关键带有以下功效和特征[9]，以下表所表示：

表3-1 关键功效特征表
模块
特点
指令
兼容MCS51 指令系统
Flash ROM
8k 可反复擦写 (大于 1000次） Flash ROM
I/O口
32个双向 I/O 口
RAM
256x8bit 内部RAM
时钟频率
时钟频率 0-24MHz
定时 /计数器中止
3 个 16 位可编程定时 /计数器中止
I/O 口
32个双向 I/O 口
中止源
2 个外部中止源，共8个中止源
其它
低功耗空闲、掉电模式软件设置睡眠、唤醒功效

STC89C52实物以下所表示：

图3-1 STC89C52实物图

各个引脚具体介绍关键以下：
除了基础VCC需要接高电平5伏电压和 VSS接地外，其它关键引脚关键功效大致以下表所表示：

表3-2 引脚功效表
引脚
功效特征
XTAL1、XTAL2
晶体振荡电路反相输入端和输出端。
RST/VPD
RST（Reset）：复位信号输入端。VPD：在VCC掉电情况下，接备用电源。
ALE/PROG
ALE：用来锁存P0口送出8低位地址。PROG：片内有EPROM芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
EA/VPP
EA：内外ROM选择端。VPP：片内有EPROM芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源VPP。 
PSEN
此脚输出是外部程序存放器读选通信号。
P0
P0是双向 8 位三态 I/O 口，在外接存放器时，和地址总线低 8 位及数据总线复用
P1
专门供用户使用I/O口,是准双向口
P2
是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存放器时,P2口也能够作为用户I/O口线使用,P2口也是准双向口。
P3
双功效口,该口每一位均可独立地定义为第一I/O功效或第二I/O功效。作为第一功效使用时操作同P1口。

电源模块：
主芯片STC89C52工作电压范围基础为，最高不能超出5.5伏电压，最低不得低于3.4伏电压（5伏单片机）。由上可知就能够知道这个芯片在正常工作时候，驱动电压是个范围区间，只要电源VCC电压在3.4伏至5.5伏之间时候，该芯片基础能够正常工作，。不过，假如芯片驱动电源电压高过5.5伏，这种情况下是不能够接到主芯片上，因为因为电压太高了，会烧坏芯片；另外，当电源驱动电压少于3.4伏时，芯片即使不至于损坏，不过她也不能够正常地工作。所以在这个范围内电源电压，最基础、最常见电压值就是5伏了，这也是后面括号里“5伏单片机”这个名称起源。除了这种情况之外，还有一个常见就是，主芯片工作电压范围区间是2.7伏到3.6伏之间。它芯片这种就是用我们常说3.3伏电压，即为“3.3伏单片机”。此次使用电源电路使用USB供电，电路图关键以下所表示：

图3-2 电源部分电路图
晶振电路：
说到单片机，就得提到她“心脏”--晶振。晶振就是我们日常在书上看到石英晶体振荡器。依据不一样需要，在其上接入适宜电路，就能够让其生出含有特定正弦波。这个产生正弦波因为其电路特点，晶振不一样，而含有特定频率和极值。晶振通常能够划分为无源晶振和有源晶振这两类。她们作用等基础全部相同，稍微有点差异就是：无源只是有着2只引脚无极性元器件，因为其无法本身启振，要依靠时钟电路，才会产生振荡信号。有源不一样之处就在于它通常有着4只外接引脚，通常体积上稍微大部分。有源晶振是一个振荡器完全体，它里面含有了石英晶体、晶体管、阻容元器件等。它在外文中也叫震荡器（oscillator）。有源晶振需要外部来对其进行供电，当在为有源晶振提供电源后就能够主动产生振荡频率。无源晶振不能够自己自行启振，所以需要主控芯片为其启振。从各个价钱方面价格来说，购置无源晶振通常全部要比有源晶振花费更少钱。本系统使用晶振电路关键以下图所表示：

图3-3 晶振电路图
复位电路：
单片机通常全部需要一个复位电路连接在其固定复位脚上，不一样芯片有着不一样复位方法。本文使用复位电路关键以下：

图3-4 复位电路图
3.2 GSM模块
3.2.1 GSM 模块介绍
GSM模块是一个集成功效模块。在对外方面，它提供了标准借口，而其内部则大有天地。里面含有很多子模块部分，关键有射频部分、存放部分、功放部分和基带处理部分。另外还有能够给射频和基带处理相呼应，而且是独立操作系统[10]。
在其功效方面，和一般手机功效不一样地方只有极少多个部分。除了缺乏了按钮控制部分、画面显示部分、电源供电部分等，其能够实现功效就像手机一样，如简单发送短信、和其它端进行语音通话、GPRS传输数据等。所以在我们看来，它和手机作用几乎类似，这也和其开始开发及使用时期用途相关。在其早期发展时候，和手机商家关系可谓密不可分。部分生产手机部分商家在购得GSM模块后，就在其基础上稍微添加部分简单器件就完成一部手机制造。因为此模块处理了制造手机过程中困难部分。就是它本身就能够完成手机中射频发送，还有部分基带处理方面问题等。这些优点让手机制造业大大降低了生产周期。但近些年来，手机行业发展地飞快，这种情况也慢慢就越来越少了。
本文使用是由西门子企业生产TC35模块。即使在没有外接上其它额外电路时候，它也能够完成FR、HR、EFR等编码。实现部分基础数据传输，像音频传输、短信息传输及和其它终端进行通信等。它对所使用电源要求较为苛刻，电源电压通常在3.3伏到4.8伏之间。电流情况改变幅度较大，从休眠时候只有3.5毫安，四处于发射状态时候300毫安，再有甚最大峰值时候能达成2.5安培。
在接到电源上以后，模块上指示灯就会出现不一样闪烁情况，通知我们它工作情况。通常情况下，在TC35模块关闭时、休眠状态下、报警等LED灯是不亮。不过在没有接上SIM卡时候，身份信息核查未完成或身份信息已经退出登录，寻求和注册网络时候，LED会保持明亮状态六百毫秒然后再保持熄灭状态六百毫秒。
此次使用TC35是一个已经含有了功效完全模块，所以在这里就不在过多分析和叙述。在TC35模块上还得连接上SIM卡座，并在其上插入日常使用SIM卡，即可成为完整独立GSM模块。
3.2.2 串口通信
在GSM模块接收到另一端手机发送信息或指令以后，就需要由STC89C52主芯片来解析对应消息或指令，再去进行对应实施程序。然而她们之间工作电平不匹配，STC电平类型为TTL类，TC35电平却是CMOS类型。所以STC芯片直接和GSM模块连接就不能完成正常交互通信，所以中间需要进行电平转换，所以这里我们经过 MAX3232进行电平转换[11]。
STC 单片机和GSM连接串口电路[12]和实物图关键以下所表示：

图3-5 串口部分电路图

图3-6 串口部分实物图
3.3 家庭终端电路
3.3.1 温度监测模块
整个温度模块以DS18B20主体。经过将家居环境里温度信息进行检测，然后将具体信息送到单片机主控制模块进行处理，而且在显示器上进行温度情况具体值直观显示 [13]。

图3-7 温度监测电路及实物图
3.3.2 蜂鸣器报警模块
蜂鸣器报警模块关键就是对当采集温度值或烟雾可燃气体情况高于或低于用户自定义范围时，就进行报警提醒。关键以下所表示：

图3-8 蜂鸣器报警电路及实物图
3.3.3 烟雾检测模块
烟雾传感器检测烟雾或可燃气体等情况通常全部是模拟信号。所以说就要用到模数转换，把从外界得到烟雾气体模拟信号转换为数字信号，以后才能传送到主芯片进行处理。这里选择ADC0832完成模数转换功效，然后将转换过信号传送到主控芯片[14]。当测得烟雾值超出早期设定范围时，输出信号给芯片，然后蜂鸣器会报警，并发送消息到指定号码手机上。关键电路及实物图以下所表示：

图3-9 烟雾部分电路及实物图
3.3.4 继电器控制模块
继电器控制部分关键利用简单继电器来控制居家电器。 继电器两端， 一端接入固定接地，另一端接在外面三极管上而且并联一个二极管。当电压满足条件以后，继电器外围电路形成回路，继电器得以开启。不然继电器不工作，以此来简单控制家居环境内其它电器工作是否。关键电路和实物图以下：

图3-10 继电器部分电路及实物图
3.3.5 按钮控制模块
按钮控制部分关键是由多个按钮开关组成，K1为烟雾控制时候模式切换，关键为从主界面调整到烟雾调整界面而进行设置所用.当切换到厌恶调整页面时候,再经过K3和K4调整具体值。K2为温度模式切换，关键为从其它界面调整到温度调整界面而进行设置所用当切换到温度调整页面时候,能够再经过K3和K4调整具体值。K3设定增加量，增大需要设置阈值数值。K4为设定减，减小需要设定阈值值。而K5为确定键，关键是，当调整好了温度或烟雾阈值时，按下该确定按钮，就相当于定好了温度和烟雾报警范围区间。控制模块电路和实物图关键以下所表示：

图3-11 按钮控制部分电路及实物图
3.4 总体电路
总体电路关键有包含STC89C52部份、显示部分和GSM模块和家庭电器终端电路部分。当然她们能够依据实际情况合适更改家庭电器终端控制电路。将各个模块进行综合，最终就得到了简单智能家居控制电路。关键运行方法为，经过手机端发送信息到设定好系统中，经由GSM模块抵达主芯片进行处理，然后能够接收反馈信息，进而决定是否控制或调整终端设备。总体硬件电路图关键以下所表示：

图3-12 总体电路图

4 软件及调试
对于某个简单系统来说，在能确保硬件基础同时，还要有软件部分支持。尤其对于现在多种嵌入式芯片高速发展情况，适宜软件不仅能让电路变得简便，而且还能够替换部分复杂硬件电路需要实现功效，从而能够大大节省精力和成本。
在进行整个系统软件早期设计时候，首先要对本系统硬件有着大致把握。需要了解系统各个关键模块，数据传输和控制等。然后在设计软件部分时候就能依据关键步骤，然后进行C语言编程，最终完成整个系统硬件和软件综合[15]。
此次设计是STC89C52芯片为关键智能家居系统，关键能够实现温度、烟雾等情况实时监测等。若测得值超出设定阈值，就进行报警。报警包含蜂鸣器和手机短消息报警。而且也能够经过手机发送短消息控制家庭里电器运行和终止。关键利用C语言进行各个模块编程。
4.1 系统总体软件
此系统关键运作方法为，接上电源后，开启LCD显示，查看温度和烟雾等数值。此数值即为目前环境数值。当环境改变较大或要求改变时，能够合适更改温度和烟雾阈值。按下对应按钮即可更改温度和烟雾阈值。设定好后即可测得目前环境温度或烟雾是否超出设定阈值。超出阈值后蜂鸣器开始开始报警并发送短消息到指定手机号码。从手机一端也能够发送消息来查询目前环境下温度和烟雾情况。当然了，既然能查询也能够进行控制。这控制关键为控制继电器工作是否[16]。整个系统主体步骤图关键以下所表示：
N
初始化
温度值和烟雾值显示
不一样环境下进行阈值调整
测值是否超限
显示数据
发送数据数据
声音、消息
报警等
手机短消息指令控制
继电器调整
家庭环境
Y
开始
结束

图4-1 总体步骤图

4.2 温度监测模块
温度监测部分关键以DS18B20传感器芯片为中心。它能够把测得数据转化成串行数字信号，方便单片机处理。向单片机写入数据，经过一段时间延时，主芯片读取得到数据，经过数据处理，将数据转换成十进制后，再将数据发送给LCD显示器[17]。温度监测部分关键步骤图以下所表示。

初始化
将数据转化为十进制
发送数据到主芯片

检测环境温度
数据显示在LCD上
数据超出阈值
蜂鸣器报警并发送提醒短消息
开始
结束

图4-2 温度监测步骤图

4.3 烟雾监测模块
烟雾检测监测部分关键以MQ-5传感器为主体。和温度传感器工作模式类似不过也有不一样之处。不一样之处于于烟雾气体等值为模拟信号，需要转换成便于处理数字信号。所以就用到了ADC0832A/D转换芯片。烟雾监测关键步骤图以下所表示。

初始化
发送转换后数据到主芯片
进行AD转换
测量烟雾数据传到AD转换器
将数据转化为十进制
将数据显示在LCD上
数据超出阈值
蜂鸣器报警并发送提醒短消息
开始
结束

图4-3 烟雾监测步骤图

4.4 手机短消息模块
手机短消息部分关键有查询，控制，及接收报警消息等功效。当环境温度数值或烟雾等可燃气体情况超出开始设置阈值时候，设定好蜂鸣器就会开始报警。同时，系统开始也会向早期预留好或指定手机号码发送实时情况信息，立即通知户主或主人家中情况。手机端也能够直接编辑对应指令，来进行查询或控制对应部分。短消息控制部分步骤图关键以下所表示：
接通电源
经过不一样反应控制外围电路
做出对应应答反应

接收并解析指令
手机端编辑并发送指令短消息
SIM卡等情况正常
开始
结束

图4-4 短消息控制步骤图

在C语言编程上不是很顺利，各个模块部分和整个系统联络有时候较为紧密，造成了牵动一点就影响整体，也有时候联络较弱，不能充足表现出预期功效或效果。而且编程及下载条件有限，在开始时候即使程序有问题，没有下载时也好修改。不过在运行以后再发觉问题时候，就不好再修正了。不过在这方面上，也极大地温习了一下早已抛在脑后C语言知识，还是略有收获。

5 系统调试
通常系统调试关键为三个部分，分别为硬件电路检验，软件部分调试和软硬件联合在一起进行整体调试。硬件检验时通常能够查出硬件电路在焊接过程中留下错焊、虚焊、漏焊等问题，也能够知道部分元件是否选择不妥等问题，以开始一点错造成一步错而步步错。软件测试部分关键包含到了编程方面。不好程序可能实现不出预期效果甚至相差太大，从逻辑到语法结构等，全部需要仔细斟酌。当软件设计部分差不多后，能够将程序下载到指定芯片上，将软件和硬件综合在一起，进行整体调试。关键以下：
总体实物图以下：

图5-1 总体实物图
显示器部分实物图关键以下所表示：

图5-2 显示部分实物图
如上图所表示，经过屏幕能够清楚显示出温度和烟雾实时情况。
当对温度阈值进行设置时，将温度阈值设定在33摄氏度，因为现在外界温度较高，所以初步将温度阈值设定在33度，这么也比较轻易抵达此温度，方便测试。

图5-3 温度阈值设置图
当外界温度超出设定阈值，就会触发报警，蜂鸣器响而且发送消息到指定手机号码端。测试以下，用手握住温度传感器，使得超出33度阈值，就会报警，并接收到消息提醒，实况以下图所表示：

图5-4 温度超限报警图
手机端收到了信息提醒，关键以下所表示：

图5-5 短消息提醒图
烟雾阈值设置以下：

图5-6 烟雾阈值设置图
使外界烟雾或可燃性气体情况超出预期情况，烟雾或可燃气增加用打火机内可燃气体替换。当把打开阀门打火机靠近MQ-5时，烟雾传感器就能检测到外界可燃气体，使得烟雾值超出设定阈值，就会触发报警，蜂鸣器响而且发送消息到指定手机号码端，实况以下所表示：

图5-7 烟雾超限报警图
手机端收到信息提醒，关键以下所表示：

图5-8 短消息提醒图
从手机端也可控制继电器断开和闭合，红灯表示工作，灯熄灭表示停止工作，具体以下所表示：

图5-9 短消息控制图

继电器工作状态分别以下所表示：

图5-10 继电器工作图

图5-10 继电器终止图

总体实物和各个部分调试基础如上图所表示。基础实现了预期功效，关键实现功效等在上文中已经描述过了，这里就不再进行赘述。

结 论

本毕业设计关键综合利用了单片机、传感器、模电数电、无线通信等方面知识。系统总体关键达成了能够实时显示家庭里温度、烟雾等情况功效，即使没有待在家里也能够在外远程了解到家里情况。而且能够经过手机端发送部分短信息到开始时预留号码上。此设计关键具体介绍了整个系统各个硬件模块组成部分及电路情况[18]。软件部分关键使用