基于AVR技术的智能家居管理系统包含原理图、电

日期:2020-02-03编辑作者:公司简介

  10多年前,比尔盖茨花费了1亿美元打造了一个梦幻般的智能家居系统,这个系统中包括了智能控制、安防系统以及数字视听娱乐等功能。

  随着互联网技术和信息通讯技术的飞速发展,信息化、智能化的浪潮正在席卷世界的每一个角落,数字化家园进入豪宅,它正全方位地改变着全社会。人们对家的需求已不仅仅局限于生活的舒适和安全,把网络通讯、信息处理与空气环境和家庭电器控制融入到一起简单操作与享受,乃是人们现在的渴望与追求。

  随着网络的发展和智能家居的推广,人们都越来越需求一套高智能化、安全化、网络化控制的智能家居系统。本系统采用了红外遥控技术和GSM远程数据传输技术,不仅实现了实时控制,还实现了远程控制,不仅实现了基本家用电器的控制,还实现了更为舒适的生活环境的布置和安全防范的监控。

  家庭智能终端集成了智能家居的所有子系统,功能强大,是家里的总控制器。对外与别墅门口机连接,实现可视对讲、门禁开锁;与户外监视器连接,实现周界的视频监控;通过互联网、电话网络可与外界信息交互,实现网络远程控制,电话自动报警等。对内通过有线网络,控制灯光照明、家用电器、电动窗帘、家庭场景设置;通过布线与各种探测器,监视器连接,实现家庭防盗、燃气泄漏报警,网络远程监控。

  每个房间都可以独立听音乐、切换音源、调节音量大小而互不干扰,音视频数字交换机内置MP3和FM调频立体声收音机功能,实现不同区域单独控制音源,控制喇叭(分别在客厅,主卧等)

  实现对全宅灯光的智能管理、轻松控制,可以用遥控等多种智能控制方式实现对全宅灯光状态的控制,调光及多种一键式灯光场景效果的实现;具有集中控制、灯光情景控制、组合控制、远程控制等功能;可以根据自己喜好,随意进行个性化的灯光设置,创造不同场景氛围。

  实现对家中电器的智能控制,使用一个遥控器即可对电视、空调、热水器等家电控制,也可利用固定电话或手机实施远程控制。

  将家中电话线与电话远程控制器串连,即可接收来自远程电话的语音控制信息,按照预先约定的按键操作,用户可在任何地方,通过使用固定电话或移动电话对家中的空调、电灯、热水器等家用电器实行远程控制,同时,它不影响电线)智能电动窗帘

  对家庭人身、财产等安全进行实时监控,发生入室盗窃、火灾、煤气泄漏以及紧急求助,自动拔打用户设定的电线路号码),通过语音及时报告险情

  通过电脑终端在任何地方都可以实现对家庭PC机发送相应的信号,进行有效地控制,从而达到对家电等的控制。

  本系统采用红外遥控技术和GSM远程监控技术,用一个通用红外遥控器控制所有联网设备,如灯光控制、空调、各种电器电源、音乐、窗帘、门锁等,各个电器可通过轻触式开关直接控制,同时,灯光亮度不仅可以通过光强传感器智能控制,还可以通过遥控器调节;GSM远程监控技术实现通过TC/IP编程用远程电脑终端直接控制各个电器的开启状态,也可以实现防盗报警和各种安全报警。

  本系统由AVR32单片机、数据采集模块、无线遥控模块、液晶显示器、时钟芯片、温度传感器、红外接收、光敏测光、串口通讯、电机驱动、继电器、可控硅调压、鸣响提示模块、PWM软件实现等模块组成,实现通过上位机和遥控器对家电、灯光、窗帘、音乐、电话、安全防范子系统以及门禁子系统的控制。

  a.由温湿度传感器、光敏电阻、时钟芯片和液晶显示器组成的实时显示子系统模块

  b. 由串口通讯、遥控器、键盘、照明等家电设备和背景音乐组成的控制子系统模块

  实时显示子系统模块通过时钟芯片和传感器检测光线强度、温湿度等情况,在液晶显示屏中实时地显示出来,该子系统对传感器的监测速度以及效率、性能的要求不高,我们把各传感器以及ATMEGA 16单片机作为主机(EVK1100开发板)的一个子系统,子系统作为一个独立的模块可以单独工作但又从属于主机。整体的硬件框图如下图3.11所示:

  现在流行的串行时钟电路很多,如DS1302、 DS1307、PCF8485等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便,被广泛地采用。本系统采用的DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、模块的动态加载低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品,与DS1202兼容,但增加了主电源/后背电源双电源引脚,同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力,其主要特点是采用串行数据传输,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能,并且可以关闭充电功能。采用普通32.768kHz晶振。

  图3.13示出DS1302的引脚排列及内部结构图,其中Vcc1为后备电源,VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时,Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时,DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源,外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线,通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能:首先,RST接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时,所有的数据传送被初始化,允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平,则会终止此次数据传送,I/O引脚变为高阻态。上电运行时,在Vcc2.5V之前,RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向),后面有详细说明。SCLK始终是输入端。

  DS1302 的控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中,位6如果为0,则表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作,为1表示进行读操作,控制字节总是从最低位开始输出。

  在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。同样,在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据,读出数据时从低位0位到高位7。

  目前,在光电检测技术中常用的一些光电监测器件有光敏电阻、光电池、光电二极管、光电三极管等,选择光照传感器可根据参考表3.1来进行比较选择。

  a)光谱响应范围宽,根据光电导材料的不同,光谱响应可从可见光、近红外扩展到远红外,尤其对红外和红外辐射有较高的响应度。

  其缺点是在强光照射下光电转换线性较差,频率响应(器件检测变化很快的光信号的能力)低。

  光敏电阻的工作原理是:在其两级加上一定的电压后,当光照射在光电导体时,由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动。在电路中产生电流,达到光电转换的目的。光敏电阻的工作原理如图3.1.4所示:

  光敏电阻随光照强度的增加起到点性能变好,既光敏电阻的电导率增加,流过其内的光电流增加,其本身的电阻值减小,随光照强度的增加起导电性能变差,既光敏电阻的电导率减小,流过其内的光电流增加,其本身的电阻值增加。

  式中,qN是光电子形成的内部电流,V是光敏电阻两端的电压,L是光电导体色长度,Tn,Tp是光辐射下没单位时间产生的N个电子一空穴的各自寿命,n,p,分别是电子和空穴的迁移率。由此可见,光敏电阻的光电流与入射的光子数、量子效率和光电导体的长度L以及加在其两端的电压大小等因素有关,其电流大小与L的平方成反比。

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