智能家居控制系统的设计 毕业设计

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1、河南建筑职业技术学院毕业论文（设计）论文题目：智能家居控制系统的设计学生姓名：学号：12所在院系：设备工程系专业名称：楼宇智能化工程技术届次：2011届指导教师：目录前言31设计概述41.1设计创新点41.2论文概述42总体设计42.1整体设计方案42.2主控芯片选择53硬件系统设计53.1主控芯片ATmega1653.2功能设计63.3电源模块设计93.4显示模块103.5键盘模块113.6步进电机模块113.7电机驱动124软件设计134.1原理图绘制134.2程序编译环境145结论16河南建筑职业技术学院智能家居控制系统的设计1设计概述1.1设计创新点多媒体家庭智能

2、控制系统，结合了多媒体数字影院系统、家庭监控防盗系统、家庭背景音乐系统、灯光窗帘控制系统、家庭急救报警系统、远程控制系统和自动节能系统等系统的功能优点。通过手持遥控、手机等多种方式进行控制。采用模块化设计，可根据不同的家庭的习惯采用不同的组合方式，使家居智能实现“DIY”，从而更好的体现家庭特点，体现不同的生活理念。符合人性化设计，充分体现了“以人为本”设计理念。1.2论文概述论文包括智能家居整体制作思路及硬件外设部分的介绍与设计。包括家居模式的设计；硬件电路的设计，主控芯片中的比较、选择；软件算法包括根据外围硬件的环境来控制整个系统的运行。其中，第一章为引言，主要介绍了

3、智能家居发展现状及其应用前景；第二章为智能家居系统方案的设计，主要包括主控芯片的选择、功能模式的设计；第三章为硬件系统设计，其中主要介绍了硬件电路设计，各类传感器的功用及电源模块、显示模块等；第四章为智能家居软件系统设计，包括智能家居系统整体设计流程，并介绍了整个软件的编译环境；第五章是总结和鸣谢。-16-河南建筑职业技术学院2总体设计2.1整体设计方案ATmega16单片机控制机械控制报警提醒电源模块显示模块传感器采集键盘控制图1整体设计框图本设计采用ATmega16作为主控芯片，各种传感器对周边环境进行数据采集，从而反馈给处理中心，进而对整个系统进行实时监控与控制。系

4、统的整体设计框图如图1所示。2.2主控芯片选择单片机按CPU的处理能力分类目前有4位、8位、16位、32位，位数越高的单片机在数据处理能力和指令系统方面就越强，AVR、51、PIC都属于8位机。8位单片机由于内部构造简单、体积小、成本低廉，在一些较简单的控制器中应用很广。本课程设计8位单片机已满足要求。方案一：采用传统的8位89C51单片机作为主控芯片。51单片机具有价格低廉,使用简单等特点，但其运算速度低，功能单一，RAM、ROM空间小等缺点。若采用89C51需要做RAM，ROM来扩展其内存空间，其硬件工作量必然大大增多。方案二：采用AVR单片机作为主控芯片，其简便易学

5、、费用低廉、低耗、保密、I/O口功能强，且AVR单片机是高速嵌入式单片机，其内部集成了AD转换电路，以及功能强大的定时器/计数器、通讯接口。综上考虑，选用ATmega16单片机为CPU最为合适，且ATmega16单片机具有16K的flash，512字节的EEPROM，满足我们设计的需求。-16-河南建筑职业技术学院3硬件系统设计3.1主控芯片ATmega16ATmega16是基于8位CMOS微控制器，低功耗AVRRISC结构。得益于其先进的指令集及单时钟周期指令执行时间，使ATmega16的数据吞吐量可达1MIPS/MHz，故可缓解系统在功耗和处理速度之间矛盾[5]。AT

6、mega16具有16K字节可编程闪存，512字节的EEPROM，1K字节的SRAM，32个通用I/O端口，32个通用寄存器，边界扫描的JTAG接口[6]，支持片上调试和编程，三个具有更灵活方式的定时器/计数器（T/C），内部/外部中断，可编程异步串行通讯，一个通用串行连接，8路10bit可选的ADC，一个串行端口和省电模式，模式可以通过单片机内部的寄存器进行设置选择。当单片机处于空闲方式时，CPU不再运行，但USART、SRAM、T/C、SPI端口、两线接口、A/D转换器和中断继续正常工作；当单片机处于掉电模式时，晶体振荡器不再振荡，但中断模块以及复位系统正常工作，而其他

7、所有功能都不再运行；当单片机处于省电模式时，异步定时器正常运行，且允许用户保持一个时间基准，但其他功能将停止运行；当单片机处于ADC噪声抑制模式下，只有异步定时器以及ADC正常运行，其他模块均休眠，为的是减少在ADC转换时产生的开关噪声；ATmega16拥有C语言编译器、宏汇编程序、程序调试器/仿真器以及仿真器等一系列的编程工具，还会有评估板等相应的系统开发工具[7]。图2和图3分别为ATmega16实物图和ATmega16引脚图。图2ATmega16实物图图3ATmega16引脚图-16-河南建筑职业技术学院3.2功能设计3