谭晶 侯培红
上海电机学院(临港校区) 上海 200245
随着通信技术,计算机技术,网络技术,控制技术的迅猛发展与提高,家庭实现了生活现代化,环境舒适化,居住安全化,对家居的智能化要求越来越高。智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术,网络通信技术,智能家居系统设计方案安全防范技术,自动控制技术,音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事物的管理系统,提升家居全性,便利性,舒适性,艺术性,并实现环保节能的居住环境[1]。智能家居不仅能给用户提供安全,健康和舒适的生活环境,而且用户能够远程监控自己的家居状态和控制家庭电器设备。
本项目分为相对应的机械结构传动及控制系统,主要功能有以下几个部分:
环境信息监测(温度、光照强度、空气湿度)。
窗户窗帘自动打开。
门窗意外打开报警。
主要通过温湿度传感器,光感收集相应信息,通过串口回传到单片机显示屏及相应模拟值接收引脚上,通过比对相应的模拟值规格量,引脚来释放高低电平回传到单片机,单片机通过相应的信息来做出下一步动作,比如开关窗。
使用者通过控制相应开关窗指令(实际上就是开关常开或常闭),电平信号通过串口回传到单片机引脚,单片机根据逻辑指令,从而实现开关窗。
开关窗也可以根据温湿度来实现控制,通过温湿度传感器,光感收集相应信息,通过串口回传到单片机显示屏及相应模拟值接收引脚上,通过比对相应的模拟值规格量,引脚来释放高低电平回传到单片机,单片机通过相应的信息来做出下一步动作,来实现开关窗。
在这两种使用方式中,用户在的时候可以选择自己控制,当用户控制时,系统默认屏蔽掉温湿度传感器控制模块回传信息,同时保留温湿度传感器回传到显示屏的功能,方便用户实时观看实时温湿度。当用户不在时,可以切换到自动模式以保证室内温湿度平衡。
使用者通过控制相应开关门指令(实际上就是开关常开或常闭),电平信号通过串口回传到单片机引脚,单片机根据逻辑指令,控制相应电路的继电器通断。相应电路控制电磁锁回路的通断来实现电磁锁的开合,从而实现开关门[2]。
当电磁锁没断电,即门是开着或者窗是关着的时候,门或窗意外打开,会触动相应的光电开关,从而释放高低电平到单片机,这时单片机会控制继电器回路闭合,从而使得相应的报警器回路通电,报警器响,以达到警示目的。
2.4.1 火险报警:主要利用延误传感器检测,当室内有天然气等气体泄漏、又升起烟雾等问题,可及时触发火险报警装置,于第一时间报警与提醒屋主。可采用MQ-2气敏传感器探头,适用于3.3V-5V电压,有数字和模拟双路输出,对甲烷、酒精、烟雾等有极强敏感性,性能相对稳定,同时具有使用寿命较长、反应速度快的优势和特点。
2.4.2 红外报警:主要在屋主外出后对其他人的进入有一定反应并发出报警信息,可通过GPRS将信息发送屋主手机,还可打开室内蜂鸣器设备以此进行警告,一定程度上阻碍不良企图之人的下一步行动。这一项功能主要基于红外线原理,有工作电压低、可靠性强、灵敏度高的优势和特点,感应距离建议最大为7m,器件工作温度在-15°~70°,输出高电平为3.3V,低电平为0V,感应角度范围小于100°。
声光报警:主要在室内由外部人员入侵和室内发生火灾时发出报警。
第一,STM32微处理器需读出各传感器数据,读取数据时要注意延时。
第二,为将数据长传至物联网平台,需要配置ESP8266无线模块,使用AT指令集对模块进行配置。
第三,灯光亮度调节使用STM32微处理高级定时器功能,实现PWM调节可控硅控制电路的输入电压,达到灯光亮度自动调节效果。
第四,家用电器和一般灯光控制,采用普通开关控制和远程控制相结合的方式,这两种方式都可调控家中的电器与灯光。
第一,空气开关,继电器:进行强电与弱电的隔离,避免了人与AC220V交流电的直接接触。
第二,急停保护装置:若万一有不可控因素发生,可立即停止电机转动。
第三,复位装置:当电机断电时,重启时可使窗户窗帘从原有位置重新开始。
①硬件层可单独使用控制。②网络层可远程控制。③门窗意外打开可远程报警。④断电时门窗可继续执行到相应位置。⑤使用单片机控制步进电机的运动可以实现精准定位。⑥实时监控温湿度。
智能家居控制系统实物图(图1见文末)。
图1 智能家居控制系统
为了使装置获得良好的动、静态性能,本系统增加了通过增加限位开关,实现了复位,急停等功能,根据需要我们选择TB8600作为我们的步进电机驱动器,42步进电机作为动力源。
程序设计采用模块化结构,自顶向下的设计方法,首先进行整体规划,然后按功能把程序划分为各个相对独立的模块,每个模块之间留有接口。模块化设计使复杂问题简单化,提高了程序设计效率,有利于系统的维护和升级。系统的主程序主要由初始化程序、中断服务程序和各功能模块子程序构成。进入主程序后,首先进行系统初始化工作。
运用sw,对项目方案进行了建模,并在建模的基础上,进行了修改项目后期,又运用sw对控制系统进行了动画演示。
运动keil软件,进行了程序分析,通过单片机技术进行精准定位。
单片机控制简单便捷,方便使用,既能独立使用,又能链接网络层远程控制,当前市面上的可供用户选择的都是单个的依托于服务器,pc端的智能家居产品,相比来讲,我们优势更大,能够让用户的选择更多。