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基于单片机的智能家居系统设计论文

1设计思想

（1）家居安全防盗报警对陌生人入侵、空调室外机被盗等情况及时

发现，语音警告，短信通知主人。

（2）家居温度湿度控制对环境的温湿度测量监控，并在设置的相应

模式下进行报警等。

（3）家居气体质量监测空气质量、有害气体检测，火灾等室内参数

检测，并在设置的相应模式下进行报警等。

（4）家居远程无线控制存在安全隐患时，如主人外出时忘记关闭煤

气阀门或家中用电设备等，立刻通过GSM模块发送短信通知主人。

2方案设计

2.1整体方案框图

本系统采用51平台，系统主控制器由STC公司的15F2K61S2单片机

构成，显示模块为液晶LCD12864，无线通信模块为SIM800E，由

15F2K61S2单片机通过各种传感器数据的采集，从而根据系统程序的设

定完成数据的处理、各模块的通信和控制等。

2.2硬件设计

（1）家居安全防盗报警当家中有人时，在门上设置电磁开关、在窗

户玻璃设置探测器、红外探测设备、红外人体感应模块、声光报警器、

视频监控设备等，当家人出门后，防盗报警设备均开启设防。当有非

法侵入时，触发人体感应传感器，家庭控制器发出声光报警信号，并

且在12864液晶屏上面显示报警，同时通过GSM短信通知家人及小区

物业管理部门，另外，通过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵

敏度。

（2）家居温度湿度控制包含温度传感器、湿度传感器。可以获得环

境的温度、湿度。为了获得精确的湿度、气压和温度数据，我们分别

选用了DHT11湿度传感器和DS18B20温度传感器，DHT11湿度模块也可

以输出温度数据，但是精度较差，为此我采用DS18B20温度传感器进

行温度的采集，电路连接图如图4。

（3）家居气体安全监测当室内有害气体超过正常标准时,它将通过传

感器向主控制器发出报警信号。因为有害气体分布不同，密度大于空

气的气体，感应器放在气体源的下方。密度小于空气的气体，感应器

放在气体源的上方，则在家里设置多个有害气体传感器作为检测源，

例如：当采集到煤气泄露时，声光报警启动。综合考虑，选择MQ-2气

体传感器，当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随

空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的

变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2气体传感器对液化

气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理

想，这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成

本传感器，而MQ-2传感器已经封装成模块，使用起来更加便捷设计要

求符合。（图5）

（4）家居远程无线控制远程无线控制采用SIM800E，模块的工作电压

为3.3—5.5V,可以工作在EGSM900MHz和DCS1800MHz两个频段,所在频

段功耗分别为2w(900M)和1w(1800M)，GSM模块具有基于GSM网络进行

通信的所有基本功能，模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的

短消息、第三组的二类传真、以及2.4k,4.8k,9.6k的非透明模式。对

SIM800E的操作均采用AT指令，其包括GSM语音和短消息的控制。根

据AT指令的GSM07.05标准，发送或接受中文或中英文的混合短信息

必须采用PDU模式，如果只是传送英文和数字信息，采用TEXT模式，

其工作流程图如7所示。

3结束语

本文所设计的智能家居系统使用15F2K61S2单片机作为主控制器，结

合多种传感器、显示模块、以及无线通信模块，通过本系统实现了简

单的家居安防和远程控制、对火灾有害气体、非法入侵进行报警，让

家居更安全方便。其主要特点有成本低，功能实现简单、性能优良、

适用范围广、安全可靠等优点，可以广泛应用于家庭住宅中，具有广

泛的应用前景。

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