基于某Arduino单片机的智能家居设计

标准

山东科技大学 第三届学生电子设计大赛

技术报告

基于Arduino单片机的智能家居系统

学院：电子通信与物理学院 班级：硕研2015级

参赛者：张荣飞曹其栋侯焕存

文案

标准

摘要

本文中我们基于Arduino单片机设计了一个模拟智能家居系统。该系统以ArduinoUNOR3单片机为核心，外接光照检测、温湿度传感器、LED、风扇和无线通信等模块。整个系统分为检测端和控制端两大部分，检测端由光敏电阻、温湿度传感器、无线通信模块和单片机组成。控制端由无线接收、液晶显示、电灯控制和风扇控制四大模块组成，包含单片机、无线通信模块、LCD显示屏、风扇和LED等。

检测端和控制端之间借助无线通信模块进行无线通信，控制端内部的无线接收和液晶显示两个模块之间则采用串口通信。该系统能够实现对室内温度、湿度和光照强度等参数的实时检测，并借助LCD显示温湿度值，还可以根据检测端探测到的光照强度和温度值以及预先设定的参数对室内的电灯和风扇进行智能控制。

关键词：智能家居；Arduino单片机；自动控制；无线通信；液晶显示

文案

标准

目录

§1绪论 ........................................................................................................................ 1

1.1智能家居简介 .................................................................................................. 1 1.2智能家居的研究意义 ...................................................................................... 2 §2系统总体设计方案 ................................................................................................ 3

2.1系统框图 .......................................................................................................... 3 2.2系统工作原理简介 .......................................................................................... 3 §3 系统硬件设计 ....................................................................................................... 4

3.1单片机的选择 .................................................................................................. 4 3.1.1 Arduino UNO简介 ................................................................................... 4 3.1.2 Arduino单片机特色 ................................................................................. 5 3.1.3 Arduino单片机引脚简介 ......................................................................... 5 3.1.4 Arduino单片机编程软件 ......................................................................... 6 3.2温湿度检测模块设计 ...................................................................................... 6 3.2.1 DHT11概述 .............................................................................................. 6 3.2.2 DHT11引脚说明 ...................................................................................... 7 3.2.3 电源引脚 .................................................................................................. 8 3.2.4 串行接口（单线双向） .......................................................................... 8 3.3光照检测模块设计 .......................................................................................... 8 3.4无线通信模块设计 .......................................................................................... 9 3.5液晶显示模块设计 .......................................................................................... 9 3.5.1液晶显示模块的选择 ............................................................................... 9 3.5.2 液晶显示电路设计 ................................................................................ 10 3.6其他模块设计 ................................................................................................ 11 3.6.1电灯模块设计 ......................................................................................... 11 3.6.2风扇模块设计 ......................................................................................... 12 3.7系统硬件实物图 ............................................................................................ 12 §4软件系统设计 ...................................................................................................... 13

4.1检测端程序设计 ............................................................................................ 13 4.2 控制端程序设计 ........................................................................................... 13 §5总结 ........................................................................................................................ 15 参考文献 ..................................................................................................................... 15 附录：源程序 ............................................................................................................. 16

文案

标准

§1绪论

1.1智能家居简介

智能家居很早就出现在人们的定义当中，但很长时间以来都没有真正意义上的智能家居成型，到了1984年美国联合科技公司（United Technologies Building System）将智能信息融入建筑设备中，在整合的基础上应用到了美国康乃迪克州哈特佛市的城市地标性建筑中时，出现了世界上的首栋智能化建筑，也正是从那时开始，智能化家居正式融入到现代生活中。

智能家居控制的发展关键在于设计理念以及经营者的心态，市场目标客户真正需要什么东西，如果只注重签单，不设身处地的为客户着想，不兼顾智能解决未来的发展，提供片面的智能家居解决方案，而不考虑客户的适用性，是不可取的，是急功近利的表现，这不仅降低了智能家居的应用效果，还不利于整个智能家居行业的发展。

智能家居控制系统的市场不是一般普通的商品买卖，而是一项系统性工程，它涉及到很多技术，涉及到人们生活的方方面面，智能家居控制系统的终极目标是一种理想，更是一种理念，要想智能家居控制系统有很好的发展，研发机构必须本着长远发展的心态，本着简化、实用、性价比高、适合市场的理念，虔诚研究人们的生活、习惯、精神文化等需要，并把它看最高目标，运用各种技术手段实现它。

在国内，智能家居不是单纯意义上的智能产品，也不能被狭义的理解为小区智能化，而是基于小区的多层次家居智能化解决方案。它综合利用主控平台、无线连接及通信、设备管理、整体布局布线等手段，将住户智能化管理、交互共享及消费服务、小区安防监控等常见家居因素协调配合并最终整合为整体，在原有小区智能化的大面上延伸到小区内部室内家居的具体环节，构建出高效、舒适、安全、便捷的个性化住宅空间。近几年，很多研发机构和厂商已经意识到家庭安全的重要性，把智能家居作为一个重要的方向和项目来研究，并纷纷投入大量人力财力，使智能家居真正的走向市场和产业化生产。

智能家居是一个具有交互能力的平台，并且通过平台能够把各种不同的系统、协议、信息和内容控制在相对独立的模块单元中进行传输、交换。

文案

标准

1.2智能家居的研究意义

随着人们生活水平的不断提高，生活节奏的加快，人们不断的对居住环境提出更高的要求，越来越注重家庭生活中每个成员的舒适、安全和便利，因此从市场需求的角度来说，智能家居必然是前景广阔。因此设计一个符合国家国情和规范的集远程控制和本地控制为一体的智能家居控制系统是非常具有现实意义的，且势在必行。

作为智能家居的核心系统的智能家居的控制系统，它的设计功能的完善必将推动住宅智能化的发展。而系统功能的集成化、用户使用的傻瓜化以及市场的平民化将是智能家居控制器的发展趋势，系统也将逐步迈向绿色化。最终，我想全人类的梦想是智能家居控制系统将囊括所有的家事杂物，让我们真正的享受舒适温馨的家庭生活。

虽然智能家居经过十几年的蓬勃发展，很多功能已趋于完善和成熟，智能化家居系统的应用也越来越广泛，然而生活中的智能家居所展现出的智能化，与业主所理想的智能化还存在较大差距。而这也推动了智能化技术在家居领域的纵深发展，并为各类智能化家居新产品的设计和研发增加了动力，同时新产品的出现，也大大丰富了智能家居系统的厚度。因此，将智能家居作为这次研究的主要内容具有很大的现实指导意义。

本文的目的就是设计一个简捷有效智能家居控制系统，从温度、湿度、光照强度的采集，到LCD实时显示，并根据采集的信号不同采取相应的应对机制，智能控制家中的电灯、风扇等电器设备，从而实现基本的智能家居功能。

文案