章儒学+王静

摘要：智能家居是目前社会上比较热门的一个短语，它采用互联网技术、移动网络通信技术、远程遥控等技术把各种常用的家居设备相互连接起来，统一集中进行遥控管理，使家居生活更加舒适、安全、高效。该文是基于IAP15F2K61S2单片机的智能家居系统设计，实现了光控家用照明设备和窗帘，以及温控空调三大功能。该家居系统使用光照传感器、温度传感器分别将采集到的光照值和温度值通过液晶显示器进行显示，利用单片机根据光照的强弱控制灯泡的亮灭、根据获取温度值与设定温度值的对比控制空调的开关、根据光照值的大小控制窗帘的开关。

关键词：智能家居；传感器；远程遥控；单片机

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）29-0176-03

Abstract： Smart Home is a relatively popular phrase in the community and it uses Internet technology， mobile network communication technology， remote control technology to connect a variety of commonly used home appliances to each other， and uniformly focus on remote management， in order to make home life more comfortable， safe and efficient. This article is Based on IAP15F2K61S2 single-chip intelligent home system design to achieve the light control of home lighting equipment and curtains， and temperature control air conditioning three functions. The home system uses the light sensor， the temperature sensor to collect the light value and temperature values are displayed through the liquid crystal display， using the single-chip to control light according to the intensity of light， according to the acquisition temperature and the set temperature to contrast to control air conditioning switch， according to the size of the light control the switch of the curtain.

Key words： Smart Home； sensor； remote control； Single-Chip

随着互联网技术的快速发展，人们的生活已经进入了信息化、科技化时代，人们对生活质量的追求也越来越高，在此条件下智能家居的概念也因此被提出来并受到大家的欢迎。智能家居通过依靠物联网、嵌入式等技术将住宅中的各种设备如空调、冰箱、照明系统、家庭影院、厨房设备联系到一起，并且经由一定的程序算法实现家用电器控制、照明控制、红外收发等特定的功能和使用手段。与我们常用的家居设备相比，智能家居除了具有普通家具的一些基本功能外，在安全化、信息化、智能化、便捷化等方面都具有杰出优势，智能家居人性化的设计使人们在使用家具的同时还能体验科技化的成果，使生活更加舒适、安全、高效。

1 系统总体方案设计

本系统由核心模块IAP15F2K61S2单片机芯片、光照采集模块、LCD液晶显示模块、蜂鸣器模块、温度传感器等模块组成。总体设计图如图1所示。

1） 光敏传感器将采集到的光照值经过AD转换最后再发送给单片机；温度传感器将采集到的温度值发送给单片机。

2） 单片机接收到信息后通过控制液晶显示器LCD12864，并在其上面显示出温度值，光照值，除此之外液晶显示器上还显示空调和窗帘状态。

3） 单片机再根据液晶显示器上的光照值和温度值控制灯泡、窗帘和空调。

4） 当按键按下，此时是光控灯泡模式，通过光照值的变化来由单片机控制灯泡的亮灭；当按键没有按下，此時是键控模式，由单片机直接控制灯泡。

2 系统硬件设计

2.1 单片机最小系统设计

单片机的最小系统是组成单片机不可缺少的一部分，由复位电路、晶振和电源组成，其电路图如图2所示。

其中，晶振电路接在单片机的18和19引脚上，复位电路接在单片机的9号引脚上，单片机的31号引脚接电源。

2.2 温度传感器模块电路设计

本设计温度采集模块的主控芯片使用的是DS18B20，利用其进行采集温度。其电路图如图3所示。

其中，1号引脚和3号引脚之间接一个0.1uF的电容，电容一端与3号引脚VCC共同接地，另一端与1号引脚GND共同接地，2号引脚与单片机的P1.3口连接，将采集的温度值发送给单片机。

2.3 光敏传感器模块电路设计

本系统的光照采集模块利用光敏传感器采集光照值，光敏传感器是一种利用光敏原件将光信号转换为电信号的器件。最常见的为光敏电阻，它的工作原理是它能感应外界光线的变化，输出电信号，再经过运算放大，从而控制灯泡等家用照明设备，其电路图如图4所示。endprint

其中，1号引脚接+5V电源VCC，2号引脚接地，3号引脚AO与单片机的P1.7口相连，从而将采集到的光照值通过带端口发送给单片机进行处理。4号引脚DO处于悬浮状态。

2.4 液晶显示模块电路设计

液晶显示模块使用的是LCD12864液晶显示屏，显示分辨率为128*64，可提供8192个汉字，本设计使用液晶显示屏显示温度值、光照值以及空调和窗帘的状态。其电路图如图5所示。

其中，LCD12864共有20个引脚，其中1号引脚接地，2号引脚接电源，为了使电路稳定可靠，在两引脚之间接入0.1uF的电容，3号引脚与18号引脚接一个10K的电阻，4至6号引脚分别接单片机的P4.2，P4.1和P3.7引脚，7至14号引脚接单片机的P0口，15号引脚接单片机的P1.6口，16号引脚悬浮，17号引脚接一个10K电阻与电源相接，19号和20号引脚分别接电源和地。

3 系统软件设计

3.1 系统开发工具介绍

该系统开发使用的软件工具以Keil uVision4编程软件为主。它是由德国Keil software 公司开发的一款用于单片机的程序编写软件。目前Keil uVision4已被完全集成到一个功能强大的全新集成开发环境中。该软件将程序编写、编译连接、工程管理、窗口、工具引用和仿真软件模拟器等多种功能集成在一块，且均可在Keil uVision4中进行快速便捷的操作。

3.2 系统主程序设计

主程序流程图如图6所示。程序开始对温度传感器、光敏传感器、液晶显示屏以及定时器进行初始化，并在液晶显示屏上显示出温度值、光照值、空调和窗帘状态；然后对按键2的状态进行判断，若按键2按下，则此时光敏传感器进行光照采集，单片机对采集数据进行处理并在液晶显示器上显示，此时光照值=光照值/32，然后对此时光照值进行判断，若其大于350，则开灯关窗帘，若其小于350，则关灯开窗帘；若按键2没有按下，再判斷按键1是否按下，若按下则开灯，否则关灯；与此同时，定时1秒更新温度，并同时读取温度值，然后由此公式：温度值=温度值*625*16/1000获取新的温度值，若得到的新温度值大与300，则打开空调，否则关闭空调。

4 系统调试与实现

图7为液晶显示界面，在该液晶显示界面上显示了温度值、光照值以及空调与窗帘的起始状态，液晶显示界面正常。

图8和图9为窗帘控制界面，本设计中设置的光照阀值为1.7V。如图8所示，此时液晶显示器上光照值为1.572V，即光照值小于阀值，则显示窗帘打开；如图9所示，此时液晶显示器上光照值为2.099V，即光照值大于阀值，则显示窗帘关闭。

图10和图11为空调控制界面，本设计中设置的温度阀值为30度。如图10所示，此时液晶显示器上温度值为31.0，即温度值大于阀值，则显示开启空调；如图11所示，此时液晶显示器上温度值为28.0，即温度值小于阀值，则显示关闭空调。

图12和图13为光控灯泡界面，本设计中设置的光照阀值为1.7V。如图12所示，此时液晶显示器上光照值为2.211V，即光照值大于阀值，作为显示灯泡打开；如图13所示，此时液晶显示器上光照值为1.572V，即光照值小于阀值，则显示灯泡熄灭。

3 结束语

本系统采用以IAP15F2K61S2单片机为主，各种传感器为辅的设计方案，成功实现了在液晶显示屏上显示温度传感器获取的温度值、光敏传感器获取的光照值以及空调和窗帘的状态；实现了通过光照值控制灯泡的亮灭，通过光照值控制窗帘的开关以及通过温度值控制空调的开关。测试显示，系统性能稳定，实现效果良好。

参考文献：

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[2] 朱定华， 戴汝平. 单片机原理与应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 2013： 30-150.

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