一、引言
２１世纪是一个信息化的时代，各种电信新技术（通信技术、计算机技术、控制技术、传感器技术）的迅猛发展与提高，促进家庭实现生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，在改变人们的生活习惯的同时，大大提高了人们的生活质量，家居智能化正是在这种形势下应运而生的。
智能家居控制系统的功能主要包括通信、设备自动控制、安全监控三个方面。智能家居控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机的结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
智能家居控制系统可以提供家电控制、照明控制、室内外环境监控、窗帘自控、防盗报警等各种功能。随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，功能也越来越强，各种传感器都已经标准化、模块化，这给智能家居控制系统的设计提供极大方便。
二、系统总体设计概述
（一）硬件组成电路框图
智能家居监控系统是由电源电路、单片机最小系统电路、温湿度传感器数据采集电路、显示（液晶显示）电路、红外探测电路以及报警电路组成，具体系统方框图如图１所示：
（二）电路基本工作原理介绍
本系统主要有两大任务：对温度、湿度、结露点等环境进行检测；采用红外检测实现防盗功能。由Ａｔｍｅｇａ１６单片机构成的单片机最小系统是整个系统的控制核心，通过ＰＡ０口控制温度传感器ＳＨＴ１１，实现温、湿度值的读取并转换；液晶显示器ＳＯ１２８６４－１４Ｃ由ＰＡ２～ＰＡ７口控制，实现温度、湿度以及结露点显示；红外选用ＬＨＩ７７８全自动感应探头，构成红外检测电路，实现防盗功能。
当人体进入其感应范围则输出高电平信号实现报警，人离开时则自动延时关闭高电平，输出低电平信号。
三、系统硬件电路设计
（一）ＵＳＢ接口电源电路
系统采用ＵＳＢ接口电源电路输出３．３Ｖ的电压供电，ＵＳＢ接口电源电路主要利用一个三端稳压块ＳＰ１１１７（Ｕ４），来实现将ＵＳＢ接口输出的５Ｖ电压稳定在３．３Ｖ。电路还接有一个发光二极管（Ｄ１）起到电源指示灯作用。具体的电路如图２所示：
（二）单片机最小系统电路
选用ＡＴｍｅｇａｌ６单片机作为处理器，主要因为它内置ＷＤＴ，具有高速、低功耗，可直接驱动ＬＥＤ、ＳＳＲ或继电器等特点。
ＡＴｍｅｇａ１６已经内置了上电复位设计，故ＡＶＲ外部的复位线路在上电时，可以设计得很简单，直接拉一只１０Ｋ的电阻（Ｒ３）到ＶＣＣ即可。为了可靠，再加上一只０．１μＦ的电容（Ｃ２）可以消除干扰、滤波。ＡＴｍｅｇａ１６已经内置了ＲＣ振荡电路，可以产生１Ｍ、２Ｍ、４Ｍ、８Ｍ的振荡频率，故不需外接晶振电路。具体的电路如图３所示：
（三）温湿度传感器数据采集系统电路
本系统采用传感器ＳＨＴ１１来进行温湿度采集，选用ＳＨＴ１１，主要是因为它采用ＣＭＯＳＳｅｎｓ专利技术将温湿度传感器、Ａ／Ｄ转换器、数字接口、校准数据存储器以及标准Ｉ２Ｃ总线等电路全部集成在一个芯片上。这样的集成使得传感器体积更小、响应速度变快、接口简单、性价比变高，便于利用。通过ＳＨＴ１１，将采集到的温湿度数据输入到单片机的ＡＴｍｅｇａ１６的ＰＡ０接口，ＳＣＫ信号输入到单片机的ＰＡ１接口。具体电路如图４所示。图中电源引脚（ＶＤＤ，ＧＮＤ）之间可增加一个１００ｎＦ的电容（Ｃ１），用以去耦滤波。
ＤＡＴＡ的三态门用于数据读取，ＤＡＴＡ在ＳＣＫ的下降沿改变状态，并仅在ＳＣＫ时钟的上升沿有效。数据传输期间，在ＳＣＫ时钟高电平时，ＤＡＴＡ必须保持稳定。为避免信号冲突，处理器应驱动ＳＨＴ１１的ＤＡＴＡ在低电平。需要一个外部的上拉电阻（Ｒ２）将信号提拉至高电平。
（四）红外探测电路
根据人体的特定波长作为发射体，由红外传感探头ＬＨＩ７７８检测到这种红外线的变化并予以放大选频处理后，可以推动适当的负载，从而构成人体红外感应自动检测电路。这个检测技术较之超声、哑声、微波方式更为灵敏准确。当人体进入其感应范围则输出高电平信号，同时驱动蜂鸣器报警。
（五）液晶显示电路
选用ＳＯ１２８６４－１４Ｃ这个系列型号的液晶显示器，是基于它的ＦＳＴＮ黑白的ＬＣＤ类型显示模式，６８００的时序方式，以及４．２Ｖ的背光电压等特点考虑。通过Ａｔｍｅｇａ１６的ＰＡ２～ＰＡ７口来控制，具体与单片机的连接如图５所示：
（六）报警电路
报警模块主要是由一个蜂鸣器、一个三极管和两个电阻组成。ＡＴｍｅｇａ１６检测到红外检测电路传送来的高电平信号，通过ＰＣ７口输出一低电平信号经过三极管放大，驱动蜂鸣器发出报警。报警电路如图６所示：
四、系统软件设计
软件采用Ｃ语言编写，在ｋｅｉｌ环境下开发，核心是ＳＨＴ１１温湿度数值的读取与转换、显示子程序。主程序流程框图如图７所示。
五、结束语
本文介绍了一种基于ＡＶＲ单片机的简易智能家居监控系统，系统硬件控制采用ＡＶＲ单片机作为微处理器，通过温度传感器ＳＨＴ１１收集温湿度信号，利用液晶显示器ＳＯ１２８６４－１４Ｃ显示当前的温度、湿度及结露点；软件采用Ｃ语言进行功能模块编译。与传统的家居监控系统相比，本系统成本低，实用便利，能给家居生活提供一种安全保障。若系统结合通信，将报警功能体现在手机信息提示上则系统设计就更加完美。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳