您当前位置:

首页 > 188金宝博 > 188金宝博注册

188金宝博官方网站- 188金宝博APP- 在线娱乐【空巢老人智能家居系统设计与实现14000字】doc

发布时间:2025-06-27 浏览次数:

  188金宝博,金宝博,188金宝博体育,188金宝博官方网站,188金宝博app下载,金宝博体育,金宝博网站,金宝博链接,188金宝博网址,188金宝博黑款,金宝博入口,金宝博登录,体育投注,足球投注

188金宝博官方网站- 188金宝博APP- 188金宝博在线娱乐【空巢老人智能家居系统设计与实现14000字】doc

  为此设计了空巢老人智能家居系统,通过相关传感器实现对老人房间环境以及老人的摔倒检测,当室内温湿度以及烟雾浓度超出系统的设定值,或者老人发生摔倒情况时,能够第一时间报警并远程通知给子女,为老人的安全保驾护航。该系统主要由51单片机、温湿度测量电路、烟雾检测电路、老人摔倒监测电路、报警电路模块、远程SMS报警模块,由温湿度、烟雾浓度、老人摔倒平衡监测传感器对老人的室内环境监测和是否发生跌倒情况,传输至单片机进行处理,在显示屏上显示温湿度和烟雾浓度,并可以通过SMS进行远程报警。经实际检验测试,本系统能够实现对老人房间环境进行实时检测功能,当环境异常或老人摔倒时能及时发出警报通知家人,为老人安全保驾护航。

  智能家居不是完全不同的\o更多关于智能设备的文章智能设备,而是共同创建远程可控网络的设备。所有设备均由主家庭自动化控制器控制,通常称为\o更多关于智能家庭的文章智能家庭集线器。智能家居集线器是一种硬件设备,作为智能家居系统的中心,能够处理数据和无线通信。它将不同的应用程序组合成一个智能家居系统应用程序,可由房屋主人远程控制。智能家居集线器的示例包括AmazonEcho,GoogleHome,InsteonHubPro,SamsungSmartThings和WinkHub等,然而国内的一些智能家居,似乎都没有一个集线器可以连接,例如“米家”的设备就没有办法和天猫系列的智能家居设备互通,因为都是完全独立的两种,所以对于国内用户想要自己更个性化的大家智能家居就变得非常有局限性了。

  空巢老人智能家居系统主要在互联网的运行下实时监测老人信息,通过传感器对老人室内的温度、湿度和烟雾浓度进行采集,摔倒监测模块可以通过对老人身体加速度进行采集。将采集信号传输至中央处理器进行运算,与系统预设值进行对比。当采集信息不在系统预定值范围时,中央处理器迅速作出报警指令,室内蜂鸣器报警,同时系统的远程报警模块立刻启动,迅速会对预设监护者终端发送报警信号。要求各个模块间需要紧密配合,极大降低延迟情况的发生,要求系统标准化、易用性、可靠性、人性化的要求。保证空巢老人的安全,不在身边的子女更加放心。

  STC89C52是一款低功耗,高性能的8位微处理器,具有体积小巧便于携带,价格便宜、抗干扰能力强,体积小巧便于携带,价格便宜、引脚简单方便的优点。并支持在线编译,修改程序,编译语言简单属性。其内置8位中央处理单元,可通过软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下会冻结CPU的RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下,保存RAM数据,时钟振荡停止,同时停止芯片内其它功能。因此STC89C52符合该系统要求。STC89C52实物如图2-2所示。

  STM32F103C8T6是一种功能比较强大的32位的单片机。它和8位单片机最大的不同是,它不仅可以使用寄存器进行编程,还可以使用官方提供的库文件进行编程,这样不仅编程方便,而且更容易移植。\t/report/e010833d-7f92-4e8b-a777-b21fd65c0977/html/resultFrame它基于armccortex-m核心,专为需要高性能、低成本和低功耗的嵌入式应用程序设计。它具有一流的外围设备:1s双通道12位adc,4位/艺术,18mbit/sspi等,在功耗和集成方面也表现良好。虽然同样有价格便宜的优势,但是内部结构较为复杂,引脚功能较为繁琐,调试过程相对难于STC89C52,故此方案不符合该系统,采用方案一中STC89C52作为中央处理器。STM32F103C8T6实物如图2-3所示。

  采用LCD-1602液晶显示屏作为系统的显示模块。LCD-1602显示屏显示内容为16x2,每行最多可以显示16个字符,共可显示两行。采用5V电源供电,其显示屏的清晰度是可以调节的,内部含有复位电路,采用标准的16引脚。同时显示内容直观丰富,对于动态显示稳定,响应速度较快,功耗低、体积相对较小。LCD-1602显示屏满足了系统的要求,因此作为系统的显示模块使用。LCD-1602显示屏实物图如图2-4所示。

  采用RS485温湿度传感器。它拥有进口的湿敏电阻和超高精度的温度传感器,工作电压在12~24V,同时也兼顾能耗低的特点,通常情况下应用于商业领域。由于拥有超高的灵敏度,在对老人室内温室度监测时可以更精准。但是此传感器对工作环境要求较高,需要在工作在无导电尘埃和无对金属破坏的气体环境中工作,需要避免阳光直射,对串口数量要求也相对较多,体积大、价格偏高、结构复杂,由于工作电压偏高,需要设计升压电路,提升成本。RS485温湿度传感器实物图如图2-5所示。

  MQ-2烟雾传感器用于监测老年人室内烟雾浓度。这是一个强大的气体传感器适用于感测LPG,烟雾,酒精,丙烷,氢气,甲烷和一氧化碳在空气中的浓度,对老人室内烟雾浓度监测同样适用,可以随时实时监测老人室内的烟雾浓度变化,并将采集信号传送至中央处理器运算,并且对中央处理器的运算能力要求低。它的监测原理是当气体与材料接触时感测材料的电阻变化时,使用简单的分压器网络,可以检测气体浓度。具有体积小,灵敏度高,便于携带,价格较低的特点。MQ-2烟雾传感器实物图如图2-7所示。

  选用ADXL345三轴加速度传感器。压电式传感器ADXL345是一种较为典型的摔倒监测器单元模块。具有三轴加速度测量功能,测量范围可选且范围大,能耗低,800mv/g的高灵敏度,启动时间仅为1ms,传感器内部内置低通滤波电路,同时兼顾稳定性好、防震、成本低的特点。在对于老人摔倒监测要求中,ADXL345可以快速并准确的识别,及时发出信号传至中央处理器运算,通过设置测量范围,可对老人各种摔倒情况精准识别,实现较为全面的摔倒保护。ADXL345实物图如图2-9所示。

  采用跌倒监测雷达传感器R24FD1A。R24FD1A模块基于毫米波多普勒雷达体质,实现人体运动感知以及生物感知的雷达模块。通过雷达信号处理机制,对人体运动或摔倒进行生物感知分析,具有摔倒动作实时监测以及预警功能,对非生命类物体干扰能够实现有效剔除,雷达输出波功率较小,对人体不会构成危害。同时,模块不受温度、光线、粉尘环境的影响,灵敏度高的特点。但是芯片成本较高,模块集成度过于复杂,芯片可实现功能过多,引脚要求数量多,在实现单一功能时容易与本设计其他功能冲突。R24FD1A实物图如图2-10所示。

  采用互联网络通信协议远程传输模块。随着近年网络时代的快速发展,互联网的覆盖越来越来广,通过网络人们可以处理各种各样的信息,可以通过网络传输数据,使得生活更加方便快捷。但是对于此系统来说,依靠互联网平台进行报警需要配套APP的加入,对APP的稳定性要求较高,据目前手机系统来看,需要软件在后台运行或获得手机权限才可在任意时间下进行报警。由于在某些角落中互联网的覆盖情况欠佳,所以会导致报警传输不及时,影响老人安全。互联网远程通信传输模块实物图如图2-12所示。

  4.稳压电路:在经过了前面整流滤波电路后的输出电压并不是稳定不变的直流电压。不稳定的直流电压若是直接给后面的系统供电,会导致系统工作不稳定,因此设计一款能输出稳定的直流电压的电路,显得尤为重要。最终输出电压不稳定的原因有很多,例如:输入电压的不稳定;整流滤波电路存在内阻;电子元件极易受温度的影响,会导致温度漂移的出现。为了克服以上问题得到稳定的电压,需要采取合理的稳压措施才能得到满足本设计的稳压电路。

  在生产生活中经常使用的电压为220V,50Hz的交流电,而单片机需要的是5V直流电源,因此需要设计一个直流稳压电源将220V交流电变为5V直流电供单片机使用。稳压电源的设计需要经过四个部分,分别是:电源变压、整流、滤波和稳压[4],最终得到5V直流电。在这种设计中,选择固定的三级稳压器LM7805,以确保最终输出稳定的5V电压。根据以上对于稳压电源各个部分的分析,最终设计的5V稳压电源电路图如图3-2所示。

  单片机在本文设计的系统中处于最核心的部分,单片机的选择直接决定了本设计的成功与否。本设计经过多方考量后选择使用STC89C52为核心控制单元,STC89C52是STC公司生产的8位微控制器,具有高性能、低功耗的特点,同时拥有8K字节的Flash存储器可用于系统程序的储存。它使MCS-51内核成为目前最成熟、最经典的内核之一,同时STC89C52设计人员在51单片机的基础上进行了大量的改进,使得它有许多51单片机不具备的功能。直至目前未为止STC89C52在嵌入式系统中依旧有着广阔的应用场景。

  除去上述所说的内容STC89C52还有很多功能:看门狗定时器、4个外部中断、3个16位计数器/定时器、一个7向量4级中断结构、支持全双工串行口。同时还拥有512字节RAM,32个I/O端口,另外STC89C52还支持2种节电模式,在使用空闲模式时,系统会停止CPU的工作,只有RAM、串口、定时器/计数器、中断继续工作。在使用掉电模式时,单片机会停止一切工作,被中断唤醒或系统进行复位时才会恢复正常[6]。

  单片机要能正常工作需要复位电路和时钟电路的配合才能工作。复位电路可以避免单片机重编程错误造成的锁定状态。时钟电路是产生所有程序运行时得时钟基准,单片机只能按照时序来运行程序。故一个单片机的最小系统必须同时拥有复位电路和震荡电路才能正常工作。STC89C52单片机的P0端口在设计时就没有设置上拉电阻,因此该端口的输出电流较小,若是要使用该I/O口来驱动液晶显示屏则需要加上10K的上拉电阻增大其驱动能力才能正常运行。本文使用AD绘制的单片机最小系统图如图3-3所示。

  本次设计需要显示检测到的温度、湿度以及用户所设置的温湿度上下限值,这就需要一个能够显示字符和数字的显示器,实现本设计所需要显示的界面。而LCD-1602显示器就能够完成这个功能,LCD-1602液晶显示器是广泛使用的一种字符型液晶显示模块[3]。它该显示器显示清晰,硬件电路设计简单能够满足本设计的需求,通过使用LCD-1602可以实现本设计所需要的图形界面[6]。LCD-1602液晶引脚功能如表3-1。

  DHT-11温湿度传感器能够直接给单片机发送数字信号,它是一个集感湿元件和测温元件为一体的复合传感器,它采用了先进的数字模块采集技术和温湿度传感技术,这些技术的综合使用让该传感器具备超高的稳定性于精确度。该传感器能够与单片机通信将其监测到的温湿度信号传送给单片机。该传感器具有稳定性高、抗干扰能力强等特点。市面上售卖的每个DHT-11温湿度传感器,在售卖之前都在精准的温湿度校验室中对其进行了校验,并且将校验好的校验系数保存在其OTP内存中[7],该温湿度传感器要输出环境温湿度数据给单片机均要调用校验系数。

  加速度传感器ADXL345的具体电路原理图如图3-11所示,VCC引脚需接入2V~3.6V电压,CS引脚接开发板上P1_3引脚,SCK与开发板上的P1_5相接,SDI引脚与开发板上的P1_6引脚相接,SDO引脚接P1_7引脚,INT1引脚接P2_0引脚,开发板通过I2C通信接收ADXL345传感器采集到的数据。其中,VCC是电源电压,CS是片选,SCK是串行通信时钟,SDI是串行数据输入,SDO是串行数据输出,INT1是终端输出,MOSI是主输出从输入,MISO是主输入从输出。ADLX345加速度模块电路图如图3-10所示。

  电源的正极针脚VIN向模块供电。RXD是一个串行端口接收引脚,接收用户数据以传输到模块。TXD是串行端口发送引脚,它从模块输出给用户。WORK工作指示引脚,当工作继续高低电平变化时,指示灯为闪烁状态。。NETMOD是网络指示针,当有网络连接时输出高电平,无网络连接时输出低电平。LINKA是服务器连接引脚,它指示服务器是否连接,并在建立连接后输出一个高电平,在没有建立连接时输出一个低电平。VDDEST是硬件引导指示针,可设置为挂起,输出电压为3V。RST是复位和重启功能引脚,模块复位,低电平有效。重新加载将恢复出厂设置。从高到低1s以上恢复出厂参数,低电平有效。VCAP向直流引脚提供电力,并使用外部旁路电容器直接向模块供电。TAS-E16V模块电路图如图3-11所示。

  为了能够让用户能够根据自己的需求使用该系统,本系统设计了四个按键满足用户对温湿度上下限设置的需求。本设计中的四个按键分别是如下的功能:SW1为功能选择键,第一次按下设置温度,第二次按下设置湿度,第三次按下设置烟雾浓度,;SW2为加的功能按一下加一;SW3为减的功能按一下减一;SW4为确定按键。用户在设置时,首先选择进入温度设置还是湿度设置,选择好功能后通过SW2和SW3按键实现温湿度上下限的设置,最后按下SW4确定所设置的温湿度上下限,并且退出功能设置模式。按键输入电路如图3-12所示。

  单片机首先执行各个模块的初始化程序和中断等基础程序,接着判断定时器是否到时,到时则通过各传感器采集环境中温湿度、烟雾浓度的数据与老人是否摔倒加速度数据,主控模块单片机系统处理传感器测量的数据与预设数据比较,如果测量数据与预设数据差别较大时,则发出报警,通知家人处理紧急情况。对温湿度模块、烟雾监测模块、加速度防跌倒报警模块以及短信通讯模块进行编写程序,使主控芯片单片机能够正常处理数据,使硬件系统按需求完成相关采集与通讯功能。该智能家居系统主程序流程图如图5-1所示。

  编写MQ-2烟雾模块程序,首先需要了解其工作原理和系统对老人房间环境测量的需求,MQ-2烟雾传感器有检测引脚,当检测环境内烟雾气体浓度超出预设值时,检测引脚由开始的高电平变为低电平,由于需要给单片机提供数字量才能处理该数据,此时需要A/D转换模块将电平变化这一模拟量,变为单片机能处理的数字量。程序运行后优先处理中断以及定时器设置,经由A/D转换模块得出数字量后发送给单片机处理,若测量烟雾浓度过高,单片机发出警报,如果烟雾浓度正常,则回到起始程序继续执行,监测烟雾浓度参数。烟雾传感器的程序流程图如图5-4所示。

  ADXL345加速度检测传感器通过检测物体的加速度判断物体当时的运动状态,系统要求加速度模块能判断老人是否摔倒,首先需要模拟老人摔倒的场景,当老人由于绊倒或者不明原因导致身体站不稳即将摔倒时,加速度模块会检测到摔倒方向会产生一个加速度数据,此加速度数据与之前数据比较变化过大,当老人摔倒在地后,该方向加速度会有明显变化并且会产生一个反方向的加速度随后消失。根据这一特点,可以使用单片机处理这一过程中的前后加速度变化,当单片机判断所测量的加速度数据前后差别较大时,单片机可以判断老人摔倒,发出报警通知家人。ADXL345加速度传感器程序流程图如图5-5所示。

联系地址:广东省广州市天河区88号

联系电话:400-123-4567

E-mail:admin@qq.com

服务热线:13800000000

扫一扫,关注我们

Copyright © 2018-2025 188金宝博官方网站家具设计网站 版权所有 非商用版本