AVR單片機(jī)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)提高生活水平

隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，智能家居成為了一個熱門的研究領(lǐng)域。智能家居問題中面臨的主要問題就是安全防盜、電器控制等問題。智能家居不僅能夠完成出現(xiàn)問題對主人進(jìn)行的報警功能，還應(yīng)提供智能家居設(shè)備執(zhí)行主人的命令操作，比如通過手機(jī)或是平板電腦等終端控制電器進(jìn)行做飯或是空氣清潔等工作。

因此，智能家居中用到的傳感器主要有紅外傳感器、門磁傳感器、實時時鐘芯片等。

1 家居監(jiān)控系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)主要由門磁報警、紅外傳感器報警、煤氣傳感器報警、正常工作、用戶命令執(zhí)行動作構(gòu)成。

1.1 門磁報警

門磁系統(tǒng)完成對門出入安全的監(jiān)測，主要有磁鐵和干簧管組成。當(dāng)主人離開房子的時候可以啟動防盜功能，如果兩者保持正對，那么在磁鐵的作用下，干簧管兩端處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)門被打開時磁鐵和干簧管不再處于正對狀態(tài)，此時干簧管處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)可以通過短信進(jìn)行報警。

1.2 紅外傳感器報警

當(dāng)用戶啟動紅外報警功能，在此狀態(tài)下，假如紅外傳感器監(jiān)測到有物體接觸，可以10s后再次進(jìn)行監(jiān)測確認(rèn)后，通過傳感器輸出有效電平信號(高電平)，通過報警器進(jìn)行報警。然后通過短信通知用戶完成報警功能。

為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以加入微波傳感器或是門磁傳感器協(xié)助紅外傳感器進(jìn)行報警，可以較好地解決誤報警問題。

1.3 煤氣傳感器報警

煤氣的主要成分是CO，因此采用CO傳感器進(jìn)行報警檢測，CO傳感器輸出信號線輸出有效的電平信號進(jìn)行報警，AVR單片機(jī)檢測到CO傳感器輸出電壓后，表示此時的煤氣含量超標(biāo)，立即控制執(zhí)行器進(jìn)行報警。如果用戶未在家中，那么可以通過發(fā)送煤氣超標(biāo)的短信通知用戶。用戶可以通過主控機(jī)進(jìn)行控制使得CO盡快地排除出去，保障家居安全。

1.4 正常工作狀態(tài)

正常工作狀態(tài)時各個AVR單片機(jī)進(jìn)行各自正常的工作并實時地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，進(jìn)行簡單的判斷后，通過網(wǎng)絡(luò)向主控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，報告異常，由主控機(jī)進(jìn)行處理。

1.5 用戶命令執(zhí)行動作

當(dāng)用戶想進(jìn)行操作家庭設(shè)備時，由短信通知主控機(jī)，主控機(jī)完成短信息的識別工作，并通過通信設(shè)備通知各個電器進(jìn)行工作。此時，被控器件的輸入與控制器的輸出通過繼電器電磁隔離連接，完成整個家居系統(tǒng)的控制工作。2 家居監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計

2.1 電源電路設(shè)計

采用開關(guān)電源的穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源的功率器件工作在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，功率損耗小，轉(zhuǎn)換效率高，而且體積小、重量輕，與之相配套的散熱器體積也大大減小，采用開關(guān)電源具有效率高、體積小、輸出穩(wěn)定等優(yōu)點。

通過Boost升壓變換器實現(xiàn)DC-DC變換，選用小導(dǎo)通電阻、高開關(guān)速度的IRF640管為開關(guān)管，快速恢復(fù)二極管RHRP15120整流，減少反向?qū)〞r間，降低損耗。單片機(jī)和脈寬調(diào)制控制器SG3525通過雙閉環(huán)回路共同控制DC-DC變換電路，實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。

2.2 紅外傳感器電路設(shè)計

紅外人體檢測在本系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用，采用紅外檢測芯片BIS0001，十分簡單易行。其典型電路如圖3所示。