STC89C52单片机智能传感与控制技术在现代家居中的应用(3)
2. 现代家居系统的功能模块设计
2.1 家居系统整体设计
本设计以STC89C52芯片为控制核心，采用模块化设计，整个系统由无线模块、控制模块、电源模块和传感器模块组成。温度、湿度、光感传感器等传感器为环境信息采集源，对室内环境进行检测显示并通过实时报警与控制。采用无线遥控器进行远程控制，来控制取暖通风和室内灯光。
2.2 系统设计方案
根据设计要求，系统提供了包括了核心控制模块，数据采集模块，按键模块，报警模块，传感器数据模块等。系统的功能框图如图2所示：
图2 系统模块化功能设计框图
2.3 功能设计
2.3.1 多源控制
为了适应人们高质量、便捷的生活需求，本系统采用多源控制，即按键控制、系统自动控制、无线控制这三种控制相结合。系统自动控制是指系统的核心部分可以根据外部传感器所采集的环境信息（如温度、湿度等）与用户设定的可以使人感觉较为舒适的阈值作比较，然后根据比较结果对相应的设备进行调节控制，以保持着个舒适的值，为用户提供一个良好的温湿度环境。
2.3.2 控制单元
采用STC89C52单片机，片内ROM全都采用flash ROM；可以在5V的超底压下工作；其特点是体积小、成本低、功能强、功耗低，是微机应用产品化的最佳机种之一，它已广泛地应用在产品智能化和工业自动化上。
2.3.3 温湿度控制
通过温度传感器采集当前的温度信息，送到采集模块中进行转换，通过与预设值的对比，决定冷水机组的水阀开度，使室温保持在一个恒定的范围。同时为了方便控制，MCGS组态软件会将采集到的温度值发送到LCD1602液晶屏上显示出来。相对湿度和温度测量DHT11传感器具有一下特点：(1)全部校准，数字输出；(2)卓越的长期稳定性；(3)无需额外部件；(4)超长的信号传输距离；(5)超低能耗；(6)引脚安装；(7)完全互换，如图3所示：
图3 DHT11示意图
2.3.4 窗帘自动控制
针对人们对智能化的需求以及对舒适生活的追求，窗帘自动控制系统改变了传统窗帘的劣势，它可以根据外界光照强度的不同而自动开闭窗帘，也可以根据人们设定的时间来控制窗帘。该系统利用光敏电阻检测光照强度的变化，并且将光敏检测模块的电阻变化转化为电压变化，然后将电压变化的信号送单片机，单片机通过电机驱动模块控制步进电机的正反转实现窗帘的卷动[5]。
图4 光敏传感模块结构图
2.3.5 室内灯光设计
室内灯光采用光敏控制和无线控制相结合的模式。当室内灯光较弱时，光敏传感器通过检测，把数据传送至CPU，通过比较，照明灯自动自动打开。同时，为方便用户，在进入和离开居室时通过无线控制住宅的配光系统[6]。
图5 控制模块结构图
2.4 传感器信息采集与设计
传感器是一种将外界传送的信息转换成电信号的装置，传送的电信号包括数字信号和模拟信号两种，其中数字信号可以通过电气隔离直接送给单片机或微型计算机进行处理，模拟信号则利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机或微型计算机进行数据处理，实现实时测控[7]。
3. 模块电路硬件设计
3.1 最小系统模块
STC89C52芯片共40引脚，1~8脚是通用I/O接口(P1.0~P1.7),9脚RET复位键，10、11脚RXD串口输入、TXD串口输出，12~19脚:P3接口 (12,13脚 INT0中断0、INT1中断1,14~15:计数脉冲T0 T1 16~17:WR写控制RD读控制输出端) ,18~19脚:晶振谐振器，20脚接地线，21~28:P2接口高8位地址总线,29: PSEN片外ROM选通端，单片机对片外ROM操作时29脚(PSEN)输出低电平，30:ALE/PROG 地址锁存，31:EAROM取指令控制器，电源+5V。串口采用MAX3232芯片，MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。STC89C52 具体介绍如下：