基于51单片机的智能家居控制系统方案

基于51单片机的智能家居控制系统

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目 ..

录

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作品简介 ..................................................... 3

智能家居服务背景 ............................................. 4

技术与工艺创新 ............................................... 4

可行性分析 ................................................... 5

行业背景 ..................................................... 8

竞争优势 ..................................................... 9

市场前景 .................................................... 10

投资分析 .................................................... 12

参考文献 .................................................... 14

基于51单片机的智能家居控制系统

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作品简介

21世纪是信息化的世纪，各种电信运营商和互联网新技术推动了社会文明的巨大进步。本文介绍的智能化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、电视等）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开调节室温度，这一切的实现都仅仅是发一条简单的短信。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

实现智能化离不开运算和控制单元，本系统采用STC89C52RC作为主控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件由单片机扩展的输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；而且外置红外控制遥控，可以不改变家居摆设情况下随意控制带红外控制功能的家电，如（空调、电视等）。软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。本设计的STC89C52RC与各个芯片和模块的接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。

本系统的远程控制是基于全球移动通信系统（GSM）通信方式，程控交换信令作为系统控制命令，采用Siemens TC35 GSM模块实现，单片机通过Siemens TC35 GSM模块识别接收来自手机的控制信号，用户可以根据设定的指令远程控制；各种传感器的检测是利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机进行数据处理，实现实时测控；短消息发送部分采用基于SIEMENS TC35 GSM模块和TI公司的电平转换芯片MAX3238等器件构成的移动终端的硬件电路可以完成短消息收发等功能。

一、 智能家居的服务背景

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智能家居系统在可以实现以下控制功能： 家庭安防、家庭消防报警；别墅灯光控制； 家庭影院控制；空调及锅炉的控制；庭园浇洒控制；窗帘控制；摄像监视；智能控制；网络信息服务。因此开发出一套智能家居控制系统非常必要。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，有机地结合在一起，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。

其网络化功能可以提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室外遥控、窗帘自控、防盗报警、远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。使生活更加舒适、便利和安全。因智能家居控制系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。随着社会的发展，智能家居的市场需求量毫无疑问的节节上升。

二、 技术与工艺创新：

作品可以实现：

温度传感器反馈信息给单片机利用红外转发器控制空调电。本系统采用外置红外发射器根据单片机设定的指令进行控制家电，这样对家居布局的影响降到最少，简单点说，就像放置一个智能的盒子在桌面，你什么都不用管。极大的方便用户，节省改造的成本。

智能插座，按照用户设定定时通断，插座上可以连接没有红外接收的家电， 这功能的实现可以很方便的扩展其他家电，如定时开启电热毯等没有红外接收的设备，极大的提高了这套系统的实用性。

GSM模块每日定时提前（如下班时间5点30分）发送温度信息，是否提前自动调温。以GSM平台的作为系统控制的核心之一,以移动通信网络与单片机进行通信,使用户可以在远端利用短信发送控制信号, 利用短信提示实现用户和系统

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的交流。实现对电器设备的远程控制和报警以及利用移动短信平台进行报警信号的发送。GSM技术日趋成熟，远程控制是其闪光点，甚至远在国外的你也可以通过短信控制远在七里之外的家用电器。而且所使用的芯片等都是廉价易得的，对扩大市场占有率有举足轻重的作用。

系统可以在每日设定时间后，不检测屋是否有生物体。若在特定时间检测到生物体，发送报警短信。

全天候用火焰、天然气、传感器检测屋状态，若检出信号，发送报警短信。

三、 可行性分析

系统设计的工作任务包括三大模块：红外线防盗装置的设计；家居用电设备开关控制电路设计；GSM远程控制电路设计。

红外线防盗装备的设计：运用红外集成模块实现有人闯进禁止区（预设区域）的情况下，红外模块发出信号输送到单片机STC89C52进行信号处理，判断是否要触发报警系统。同时，如果判断要触发报警系统，GSM模块会发短信给用户，告知情况。

家居用电设备开关控制电路设计：从开发的成本和安全因素考虑，系统用其输出5V的DC电压仿似家电的AC220V，如需开发这个系统，可以针对实际情况进行电路的设计。系统使用手机短信、遥控器和按键作为不同方式的电器开关设计。其中使用外置的红外发射管控制家电，产品的体积可以很少，而且不用拆装家电，比较“平易近人”，容易走进千千万万的家庭。而且使用这种方式价格也可以控制在一个比较合适的价位。

GSM远程控制电路设计：利用GSM网络结合单片机STC89C52，通过手机发短信远程控制家电的电路，同时会收到反馈信息，得知家电运作情况。STC89c52是一种带8k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Read Only Memory）的低电压，高性能COMS8的微处理器，俗称单片机。该芯片采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。,使用51单片机作为系统的主控部分，性价比高，功能多，抗干扰能力强，eeprom大，出厂时程序引导区就已经加密，并且stc解密的市面

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价格在1.5万到2.5万之间，可见解密难度大，在一定程度上保护了单片机工程师的利益和产品开发商的利益。生产时就已经考虑到与传统51的兼容问题，兼容做的很好，又增加了许多功能，而且对于智能家居，51单片机游刃有余。

其次，智能家居控制系统采用GSM控制，短信息服务是GSM系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心进行文本信息收发的应用服务，用户无需另外组网，只需要一GSM的手机卡就能实现对智能家居控制系统的控制，甚至远在国外的商务人士也能通过一条短信控制远在千里的家电，极大提高网络覆盖围的同时为客户节省了昂贵的建网费用和维护费用。加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能，都使得智能家居控制系统能到迅速的普及。利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳定，为智能家居控制系统远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。

作品简图： 作品正面

作品俯视图

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系统的模型建立如图

GSM 短信控按键控 模块

信息反馈 红外发射 STC89C52RC 传感器

遥控控四、 行业背景:

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当前，我国住宅业发展已经进入一个全新的阶段，住宅建设己成为社会经济的重要推动力量，房地产市场购销两旺，家居配套产品已步入良性发展轨道，将长期处于总量增长型发展时期。但我国受计划经济体制时期及生产力落后的影响，住宅建设工业化程度不高，生产效率低，还属劳动力密集型生产方式。建材设备及家居产品供应没有形成技术先进、规模生产及系列化配套的社会化供应体系，这种状况导致了家居质量不高、设备通用性差、性能成本不合理、建设资源浪费等现象，已不适应改善居住质量的需要，不适应新形势下的可持续发展和走新型工业化道路的要求。

进入21世纪，居民生活水平和消费结构发生了很大变化，市场对家居要求已从生存型向功能舒适型发展，对居家的功能、在品质和居住环境提出了更高要求。随着人们生活水平的提高，使人们对家居生活方面的需求开始转变，日益追求生活的舒适、安全、便利与环保。近些年，房地产装修业逐渐火爆，开发商都在需求新的竞争卖点。伴随科学技术的发展，高科技产品应用渗透到生活的方方面面。加之国外整体环境的影响，极推动了国智能家居行业的发展。

身智能化家居的厂家如雨后春笋，大量厂家的加入进一步增加了行业的竞争性，竞争必然带来发展，这让我们感受到了智能家居行业充满了激烈的竞争与进步。有着不可估量的市场前景。20 世纪 80 年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（HE，Home Electronics）出现。80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为 一体后，形成了住宅自动化概念（HA，Home Automation ）。80 年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为 Smart Home，也就是现在智能家居的原型。

智能家居概念的起源甚早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的[智能型建筑],从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。

1979年，美国的斯坦福研究所提出了将家电及电气设备的控制线集成在一起的家庭总线（HOMEBUS），并成立了相应的研究会进行研究，1983年美

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国电子工业协会组织专门机构开始制定家庭电气设计标准，并于 1988年编制了第一个适用于家庭住宅的电气设计标准，即：《家庭自动化系统与通讯标准》，也有称之为家庭总线系统标准(HBS，Home Bus System)。

综观国对智能家居行业市场竞争战略的研究，一个特点是大部分研究是从智能家居行业宏观发展及竞争进行分析，另外一个特点是以个案为主进行产品定位、市场营销等进行市场策略综合分析，还没有专门的以现有国外市场竞争战略理论为依据针对国智能家居行业进行可操作性很强的市场竞争战略与策略。

五、竞争优势

随着智能家居行业的发展，家用电器智能集成企业已经开始建立直营店，超市式销售，开始智能家居产品的推广,体验中心在全国遍地开花。销售渠道的大众化推进，全面加快了智能家居的理念的扩散和普及。智能家居厂家也在整合众多智能控制功能，使智能家居产品拥有更多强大功能。

近年来我国国民经济和社会发展取得明显成效，经济保持较快增长，重要领域和关键环节的改革有所突破，就业和社会保障工作迸一步加强，城乡居民生活不断改善。国家统计局2006年2月28日发布的《2005年国民经济和社会发展统计公报》资料表明，根据初步核算，2005年国生产总值182321亿元，比上年增长9．9％。

人民生活的基础消费价格增加也较快，比如住房方面的消费等。宏观经济景气与否直接影响智能家居行业的发展势头，国家经济处于何种阶段，萧条、停滞、复还是增长，以及宏观经济以怎样一种周期规律变化发展，都直接关系到智能家居行业的发展水平和市场容量。近年来国经济总体运行良好，保持了较高的增长速度⋯。而房地产业及相关产业与智能家居行业的兴旺发展有着直接密切的关系，在国运行良好的经济环境下，房地产连续几年得到了快速发展，在局部地区房价上涨幅度惊人，虽然国家对房地产进行了宏观调控，但总体来看，购置房产对于大部分消费者来说还是一件头等大事，国需求依然旺盛，房地产业的

发展依然迅猛，为智能家居行业的发展带来了极大的机遇。由于各省份区域经济

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发展的不平衡，智能家居行业发展的水平也不同，国智能家居行业的市场销售结构也明显不均衡，仅就占全国30％的市场份额，占14％，包括、及等沿海地区占据了全国的智能家居消费的主要市场。

中部及西部省份在主要省会城市及大中城市有局部的市场应用，但总体而言仍然是有待开发的巨大潜在市场。

六、市场前景

随着现代人收入水平的不断提高，现代人已经越来越“懒”。把家务劳动尽量最大限度地简单化、方便化，以省下更多的时间享受生活。

自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统，功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。目前在新加坡也有近30个社区(住宅小区)约5000户的家庭采用了“家庭智能化系统”，美国已有近四万户家庭安装了这一类的“家庭智能化系统”，21世纪将会有更多的住宅安装上这一类高科技智能化系统产品。目前美国有一种占据市场主流的产品x一10，销售已超过l亿个，设计户型为单体别墅，应用多为旧房改造，仅在美国便有超过400万个家庭在使用。三星公司已经开始在中、两国同时推出其智能家居系统，通过机顶盒和网络，将家居自动化控制、信息家电、安防设备以及娱乐和信息中心这四部分集成为一个全面的、面向宽带互联网的家居控制网络。

就目前的发展趋势分析，预计今后两年全世界有近1亿户的家庭将构建智能家居。至20lO年，50％以上的新房将具有一定的智能家居功能。预计近五年，家庭自动化的市场年平均增长率为8％。而据国际专家预测，全球平均每年该领域的市场约500亿美元，国目前每年有近10亿美元的市场，主要集中在省会城市及发达的东部地区大中城市。自1999年开始，我国政府部门就已密切注意到

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这个动向和趋势，国家信息产业部、科技部、建设部等部委组织有关专家论证和规划在我国如何发展智能家居和住宅小区的计划，开始着手研究和制定有关我国家庭智能化的标准，使我国在智能家居技术领域得以有序和迅速地发展。

最近几年来，我国已经连续出台了信息产业发展的相关政策及法律法规，以促进我国信息产业的良性与规发展。2000年，国务院下发了关于《鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》的通知，从国家政策的高度强调了信息产业的重要地位，以及国家重点发展该产业的决心。随后，《中华人民国电子签名法》、《互联网信息服务管理办法》、《电子信息产品污染控制管理办法》等法律、法规、规章相继出台，在国家宏观政策的指引下，信息产业在国家宏观经济增长的过程中迅速发展并取得了令人瞩目的成果，这些法律法规的出台为信息产业的发展提供了重要政策保障，极促进了该行业企业的发展和企业竞争力的提高。

我国在《2000年小康型城乡住宅科技产业工程项目实施方案》中，将建设智能化小康示小区列入国家重点发展方向，因此也就必然促使智能化从智能大厦建设向智能化住宅小区、家庭智能化的方向发展。建设部要求“到2010年，大中城市中60％的住宅要实现智能化”。

智能家居作为电子类的消费产品，也从信息产业整体宏观的政策中广受益处，除此之外，行业协会在本行业的企业发展中也发挥了巨大作用，随着智能化小区及住宅的发展，中国室装饰协会在2004年8月30日在成立了智能化委员会，专门从事智能化小区及住宅的行业发展规划及指导，在企业与政府、企业与消费者之间建立畅通的信息渠道，联结全国智能家居行业的企业、事业单位和社会团体，贯彻执行国家的政策法令，为政府宏观决策服务，为企业和行业服务，起政府与企业间的桥梁纽带作用，协调会员之间的关系，维护会员合法权益和行业共同利益，促进智能家居行业的发展。目前，我国针对信息产业领域发稚的国家法律有3部、6个行政法规、39个信息产业部的专门规章，仅2005年国务院及各部委发布的各种重要的通知及命令就达23个。随着信息产业的发展及智能家居行业的深入应用，将有越来越多的国家法律法规出台指导、规行业发展。

七、投资分析

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行业环境的竞争性直接影响企业的获利能力。美国战略学家迈克尔．波特认为，影响行业竞争结构及竞争强度的主要因素包括行业竞争对手、潜在的进入者、替代品制造商、供应商和顾客这五种竞争力量。

(一)供应商

智能家居产品经营公司的供应商是各个品牌的智能家居产品的开发及生产厂商，有些企业是集开发、生产、销售于一体，其中可以分为国外厂家(包括三星，西门子，微软等)及国厂家。国厂家又可以区分为：

(1)从事IT产业转型智能家居产品研发生产的厂家，如清华同方、联想、七

喜和实达等。

(2)从事家电行业转型智能家居产品研发生产的厂家，如TCL、海尔、长虹、

海信、康佳和创维等。

(3)专业从事智能家居研发生产的厂家，如瑞朗、索博、波创、易天元、博

泰克、真善美和奇胜等。

切入智能家居领域，各类厂家的竞争各都拥有自身的优势，国外厂家技术成熟，产品种类齐全，但缺乏国需求及消费习惯的把握能力；rr转型的厂家具备较强的技术研发能力，可以快速进行产品的开发，满足市场需要；家电企业的转型厂家熟悉最前端的广大消费者习惯及心理，具备良好的市场定位能力：专业智能家居厂家大多数从国外引进技术或产品，自主研发的产品大多集中在照明、控制模块等

低端应用产品，虽然可以提供全面解决方案，但成本居高不下。目前，中国开发智能家居产品的企业主要是集中在、、、、等地区。

（二）顾客

家庭是智能家居产品的最终消费者，家庭的收入水平、教育程度、生活习惯、消费观念、消费能力等均可构成对智能家居产品的消费影响因素。对于新产品来说，消费者具有更多的选择权，他们往往对新产品抱有观望态度，因此随着智能家居厂家之间的竞争，消费者对产品的讨价还价能力增大，并且消费习惯左右消

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费心理，如果消费者的观念更新没有调整到与产品的消费相适应，消费欲望如果要刺激就必须考虑到必要的价格调整。因此，从目前智能家居的现状来看，消费者具备较强的

随着社会经济及技术的发展，新技术层出不穷，现有的智能家居产品会不断出现产品的升级换代。因此，目前市场上的智能家属生产厂商，包括潜在的市场进入者，都在不断利用新技术开发生产出满足家庭需要的新产品，以替代本身或其他厂商生产的已经不能满足家庭需要的既有产品。所以智能家居厂商在竞争带来的压力下，会投入力量开发出更多更新的产品来满足市场需要，加强自身的竞争优势与市场占有。

（三）潜在竞争对手

由于行业的迅速发展，巨大的市场空间将会吸引更多的投资者或企业关注该行业的发展。由于前期进入智能家居市场企业的成功，目前已经有越来越多的以11r企业为代表及以家电企业为代表的两大类众多企业纷纷表示出了进军智能家居市场的决心与信心

在目前楼价过高的情况下，国家一是多出促销措施，加快刺激消费者的买房欲望，赶在国家在相关政策出台之前把大批商品房推销出去；一是大力实施“精装房”策略来面对国家出台的相关限制政策，已增加和保持商品房的成交量。如果这样，“精装房”策略无疑对我们智能家居行业来说，是一个极大的利好消息。而且从国家产业政策方向分析，智能家居行业作为高新技术产业，是一个产业，处于行业的快速发展期，在中国的13亿人口概有3.5亿个家庭，如果平均每个家庭在智能化装修的费用上做出6000元的预算，那么未来的整个智能家居的产业值将超过上万亿元，可以想象这样的市场会有多么庞大，这样一笔收入有多么可观。 我们可以从的安博会了解到智能家居的火爆场面，就能知道它的潜力是非常巨大，投资收益的空间也是非常可观的，等到智能家居真正成熟起来时，当智能家居的产品像现在的手机一样普及时，你还愁它没有市场吗？

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