[发明专利]一种基于Arduino平台的智能家居系统

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式计算机领域，涉及一种基于Arduino平台的智能家居系统。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，以提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种智能家居系统模型。

本发明的技术方案：

一种基于Arduino平台的智能家居系统，采用Arduino作为核心控制单元，智能家居系统包括五个模块，即监测模块、温控模块、网络及短信模块、报警模块和显示模块；各个模块协同工作，共同实现系统的数据采集、数据存储、数据处理和设备远程控制功能。系统模块结构图如图1所示。

监测模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和火焰传感器，对家居环境中温度、湿度和烟雾浓度数据变量进行采集，并将采集到的数据变量转换成数字信号，然后传递给Arduino核心控制单元；

温控模块包括温度传感器、加热设备和制冷设备，构成一个闭环控温子系统；Arduino核心控制单元根据温度传感器采集的温度数据，进一步操控加热设备和制冷设备，智能家居系统的温度控制在22-24摄氏度范围内；

网络及短信模块包括ENC28J60网络模块和GSM，并用若干LED灯模拟照明设备，网络及短信模块将本系统与网络连接，然后利用网络服务平台Yeelink实现对智能家居系统的监视、控制和通过GSM发送短信；

报警模块包括蜂鸣器、气体传感器和人体感应器，用蜂鸣器模拟室内报警铃声，实时监测家居环境安全，当监测到危险气体或有人闯入时，报警模块发出警报。

显示模块由一块液晶显示屏组成，将采集到的环境信息显示到LCD上，将家居环境信息以数字化形式呈现到用户面前。

本发明的有益效果在于可以通过监测模块、温控模块、网络及短信模块、报警模块和显示模块这五个模块协同工作，共同实现系统的数据采集、数据存储、处理和设备远程控制等功能，模拟实现智能家居系统。

附图说明

图1是本发明的系统模块结构图。

图2是本发明的系统工作流程图。

图3是本发明的温控模块电路原理图。

图4是本发明的显示模块电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

1.系统运行流程

各个模块协同合作共同完成系统功能，这些功能包括家居环境数据采集、数据处理、数据存储和设备远程控制等功能。系统工作流程图如图2所示，系统运行包括三个组成部分，分别是中断服务部分、配置部分和执行部分，分别介绍如下。

配置部分负责系统进入正常工作模式前的配置，包括Arduino核心控制单元的引脚状态设置、各设备初始化、网络连接初始化、定时器中断设置等任务。

中断服务部分通过传感器对周围环境进行信号采集。这些任务包括温度测量、湿度测量、光亮度测量、红外线检测、烟雾检测等。信息采集完毕后，Arduino核心控制单元将会对这些信息是否处于安全范围内进行分析，如发现有不符之处，则会通过GPRS模块进行报警。如温度超限，则通过闭环控制系统进行温度调节。

执行部分的任务为将传感器数据通过Yeelink平台存储到网上，通过手机和PC机浏览器可查看传感器数据，并发出指令到Arduino核心控制单元。

2.监测模块

监测模块通过温度传感器采集温度数据，通过湿度传感器采集湿度数据，通过红外线传感器监测红外线数据，通过烟雾传感器监测烟雾浓度，通过火焰传感器监测火焰情况。然后，将这些环境信息转换成数字信号，并提供给Arduino核心控制单元使用。其中，湿度传感器采用DHT11，将单总线数字信号转换成用户易识别的十进制数字，仅取传感器输出的前八位数字即可，该八位数据表示湿度的整数部分，可满足测量精度需求。温度传感器采用DS18B20，统一采用单总线设计，便于传感器数量的扩展。其他传感器数据获取相对简单，利用Arduino引脚直接读取数据。

3.温控模块