智能宿舍系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)的智能宿舍系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，學(xué)生宿舍所提供的配置只能滿足學(xué)生們的基本需求。在科技高速發(fā)展的21世紀(jì)，簡(jiǎn)單的基本配置自然不能滿足學(xué)生們對(duì)日常生活快捷、便利的要求。宿舍的智能化、人性化可以改善學(xué)生對(duì)于宿舍生活的好感，提高宿舍生活的質(zhì)量和安全。

本文在設(shè)計(jì)中不僅能為學(xué)生提供以上便捷的功能還希望通過(guò)加強(qiáng)安全報(bào)警提醒系統(tǒng)來(lái)更好的來(lái)保護(hù)學(xué)生。本文設(shè)計(jì)的智能宿舍系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種功能，包括起床喚醒、語(yǔ)音控制、安全系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程短信提醒。通過(guò)時(shí)鐘的個(gè)性化設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生們?cè)谝魳?lè)中醒來(lái)；使用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)更好地控制電器；對(duì)宿舍的安全措施可以更好的保護(hù)學(xué)生的安全。在智能化的當(dāng)下，這樣的設(shè)計(jì)能給學(xué)生提供更加便捷的生活。

一、智能宿舍系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)包括起床喚醒系統(tǒng)，安全報(bào)警系統(tǒng)和語(yǔ)音控制系統(tǒng)。起床喚醒系統(tǒng)通過(guò)日歷芯片可以產(chǎn)生時(shí)間，并利用液晶顯示。通過(guò)獨(dú)立按鍵設(shè)置起床時(shí)間，當(dāng)起床時(shí)間與芯片時(shí)間相吻合時(shí)，單片機(jī)就會(huì)啟動(dòng)揚(yáng)聲器和電動(dòng)窗簾開(kāi)關(guān)喚醒學(xué)生。安全報(bào)警系統(tǒng)是當(dāng)產(chǎn)生火情，煙霧濃度過(guò)高就會(huì)啟動(dòng)煙霧報(bào)警器。煙霧報(bào)警器就會(huì)通過(guò)單片機(jī)控制GSM模塊發(fā)送短信給學(xué)生，并通過(guò)揚(yáng)聲器報(bào)警提醒學(xué)生。語(yǔ)音控制系統(tǒng)是通過(guò)語(yǔ)音芯片接收來(lái)自學(xué)生的語(yǔ)音命令，系統(tǒng)就可以控制電燈和電動(dòng)窗簾的啟動(dòng)。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

二、智能宿舍系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1主控制器

系統(tǒng)采用的主控制器是51單片機(jī)，型號(hào)為STC89C52RC，是STC公司生產(chǎn)的低功耗、高性能的8位微控制器，它具有8K字節(jié)的Flash，512字節(jié)的RAM，內(nèi)置4K字節(jié)的EEPROM，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和4個(gè)外部中斷。

2.2起床喚醒硬件設(shè)計(jì)

日歷模塊自帶的芯片可以在顯示屏上準(zhǔn)確的顯示當(dāng)期的秒、分、時(shí)、日期、月、年信息。自帶的掉電保護(hù)保證了在沒(méi)有外接電源的條件下也能正常運(yùn)行。該系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)日歷的功能，還能通過(guò)設(shè)定起床時(shí)間，實(shí)現(xiàn)智能喚醒功能。當(dāng)當(dāng)前時(shí)間與設(shè)定的起床時(shí)間相同時(shí)，揚(yáng)聲器自動(dòng)播放音樂(lè)喚醒學(xué)生。

（1）日歷模塊：日歷模塊由日歷芯片與獨(dú)立按鍵組成。日歷芯片采用DS1302芯片，它是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片。內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，它可以通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供秒、分、時(shí)、日期、月、年的信息。日歷模塊通過(guò)獨(dú)立按鍵進(jìn)行調(diào)時(shí)。

（2）顯示與播放模塊：顯示模塊采用LCD12864液晶屏。它可以配合單片機(jī)顯示中文漢字與英文字符，可實(shí)現(xiàn)中文人機(jī)交互界面，并具有功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。播放模塊采用一個(gè)揚(yáng)聲器進(jìn)行音樂(lè)播放。

2.3語(yǔ)音控制硬件設(shè)計(jì)

該模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了在一定距離下的語(yǔ)音控制電器功能。對(duì)著話筒說(shuō)出事先設(shè)定的命令語(yǔ)句，就能智能的實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)窗簾與電燈。保證學(xué)生在某些情況下不用下床或抬手就能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電器。

（1）語(yǔ)音模塊：語(yǔ)音模塊采用了LD3320芯片，它具有語(yǔ)音識(shí)別功能，可以識(shí)別學(xué)生“開(kāi)電燈”“關(guān)電燈”“開(kāi)窗簾”“關(guān)窗簾”的語(yǔ)音指令，可以實(shí)現(xiàn)電燈與窗簾的控制。操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。

（2）電燈與窗簾模塊：電燈模塊采用了一個(gè)LED燈實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)窗簾通過(guò)一個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。

2.4安全報(bào)警硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能更好的保護(hù)學(xué)生。目前的學(xué)生宿舍非常缺乏學(xué)生了解宿舍狀況的方式。大部分的宿舍仍只能通過(guò)學(xué)生們自己的五官感受。但當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，缺少這樣的交流是十分致命的。本安全報(bào)警系統(tǒng)主要針對(duì)火情。當(dāng)煙霧報(bào)警器輸出的模擬量電壓達(dá)到設(shè)定安全值后，單片機(jī)就會(huì)讓揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)，強(qiáng)行喚醒可能在熟睡中的學(xué)生，保證即使在深夜時(shí)發(fā)生的火災(zāi)下也能挽救學(xué)生的生命；單片機(jī)還會(huì)發(fā)出指令讓GSM模塊發(fā)出短信，讓每一個(gè)學(xué)生都能及時(shí)的獲知險(xiǎn)情，也保證了正在靠近危險(xiǎn)區(qū)的、不知情的學(xué)生安全離開(kāi)。

（1）煙霧報(bào)警模塊：煙霧報(bào)警模塊是由煙霧傳感器與揚(yáng)聲器組成的。煙霧傳感器使用MQ-2氣體傳感器。模擬量輸出電壓隨著煙霧濃度發(fā)生變化，濃度越高，電壓越大。一旦電壓達(dá)到單片機(jī)設(shè)定的安全電壓值，揚(yáng)聲器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（2）GSM模塊：系統(tǒng)采用的GSM模塊為SIM900A模塊，該模塊可以通過(guò)51單片機(jī)發(fā)送AT指令進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)接打電話，發(fā)短信，GPRS傳輸數(shù)據(jù)等功能。一旦發(fā)生火情，51單片機(jī)就會(huì)通過(guò)GSM模塊發(fā)送短信給學(xué)生，使學(xué)生及時(shí)獲知險(xiǎn)情，脫離危險(xiǎn)。

三、智能宿舍系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1起床喚醒軟件設(shè)計(jì)

起床喚醒系統(tǒng)首先進(jìn)行日歷芯片DS1302與液晶的初始化，DS1302芯片能精準(zhǔn)的在液晶上顯示時(shí)間，可以通過(guò)獨(dú)立按鍵改變當(dāng)前顯示的時(shí)間和需要設(shè)定的起床時(shí)間。當(dāng)實(shí)際時(shí)間與設(shè)定的起床時(shí)間相同時(shí)，揚(yáng)聲器就會(huì)播放音樂(lè)。通過(guò)優(yōu)雅的音樂(lè)聲叫醒熟睡中的學(xué)生們，能保持他們一天的輕松心情，而不是在令人厭煩的鬧鐘聲中被不情愿的“拉起”。起床喚醒的軟件流程圖如圖2所示。

3.2語(yǔ)音控制軟件設(shè)計(jì)

語(yǔ)音控制系統(tǒng)首先需要初始化LD3320語(yǔ)音芯片，并設(shè)置“開(kāi)窗簾”“關(guān)窗簾”“開(kāi)電燈”“關(guān)電燈”的語(yǔ)音識(shí)別列表。當(dāng)學(xué)生們進(jìn)入宿舍門口時(shí)，對(duì)著話筒發(fā)出上述設(shè)定的命令后，就能實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制開(kāi)關(guān)電燈與窗簾。這項(xiàng)功能能讓學(xué)生在冬夜或者其他不方便控制的情況下不用下床按下開(kāi)關(guān)，也能更好的控制宿舍的電器。

3.3安全報(bào)警軟件設(shè)計(jì)

在安全報(bào)警系統(tǒng)中，當(dāng)模塊分別進(jìn)行初始化后，煙霧傳感器能不斷地向單片機(jī)輸出模擬量電壓。當(dāng)煙霧濃度達(dá)到一定值后，傳感器輸出的模擬電壓就會(huì)超過(guò)單片機(jī)設(shè)定的安全值電壓。這時(shí)，單片機(jī)就會(huì)讓揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警鈴聲，強(qiáng)行喚醒可能還在熟睡的學(xué)生，并發(fā)出AT指令給GSM模塊，使所有的學(xué)生都能收到提示險(xiǎn)情的短信，保證不知情的學(xué)生不會(huì)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。

總結(jié)

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能宿舍的三個(gè)功能設(shè)計(jì)，其中包括起床喚醒系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)和安全報(bào)警系統(tǒng)。起床喚醒系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了日歷的顯示和在起床時(shí)間播放音樂(lè)的功能。這可以讓學(xué)生在愉悅的環(huán)境中醒來(lái)。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可以讓學(xué)生用語(yǔ)音來(lái)控制電燈和窗簾，可以讓學(xué)生更方便快捷地控制電器。安全報(bào)警系統(tǒng)可以在發(fā)現(xiàn)火情后及時(shí)報(bào)警并將短信發(fā)送到學(xué)生的手機(jī)上。這樣能夠提高宿舍的安全指數(shù)，避免出現(xiàn)更大的損失。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生宿舍更加方便、更加安全，讓學(xué)生們生活在一個(gè)溫馨的環(huán)境中。

以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于51單片機(jī)的智能宿舍系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)詳情。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開(kāi)發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開(kāi)發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。

注：部分圖片內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。