目 录
一、 引言 1
（一） 智能家居 1
（二） 智能家居的国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） AT89C51单片机介绍 2
（二） 超声波测距概述 2
（三） 人体红外检测传感器介绍 4
（四） LCD1602液晶屏介绍 5
（五） 直流电机概述 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 硬件结构框图设计 8
（二） 最小系统设计 8
（三） 超声波传感器原理图设计 9
（四） 人体检测模块电路设计 10
（五） LCD1602液晶屏电路设计 11
（六） 吸尘器左右轮及其驱动电路设计 11
（七） 风机电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 软件系统流程图设计 13
（二） 超声波测距流程设计 14
（三） 人体检测模块工作流程设计 15
（四） LCD1602液晶屏工作流程图设计 16
（五） 吸尘器移动速度控制流程 17
五、 仿真调试 19
总结 22
致谢 23
参考文献 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图 26
附录三 元件列表 27
附录四 程序 28
引言
智能家居
智能家居这个概念出现地非常早，但是真正的进入到人们的视野却是最近的事，这主要得益于单片机技术以及各种通信技术的发展，智能家居不仅仅是以舒适性为目的，更引入了以前人们所不知的智能特点，比如能够根据室外光照强度自动启闭窗帘、具有根据温度或者感应传感器而自动调节风速或者转向的智能风扇，还有基于GSM模块、能够通过手机来管理家庭电器的控制系统等。智能家居的范畴包括家庭中常用的音频设备、电视、照明、空调以及窗帘等，以舒适性以及高效性为最终目的，满足了经济飞速发展后人们对于高质量生活的追求。家庭自动化是智能家居的主要核心，它给家居生活带来了自动
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性为目的，更引入了以前人们所不知的智能特点，比如能够根据室外光照强度自动启闭窗帘、具有根据温度或者感应传感器而自动调节风速或者转向的智能风扇，还有基于GSM模块、能够通过手机来管理家庭电器的控制系统等。智能家居的范畴包括家庭中常用的音频设备、电视、照明、空调以及窗帘等，以舒适性以及高效性为最终目的，满足了经济飞速发展后人们对于高质量生活的追求。家庭自动化是智能家居的主要核心，它给家居生活带来了自动控制的概念，拿一个最简单的智能家居——能够根据室外光照强度而自动启闭窗帘的智能系统来说，该系统使用了一种光敏传感器，当室外的光照强度较强时，光敏传感器产生作用，从而系统中的控制模块产生反应来驱动电机自动将窗帘关闭；而当室外的光照强度较弱时，光敏传感器将产生另外一种作用，控制模块驱动电机将窗帘拉开，可以发现这两个过程完全可以在无人干预的情况下而自动完成，虽然该过程控制过程相对简单，但是可以发现这已经完全将人力活动解放出来，从对光照的判断到对窗帘的启闭，全过程都由相应芯片完成，在某种程度上具有很长远的意义，这就是智能家居。人们经过长期对家居活动的观察和感知，总结出了很多需要引入智能化的地方，本文就主要对这种智能家居进行设计，从而解决人们对于智能家居的需求，也丰富了智能家居的种类。
智能家居的国内外发展现状
目前国际上对于智能家居的研究和开发正处于如火如荼的状态，各种新型的智能家居正在不断地投入到生产和人们的家居生活中，目前国外最著名并且技术最为成熟的当属美国的X-10家庭自动化系统，X-10目前已经在欧美国家成为一种标准协议，它主要的功能是通过一条通信协议能够将家庭中的所有电器进行集中管理，通过远程的信息交互，比如几乎人手一个的手机或者汽车，就可以直接实现对家中空调、电视以及窗帘等的开关，为人们的家居生活添加了极大的舒适性和方便性。而在国内，许多著名的电器企业也在不断地加大对智能家居的开发和研制，比如海尔电器以及美的电器，目前都已经研制出了通过手机就能遥控空调或者电视的方案。
本文主要内容
本文主要设计了一款具有高智能化的吸尘器控制系统，选用了C51单片机作为主控核心，通过热释电红外传感器和超声波传感器的配合，设计出了具有能够自动感应人体和判断周围障碍物而实现自动吸尘的功能。
方案选择及元器件介绍
AT89C51单片机介绍
本系统选用的主控单片机为美国ATMEL公司推出已久的AT89C51芯片，这款单片机是一款最为经典的单片机，在8051的基础上进行改造，内置了一个4k字节的Flash以及一个256字节的RAM，这两个配置使得它能够轻松地应用到各种中小型自动控制系统中，下图2-1为AT89C51单片机芯片的实物图。在内部资源方面，它集成了一个UART串口、两个16位高精度定时器、两个外部中断，共向用户开放4组8位IO管脚，其中P1~P3三组IO管脚的最大电流输出能力达到20mA，可以直接驱动一些小功率LED，大大方便了系统的开发。


图2-1 AT89C51单片机
在程序烧写方面，AT89C51单片机采用串口进行下载，虽然没有JTAG接口进行程序仿真，当时采用其P3.0和P3.1两个管脚直接进行程序的下载，大大简化了系统的开发，并能够有效地降低开发成本。
超声波测距概述
超声波在一开始被发现时被笼罩着一层神秘的面纱，究其本质其实超声波就是一种振荡频率高于音频频率（20Hz--20kHz）的一种机械波，由于高于20kHz的振荡频率人耳已经不能辨识和捕捉，所以超声波被人类发现的较晚。超声波的典型特点是在传输时不易分散具有很强的集中性，另外它的能量不容易损耗在传输过程中，因此适合中长距离的传播。另外超声波在空气中的速度在340m/s左右，传输速度非常快，并且超声波在遇到障碍物后能够被反射，技术人员通过这两个特性，将超声波应用到了距离的快速测量方面，目前该技术已经非常成熟，在智能机器人的避障以及汽车倒车测距等系统中有着广泛的应用。
超声波发生器
当技术人员将超声波应用到测距等方面后，超声波如何产生的问题层一直困扰着人们
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