基于單片機(jī)的智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的論證研究

王柏淇

摘 要：當(dāng)今時(shí)代是數(shù)字智能化時(shí)代，同時(shí)也是一個(gè)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)期，人們的收入也隨著社會(huì)進(jìn)步科技發(fā)展而顯著增加，因此大眾開始有充足的資本來滿足自己越來越強(qiáng)烈的需求，這種需求使得家居智能化成了人們重點(diǎn)關(guān)注的方面之一。與此同時(shí)智能系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，以前依賴簡單物理知識(shí)等簡單產(chǎn)品逐漸被高集成化的高科技設(shè)備所淘汰，且較模擬產(chǎn)品更加方便使用，有著更高效率。例如水銀溫度計(jì)，由以前的利用水銀對(duì)冷熱反應(yīng)靈敏特性的傳統(tǒng)溫度計(jì)，演變成現(xiàn)今由溫度傳感器構(gòu)成的電子溫度計(jì)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 智能家居 監(jiān)測系統(tǒng)

一、前言

智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并以住宅為基礎(chǔ)建設(shè)平臺(tái)，提供了豐富的功能和智能手段。例如冰箱的智能控制、燈的智能控制、室內(nèi)外電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能遙控覆蓋、智能檢測溫濕度及自動(dòng)調(diào)節(jié)、環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測以及智能防盜報(bào)警等?，F(xiàn)今相關(guān)的商業(yè)化設(shè)備在平時(shí)也可以看得到，而特別為家居環(huán)境推出的設(shè)備卻很少，所以本課題的設(shè)備對(duì)于人們是具有價(jià)值的。而且本監(jiān)測設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，是針對(duì)智能家居而研究，也為智能家居的后續(xù)相關(guān)研究與發(fā)展提供了很好的技術(shù)基礎(chǔ)及平臺(tái)支持。

二、系統(tǒng)功能說明

該系統(tǒng)可以劃為五個(gè)部分，分別為溫濕度自動(dòng)檢測及報(bào)警，煙霧自動(dòng)檢測及報(bào)警，人體自動(dòng)檢測及報(bào)警，顯示監(jiān)測和報(bào)警信息，以及按鍵設(shè)置。

系統(tǒng)是由相關(guān)軟件程序以及簡單的硬件設(shè)備組成的最簡單系統(tǒng)。系統(tǒng)組成簡單，主要由片板內(nèi)有ROM/EPROM的STC89C52單片機(jī)組成，相對(duì)于其他單片機(jī)，其較為簡單，但使用起來可靠，高效。STC89C52單片機(jī)雖然構(gòu)成簡單，但其只要接上復(fù)位電路和時(shí)鐘電路，就可以構(gòu)成最小系統(tǒng)。但一些小型控制單元可以使用該最小系統(tǒng)，但中型或者大型的控制單元卻不行，因?yàn)槠錁?gòu)成簡單，且是低集成度。

（1）溫濕度自動(dòng)檢測及報(bào)警，該功能實(shí)現(xiàn)及時(shí)采集溫濕度各自值，檢測數(shù)據(jù)是通過型號(hào)為DHT11的溫濕度傳感器來實(shí)現(xiàn)的，該傳感器能夠同時(shí)檢測環(huán)境中的溫度以及濕度，高速處理后，將其數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)揭壕э@示屏硬件，并將檢測到的數(shù)值顯示于LCD1602液晶上面，若溫度或者濕度的數(shù)值不在預(yù)先設(shè)好區(qū)間內(nèi)時(shí)，燈光亮起伴隨蜂鳴器鳴響，回到正常值的時(shí)候，聲光報(bào)警自動(dòng)關(guān)閉，以此來實(shí)現(xiàn)溫度和濕度分別報(bào)警及為未來的溫濕度設(shè)備的智能控制提供數(shù)據(jù)支持。

（2）煙霧自動(dòng)檢測及報(bào)警，采用MQ-2煙霧傳感器來檢測居住環(huán)境的煙霧，可對(duì)煤氣甲烷以及著火產(chǎn)生的煙霧，或是抽煙產(chǎn)生的煙霧濃度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，使煙霧濃度大于或等于預(yù)先設(shè)好值時(shí)，燈光亮起伴隨蜂鳴器鳴響，來提醒解決當(dāng)前的問題，解決之后，待環(huán)境煙霧濃度回到正常值的時(shí)候，報(bào)警自動(dòng)關(guān)閉，因此該功能可以讓使用者的安全感大大提升。

（3）人體檢測及報(bào)警，HC-SR501紅外感應(yīng)器可以探測周圍的物體發(fā)出的熱輻射，在布防的時(shí)間里，當(dāng)有人體經(jīng)過其探測范圍，人體紅外輻射通過空氣傳播至傳感器，感應(yīng)器將接收到的信息轉(zhuǎn)換成的信號(hào)是超低頻的，需要經(jīng)電路放大、輸出，再經(jīng)單片機(jī)處理，LED燈燈光亮起且伴有蜂鳴器鳴響，對(duì)非法進(jìn)入人員起到恐嚇作用及提醒屋主。該報(bào)警有在報(bào)警狀態(tài)關(guān)掉電源，在重新通電的時(shí)候也會(huì)繼續(xù)燈光亮起且伴有蜂鳴器鳴響，使得設(shè)備人性化，也更加符合實(shí)際情況。熱釋電紅外傳感器和菲涅爾透鏡是被動(dòng)式紅外熱輻射探測設(shè)備的重要構(gòu)成元件。能將波長為8一12um之間的紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的是熱釋電紅外傳感器。另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡的功能有兩個(gè)，一是聚焦，利用凸鏡聚合熱輻射，使熱輻射軌跡更加清晰，檢測更準(zhǔn)確；二是分區(qū)，通過區(qū)域劃分，降低誤報(bào)。這樣PIR就能產(chǎn)生變化的電信號(hào)。

（4）顯示監(jiān)測和報(bào)警信息，是通過1602字符型液晶，實(shí)現(xiàn)溫濕度、煙霧等數(shù)據(jù)的顯示，及可視化的溫濕度、煙霧預(yù)警范圍的設(shè)置，同時(shí)在報(bào)警時(shí)會(huì)顯示相關(guān)報(bào)警提示。

（5）按鍵設(shè)置，是通過4 Push Buttons模塊，實(shí)現(xiàn)溫濕度等預(yù)警范圍可設(shè)置，以及人體檢測及報(bào)警的布防及撤防。

三、研究思路及目的

（一）思路

（1）研究人體檢測傳感器，蜂鳴器與ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器等各硬件功能；

（2）依照功能完成設(shè)備；

（3）采用高性價(jià)比微控制器，并完成代碼的編寫；

（4）討論功能方案是否符合實(shí)際；

（5）完成各目標(biāo)功能，然后對(duì)其模塊測試；

（6）測試完成，然后開始系統(tǒng)模擬測試；

（7）單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)整機(jī)焊制及設(shè)備測試。

（二）目的

（1）實(shí)現(xiàn)溫度濕度的分別檢測及報(bào)警，其中包括設(shè)置正常值范圍；

（2）實(shí)現(xiàn)空氣中的顆粒濃度含量的檢測及報(bào)警，其中包括設(shè)置正常值范圍；

（3）實(shí)現(xiàn)環(huán)境中人體的的檢測及報(bào)警，其中包括設(shè)防及撤防；

（4）對(duì)于環(huán)境中的異常變化進(jìn)行報(bào)警；

（5）實(shí)現(xiàn)智能家居環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的正常運(yùn)行；

（6）熟悉單片機(jī)的基本運(yùn)行及代碼編寫；

（7）增強(qiáng)自己本專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程的相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)踐及經(jīng)驗(yàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

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