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基于51单片机的智能家居环境监测系统论文.doc
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更新于2023-03-03
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本论文是基于51单片机技术的智能家居环境监测系统参考论文,包含DHT11温湿度采集,MQ-2烟雾浓度采集,LCD1602实时显示,蜂鸣器和LED组成的声光报警等部分电路的参考与选定
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III
智能家居环境监测系统设计
摘要:本设计可分为温湿度检测与烟雾检测部分。温湿度检测部分,是通过利用单总
线型数字式温湿度传感器 DHT11,实现系统具有测温湿度误差小、分辨率高、抗干扰
能力强等特点。烟雾检测电路,利用气体传感器 MQ-2 与 ADC0832 模数转换器实现基
本功能。通过这些传感器和芯片,当环境中可燃气体浓度或有毒气体等发生变化时系统
会发出相应的灯光报警信号和声音报警信号,以此来实现火灾报警,智能化提示。本设
计具有很强的实用价值和良好的市场前景。温湿度和烟雾是两种最基本的环境参数,其
测量方法和装置对现在的生活、生产具有重要的意义。本课题基本完成预期设想,设计
并实现了系统的硬件电路,完成了系统软件的编写和调试。测试结果证明,达到了设计
要求。
关键词: 温湿度检测;MQ-2 烟雾传感器;声光报警
IV
智能家居环境监测系统设计
目录
摘要:本设计可分为温湿度检测与烟雾检测部分。温湿度检测部分,是通过利用单总线型数字式温湿
度传感器 DHT11,实现系统具有测温湿度误差小、分辨率高、抗干扰能力强等特点。烟雾检测电路,
利用气体传感器 MQ-2 与 ADC0832 模数转换器实现基本功能。通过这些传感器和芯片,当环境中可
燃气体浓度或有毒气体等发生变化时系统会发出相应的灯光报警信号和声音报警信号,以此来实现火
灾报警,智能化提示。本设计具有很强的实用价值和良好的市场前景。温湿度和烟雾是两种最基本的
环境参数,其测量方法和装置对现在的生活、生产具有重要的意义。本课题基本完成预期设想,设计
并实现了系统的硬件电路,完成了系统软件的编写和调试。测试结果证明,达到了设计要求。........III
1 绪论...................................................................................................................................................................1
1.1 课题背景................................................................................................................................................1
1.2 概述及功能介绍....................................................................................................................................1
1.2.1 功能概述......................................................................................................................................1
1.3 本课题的研究思路................................................................................................................................2
1.3.1 研究意义......................................................................................................................................2
1.3.2 研究思路......................................................................................................................................2
1.3.3 研究难点......................................................................................................................................2
1.4 主要工作................................................................................................................................................2
2 系统方案设计...................................................................................................................................................4
2.1 系统构成................................................................................................................................................4
2.2 方案设计................................................................................................................................................4
2.2.1 单片机的选择.....................................................................................................................................4
2.2.2 传感器的选择..................................................................................................................................5
2.2.3 显示器选择方案..............................................................................................................................6
3 硬件的设计.......................................................................................................................................................7
3.1 主控电路................................................................................................................................................7
3.2 温湿度检测..........................................................................................................................................10
3.3 A/D 转换电路......................................................................................................................................12
3.4 MQ-2 烟雾检测电路...........................................................................................................................13
3.5 报警电路..............................................................................................................................................15
3.5.1 灯光报警电路...................................................................................................................................15
3.5.2 声音报警电路...................................................................................................................................16
3.6 LCD1602 夜晶显示电路.....................................................................................................................17
3.7 按键电路......................................................................................................................................................19
4 软件的设计.....................................................................................................................................................21
4.1 软件介绍......................................................................................................................................................21
4.2 系统程序流程图..........................................................................................................................................24
5 测试结果及结论.............................................................................................................................................25
5.1 调试..............................................................................................................................................................25
5.2 结论..............................................................................................................................................................25
致谢....................................................................................................................................................................26
V
智能家居环境监测系统设计
1
智能家居环境监测系统设计
1 绪论
1.1 课题背景
当今世界,随着科技的不断发展,智能环境监测成了人类关注的话题。智能家居通
过物联网技术将家中的各种设备(如照明系统、火灾检测系统、空调控制、安防系统,
报警控制等)连接到一起,提供家电控制、照明控制、智能温湿度调节、室内外遥控、
防盗报警以及环境监测等多种功能和手段。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的
居住功能,兼备建筑、信息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高
效、舒适、安全、便利、环保的居住环境,而且提供全方位的信息交互功能,帮助家庭
与外部保持信息交流畅通,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。
本文首先介绍了智能家居的发展前景,接着介绍了该课题设计构想,各模块电路的
选择及其电路工作原理,最后对该课题的设计过程进行了总结与展望并附带各个模块的
电路原理图,和本设计仿真图,以及 C 语言思想。智能家居实验是为智能家居系统实验
做准备的,是实验的基础,智能家居是为了提高学生的动手能力,配合各类电子设计大
赛,科技活动等而开发的设计模型。在此模型上我们可以进行多种实验,如测量,感应,
报警等等。为了能更好的控制模拟家居,实现手动与自动控制相结合,进行各种功能实
现,并且这个实验对现实生活也有一定的意义,所以我们就需要对这个实验进行一定的
研究。
1.2 概述及功能介绍
1.2.1 功能概述
本次设计主要分四个功能,分别为测量温湿度,测量烟雾和报警,显示信息和报警
信息。将这几个功能巧妙的与家居结合,我们已经知道四个单独功能如何实现,现在要
将四个功能通过单片机系统化反馈,以达到能实现综合四种功能的智能家居。
设计涉及主硬件为:STC89C52RC 单片机,DHT11 温湿度传感器,MQ-2 烟雾传
感器,按键设置与 LCD1602 液晶显示模块,蜂鸣器报警电路,以及超标指示显示模块
组成。
1.2.2 功能介绍
2
智能家居环境监测系统设计
(1)通过 DHT11 温湿度采集数据将信息显示于 LCD1602 上面,如果温湿度超出设
定的预警值,指示灯有提示并蜂鸣器报警;待到坏境温湿度降到低于预警值的时候,报
警自动关闭。
(2)采用烟雾探头传感器来检测我们周围环境的烟雾,可对煤气甲烷,以及我们周围
着火的烟雾,或是抽烟的浓度等实时监测,如有超标,蜂鸣器报警,并有指示灯动作来
提醒你解决当前的问题,解决之后,这些显示和指示指标自动关闭,所以能给您带来一
定的安全感。
1.3 本课题的研究思路
1.3.1 研究意义
21 世纪是信息化的时代,电子产品如雨后春笋般迅猛发展,电子测量设备也在逐渐
丰富起来。模拟产品逐渐被数字化的产品所取代,并且使用变得越来越方便。虽然现今
市面上有很多环境测试仪,但是针对人们学习生活需要的环境测试仪却很少,因此设计
出一个简单实用的环境测试仪是很有意义的。现代电子技术日新月异,各种新型的自动
控制系统也越来越多地运用到人们的日常生活、工业生产等领域,它不但可以提高劳动
生产率,而且可以使控制的设备或执行的操作更加精确。
1.3.2 研究思路
(1) 研究温湿度传感器与 AD 转换的特性
(2) 根据其特性设计一环境监测报警装置
(3) 选择合适的微处理器,设计一套完整的程序
(4) 论证各个部分的可行性方案
(5) 设计实现各个模块,并进行单独调试
(6) 各模块调试完毕后进行整机系统测试
1.3.3 研究难点
(1) 温湿度读取与 AD 转换与报警值的判断程序的逻辑思路比较复杂;
(2) 温湿度仿真电路的设计。
1.4 主要工作
主要完成工作如下:
(1) 电路原理图绘制;
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