目錄緒論課題設(shè)計背景以及設(shè)計意義隨著軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，目前單片機(jī)控制器作為系統(tǒng)核心處理裝置，已經(jīng)在各類場景中得到了大量的應(yīng)用，并且使用其設(shè)計的產(chǎn)品已經(jīng)遍布生產(chǎn)生活的各個方面，比如城市交通信號燈控制裝置，工廠流水線控制中心，健康電子設(shè)備控制裝置，住宅電梯控制裝置等等[1]。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為我們的生活提供了很多便利。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步，相比生活質(zhì)量的提升，人們更加注重生活舒適性的提升，因此人們對于家居環(huán)境的舒適度以及安全性有了更高的要求。目前市面上所售賣的各種智能家居控制系統(tǒng)功能較多，操作上也存在著較大的差異。目前能夠滿足人們基本需求的智能家居室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)較少，并且有的智能家居室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)，僅能實現(xiàn)某一方面的功能，例如對環(huán)境當(dāng)中的光照強度進(jìn)行控制，對環(huán)境當(dāng)中的溫濕度進(jìn)行檢測控制，對煙霧濃度超標(biāo)或者發(fā)生火災(zāi)時進(jìn)行報警等等，在對這些智能家居在進(jìn)行控制的時候，由于其功能較為單一，因此在進(jìn)行互聯(lián)的時候較為復(fù)雜，并且兼容性較差，難以得到有效的整合[2]且市面上智能家居控制系統(tǒng)價格昂貴，普通消費者難以承受。在未來的設(shè)計當(dāng)中，更加便捷以及功能更加完善的智能家居設(shè)備將會越來越受到人們的青睞。近幾年隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，無線遙控產(chǎn)品種類越來越多，通過無線通信技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程連接，可以極大的提高相關(guān)設(shè)備的安全性，并且在后期進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制的時候，能夠使用統(tǒng)一的遠(yuǎn)程管理終端,也能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時連接控制。本設(shè)計的重要性在于采用了遠(yuǎn)程遙控的思路來實現(xiàn)對智能家居環(huán)境的調(diào)節(jié)控制，在現(xiàn)有的智能家居環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)上更好地實現(xiàn)了人機(jī)互動，能夠讓家居環(huán)境按照人們的意愿實時調(diào)整，在提高家居環(huán)境舒適度的同時也最大程度的降低了能源消耗。在設(shè)計的過程中，完成了裝置的硬件選型、電路設(shè)計、軟件設(shè)計、程序編寫以及實物安裝調(diào)試，相較于現(xiàn)有的研究設(shè)計，本設(shè)計的設(shè)計過程相對比較系統(tǒng)化，裝置的使用性能也相對更具有優(yōu)勢。本設(shè)計能夠通過手機(jī)APP實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作[3-5]，對光照強度、溫濕度以及煙霧濃度進(jìn)行監(jiān)測，實時顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，對繼電器進(jìn)行控制，可以使控制系統(tǒng)變得更加簡潔，高效。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀近年來，由于巨大的市場潛力，越來越多的大型國際科技公司將目光投向了的智能家居領(lǐng)域。目前，國外發(fā)達(dá)國家的智能家居控制系統(tǒng)經(jīng)過長期發(fā)展已經(jīng)逐漸成熟[6-8]。比較主流的智能家居產(chǎn)品有美國control4公司的智能家居OS3系統(tǒng)，它可以個性化定制并編排設(shè)備、場景和房間，可以輕松、快速地調(diào)節(jié)和控制智能家居，可以實現(xiàn)影音娛樂、對講、照明、煙霧監(jiān)控、控制空調(diào)和控制窗簾等功能。法國羅格朗公司的LegrandConnect智能家居控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)燈光、可視對講及控制窗簾、安全防控以及其它場景控制功能。德國西門子公司SieNeuro智能家居控制系統(tǒng)，采用服務(wù)開發(fā)和AWS技術(shù)，涵蓋感應(yīng)器、溫控器、智能插座、智能開關(guān)等八個品類超過20款智能硬件產(chǎn)品，通過手機(jī)APP和云端后臺提供功能服務(wù)。日本在很多年前便開始研發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一管理的智能家居設(shè)備，并且在設(shè)計智能家居的過程當(dāng)中提出了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，并引出了家庭總線控制這一技術(shù)，該種技術(shù)能夠在小區(qū)當(dāng)中多個家庭戶當(dāng)中進(jìn)行使用，能夠接受大量的數(shù)據(jù)信息，為建設(shè)智能化小區(qū)提供了大力的支持。這種控制方式可以極大的保證人們的使用需求，在進(jìn)行設(shè)計的時候利用了智能化的控制方式對家庭內(nèi)部設(shè)備實現(xiàn)智能控制[9-11]。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國智能家居行業(yè)在進(jìn)行發(fā)展的過程當(dāng)中主要是經(jīng)歷了三個階段，第一階段就是2007年以前的互聯(lián)網(wǎng)階段，該階段主要是由國內(nèi)的相關(guān)科研機(jī)構(gòu)對安防控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的研究，以及設(shè)計出部分的產(chǎn)品[12]，在2004年成立了中國家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，該聯(lián)盟使智能安防設(shè)備開始進(jìn)入到家庭當(dāng)中。第二階段是2007年至2012年，該階段主要是屬于移動互聯(lián)網(wǎng)時代，中國的互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開始進(jìn)入快速發(fā)展，2010年TCL成功研制了中國第1臺基于Android的智能互聯(lián)網(wǎng)電視[13]，2012年海爾發(fā)起了成立中國智能家居產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的口號。第三階段則是從2012年開始的物聯(lián)網(wǎng)時代，在國家政策扶持下，國內(nèi)大部分的科技公司便開始紛紛進(jìn)入到智能家居行業(yè)當(dāng)中，使得整個智能家居控制系統(tǒng)在發(fā)展的時候呈現(xiàn)較為迅猛的態(tài)勢，基于各種控制系統(tǒng)特別是語音控制系統(tǒng)的智能家居控制系統(tǒng)層出不窮，越來越多的智能產(chǎn)品開始融入到普通的家庭生活當(dāng)中[14]。華為、格力、小米和海爾等3C企業(yè)和家電行業(yè)，在智能家居產(chǎn)品研發(fā)過程當(dāng)中也各有建樹。比如格力電器在2019年中國家電及消費電子博覽會展示了格力公司在智能家居領(lǐng)域的發(fā)展成果，以集成化的系統(tǒng)打造了現(xiàn)代智能家居智能化、健康化、綠色化的新業(yè)態(tài)[15]。1.3論文主要設(shè)計內(nèi)容面向智能家居系統(tǒng)的智能調(diào)節(jié)遙控裝置系統(tǒng)，對其實現(xiàn)主要結(jié)合單片機(jī)技術(shù)、傳感器數(shù)據(jù)采集技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)等，通過系統(tǒng)整體方案的設(shè)計實現(xiàn)各種所需的功能。本文主要分為6個章節(jié):第一章分析了系統(tǒng)的設(shè)計背景和設(shè)計意義，介紹了國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，表明了設(shè)計該系統(tǒng)的重要性以及目的。第二章分析了系統(tǒng)的整體方案，并且對該系統(tǒng)的設(shè)計思路和整體的設(shè)計框圖進(jìn)行了介紹。第三章設(shè)計分析了整個系統(tǒng)的硬件組成部分，同時對于各個部分的模塊化進(jìn)行設(shè)計，主要包含單片機(jī)電路、液晶顯示器、溫濕度采集、煙霧濃度采集、光照強度采集，以及WIFI通信和報警。第四章分析了整個系統(tǒng)的軟件部分，主要包含主程序整體設(shè)計部分以及各個模塊的軟件設(shè)計部分。第五章介紹了硬件系統(tǒng)部分以及軟件系統(tǒng)部分的調(diào)試過程。第六章總結(jié)了全文，并對下一步工作進(jìn)行了展望。

2整體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)的設(shè)計思路本次畢業(yè)設(shè)計，主要通過外部的傳感器檢測環(huán)境當(dāng)中的各種參數(shù)信息，對室內(nèi)影響人舒適度的主要因素進(jìn)行分析，比如光照、溫度和濕度等，因此需要對這些參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的采集以及控制。同時為了應(yīng)對室內(nèi)火災(zāi)，也需要對室內(nèi)煙霧濃度進(jìn)行監(jiān)測，通過分析室內(nèi)煙霧濃度數(shù)值，從而判斷室內(nèi)火災(zāi)情況。為了提高遙控裝置的可操作性和交互性，采用液晶顯示器進(jìn)行實時顯示數(shù)據(jù)信息，并利用WiFi通信模塊來進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，將采集到的數(shù)據(jù)上傳到手機(jī)終端，利用手機(jī)查看家居環(huán)境參數(shù)，通過手機(jī)對遙控裝置進(jìn)行控制，來調(diào)節(jié)室內(nèi)各監(jiān)測參數(shù)。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計框圖對該系統(tǒng)進(jìn)行整體硬件以及軟件系統(tǒng)設(shè)計的時候，需要按照設(shè)計的思路來進(jìn)行繪制硬件設(shè)計框圖。整體硬件設(shè)計如圖2-1所示：圖2-1整體硬件設(shè)計(1)STC89C52單片機(jī)：該單片機(jī)是整個系統(tǒng)當(dāng)中的核心，它的作用是對來自溫濕度傳感器模塊的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解析，同時也能夠通過模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行采集外部的煙霧濃度狀況以及光照信息狀況，并且還能夠利用按鍵來進(jìn)行輸入相應(yīng)的閾值范圍，在處理的過程當(dāng)中接收到上述輸入信號之后進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，同時對控制結(jié)果進(jìn)行輸出，外部設(shè)備主要包含液晶顯示器裝置，以及報警裝置和WiFi通信單元模塊。(2)傳感器MQ-2：煙霧濃度傳感器在進(jìn)行使用的時候，其主要作用是可以實時采集當(dāng)前環(huán)境的煙霧濃度，并且能夠?qū)⒃摕熿F濃度的信息進(jìn)行電路的轉(zhuǎn)換，通過電路方面的設(shè)計控制系統(tǒng)進(jìn)行輸出。(3)DHT11溫濕度模塊：該溫濕度傳感器能夠通過內(nèi)部的采集電路，對環(huán)境當(dāng)中的溫度以及濕度進(jìn)行實時轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信息進(jìn)行控制輸出，利用單片機(jī)進(jìn)行處理任務(wù)，完成環(huán)境當(dāng)中溫度以及濕度的采集功能。(4)ADC0832模數(shù)模塊：由于單片機(jī)控制器不具備模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，因此在采集模擬電壓的時候，需要借助相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所使用的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為ADC0832，該模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊能夠同時轉(zhuǎn)換兩路模擬電壓，使其能夠轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以識別的數(shù)字電壓信號，以便進(jìn)行讀取。(5)LCD1602液晶顯示器：LCD1602顯示器所起到的主要作用是能夠進(jìn)行人機(jī)交互，將采集到的溫度濕度以及煙霧濃度信息和光照數(shù)值信息進(jìn)行實時顯示，也能夠顯示閾值信息。(6)WIFI通信模塊：為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送，因此需要利用WiFi通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。該模塊能夠?qū)⒃搯纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)與手機(jī)建立起數(shù)據(jù)連接，完成數(shù)據(jù)的傳送。2.3本章小結(jié)本章主要介紹了整個系統(tǒng)的基本設(shè)計思路，設(shè)計了總體的設(shè)計框圖，對硬件框圖的組成部分進(jìn)行了功能分析。

3整體硬件電路設(shè)計3.1單片機(jī)3.1.1STC89C52單片機(jī)的介紹STC89C52單片機(jī)處理器屬于八位型單片機(jī)處理器，該單片機(jī)的內(nèi)部具有一個8K字節(jié)大小的flash存儲空間。既可以利用該存儲空間來進(jìn)行程序的存儲，又可以對計算過程當(dāng)中輸出的數(shù)據(jù)結(jié)果來進(jìn)行保存。該單片機(jī)在進(jìn)行生產(chǎn)的過程當(dāng)中，主要采用了CMOS的生產(chǎn)工藝。利用該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的單片機(jī)處理器，不僅可以大大縮小單片機(jī)的體積，還可以在很大程度上降低單片機(jī)的功耗，提高單片機(jī)的性能。STC89C52單片機(jī)實物圖如圖3-1所示：圖3-1STC89C52單片機(jī)實物圖3.1.2單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路設(shè)計在單片機(jī)處理器進(jìn)行設(shè)計的時候，為了使STC89C52單片機(jī)可以進(jìn)行程序的運行，則需要對單片機(jī)進(jìn)行外部電路焊接處理。能夠使單片機(jī)進(jìn)行工作的最精簡電路被稱為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路主要有兩種，分別是單片機(jī)時鐘電路和單片機(jī)復(fù)位電路。以下是對這兩種電路的介紹。（1）單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位電路在整體硬件電路的結(jié)構(gòu)上，主要由按鍵，電阻以及電容來構(gòu)成。它的工作原理是當(dāng)按下復(fù)位電路當(dāng)中的按鍵時，單片機(jī)的復(fù)位引腳會連接到高電平信號上。當(dāng)高電平信號持續(xù)兩個單片機(jī)周期時，會自動進(jìn)行復(fù)位的相關(guān)操作，讓單片機(jī)進(jìn)行重新啟動。（2）單片機(jī)時鐘電路單片機(jī)時鐘電路的主要功能是能夠在進(jìn)行設(shè)計的時候為單片機(jī)運行提供頻率信號。該部分電路主要是由按鍵電阻以及電容所構(gòu)成的。所選擇的晶振大小為11.0592MHz，電容大小為22pf，晶振可以在通電的時候產(chǎn)生振蕩信號，電容可以為振蕩信號提供并聯(lián)諧振回路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖如圖3-2所示：圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖3.2液晶顯示器3.2.1LCD1602液晶顯示器的介紹LCD1602液晶顯示器可以將數(shù)據(jù)信息分為兩行進(jìn)行顯示，總共能夠顯示32個字符。能夠顯示的內(nèi)容較多，例如可以進(jìn)行漢字顯示，也能夠?qū)Υ笮懽帜高M(jìn)行顯示，同時還包含數(shù)字。在多個應(yīng)用場景當(dāng)中都得到了廣泛的應(yīng)用，在一些小型設(shè)備當(dāng)中也開始使用這款液晶顯示裝置。使用該液晶顯示器時，由于該液晶顯示器可以使用對比度調(diào)節(jié)引腳，因此在不同的亮度下均能夠?qū)崿F(xiàn)清晰的顯示。在進(jìn)行供電時，該顯示器的功能電壓為5V系統(tǒng)具有較高的抗干擾性能，能夠長時間穩(wěn)定性的進(jìn)行工作。液晶顯示器實物圖如圖3-3所示。圖3-3液晶顯示器實物圖3.2.2液晶顯示器的電路設(shè)計通過上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，得知LCD1602液晶顯示器一共有16個引腳，它的功能電壓為5V，在與單片機(jī)進(jìn)行連接的時候并且與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的時候，必須將各引腳的功能了解清楚，更好的設(shè)計其電路。LCD1602液晶顯示器的第3號引腳需要外接相關(guān)電位器，以便用來實時調(diào)節(jié)它的對比度，它的第1號引腳第16號引腳需要進(jìn)行電路的連接設(shè)計，因此需要連接電源的負(fù)極，它的第2號引腳和第15號引腳，則需要連接電源的正極。液晶顯示器電路圖如圖3-4所示。圖3-4液晶顯示器電路圖3.3溫濕度的采集3.3.1DHT11溫濕度傳感器為了能夠采集室內(nèi)環(huán)境的溫度以及濕度狀況，需要利用相應(yīng)的傳感器裝置。經(jīng)過選型，所使用的傳感器為DHT11溫濕度傳感器。該溫濕度傳感器屬于一種能夠進(jìn)行數(shù)字校準(zhǔn)的傳感器輸出裝置，在采集溫度以及濕度的過程中模塊內(nèi)部具有較高的精準(zhǔn)度和極高的可靠性，同時能夠長時間穩(wěn)定性的進(jìn)行工作，在模塊的內(nèi)部有一個電阻式感濕元器件以及NTC測溫元器件，并且這兩個傳感器與內(nèi)部的一個高性能8位單片機(jī)進(jìn)行連接。通過內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時轉(zhuǎn)換。能夠在較為苛刻的環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行大范圍的使用，DHT11溫濕度傳感器實物圖如圖3-5所示。圖3-5DHT11溫濕度傳感器實物圖3.3.2DHT11電路圖的設(shè)計在進(jìn)行使用時，需要將DHT11溫濕度傳感器與單片機(jī)之間建立起數(shù)據(jù)連接。因此在設(shè)計該部分的時候，需要繪制相關(guān)的電路原理圖。由器件使用手冊可以得知，該溫濕度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的傳輸，如果數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線大于20米，則應(yīng)該外接上拉電阻，進(jìn)行提高程序的穩(wěn)定性。當(dāng)模塊的外部芯片引腳，電平為低電平的時候，DHT11不進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)，此時處于忙碌狀態(tài)。DHT11的電路連接圖如下圖所示，其正極連接電源的正，負(fù)極連接電源的地段，中間連接單片機(jī)的引腳，DHT11溫濕度傳感器電路設(shè)計原理圖如圖3-6所示。圖3-6DHT11溫濕度電路原理圖3.4MQ-2煙霧濃度傳感器的設(shè)計在火災(zāi)發(fā)生的時候，往往會伴隨產(chǎn)生大量的煙霧，因此系統(tǒng)需要對生成的煙霧進(jìn)行實時采集處理。采集煙霧濃度所選用的傳感器為MQ-2煙霧濃度傳感器，該煙霧濃度傳感器能夠?qū)崟r采集當(dāng)前環(huán)境當(dāng)中的相關(guān)的煙霧濃度信息，并且將得到的煙霧濃度信息轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行輸出，利用相應(yīng)的電路進(jìn)行處理之后便能夠得到煙霧濃度狀況，其輸出的模擬電壓信號與煙霧濃度之間呈正比例關(guān)系。煙霧濃度傳感器電路設(shè)計原理圖如圖3-7所示。圖3-7煙霧濃度傳感器電路設(shè)計原理圖3.5光照強度的采集光照強度模塊是一種利用光敏作為感光元器件的傳感器單元，該模塊在進(jìn)行工作的時候，光敏電阻的相關(guān)數(shù)值會隨著光照強度的變化產(chǎn)生一定的改變，利用其內(nèi)部電阻的電路設(shè)計，將輸出電壓的信號通過電壓信號來進(jìn)行一定的判斷處理。STC89C52單片機(jī)采集模擬電壓數(shù)值，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光照強度，利用模擬電壓信號來判斷當(dāng)前環(huán)境的光照情況。光敏電阻電路設(shè)計原理圖如圖3-8所示。圖3-8光敏電阻電路設(shè)計原理圖3.6報警模塊的設(shè)計在該系統(tǒng)執(zhí)行工作的過程當(dāng)中，如果檢測到當(dāng)前環(huán)境有大量煙霧濃度產(chǎn)生時，可能會有火災(zāi)發(fā)生，此時則需要報警。經(jīng)過綜合選擇后，決定該系統(tǒng)的報警單元為峰鳴器。在使用蜂鳴器的時候，它的驅(qū)動形式上主要分為兩種，分別是有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，為了能夠使設(shè)計變得更加簡單，在本次設(shè)計選擇了有源蜂鳴器。在單片機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的時候，由于它的驅(qū)動能力較弱，輸出電流較低，為了可以使蜂鳴器得以正常工作，因此需要使用三極管放大電路。三極管放大電路主要是由三極管限流電阻構(gòu)成。蜂鳴器電路設(shè)計原理圖如圖3.9所示。圖3-9蜂鳴器電路設(shè)計原理圖3.7ESP8266WIFI模塊的設(shè)計Esp8266WIFI模塊是一款物聯(lián)網(wǎng)型專用通信模塊，它可以與單片機(jī)之間進(jìn)行串口通信。在進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸時，主要利用AT指令進(jìn)行模式的設(shè)置，已經(jīng)數(shù)據(jù)的傳輸，該模塊應(yīng)用范圍較廣，能夠應(yīng)用在智能家居以及智能型物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中。單片機(jī)模塊模式設(shè)置分為STA，AP兩種模式，可以與云終端進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，訪問遠(yuǎn)程服務(wù)器，進(jìn)而實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的目的。該模塊具備超低功耗的特點，能夠在長時間的運行過程中始終保持穩(wěn)定的性能，適合于較為復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中。在電路設(shè)計時，該模塊主要與51單片機(jī)的串口進(jìn)行連接。Esp8266WiFi模塊電路原理圖如圖3-10所示。圖3-10ESP8266WIFI模塊電路原理圖3.8繼電器3.8.1繼電器的相關(guān)作用繼電器是一種具有隔離功能的自動開關(guān)元件，它廣泛應(yīng)用于通訊、遙測、遙控、機(jī)電一體化、自動控制以及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一，它通常應(yīng)用于自動控制電路中。它實際上是一種用較小的電流去控制較大的電流的“自動開關(guān)”。在電路中起著安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路、自動調(diào)節(jié)等作用。繼電器在本次硬件設(shè)計中作為開關(guān)來控制外部設(shè)備工作，通過手機(jī)APP下發(fā)“11，22，33，44”等指令控制繼電器的打開與關(guān)閉，圖3-11為繼電器實物圖。圖3-11繼電器實物圖3.8.2繼電器在家居環(huán)境調(diào)節(jié)中的用途在家居環(huán)境調(diào)節(jié)中，繼電器可用于家用空調(diào)，加濕器，窗簾等。（1）家用空調(diào)上的繼電器主要用于控制板對壓縮機(jī)的啟?？刂脾匍_啟制冷模式時，當(dāng)室內(nèi)溫度低于或等于設(shè)定溫度，傳感器會讓繼電器停止工作，不在制冷；當(dāng)室內(nèi)溫度超過設(shè)定溫度，傳感器會讓繼電器開始空調(diào)的制冷動作。②開啟制熱模式時，當(dāng)室內(nèi)溫度低于或等于設(shè)定溫度，傳感器會讓繼電器停止工作不在制冷；當(dāng)室內(nèi)溫度超過設(shè)定溫度，傳感器會讓繼電器開始空調(diào)的制熱動作。而對于監(jiān)控和延時等功能大部分是由電路板的邏輯進(jìn)行控制。此外，繼電器在空調(diào)電路中起到隔離作用、使低壓和高壓隔離，可控硅也可以開關(guān)負(fù)載但它不能隔離。也可以把小的驅(qū)動電壓變成可以啟動更大電流的開關(guān)。（2）加濕器中的繼電器主要用與控制加濕器的啟?？刂脾佼?dāng)濕度值超過或等于設(shè)定值，傳感器會讓繼電器停止工作，不再對空氣加濕。②當(dāng)濕度低于設(shè)定濕度值，傳感器會讓繼電器驅(qū)動加濕器工作，對空氣加濕。（3）窗簾中的繼電器主要用于控制窗簾的開關(guān)控制①當(dāng)光照強度超過肉眼所能接受的程度，傳感器會讓繼電器關(guān)閉窗簾。②當(dāng)光照強度符合肉眼所能接受的程度，傳感器會讓繼電器打開窗簾。3.9本章小結(jié)本章主要對面向智能家居的室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)遙控裝置使用的單片機(jī)及其外圍硬件模塊進(jìn)行介紹，給出了電路圖設(shè)計方案。本次設(shè)計使用STC89C52進(jìn)行開發(fā)，涉及的硬件模塊主要有溫濕度監(jiān)測模塊、LCD顯示器模塊、WIFI連接模塊、MQ-2煙霧監(jiān)測模塊和繼電器模塊。

4主程序設(shè)計4.1整體設(shè)計流程圖首先將系統(tǒng)進(jìn)行初始化，使得DHT11溫濕度傳感器接口來進(jìn)行初始化操作，然后進(jìn)行溫度以及濕度的采集，同時進(jìn)行煙霧濃度和光照的采集，系統(tǒng)分析環(huán)境數(shù)據(jù)并進(jìn)行判斷：如果系統(tǒng)當(dāng)中采集到煙霧濃度超標(biāo)時進(jìn)行蜂鳴器報警，當(dāng)光照較弱時則進(jìn)行自動補光，溫度以及濕度超標(biāo)時點亮對應(yīng)指示燈，同時接受WIFI指令，根據(jù)WIFI指令來控制設(shè)備工作。整體設(shè)計流程圖如圖4-1所示。圖4-1整體設(shè)計流程圖4.2DHT11溫濕度子程序設(shè)計流程圖在溫濕度系統(tǒng)進(jìn)行程序的執(zhí)行過程當(dāng)中，首先將該系統(tǒng)進(jìn)行初始化，之后便開始進(jìn)行DHT11的初始化，接著配置溫濕度傳感器模塊的引腳，在采集完數(shù)據(jù)之后再進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，最后單片機(jī)將DHT11所采集到的數(shù)據(jù)顯示到液晶顯示器上。流程圖如圖4-2所示：圖4-2DHT11溫濕度子程序設(shè)計流程圖4.3WIFI模塊流程圖單片機(jī)與WiFi之間建立起數(shù)據(jù)通信的過程當(dāng)中，主要是通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)連接。串口通信波特率設(shè)置為9600。首先是單片機(jī)控制WiFi模塊連接到指定網(wǎng)絡(luò)，在進(jìn)行連接的時候打開串口中斷，然后對WiFi模塊發(fā)送相應(yīng)的連接指令。使WIFI模塊能夠鏈接相應(yīng)的手機(jī)端口，之后進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。該模塊設(shè)計流程圖如圖4-3所示：圖4-3WIFI模塊程序設(shè)計流程圖4.4光照以及煙霧濃度模塊流程圖在光照以及煙霧濃度監(jiān)測模塊設(shè)計的過程中，由于光照模塊以及煙霧濃度模塊輸出均為模擬電壓，因此需要使用ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。在使用AD轉(zhuǎn)換模塊時，首先系統(tǒng)啟動ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓，轉(zhuǎn)換完畢后通過計算將其轉(zhuǎn)化為光照數(shù)值以及煙霧濃度數(shù)值，流程圖如圖4-4所示：圖4-4光照煙霧AD轉(zhuǎn)換流程圖4.4本章小結(jié)本章主要針對面向智能家居的室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)遙控裝置的功能實現(xiàn)，對溫濕度子模塊、WIFI連接模塊、光照以及煙霧濃度等模塊功能進(jìn)行了設(shè)計，為下一步硬件組裝和系統(tǒng)調(diào)試做好準(zhǔn)備。

5系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試在進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計時，首先需要設(shè)計相關(guān)的電路原理圖，按照需要實現(xiàn)的功能，利用軟件進(jìn)行電路圖的設(shè)計。將電路原理圖設(shè)計完畢后，進(jìn)行硬件的焊接。在進(jìn)行焊接的過程中，需要先將元器件集中到板子上，按照設(shè)計的電路圖進(jìn)行擺放。焊接的過程中先焊接小元器件，再焊接大的元器件，當(dāng)焊接完畢后需要利用萬用表進(jìn)行測量，檢測各個元器件的引腳是否存在虛焊以及漏焊。當(dāng)各個模塊檢測完畢后，再進(jìn)行綜合調(diào)試，然后下載代碼進(jìn)行測試。硬件組裝如圖5-1所示：圖5-1硬件設(shè)計5.1.1連接測試根據(jù)電路設(shè)計圖，檢查單片機(jī)開發(fā)板上線路連接是否正確，對元器件規(guī)格進(jìn)行檢查，使用萬用表對電路進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)電路連接完好，符合設(shè)計要求。測試結(jié)果如圖5-2所示：圖5-2連接測試圖5.1.2光照及煙霧濃度及溫濕度采集模塊測試方案：光照及煙霧濃度及溫濕度采集功能通過觀察LCD1602液晶顯示器顯示相關(guān)信息，以此來判斷采集功能是否好用。測試用例：連接好開發(fā)板，先不連接DHT11溫濕度傳感器和MQ-2煙霧濃度傳感器，觀察LCD1602液晶顯示器記錄數(shù)據(jù)值，然后再連接DHT11溫濕度傳感器和MQ-2煙霧濃度傳感器，最后進(jìn)行測光、測溫濕度、測煙霧濃度，再次觀察LCD1602液晶顯示器的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)如圖5-3所示：圖5-3光照及溫濕度及煙霧濃度采集模塊測試結(jié)果：傳感器未連接時，LCD1602液晶顯示器未檢測到；連接好后，光照強度、溫濕度、煙霧濃度與周圍環(huán)境一致，功能基本正常。5.1.3WiFi模塊測試方案：WiFi串口調(diào)試APP能夠?qū)崟r顯示各環(huán)境變量信息，以此來判斷監(jiān)測功能是否正常。測試用例：連接好開發(fā)板，先不連接WiFi模塊，觀察LCD1602液晶顯示器顯示相關(guān)數(shù)值，然后再連接WiFi模塊，配對好WiFi，觀察APP接收情況。測試結(jié)果：WiFi未連接時，LCD1602液晶顯示器未檢測到；當(dāng)配對好WiFi后，光照強度、溫濕度、煙霧濃度數(shù)據(jù)會通過串口更新到APP上，以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果，顯示的環(huán)境信息與家居環(huán)境一致。具體數(shù)據(jù)顯示如圖5-4所示。圖5-4WiFi模塊手機(jī)APP顯示界面5.1.4報警模塊測試方案：報警模塊能夠超過或低于煙霧濃度數(shù)值時，做出相應(yīng)的反饋，以此來判斷報警功能是否好用。測試用例：連接好開發(fā)板，觀察LCD1602液晶顯示器顯示相關(guān)數(shù)值，觀察數(shù)據(jù)。測試結(jié)果：煙霧濃度未超過設(shè)定的煙霧濃度數(shù)值時，不會自動報警且燈滅；超過設(shè)定的煙霧濃度數(shù)值時，則會自動報警且亮燈。測試結(jié)果如圖5-5所示。圖5-5報警模塊5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試本系統(tǒng)需要進(jìn)行程序的編寫，所使用的編程軟件為keil4。該款軟件主要是采用了C語言進(jìn)行程序的設(shè)計。在設(shè)計程序的過程中采用了模塊化的設(shè)計方式，需要對每塊部分進(jìn)行子程序的調(diào)試，在調(diào)試完畢各個部分子程序后進(jìn)行整體程序的調(diào)試，將WIFI模塊鏈接手機(jī)之后觀測是否進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，在代碼出現(xiàn)問題的時候需要進(jìn)行調(diào)試，同時在后期也需要進(jìn)行驗證，通過不斷地進(jìn)行驗證以及修改來完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計。下圖5-6為軟件調(diào)試界面成功截圖：圖5-6軟件系統(tǒng)調(diào)試界面5.3本章小結(jié)本章主要對面向智能家居的室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)控制裝置軟件和硬件進(jìn)行調(diào)試，對客戶終端控制進(jìn)行了調(diào)試，對遙控裝置硬件組裝和調(diào)試，驗證了系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。

6總結(jié)與展望6.1總結(jié)本次論文主要設(shè)計了一套面向智能家居的室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)遙控裝置，通過對裝置整體方案的設(shè)計、硬件模塊的設(shè)計、各硬件功能模塊的設(shè)計及連接交互實現(xiàn)，對客戶端的功能流程進(jìn)行設(shè)計以及代碼編程，最終實現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)遙控裝置，使其能夠使用手機(jī)及硬件裝置對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)節(jié)。本設(shè)計采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控核心，能夠?qū)碜詼貪穸葌鞲衅髂K的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解析，同時也能夠通過模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊，采集外部的煙霧濃度狀況以及光照信息狀況；室內(nèi)監(jiān)測參數(shù)通過LCD顯示器進(jìn)行顯示；利用溫濕度傳感器采集家庭室內(nèi)環(huán)境的溫度以及濕度狀況；同時為了應(yīng)對火災(zāi)，利用煙霧濃度傳感器采集室內(nèi)煙霧濃度信息，并進(jìn)行實時分析預(yù)警；能夠?qū)κ覂?nèi)光照及溫濕度進(jìn)行監(jiān)測并進(jìn)行自動調(diào)整。經(jīng)過驗證，室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)遙控裝置實現(xiàn)了設(shè)計內(nèi)容，能夠滿足室內(nèi)環(huán)境的智能調(diào)控，完成了整體的設(shè)計任務(wù)。6.2展望由于在本次設(shè)計中時間有限，在進(jìn)行設(shè)計的過程中仍舊有很多的缺點需要去進(jìn)行改進(jìn)，主要有以下兩點：（1）加強系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性進(jìn)行研究，使本智能家居室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)遙控裝置能夠持久穩(wěn)定的為相關(guān)用戶服務(wù)，且使用精度更高的硬件監(jiān)測模塊，對室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)更加精細(xì)化