基于單片機(jī)的智能空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)目錄TOC\o"1-3"\h\u2792摘要 I摘要20世紀(jì)90年代以來，我國的整體經(jīng)濟(jì)由于全球化、現(xiàn)代化的發(fā)展，使中國國民生活品質(zhì)全面提高，并且國民經(jīng)濟(jì)也快速發(fā)展。對(duì)此，人們對(duì)于生活水平也有了更高要求，為了滿足人民的生活品質(zhì)需求，本此設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的現(xiàn)代科技技術(shù)的簡易智能空調(diào)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分。硬件部分中，數(shù)字式溫濕度傳感器是其核心部件，由STC89C52單片機(jī)和DHT11系統(tǒng)構(gòu)成。軟件部分包括溫濕度編程、WiFi通信編程、屏幕編程、按鍵編程等部分構(gòu)成。因此，整個(gè)系統(tǒng)的功能包括環(huán)境溫濕度測(cè)量、空調(diào)控制、按鈕操作、Wi-Fi連接、顯示、報(bào)警等功能用C語言編程開發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠通過傳感器對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取，并在獲取到溫濕度數(shù)據(jù)大于設(shè)定閾值后進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)按下按鈕調(diào)整數(shù)值到達(dá)合適的區(qū)間，以此來消除警告。該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為操作芯片，具有功耗低、性能高、穩(wěn)定性強(qiáng)、整體成本低等特點(diǎn)，以此深受該領(lǐng)域的企業(yè)喜愛。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；空調(diào)控制；傳感器；WIFI通信1緒論1.1研究背景由于移動(dòng)終端與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在國內(nèi)不斷的發(fā)展與健全，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)正式來臨，必須積極執(zhí)行重點(diǎn)培育與發(fā)展移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性大型新興產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)外大型家電廠商，以及幾家生產(chǎn)工藝主機(jī)廠自主研發(fā)的高品質(zhì)智能家電，已逐步開始預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口，用于管控物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全，為信息快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代做好準(zhǔn)備。智能家居也是家國物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代當(dāng)今行業(yè)不可或缺的一部分，也是家國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)家居使用范圍的主要構(gòu)成。另外，近些年國內(nèi)的房地產(chǎn)市場(chǎng)拓展速度飛快，智能家居正逐漸呈現(xiàn)出人們熟悉的應(yīng)用形式所展開相應(yīng)的發(fā)展，以此滿足人民的生活高品質(zhì)需求。1.2研究意義在移動(dòng)通信這一基礎(chǔ)設(shè)施與高新技術(shù)迅猛發(fā)展的潮流中，以及相關(guān)新興技術(shù)迅速迭代的今天，智能家居已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品提出了挑戰(zhàn)。作為居住的主環(huán)境，基于自動(dòng)控制，以釋放雙手、享受家居生活為目的，智能家居提高了大家對(duì)家的滿意度。并且智能家居可以供應(yīng)監(jiān)督作用，實(shí)時(shí)輸送數(shù)據(jù)以確保居家安全；本實(shí)用新型能夠預(yù)先打開智能家居控制系統(tǒng)，以調(diào)整室內(nèi)整體舒適度，實(shí)現(xiàn)最佳家居體驗(yàn)。家居各類電器設(shè)備以網(wǎng)絡(luò)為紐帶，為人們提供了更便捷的控制方式并簡化了家居維護(hù)操作已成為一種常態(tài)化的要求。智能家居系統(tǒng)以構(gòu)建能夠覆蓋家居住宅內(nèi)各類電器設(shè)備及信息設(shè)備，并通過精心設(shè)計(jì)或個(gè)性化配置與控制，自動(dòng)運(yùn)行各類設(shè)備為主體架構(gòu)，使原來家居環(huán)境形成了安全、舒適、技術(shù)、溫馨的現(xiàn)代環(huán)境。目前市場(chǎng)中與智能家居相關(guān)的產(chǎn)品都在不斷更新著傳統(tǒng)家居產(chǎn)品如燈具亮度自動(dòng)調(diào)整、窗簾自動(dòng)伸縮與收疊、視頻監(jiān)控、一些電器中智能化操作等等。在基本需求得到滿足的同時(shí)，整體家居生活體驗(yàn)也得到一定的改善，但是相對(duì)于廣大人民群眾對(duì)于室內(nèi)家居設(shè)備更人性化、自動(dòng)化和智能化等方面越來越高的要求，還有待開發(fā)。所以，本文基于單片機(jī)的智能空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，供應(yīng)更方便智能終端，增強(qiáng)空調(diào)全領(lǐng)域的適應(yīng)性，智能化水平高度一致，提高智能空調(diào)信息化水平，對(duì)于空調(diào)產(chǎn)品正達(dá)到更加方便的。1.3研究現(xiàn)狀美國、歐洲開發(fā)的系列產(chǎn)品已投放市場(chǎng)，這些代表產(chǎn)品包括IBP“家居主任”,摩托羅拉“居所的大門”。從亞洲來看，日韓公司在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域投入大量心思與時(shí)間，開展智能家居系統(tǒng)的研究和產(chǎn)品的應(yīng)用推廣。較具代表性的跨國公司是霍尼韋爾，其中市場(chǎng)比重占有率最高的2個(gè)項(xiàng)目分別為系統(tǒng)研發(fā)與安防設(shè)備在行業(yè)中，它引領(lǐng)智能家居操作系統(tǒng)技術(shù)處理。已開發(fā)的智能家居系統(tǒng)有門禁安防報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，智能燈光感應(yīng)控制系統(tǒng)，窗簾感應(yīng)控制系統(tǒng)，多媒體交互系統(tǒng)。利用紅外方式進(jìn)行電視和新風(fēng)機(jī)的測(cè)試，空調(diào)進(jìn)行運(yùn)行、投影儀和其他裝置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操縱，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)感應(yīng)或手動(dòng)操作智能燈光、電動(dòng)窗簾、燃?xì)饣螂姛崴鞯燃译娫O(shè)備，還能在RGB燈泡上運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)不同顏色燈光作業(yè)，并在不同情景下進(jìn)行模式切換，比如休閑模式，學(xué)習(xí)模式，瑜伽模式。施耐德智能家居操縱系統(tǒng)以現(xiàn)場(chǎng)總線形式實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)設(shè)備的直接操縱和和諧有序地工作，控制好空氣質(zhì)量、窗簾、新風(fēng)與燈光等物品。實(shí)現(xiàn)了用最簡單易操作系統(tǒng)的目的，實(shí)現(xiàn)控制體驗(yàn)最為多樣，把智能家居操控感給人一種更加愜意的感受。國內(nèi)智能家居系統(tǒng)研究和相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)起步稍晚，智能家居系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展路徑相對(duì)于國外來說，也是相對(duì)滯后。目前階段技術(shù)研究尚處于磨合時(shí)期，與高新技術(shù)結(jié)合演進(jìn)，目前還沒有形成一個(gè)統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2000年可視為我國智能家居的概念之年，在媒體的宣傳下，部分民眾開始了解智能家居這一概念。在國內(nèi)智能化產(chǎn)品公司快速發(fā)展的背景下，各大企業(yè)紛紛步入智能家居的開發(fā)之列。清華同方推出了一款“e-home”數(shù)字家園系列產(chǎn)品，以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)，針對(duì)智能家居進(jìn)行系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)與整合。然而，當(dāng)前國內(nèi)關(guān)于智能家居方面的產(chǎn)品來看，多為針對(duì)家電類系統(tǒng)方案，缺乏一致的市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)，每家系統(tǒng)所能支持家電設(shè)備有限，所以在使用者眼里缺少人性化，毫無購買欲望，所以產(chǎn)品發(fā)展緩慢。1.4本文研究內(nèi)容本篇文章按照真實(shí)的需要，設(shè)計(jì)了智能空調(diào)系統(tǒng)，開發(fā)了智能傳感器節(jié)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的研究，該研究成果是基于單片機(jī)的智能空調(diào)控制系統(tǒng)。討論了利用單片機(jī)技術(shù)與無線通信模塊，與已有傳感器技術(shù)相結(jié)合，完成了簡單、實(shí)用的智能化空調(diào)系統(tǒng)，讓人們家庭生活更舒心，更有保障。求解核心電路模塊、電子硬件電路、關(guān)鍵軟件程序和其他有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制作用，可控制手機(jī)應(yīng)用軟件對(duì)空調(diào)進(jìn)行開關(guān)控制、溫濕度檢測(cè)的基本功能。在建設(shè)該體系時(shí)，首先，規(guī)劃了研究圖，使之成為控制目標(biāo)，接著判斷硬件部分是否匹配原理圖，最后，按照邏輯模塊對(duì)各模塊設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)功能集成，是一套較為完善的操作系統(tǒng)。PAGEPAGE12系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)基于智能氣候環(huán)境的應(yīng)用背景，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的無線遙控。根據(jù)功能設(shè)計(jì)目標(biāo)，主要要點(diǎn)如下：1、隨時(shí)可以檢測(cè)環(huán)境中的濕度指標(biāo)；2、可以通過液晶顯示屏隨時(shí)觀看當(dāng)前環(huán)境濕度檢測(cè)數(shù)值；3、當(dāng)出現(xiàn)溫度異常時(shí)，可隨時(shí)進(jìn)行警告處理，以此來解決異?，F(xiàn)象的發(fā)生；4、可以隨時(shí)利用APP功能對(duì)此類設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控；5、能在繼電器情況下控制幾種常見電器和進(jìn)行外圍電路開關(guān)驅(qū)動(dòng)。2.2硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。系統(tǒng)整體作用是環(huán)境溫濕度測(cè)量、開關(guān)控制、按鈕控制、Wi-Fi連接、顯示、報(bào)警、指示燈。該系統(tǒng)對(duì)溫度和濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。對(duì)各功能系統(tǒng)進(jìn)行選型前，分析了設(shè)計(jì)各功能間的聯(lián)系，采集與控制功能部分不一致的信息，接著對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行整體規(guī)劃，設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能之間的邏輯關(guān)系。這兩大部分所有的工作均由主控制來完成，在實(shí)現(xiàn)了功能模塊化后，使得后期設(shè)計(jì)更加方便。在獲取到溫濕度數(shù)據(jù)大于設(shè)定閾值后生成告警。報(bào)警值可以按下鍵調(diào)節(jié)。此外，可把手機(jī)連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)來調(diào)整告警值，并可操作空調(diào)開關(guān)。圖2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖2.3主要部件方案2.3.1主控制器方案單片機(jī)在系統(tǒng)中處于中心地位，單片機(jī)的加密算法效率高，不能以任何技術(shù)方式讀取單片機(jī)中的用戶代碼，保護(hù)了產(chǎn)品的技術(shù)。所有的功能都需要單片機(jī)的支持才能完成。該單片機(jī)具有強(qiáng)大的計(jì)算功能，軟件編程靈活，自由度高。它能夠通過軟件編程執(zhí)行各種邏輯功能，并且具有用于計(jì)時(shí)和計(jì)算的計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器。運(yùn)用STC89C52的系統(tǒng)作用。微機(jī)電路具有不同的配置，如信息保存、代碼保存、定時(shí)作用、中斷作用等。MCU與MCS-51指令兼容。單片機(jī)采用51芯，軟件采用C語言設(shè)計(jì)。STC89C52具有功耗低、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。該核心是系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心，開發(fā)和操作簡單方便。STC89C52是每個(gè)工程師都要學(xué)習(xí)的一種單片機(jī)，所以很多產(chǎn)品都是使用該單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)的。單片機(jī)內(nèi)保存有8K用戶程序。如果使用者代碼的數(shù)量大于8K，能夠添加一個(gè)外存來存儲(chǔ)8K以上的使用者代碼。該單片機(jī)算法性能強(qiáng)，工作速度快，在惡劣的工作條件下仍能很好地繼續(xù)工作。STC89C52的價(jià)格低，開發(fā)周期成本低，這也是為什么很多工程師都安排它，所以很明顯很多產(chǎn)品都選擇了這種單片機(jī)作為技術(shù)解決方案。因此，STC89C52無論在成本、性能還是開發(fā)難度上都是一種非常實(shí)惠的技術(shù)解決方案?；谝陨戏治?，根據(jù)圖2.2，提出以STC89C52微控制器作為控制板的計(jì)劃。圖2.2STC89C52單片機(jī)2.3.2溫濕度采集方案實(shí)際情況如圖2.3所示。智能室內(nèi)氣候控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需收集環(huán)境溫濕度信息和選用DHT11傳感器。DHT11是一種數(shù)字式溫濕度測(cè)量傳感器。內(nèi)部數(shù)字溫度、濕度數(shù)據(jù)作為校準(zhǔn)后的數(shù)字輸出信號(hào)。傳感器的溫度測(cè)量用于繪制NTC的測(cè)溫圖，傳感器濕度測(cè)量應(yīng)用于濕度傳感器裝置。該產(chǎn)品性能穩(wěn)定，傳感器成本低，溫濕度采集速度快。只要將輸出數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)，即可采集到溫濕度數(shù)據(jù)。單片機(jī)與傳感器之間僅需一條數(shù)據(jù)電纜輸送數(shù)據(jù)，傳感器的功耗很低，信號(hào)電纜的長度可達(dá)到20米以上，對(duì)應(yīng)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。圖2.34DHT11傳感器實(shí)物圖2.3.3顯示模塊方案系統(tǒng)需顯示環(huán)境的溫度，濕度及其它信息。LCD1602具有串行輸入控制系統(tǒng)和并行數(shù)據(jù)輸入操作系統(tǒng)兩大操作系統(tǒng)。盡管串行輸入控制系統(tǒng)所采用的界面很少，但是該軟件設(shè)計(jì)代碼較為復(fù)雜，要用很多代碼才能控制。并行數(shù)據(jù)錄入操作系統(tǒng)能夠更快實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶的控制，且軟件操作方便，因此采用并行信心錄入操作系統(tǒng)。工作電壓液晶屏芯片:4.5至5.5V。工作電流:2.0uA（5.0V）。模塊的最優(yōu)工作電壓:5.0V,字體大小:2.95mm×4.35mm（寬×高）。真實(shí)狀況見圖2.4。圖2.4LCD1602液晶實(shí)物圖2.3.4WIFI通信方案系統(tǒng)的WiFi通信選擇WiFi模塊ESP8266。該模塊是Ansinko隊(duì)伍研發(fā)和設(shè)計(jì)的WiFi模塊，可用無線WiFi輸送信息。研發(fā)人員透過WiFi模塊加入網(wǎng)絡(luò)，從而完成網(wǎng)絡(luò)通信。模塊內(nèi)有一個(gè)32位的處理器，同時(shí)其還具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，當(dāng)作控制器來使用。另外，模塊的備用模式分為多種，在最長的待機(jī)情況下，其電流是20uA。并且單片機(jī)也可以由AT命令，對(duì)WiFi模塊進(jìn)行管控。ESP8266模塊尺寸更小，能夠控制AT命令，可用來研制WiFi模塊。詳見圖2.5。圖2.5ESP8266WiFi芯片實(shí)物圖PAGEPAGE13系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1主控制器設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)所采用的控制芯片為單片機(jī)，該單片機(jī)為STC技術(shù)公司生產(chǎn)。單片機(jī)STC89C52有如下兩方面的優(yōu)勢(shì)：第一，功耗??；第二，表現(xiàn)良好。它具有32位I/O端口，閃存8K字節(jié)和WDT看門狗定時(shí)器。在設(shè)計(jì)中，選用STC89C52單片機(jī)、STC89C52AT89S51單片機(jī)微控制器，正由于STC89C51與51-core單片機(jī)AT89S51的微控制器屬同一類型，但是只剩下4k的記錄空間，有同樣的作用。在此基礎(chǔ)上最終選用STC89C52單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。單片機(jī)STC89C52內(nèi)置8K容量的可編程flash存儲(chǔ)器。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括電源、復(fù)位、振動(dòng)電路及擴(kuò)展元件。圖3.1是系統(tǒng)的最小示意圖。圖3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2溫濕度檢測(cè)電路3.2.1DHT11溫濕度傳感器DHT11傳感器由廣州奧松電子有限公司生產(chǎn)，這種傳感器耐久性好、可靠性高。利用傳感器采集技術(shù)，把溫濕度和數(shù)字結(jié)合起來,又稱混合溫濕型Anur。DHT11傳感器具有產(chǎn)品質(zhì)量高、響應(yīng)速度快、抗戶外故障能力強(qiáng)、價(jià)格實(shí)惠的特點(diǎn)，數(shù)字信號(hào)內(nèi)部校準(zhǔn)，信號(hào)傳輸準(zhǔn)確，并能結(jié)合性能優(yōu)越的單片機(jī)，它涉及溫度測(cè)量元件與電阻式濕度傳感器元件。因校準(zhǔn)室的校準(zhǔn)是按照極其精確的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，采用單線串行接口，使傳感器系統(tǒng)的操作更加簡單。信號(hào)處理能力大于20m。與此同時(shí)，它體積小、功耗極低等特點(diǎn)確保了該傳感器可以在非常繁雜、極端的環(huán)境中較好的運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器的引腳有四個(gè)，包裝比較簡單，界面操作簡便，也能夠按照用戶計(jì)劃的要求進(jìn)行調(diào)整。3.2.2電氣特性VDD=5V，T=25℃，除非特殊標(biāo)注。表3.1電氣特性表3.2.3串行接口數(shù)據(jù)的目的是在單片機(jī)處理器和傳感器之間使用單總線數(shù)據(jù)格式進(jìn)行同步與通信。4毫秒是一次數(shù)據(jù)傳輸所需的時(shí)間，數(shù)據(jù)可以分為正整數(shù)和小數(shù)點(diǎn)，階位優(yōu)先，40位數(shù)是整個(gè)數(shù)據(jù)量的結(jié)果。當(dāng)所述微控制器輸出第一信號(hào)時(shí)，傳感器由低功耗模式向高功耗模式轉(zhuǎn)換。當(dāng)終止信號(hào)時(shí)，傳感器發(fā)出40位數(shù)據(jù)響應(yīng)信號(hào)，同時(shí)，啟動(dòng)傳感器進(jìn)行信號(hào)采集。搜集有關(guān)資料的工作。當(dāng)用戶使用手機(jī)進(jìn)入到一個(gè)特定區(qū)域中時(shí)，傳感器會(huì)向用戶發(fā)送一系列的控制命令。這時(shí)如有必要，使用者可閱讀某些資料。通過對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到當(dāng)前環(huán)境的溫濕度值以及空氣中的二氧化碳濃度值。在傳感器為從屬模式的情況下，當(dāng)接收到開始信號(hào)時(shí)，溫度與濕度傳感器開始工作。當(dāng)傳感器收到從單片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)后開始進(jìn)行工作，并記錄下當(dāng)前環(huán)境溫濕度值。如果傳感器沒有接收到來自單片機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)，則不進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而使傳感器處于節(jié)電模式。3.2.4溫濕度檢測(cè)模塊電路智能空調(diào)控制系統(tǒng)的溫、濕度測(cè)量的設(shè)計(jì)選用了DHT11-sensor。這種傳感器具有以下性能和特點(diǎn)：采用DALLAS方法，只要一條線就可以和計(jì)算機(jī)雙向通信。DHT11傳感器可以封裝為各種不同的形式，數(shù)字信號(hào)以信號(hào)的形式輸出，尺寸較小，抗干擾能力強(qiáng)、精度高、硬件成本低。供電方式便捷，供電電壓不超過5.5V，溫度測(cè)量范圍-55-125度，通常來說，溫濕度測(cè)量的誤差不能高于0.5度，精度需要保證為0.1度。當(dāng)電源的電壓極性反轉(zhuǎn)時(shí)，具有負(fù)電壓特性的設(shè)備可以保護(hù)設(shè)備不被燒壞。9-12位數(shù)字讀數(shù)可通過軟件實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換速度高，溫度和濕度的9位轉(zhuǎn)換時(shí)間僅需93.75ms。該傳感器對(duì)各種微處理器或者系統(tǒng)都有廣泛的應(yīng)用，甚至還能隨著實(shí)際的變化而變換外觀，能夠較好地實(shí)現(xiàn)各種條件的應(yīng)用需要。溫濕度測(cè)量電路可見圖3.2。圖3.2溫濕度檢測(cè)接口電路圖3.3顯示電路智能空調(diào)控制系統(tǒng)的溫、濕度測(cè)量的規(guī)劃選用DHT11-sensorLCD數(shù)控電路模塊在很多高端消費(fèi)類電子產(chǎn)品上獲得普遍的使用，例如，智能數(shù)字電子單片機(jī)、萬能的機(jī)電表或者電度表等等。液晶顯示器做為輸出器件應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)有如下的優(yōu)勢(shì):因?yàn)橐粋€(gè)熒光信號(hào)接收器每次得到一個(gè)熒光發(fā)射信號(hào)后,LCD中每一個(gè)熒光發(fā)射線節(jié)點(diǎn)一定要時(shí)刻保持同一熒光顏色及其照明節(jié)點(diǎn)亮度，所以其顏色照明節(jié)點(diǎn)亮度必須要保持不變，照明穩(wěn)定，LCD的圖像品質(zhì)較好，不會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。字符型液晶顯示器是以LCD1602為顯示單元。本裝置采用5V電源作為供電源，顯示電路容易構(gòu)建，顯示的信息量大。因性價(jià)比高而得到了廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器（LCD）是一種體積小、重量輕、功耗低的顯示器。3.3.1液晶顯示模塊電路液晶顯示模塊界面電路接線圖如圖3.3。引腳1和引腳2被用作輸入等級(jí)，為LCD顯示供電，電路的接地線連接到LCD模塊的引腳1上。電路的電源線連接到LCD模塊的2引腳上。在電路的質(zhì)量頭和引腳3之間連接一個(gè)電阻值為10k的電位器。若要調(diào)整液晶顯示的對(duì)比度，可以通過電位器進(jìn)行調(diào)整。即LCD4。這個(gè)引腳連接到微控制器，并連接到P27引腳。讀取控制器，即4腳LCD顯示屏，必須連接到p26腳MCU上。LCD顯示屏6pin連接單片機(jī)P25引腳。8位總線是表示LCD的引腳7、8,與單片機(jī)P0口相連。液晶顯示電路可見圖3.3。圖3.3液晶接口電路圖3.3.2液晶引腳說明LCD1602的字符顯示屏腳注如下：3.4WIFI通信電路WiFi模塊ESP8266與單片機(jī)串口通信，完成手機(jī)對(duì)系統(tǒng)的操作，所以系統(tǒng)必須開啟Wi-Fi通信。STATE是一種無線狀態(tài)信號(hào)輸出接口，無需藍(lán)牙即可產(chǎn)生低電平。藍(lán)牙連接后，接口輸出高電平，因此您可以設(shè)計(jì)一個(gè)LED電路來表示藍(lán)牙連接狀態(tài)。RXD為無線模塊提供串行數(shù)據(jù)接收接口，連接到P31TXD連接器，以及將所述串行信息由MCU下發(fā)。該系統(tǒng)采用了低功耗技術(shù)，使系統(tǒng)工作在較低溫度下，同時(shí)還具有良好的抗干擾性能。TXD提供串行數(shù)據(jù)傳輸接口供無線模塊使用，通過單片機(jī)的RXD接口與P30的接收串口相連接。GND為模塊供應(yīng)電源連接,VCC為模塊供電，電源要求是3.2-6V，系統(tǒng)選擇3.3V的電壓，Wi-Fi模塊的電源設(shè)計(jì)需要塊切換，模塊保護(hù)自身不受反向電源的影響，Wi-Fi模塊串行端口可以直接連接到MCU串行端口，而無需處理電平偏移。Wi-Fi連接可見圖3.4。R3R31K12345678JP23V3GNDRXDESP8266TXD圖3.4WiFi通信電路圖3.5報(bào)警電路系統(tǒng)報(bào)警電路打開蜂鳴器報(bào)警，蜂鳴器的電源為直流。在很多電子產(chǎn)品上都得到了廣泛的應(yīng)用。若發(fā)現(xiàn)溫度和濕度未處于設(shè)定的溫度和濕度范圍時(shí)，報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，警報(bào)開關(guān)圖見圖3.5。圖3.5蜂鳴器報(bào)警電路圖3.6指示燈電路通過檢測(cè)電路對(duì)系統(tǒng)采集的溫、濕度進(jìn)行顯示。若溫度數(shù)據(jù)恢復(fù)正常則LED1亮；若溫度數(shù)據(jù)恢復(fù)正常則LED2亮。若溫濕度信息回復(fù)正常，LED3點(diǎn)亮；若溫濕度信息恢復(fù)正常，LED4亮起。探測(cè)器電路可見圖3.6。圖3.6指示燈電路圖3.7空調(diào)控制電路該設(shè)計(jì)利用5V的電磁繼電器對(duì)電磁效應(yīng)進(jìn)行控制，并通過空調(diào)開關(guān)進(jìn)行繼電器控制。當(dāng)線圈被激活時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)來吸引錨，錨桿收集的電磁力大于接觸彈簧的彈性力，錨與鐵芯結(jié)合在一起。靜態(tài)觸點(diǎn)一定是吸進(jìn)去的；斷開線圈后鐵芯上不再有電磁力和觸點(diǎn)彈簧往里的拉力將錨點(diǎn)拉離靜態(tài)觸點(diǎn)，回到原點(diǎn)，動(dòng)、靜態(tài)觸點(diǎn)斷開。繼電器在錨桿鐵芯的作用下向內(nèi)拉、分離，實(shí)現(xiàn)斷路器。一般來說，繼電器作為低壓控制電路，控制高壓工作電流中的低壓，溫濕度控制電路圖可見圖3.7。112345J2JD2IN4007VCCR21KQ1855012J11KR1D1LEDP36圖3.7空調(diào)控制電路3.8按鍵電路設(shè)計(jì)對(duì)本系統(tǒng)的關(guān)鍵電路做出規(guī)劃時(shí)，由三個(gè)按鈕對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)警值進(jìn)行設(shè)置。從左到右依次是：減號(hào)、加號(hào)、設(shè)置。按鍵控制的詳細(xì)說明是當(dāng)按下setup鍵時(shí)，系統(tǒng)切換到setup模式。當(dāng)?shù)谝淮伟聪略O(shè)置按鈕時(shí)，LCD指示燈保持在溫度設(shè)定值，此時(shí)可設(shè)置溫度報(bào)警值。同時(shí)再次按Set鍵移動(dòng)位置，可使用Minus和Plus鍵更改警報(bào)。在設(shè)定步驟結(jié)束時(shí)，可以繼續(xù)按下setup鍵，使光標(biāo)的位置右移到濕度報(bào)警值設(shè)定的點(diǎn)上，同時(shí)再次按下設(shè)置鍵進(jìn)行數(shù)值設(shè)置，可通過加減鍵和1位大小改變10位報(bào)警值，確定濕度報(bào)警值，K2是在微控制器P2上掃描的設(shè)置選擇按鈕，K3是微控制器P2上掃描的加號(hào)按鈕，而K4是微控制器P2上掃描到的負(fù)鍵。按鈕電路可見圖3.8。K2K2K3GNDP15K4P16P17圖3.8按鍵電路圖

4軟件設(shè)計(jì)4.1軟件整體設(shè)計(jì)首先，該系統(tǒng)初始化了環(huán)境溫濕度的測(cè)量界面、空調(diào)控制接口、按鈕控制接口等，并實(shí)時(shí)采集溫濕度信息。當(dāng)所述信息大于設(shè)定閾值后，所述系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，并可通過按鍵調(diào)整告警值。同時(shí)可通過連接WiFi的手機(jī)調(diào)節(jié)報(bào)警值，圖4.1是系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)流程圖。開始開始開始初始化開始初始化開始初始化溫濕度、煙霧檢測(cè)開始初始化溫濕度、煙霧檢測(cè)開始初始化溫濕度、煙霧顯示開始初始化溫濕度、煙霧顯示按鍵掃描：按鍵掃描：否否是是設(shè)置溫濕度和煙霧報(bào)警值、設(shè)置溫濕度和煙霧報(bào)警值、數(shù)字是否正常數(shù)字是否正常是是否否報(bào)警報(bào)警查詢家電控制指令查詢家電控制指令WIFI通信WIFI通信家電控制家電控制返回返回圖4.1軟件設(shè)計(jì)流程圖4.2溫濕度檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)章節(jié)2.3.3和3.3分析DHT1溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)指標(biāo)，通過軟件編程的方法進(jìn)行。單片機(jī)P3.7引腳連接有DHT1溫濕度傳感器，用于內(nèi)部信息，所述單片機(jī)讀取傳感器的信息。該系統(tǒng)采用了低功耗技術(shù)，使系統(tǒng)工作在較低溫度下，同時(shí)還具有良好的抗干擾性能。模塊工作完成后，發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)P3。在單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)之后。單片機(jī)發(fā)出信號(hào)后，傳感器接收啟動(dòng)信號(hào)。并由傳感器將40位數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)。通過軟件處理，顯示出當(dāng)前環(huán)境信息。所述微控制器從所述傳感器接收溫度、濕度數(shù)據(jù)，并執(zhí)行一個(gè)驗(yàn)證過程，以確定它們正常與否。如果數(shù)據(jù)正常，則傳輸至LCD進(jìn)行顯示。若數(shù)據(jù)不正常，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)不會(huì)被接收，單片機(jī)再發(fā)出信號(hào)，傳感器重發(fā)數(shù)據(jù)。最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)比接收數(shù)據(jù)和報(bào)警值，若大于報(bào)警值，蜂鳴器不會(huì)發(fā)出警報(bào)。溫濕度測(cè)量軟件的設(shè)計(jì)流程可見圖4.2。開始開始初始化初始化發(fā)送開始信號(hào)發(fā)送開始信號(hào)傳感器響應(yīng)傳感器響應(yīng)讀取數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)放棄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)否數(shù)據(jù)校驗(yàn)放棄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)否數(shù)據(jù)校驗(yàn)否否是否正確是否正確是是數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理返回返回圖4.2溫濕度檢測(cè)軟件流程圖4.3顯示軟件設(shè)計(jì)將編碼后的展示信息進(jìn)行錄入，并通過錄入指令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的顯示內(nèi)容。先用并口的方法選擇信息的輸入模式，再設(shè)定應(yīng)用命令，擦除LCD屏幕，重置LCD屏幕上的光標(biāo)，轉(zhuǎn)動(dòng)LCD屏幕顯示功能，設(shè)點(diǎn)無燈光效果。DDRAM內(nèi)存清楚可見。對(duì)LCD顯示內(nèi)容的地址進(jìn)行設(shè)置，執(zhí)行地址書寫功能，輸入LCD顯示內(nèi)容，執(zhí)行信息書寫功能。LCD軟件結(jié)構(gòu)可見圖4.3。開始開始設(shè)定并口接口方式設(shè)定并口接口方式設(shè)定基本指令集設(shè)定基本指令集清除DDROM清除DDROM設(shè)定AC地址設(shè)定AC地址寫入文字?jǐn)?shù)據(jù)寫入文字?jǐn)?shù)據(jù)開啟顯示開啟顯示返回返回圖4.3LCD1602顯示流程圖4.4WIFI通信軟件設(shè)計(jì)WiFi模塊ESP8266性價(jià)比很高，屬于Wi-FiSOC模塊。Wi-Fi管理單元支持TCP/IP堆棧，使用者能通過該堆棧在本地網(wǎng)絡(luò)上部署無線通信。ESP8266有三種通信模式：AP、STA和STA+AP。用戶可以通過手機(jī)對(duì)相關(guān)Wi-Fi信號(hào)進(jìn)行掃描和登錄，建立密碼登錄連接以便于后續(xù)的使用，并且利用串口操作系統(tǒng)進(jìn)行WiFi通信功能，單片機(jī)僅需要通過串口對(duì)無線模塊進(jìn)行控制。位置數(shù)據(jù)為512字節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)通信數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離采集，WiFi通信軟件的設(shè)計(jì)流程如圖4.4所示。入口入口串口初始化串口初始化串口發(fā)送AT指令串口發(fā)送AT指令串口接收AT指令串口接收AT指令返回返回圖4.4WiFi通信軟件流程圖4.5按鍵控制程序按鈕控制程序主要起設(shè)定報(bào)警值的作用。在設(shè)定的過程中，應(yīng)當(dāng)指出，按鍵實(shí)際操作無規(guī)律，所形成的高低電平顯示了導(dǎo)致程序不能正常運(yùn)行的故障。由于人工振動(dòng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)在所難免，因此要有平穩(wěn)的旋鈕移動(dòng)，并進(jìn)行一種抗振動(dòng)處理。目前應(yīng)用最為廣泛的減振方法為延遲重復(fù)掃頻法。發(fā)現(xiàn)按鈕運(yùn)行后，應(yīng)當(dāng)減緩和檢查首次探測(cè)的信號(hào)。在幾毫秒的延遲之后，評(píng)估函數(shù)是否工作，表示這是一個(gè)普通的擊鍵函數(shù)。鍵掃描軟件設(shè)計(jì)過程見圖4.5。入口入口初始化初始化否按鍵是否按下？否按鍵是否按下？是是消抖消抖按鍵是否按下？按鍵是否按下？放棄錯(cuò)