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远程家居监控系统硬件设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：信息学院自动化张佳睿学 号：职 称：160104105509 黄相杰讲师中国·珠海二二年五月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计远程家居监控系统：硬件设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 2020 年 4 月 12 日远程家居监控系统硬件设计摘 要本系统的设计是为了实现远程监控家庭中各种环境指数的目的，所采用的主控制器是STM32，该控制器是32位微控制器的典型代表。因为其接口比其他产品的更加的方便简单，且工作的速度也是非常的快，所以我们选择STM32来实现这次毕业设计我们所要实现的功能。此系统是以传感器技术和Wi-Fi通讯技术为基础，以此来完成设备数据的采集和服务器端的通讯，再加上温度检测模块，湿度检测模块，烟雾气体模块，用来实现对家庭中的诸如温湿度，空气干燥程度等环境因素进行监控的目的，并通过人机交互界面报予家庭主人，并进行智能调节，使环境数据达到设定的参数范围内，从而保证家庭环境的安全和人体感觉的舒适。关键词：STM32；硬件模块；Wi-Fi通讯技术；远程监控；人机交互。Remote home monitoring systemhardware designAbstractThe design of this system is to achieve the purpose of monitoring various environmental indexes in the home remotely. The main controller used is STM32, which is a typical 32-bit microcontroller. Because its interface is more convenient and simple than other products, and the speed of work is also very fast, so we choose STM32 to achieve the functions we want to achieve in this graduation project. This system is based on the sensor technology and Wi-Fi communication technology to complete the collection of equipment data and communication on the server side. In addition, the temperature detection module, humidity detection module and smoke gas module are used to monitor the environmental factors such as temperature and humidity, air drying degree and other environmental factors in the family, And carry on the intelligent adjustment, make the environment data reach the set parameter range, so as to ensure the safety of the family environment and the comfort of the human body.Keywords:STM32;hardware-module;bluetooth-communication technology;Remote monitoring;human-computer interaction.目录一、前言1（一）本设计的目的、意义1（二）本设计在国内外的发展概况及存在的问题2（三）本设计应解决的主要问题3二、设计3（一）设计原理3（二）方案选择51.方案设计51.1硬件模块设计方案一51.2硬件模块设计方案二61.3硬件模块设计方案三72.解析问题20三、设计过程213.1查阅资料213.2筛选绘制软件223.3了解Altium Designer243.4进行电路图绘制243.5结论27四、参考文献29五、谢 辞30六、附 录31附录131附录235一、前言现如今,家庭中的很多家具都是智能化的，既能方便人们的使用，又在一定程度上能保证人们家居环境的安全。所谓的智能家居，就是利用各种先进的无线技术将家中的各种器具通过一定方式连接起来，以此来实现人们想要在外面但却能无时不刻的关注自己家里的各种信息的目的。随着社会的发展和时代的进步，智能化慢慢的已经渗透进了人们的日常生活中，发展的速度也是越来越快。这次我们小组将要设计的内容是远程家居监控系统，该系统是由硬件部分，软件部分和人机交互界面部分组成的，而我主要负责的部分是硬件设计部分，负责各个不同的模块的组装和功能的设计，设计的目的是为了通过wifi模块进行数据的传输，传输到家庭主人的手机中，并通过一些智能化的设施对家庭安全进行监控报警，以此达到为住户提供方便舒适的生活环境。（一）本设计的目的、意义这次设计的目的是对家居安防所需要的各种参数进行确定，比如对温湿度参数进行检查，对气体进行检测和火灾监测等等；理清各参数配合的要求提出合理的监测方案；实现利用wi-fi模块进行信息提醒。利用在家中设置的wifi智能模块和相应的传感器应用技术，对家庭中的诸如温湿度，空气干燥程度等环境因素进行监控并通过人机交互界面报予家庭主人，并进行智能调节，使环境数据达到设定的参数范围内，从而保证家庭环境的安全和人体感觉的舒适。意义是通过先进的无线技术来实时的监控人们居住环境的各种系数，以及对家中无人情况时的家居环境的安全做了一定限度的保障，进而来实现满足人们对居住环境日益增长的要求。（二）本设计在国内外的发展概况及存在的问题伴随着数字化和网络化的进程，智能化的家居已经逐渐的进入人们的生活当中了，智能化家居的发展形势就像浪潮一般滚滚而来。从种种现象我们都可以得出一个结论，智能化家居已经席卷到大多数人的生活中了。因此我国在当今社会的发展前提下，一定会大力的发展智能化家居这一新兴出来的产业。人们想要需要到智能化家居的目的是为了让我们有个更加舒适和更加安全的居住环境。一开始的话，我们的国家是没有智能化家居这一概念的，我们能知道这个概念也是从国外引进来的，但是慢慢的，因为其能满足人们日益增长的居住需求，所以该项技术不管在国内外都得到了像飞一般速度的发展。因为一开始我国的发展重心并不在这个上，所以该项技术并不能在我国得到很好地普及，随着我国经济的发展，人们才得以慢慢的感受到这一技术带给我们的在日常生活中的种种便利。通过自动控制和管理家电设备，对家庭安全进行监控报警，以此达到为住户提供方便舒适的生活环境。家庭起居生活中，往往会存在一些隐患因素，而家中无人时，这些因素在无人监视的情况可能会引发一些隐患。例如家中的煤气、水电等。所以监通过远程监控可以与室内温湿度、毒气监测设备进行连接，通过通信模块途径将数据传输到终端，供用户远程监控。（三）本设计应解决的主要问题我们这次课程设计应解决的关键问题是如何进行数据传输并进行反馈给主人的操作。我是负责硬件模块的，就我个人所负责的模块来说，我应解决的问题在于如何进行组装调试以防止各个模块之间不要相互干扰，各自之间能独立的完成自己的功能，不要互相干扰运行。二、设计1.在掌握STM32的结构特点和工作原理的基础上，上网了解了各个模块的特点和模型数据，各个串口之间的连接方式，还有数据的传输。2.采用PROTEUS软件对模块间进行模拟链接，再通过实物装配焊接，最后形成的完整结构，最终完成结构的设计。（一）设计原理首先让我们来了解一下所需使用到的开发板，STM32。该开发板从本质上来说就是一个硬件平台，该硬件平台被人们广泛的应用来学习一些单片机的基本操作和一些较为简单的硬件开发，但如今已经被更多的用来当做和开发人员们相关的电子产品来使用。但对于我们来说，该平台已经变成了我们去学习了解单片机最常用的工具之一。STM32系列的内核设计是非常具有人性化和创新性的，首先其满足了人们对高性能开发板的要求，而且其制造成本相对的来说是比较低的，但是其低成本带来的确是正收益，使用时的能量损耗也比较的低，其体系结构新颖，且设备简单易用。接下来介绍一下本次毕业设计将会测量到的物理量。第一个物理量是温度。温度是我们用来衡量物体冷热的物理量，是国际单位制中7个基本物理量之一，可以说，温度这个物理量和人们的日常生活具有密不可分的关系。第二个物理量是湿度。湿度理解起来简单，但如果想要想办法表示出来就比较具有难度了。那么湿度是通过什么数值显示出来的呢？比如说我们生活中常见的就有利用绝对湿度、湿气和干气的比值等等用来表示湿度的数值，所使用的测量方法一般用的都是动，静态法，还有许多其他的方法可以进行测量，在这里我们就不一一阐述了。第三个物理量是气体。气体是四种基本物质状态之一，其组成可以由一个原子，多个原子组成的分子或者多种元素组成化合物分子等。日常生活中的空气就属于气体混合物。（二）方案选择1.方案设计根据这次设计所要达成的目的和功能来考虑，我们首先要做的是设计出几个不同的方案，对其优缺点进行对比，最后再得出符合要求的方案。1.1硬件模块设计方案一设计思路：首先在核心板，我们想要围绕MCS-51单片机，利用以太网和wifi模块等，通过TCP/IP协议来实现单片机对数据的传输和接收来实现远程的家居监控。在这个设计方案中，整个的单片机采用的是AT89C51，将引脚与ESp8266模块连接好，负责软件部分的组员将编程好程序并烧录到板中。要注意的是因为用的是51单片机，所以ESP8266的波特率也需要配置为9600以便可以进行连接。单片机可以通过AT指令与ESP8266进行数据通讯，而ESP8266可以通过TCP/UDP协议利用wifi与移动设备进行连接，从而把接收到的数据发送到移动设备上。优点：51单片机在配置温湿度传感器等器件只需配置好寄存器便可，编程方面较便利。缺点：运行速度会较慢，功能方面会有局限性。1.2硬件模块设计方案二设计思路：由于C51单片机的运行速度较慢，于是我们便想围绕stm32开发板来制定方案。检测环境参数的传感器采用的是ds18b20温度传感器和HS1101湿度传感器，利用WiFi模块来进行数据之间的通讯，利用云平台来实现系统与移动的通讯。这里采用ds18b20来进行温度的测量，湿度则利用HS1101传感器来测量。获得的参数和数据则通过与wifi模块的通讯传输到云平台，之后再通过云平台让移动设备连接wifi来与设备连接从而获取数据。优点：若采用单独的温度传感器和湿度传感器，则在测量的精度上得到提高，DS8b20用的是单总线的借口方式，所以接线方便，抗干扰的能力也十分强。掉电后，还可以进行数据的保存防止其丢失。而湿度传感器的HS1101在湿度的测量上十分敏感，因为其本身的湿敏元件会因为湿度而改变其电容变化，所以在测量上十分灵敏。缺点：因为采用单独的传感器去分开测量温度和湿度，所以在功耗和成本上会有所增加，而且ds18b20的程序编程不好上手，加上还需编程HS1101的程序，工作量会有所上升。1.3硬件模块设计方案三设计思路：在确定好核心板是stm32开发板后，便围绕着该核心板进行方案设计。这次检测环境参数并没有将温湿度分开来检测，而是用DHT11温湿度传感器来对温湿度进行统一检测，数据传输仍然是选择利用wifi模块进行，最后用云平台来进行系统与移动的通讯。用DHT11温湿度传感器测来的数据将会通过wifi模块的通讯传输到云平台，之后再通过云平台让移动设备连接wifi来与设备连接从而获取数据。优点：与前面方案的不同，利用一个温湿度传感器可以轻易的获得我们想要获得的温湿度数据，在操作上会更加的简单方便，连线上也会更加简易，而且该温湿度传感器在不小心失真的情况下可以通过调节温湿度环境使其恢复正常水平，所以其上限会更加高，本身的抗干扰能力也得到了一定的保证。缺点：温湿度合并测量时，数据检测的话会出现一些瑕疵，不会太精确，当其失真后想要恢复的话还需要一定的时间和环境，可能没办法在恶劣的环境下工作很久。1.4方案总结：经过对上面三个方案进行比较，结合优缺点来说，首先来看看核心板。核心板的选择要求应该是管脚连接要方便，运行速度要快，能承载大多数代码烧录运行等。在选用传感器这方面，综合起来看，应该本着越方便越好的原则，那么应该用的是DHT11温湿度传感器，不单单其管脚分布较其他温湿度传感器灵活，使用起来也更加的便利，于是最后做出的决定是使用设计方案三，即是选择stm32开发板和DHT11温湿度传感器进行配合。我们先来了解一下stm32开发板。表 1.1 STM32F103C8T6的参数STM32F103C8T632位的微控制器程序储存器64KB电压2V3.6V工作温度-40°C-85°C图 1.1 STM32C8T6核心板的原理图在这次毕业设计中，会应用到各种各样的传感器来进行测量，接下来介绍一下需要用到的传感器，让我们一个个的来了解一下这些传感器吧。首先我们来介绍一下温湿度传感器，温湿度传感器的工作原理利用的是信号与信号之间的转化，是将采集到的数据通过转换成为电信号的变化来进行数据的评测等工作，让用户能够清晰明了的知道检测到的数据代表着什么意思。接下来我们需要进行了解的是光敏传感器。该传感器之所以取名如此，最主要的一点是其中含有的光敏电阻。众所周知的，光敏电阻的阻值的大小会随着光照强度的变化而发生变化，利用这一特性，人们便可以方便的利用光敏传感器来对关照强度进行测量。因为该类传感器是产量最多、应用最广的传感器之一，所以我们选用的是一般的型号。气压传感器我们选用的型号是BMP280。该传感器的尺寸相对来说是比较小的，体积小其消耗的功率也会相对应的变少，使得该传感器在人们的日常生活中被广泛的应用。最后让我们来看看这次需要的气体传感器，在众多的型号中我们选择了MQ-135，该气体传感器的工作原理是利用其中含有的气敏材料的特性,气敏材料的特性是当该材料遇到污染气体时，其电导率会随着污染气体的浓度的上升而上升，这样人们就可以通过检测得来的数据分析出空气受污染的情况。因为该气体传感器对一些常见的有害气体的灵敏度较高，所以我们可以方便的利用其特性，来实现对家庭中气体污染的检测。DHT11温湿度传感器简介DHT11温湿度传感器主要是由一个电阻式感湿元件和一个测温元件组成的，它们是对相对温度和湿度进行检测的重要工具。这种型号的传感器的特点很多，超乎寻常的响应速度、极强的抗干扰能力都是人们愿意选择该传感器来测量温湿度的原因。该传感器的封装形式为4针单排引脚，这样的封装心事带来的好处就是可以让我们非常方便的将其与需要的单片机进行连接。超小的体积、极低的功耗都是我选择DHT11温湿度传感器来完成我的毕业设计的理由。 图 1.2 DHT11温湿度传感器实物图 图1.3 DHT11温湿度传感器实物图DHT11温湿度传感器的参数中文字温湿度传感器测量范围湿度20-90%RH，温度0-50外文名DHT11测量精度湿度+-5%RH，温度+-2供电电压3.3-5.5V DC分辨率湿度1%RH，温度1输出单总线数字信号互换性可完全互换表 1.2 DHT11温湿度传感器的参数 图 1.4 DHT11温湿度传感器的接线图DHT11温湿度传感器的电气特性VCC=5V，T = 25表 1.3 DHT11温湿度传感器的电气特性参数条件mintypmax单位供电DC355.5V供电电流测量0.52.5ma平均0.21ma待机100150ua采样周期秒1次表 1.4 DHT11温湿度传感器的详细参数参数条件MinTypMax单位湿度分辨率111%RH8Bit重复性+1，-1%RH精度25+4，-4%RH0-50+5，-5%RH互换性可完全互换量程范围03090%RH252090%RH502080%RH响应时间61015S迟滞+1，-1长期稳定性典型值+1，-1温度分辨率1118重复性精度+1，-1+2，-2量程范围050响应时间630SDHT11温湿度传感器的应用信息工作与贮存条件：每种类型的传感器都有其特定的工作与贮存条件，那么如果DHT11温湿度传感器超出正常的工作环境，会有什么后果呢？后果就是会产生临时性漂移信号，该信号的产生会影响人们的正常判断；那我们该怎样消除这个影响呢，只要我们在一定时间内将工作环境改变为正常，那么该温湿度传感器便会缓缓的回复到正常状态。要注意的是如果该温湿度传感器在不好的工作环境下长期工作的话，会导致该传感器的寿命减短，使一些本该实现的功能实现不出来。恢复处理：如果在不正常工作环境下工作的DHT11温湿度传感器，我们想要恢复它的基本功能，就要通过一系列固定的步骤来实现。首先在要在一定的温度条件和湿度条件下保持2 小时，随后在设定好的温度条件和湿度条件下保持 5小时以上，这样的话我们就可以恢复该温湿度传感器的正常功能。而且要注意的使用条件是该温湿度传感器要避免在强烈的紫外线照射下长时间的工作，因为其安装的地方一般都是在热源的下方，所以工作时应该保持良好的通风环境来确保可以顺利的散热，避免该温湿度传感器被烧毁。这次课程设计还需要用到的是光敏传感器。 图1.5光敏传感器实物图 图1.6光敏传感器接线图 图1.7光敏传感器内部示意图 图1.8光敏电阻的伏安特性 由图1.8我们可以看出，横轴是表示电压的，纵轴是用来表示电流的，当电压在逐渐增长时，电流也以一定的速度随之增长。当光照程度一定时，我们可以看到该曲线是一条直线，说明电阻值与电压无关。当电压条件一定时，由图可知电流会随着光照强度的增大而增大，由此可以得出店里和光照强度成正比的关系。光敏传感器的简介光敏传感器的工作原理是利用光敏元件将测量到的光信号转换为电信号，而光敏传感器的功能还不单单是这样，它不仅可以完成对光的检测和转换，它还可以与其他的传感器相结合，来进行除了光以外的物理量的测量。利用的原理非常的简单，只要把想要检测的信号转换为光信号的变化，再利用光敏传感器的工作特性来测量即可。光敏传感器中核心的元器件就是常见的光敏电阻了，光敏电阻的特性是其阻值的大小并不是不变的，而是会随着光照强度的变化而发生改变，因此光敏电阻这个元器件不管在工业生产中还是在日常生活中都能得到广泛的应用。不过光敏电阻也有需要注意的使用事项，因为其光敏性敏感，所以需要避免在元件表面留下脏东西，并且需要在干燥环境下使用，封装的话也要使用防静电袋装好。 这次我们选用的气压传感器型号是BMP280。 图1.9 BMP280气压传感器实物图 图1.10 BMP280气压传感器电路图BMP280气压传感器运用的是较为新型的压阻式压力传感器技术，由于运用了该技术，使得该气压传感器的准确度相对来说处于高水平，其稳定性也是在同行中处于前列的位置。表1.5 BMP280气压传感器的参数工作范围300 hPa 至100 hPa工作温度范围-40°C至+85°C相对的绝对精度±0.12 hPa平均测量时间5.5 ms电源电压VDD 1.71 V-3.6 V气体传感器选择的是MQ-135气体传感器。MQ-135气体传感器实物图 图1.11 MQ-135气体传感器实物图 图1.12 MQ-135气体传感器的产品特性 图1.13 MQ-135气体传感器接口说明2.解析问题在这次实验中，我所负责的是硬件模块方面的内容，所遇到的问题基本上都是关于硬件方面的。我所负责的是电路图的设计，模板焊接，连接模块。一开始进行电路图设计的时候，因为对各种元件理解不够深刻，导致使用的元件有差错，设计出的电路图只能完成理想中的一部分功能，甚至还不能运行。在焊接的时候，因为对串口之间的关系没理清楚，焊接方面也出现了点问题。在进行重新设计之前，首先我对使用的绘图软件进行了重新的了解，包括在网上浏览其基本信息，以及观看一些有关的使用教程和视频教学，对该绘图软件有了进一步的了解和认识。对于焊接方面出现的问题，首先我重新对各个会用到的传感器进行了重新了解，对各个需要用到的传感器上网做了资料的收集，对它们的发展概况，使用注意事项等进行了进一步的了解，并且顺带了解了串口之间的连接关系，对焊接方面的认知又更近了一步。在重新绘图后还出现了无法运行的问题，便和组员讨论了一下，发现是自己在设计电路图的时候，接口自己画反了，在重新调整了各个接口的位置后，算是能勉强达到计划中的要求了。接下来根据电路图进行模块焊接。在第一次焊接温湿度模板的时候，焊接过程比较顺利，但是焊接出来的作品却无法正常的运行。在思考后，怀疑是断路，便利用电表进行相关焊点间的电压测试。果然在其中两处相关的焊点间存在着虚焊的情况。在吸掉重新焊接后仍然发现存在相同的问题，去咨询了组员后，怀疑是元件本身的问题，便在网上重新订购了新的元件，重新焊接后发现可以正常的运行了。焊接后，要利用杜邦线进行模块的连接。模块间的连接是比较顺利的，没有出现什么技术上的问题。三、设计过程3.1查阅资料这次课程设计所要完成的目标是远程家居监控系统，在与组员讨论分工后，我负责的是硬件方面的内容。首先我做的是上网查阅相关的资料，对整个远程家居监控系统做一个初步的了解，知道这个系统是由什么模块组成的，是如何实现想要达到的功能的，是通过什么方式实现这个功能的，需要用到的配件大致有哪些。在网上进行资料的收集之后，在与组员进行商讨后，得出来要用哪些元件和传感器的结论，于是就这些元件和传感器进行了资料的收集，并对其进行了大致的认识和了解。3.2筛选绘制软件接着要做的是利用电路图绘制软件设计电路，并检查是否能顺利实现想要实现的功能。因为之前在学校的课设上有学过一些类似的绘图方面的知识，但为了保险起见，还是去网上搜查了各个不同的绘图软件之间的比较。AutoCAD软件是最原始的，应用也是最多的，虽说AutoCAD软件可以说是绘图软件的鼻祖，但对应的其画图比较麻烦，现在的电气原理图软件五花八门，各有各的长处，但现在的大学生甚至中学生们都是使用的的PROTEL绘图软件较多。AutoCAD已经较为少人去使用了。第二个了解到的是CAD，CAD软件是一款专业性较强的绘图软件，针对的多是电路图的绘制。但是，CAD这款绘图软件由于其存在的历史较为久，也不可避免的有不方便的地方。首先，对刚接触的人来说是不友好的，因为软件的操作难度较大，很难一上来就直接使用，而且软件包含的功能种类繁多，需要操作者较为繁琐的搜索需要的元件。第三个在网上了解到的软件是PROTEL软件。在所有接触到电路图绘制软件的人群中，相信有相当大部分的人会选择PROTEL软件。因为其属于较早投入使用的电路图绘制软件，所以更多的人会在刚接触的时候就使用到这个软件。就像我们学校一样，给刚接触的同学做课设用的绘图软件就是使用PROTEL来进行基础教学的。初期的PROTEL绘制软件的配置比较低，另一方面也因为它初期所能实现的功能不多，除了经常拿来制作电路的原理图，就是拿来设计PCB板，所以相对应的，它对电脑和硬件的要求就很不严格了。随着社会的发展，PROTEL软件已经逐渐进化为一款相对成熟的软件了，具有较为完整的绘制功能，能实现大多数人想要完成的绘制，其中包含了电路原理图绘制、可编程逻辑器件设计、图表生成等功能。本来我是想要用PROTEL软件进行绘制的，但在一次和朋友去吃饭的偶然情况下，接触到了相对来说更适合我的绘图软件。因为项目的类似，所以他也需要用到电路图绘制软件，但是不同的是，他用到的绘制软件是一个我以前没接触过的软件，名字是Altium Designer。这个软件其实和Protel软件是有相似之处的。现如今人们的电脑操作系统大多都是windows系统，而这款软件能完美的适用于这个计算机系统。这款软件将很多人们需要的功能整合在一起，既能让人们方便快捷的适用，又能满足人们对当今绘图软件的功能需求。我之所以没去使用更易懂的Protel绘图软件，是因为Altium Designer它有这更完善的布线功能，在绘制PCB的时候，你可以发现它不仅能时时刻刻帮你控制布线外，还可以自动的进行布线。当然，更新后的Altium Designer还能更加优秀，你可以在上面发现它可以动态的分配管脚，而且还能同时操作多个配件。当你在文件中发现外国字体晦涩难懂，那不防你可以用中文去输入，因为它可以支持各国的语言和各式各样的符号。你把鼠标的光标移动你想查询的线时，它会自动弹出相关信息，方便你在绘制时思路更清晰明了。会自主地提示出错、布线，其成熟的分析功能在布线时便于绘制人员在绘制复杂的电路图时更加的便携高效。差分信号通常用LVDS去作为标准，去定义差分信号，而Altium Designer在对差分信号的管理上会给出一个范围，着就方便绘制人员更好地去管理和布线。所以最后的决定就是下载这个Altium Designer来试一试。3.3了解Altium Designer我下载的是16.1的版本。因为第一次用这个软件，所以需要去网上看一些教程来了解一些基本的设置。首先要了解的是Altium Designer这个软件的发展过程和历史背景。Altium Designer不仅延续着自己自身的优点，为了方便人们的使用，还增强了自身一些特别的功能。首先可以很直观的看出Altium Designer的打开界面发生了巨大的变化，令使用者能更快速的进入软件中。但是由于Altium Designer版本的更新换代，对硬件方面的需求也是进一步的提升了，对一些电脑配置不是很完善的人来说就不太友好了。并且，在软件内的原理图部分，新增加的功能名字为“灵巧粘帖”，顾名思义，可以在日常操作中非常灵活的使用粘贴功能将所需要的的对象复制到原理图上去。粗略了解完这个Altium Designer绘图软件的发展历程后，接下来就是要去教学视频上学习一下这个软件的一些基本操作了。3.4进行电路图绘制我们打开Altium Designer后，首先要做的是打开新建功能，点击新建封装库，然后在我们新建出来的封装库中，点击新建元件封装，这样我们的元件封装就完成了。接下来要做的是新建元件库，并且在新建的元件库中进行新建元器件的操作。把选择好的电阻，电容，电铃等元器件才进行新建，方便后面使用。接下来我们要在已经建好的工程组中新建PCB工程，然后将我们所需要到的stm32开发板和各式各样的传感器原理图文件添加到新建好的PCB工程中。在添加完毕后，进行元器件的连接操作。当连接完毕后，我们需要设计出一个板框，用来暂时保存设计好的原理图，并将其传输到设计好的PCB工程中。 图1.14设计后的核心板电路图图1.15图1.15部分电容电阻连接图 图1.16不同类型传感器的电路图将各种传感器的电路图设计好后，传输到PCB工程中，传输完成后，我们要在该工程中进行一系列我们需要进行的步骤。当这些电路图设计完成后，我们要对这工程进行连线是否正确的检查。如果连线检查之类没有错误的话，我们便可以顺利的把文件给传出来，一般会把这个文件名改为gerber，当然直接不修改，令其保持原来的命名也是可以的。但是这样做的话缺点是保密性就没有很强了。在电路图设计完，连线没问题之后，再与组员一起检查无误，便尝试着进行模板的焊接了。图1.17 远程家居监控系统实物图在板子焊接好之后，进行硬件软件的调试。至此，我负责的硬件方面的设计就告一段落了。3.5结论 这次的毕业设计让我学到了很多书本上学不到的知识，经过我们组员间的分工合作和反复调试，这次的作品基本能达到预期想要完成的功能，首先对这次的作品的实物所能实现的功能做一个大概的描述。（1）按下复位键，可进行初始化；（2）OLED屏显示气压，光照强度，温湿度，空气质量 四个数据；（3）捂住温湿度模块，OLED上的温度数据会发生变化,哈气的话，湿度数据也会发生变化，打火机口靠近气体传感器，传感器感受到一氧化碳，则空气质量数据也会变化，若超标报警，则蜂鸣器会发生鸣叫；（4）用手遮住光照电体，来模仿窗帘关上，即家里没人或是晚上睡觉的情况。这时会亮一个蓝色的LED灯（报警灯），在此期间，若红外传感器感受到有人接近，则预示家里有贼，则会发生警报；（5）可实现wifi和手机的配置，进行设备连接，手机通过机智云可对开发板进行操作，例如开关灯等操作。 以上就是这次的作品所能实现的功能。这次的毕业设计让我受益匪浅，从个人层面上来说，这次的毕业设计这个大工程，让我了解了有关日常生活中智能家居安防的知识，让我知道了许多类型的传感器，以及它们的组成部分和可以实现的功能，以及工作原理等，让我对这方面的认知有了进一步的提高，俗话说，纸上得来终觉浅，得知此事要躬行，从书本上读来的众多知识，还不如自己实际操作去掌握的牢固。这次的硬件模块设计，对我的动手能力是一个很大的加强，从网上收集到的信息转换为自己掌握的知识这方面的能力也有了进一步的锻炼，并且在网上看了那么多的资料，从侧面来说也拓展了我的知识覆盖面。这次的毕业设计一个是团队分工合作的任务，旨在锻炼我们以后踏出社会后与不同的人合作完成工作的能力，一个人的团队工作和协调能力如何，在将来踏出社会后将会是一个重要的指标。就这次毕业设计来说，不仅让我和我的组员彼此之间更加熟悉，更加锻炼了我们的团队协作能力，这对以后的我们踏出社会后，在工作上解决问题的能力是一个很大的提高，这将让我受益无穷。四、参考文献1李军51系列单片机高级实例开发指南北京：北京航空航天大学出版社，2010：32-602宋文绪，杨帆自动检测技术北京：高等教育出版社，2000：101-1063李信16位微型计算机原理与接口天津：南开大学出版社，1995：44-654徐惠民，安德宁单片微型计算机原理接口与应用第1版北京：北京邮电大学出版社，1996：44-505范晶彦传感器与检测技术应用北京：机械工业出版社，2005：56-716金发庆传感器技术与应用北京：机械工业出版社，2006：101-1057李建中单片机原理及应用西安电子科技大学出版社，2010，(1)：22-428周航慈单片机应用程序设计技术北京：北京航空航大大学出版社，2005：88-929王俊峰，孟令启现代传感器应用技术北京：机械工业出版社，2007：18-2210金发庆传感器技术与应用北京：机械工业出社，2006：58-66 五、谢 辞为时一个学期的毕业设计即将结束了，没想到在北京理工大学珠海学院的这4年时间就这样转眼即逝了。在进行毕业设计研究的这段时间里，我的自身能力得到了很大的提高，其中包含了对远程监控系统知识的理解、对焊接技术的掌握，模板的组成部分，还有对这方面有关书籍的认识等等，这些都得益于老师和组员的大力帮助。我们的毕业设计指导老师在我们进行实操的阶段，凡事亲力亲为，在我有难以解决的硬件方面的问题去咨询老师的时候，老师总能在自己空闲的时间尽全力的指导我应该怎么去做这个硬件方面的设计，既让我增长了知识，又让我省去了很多时间去查阅大量的资料，黄老师做的这些事情，作为学生的我是默默记在心中的。大家毕竟都是第一次做这些个毕业设计的大工作量的工程，难免会有心有余而力不足的时候，就总想着想要偷懒，但是黄老师总会在合适的时间来提醒我们是时候做一些什么该做的事情，监督我们各个阶段的工作，包括论文的撰写，设计的系统的完成情况，尽可能的保证不让我们陷入一个糟糕的学习状态。黄老师在我们毕业设计的问题上的时候，态度总是很严厉，但在日常生活中，又好像我们的大朋友一样。这次的疫情的严重大家都有目共睹，所以都尽可能的躲在家里，黄老师也在我们的群上告诫我们一定要忍住贪玩的心，要等疫情稳定后才可以出门；在天气温度变化不定的时候，你总能看到黄老师在微信群里提醒大家注意添衣的信息，这些我们都会记在心里的。这次毕业设计的顺利完成，除了黄老师的付出，还离不开我的组员的帮助。在这里要谢谢我的组员黄信航同学和王立坤同学，在我论文一筹莫展的时候，是他们主动打电话给我，告诉了我一些论文方面的技巧，给了我帮助；在我实物设计出现问题想不出解决方法时候，使他们不嫌辛苦的和我在微信语音里讨论，帮我想出解决方法。总而言之，这次毕业设计的顺利完成，都得好好感谢我的指导老师黄相杰老师和我的组员黄信航同学和王立坤同学。在这次毕业设计中，虽然过程有过艰辛，有