基于无线传感器网络的多功能智能家居系统研究与设计30069.docx

淮阴师范学院毕业设计毕 业 设 计学生姓名胡鹏学 号1712080010学院 物理与电子电气气工程学院专 业电气工程及其自自动化题 目基于无线传感器器网络的多功功能智能家居系统研研究与设计指导教师葛恒清 副教授/硕硕士 2016年5月摘 要：随着现现代科技技术术的发展，智智能化、信息息化以及便捷捷化在人们生生活中的要求求日趋增高，智智能家居为了了满足人们的的现代生活要要求而兴起。本本文一开始简简述了智能家家居的发展前前景和研究意意义，分析了了智能家居的的一些技术要要求，并介绍绍了世界各国国及国内智能能家居产业发发展现状。然然后对几种近近距离的无线线通信技术进进行对比，并并论述了蓝牙牙通讯技术应应用在智能家家居上面的技技术优势。接接下来，对其其硬件设计进进行了具体的的分析，将传传感器和家居居设备进行智智能化结合。最最后进行了系系统测试，并并对本设计的的优点作出论论述，对本设设计的不足提提出改善的方方法。关键词：智能家家居，无线通通讯技术，蓝蓝牙Abstracct: Wiith thhe devvelopmment oof moddern ssciencce andd techhnologgy, inntelliigencee, infformattion aand faacilittationn in ppeoplee's liives aare inn highher deemandss, in orderr to mmeet ppeoplee's reequireementss and the rrise oof moddern llife, intellligennt homme hass set up. AAt thee begiinningg of tthis aarticlle,it outliines tthe prrospeccts aand siignifiicancee of tthe deeveloppment of smmart hhome. It annalysiises ssome ttechniical rrequirrementts forr homee and preseents tthe cuurrentt situuationn arouund thhe worrld annd thee deveelopmeent off domeestic smartt homee induustry. Thenn seveeral sshort-rangee wireeless commuunicattions technnologyy has been compaared aand thhe advvantagges off Blueetoothh commmunicaation technnologyy in ssmart home has bbeen discuussed. Nextt, thee desiign off harddware has bbeen ddetaill anallysed, senssor deevicess and intellligennt homme hass beenn combbined. Finaally, test the ssystemm and discuusses the aadvanttages of thhis deesign and bbring up neew metthods for tthe diisadvaantagees .Keywordds: smmart hhome，wwireleess coommuniicatioon tecchnoloogy，blluetoooth目 录1 绪论31.1 研究意意义31.2 智能家家居技术要求求31.2.1 传传感器技术31.2.2 信信息处理技术术41.3 智能家家居在国内外外研究现状和和国内发展41.3.1 国国内外研究现现状41.3.2 国国内发展51.4论文的主主要工作52 无线通讯技技术概述62.1 几种近近距离的无线线通信技术比比较62.2 蓝牙技技术特点82.3 本章小小结93 硬件设计93.1 多参数数传感器节点点设计方案93.2 硬件设设计103.2.1 处处理器芯片选选型103.2.2 传传感器芯片选选型123.2.3 电电源模块设计计143.2.4 显显示模块电路路153.3 本章小小结164 软件设计165 系统测试175.1 系统测测试方案175.2 传感器器参数测试 185.3 外界设设备测试195.4 蓝牙助助手测试195.5 本章小小结19结 论2116.1 本文总总结216.2 课题展展望21参 考 文 献献22致 谢23附录A（电路原原理图）24附录B（主要程程序）242淮阴师范学院毕业设计1 绪论1.1 研究意意义我国智能家居行行业在还在刚刚刚兴起的阶段，但其其发展前景非非常广阔，将其真正意意义上的实际际应用和推广广才是其发展展的必然之路路。智能家居行业具具有十分广阔阔的发展前景景，虽然我国国智能家居行行业处于刚刚刚发展的阶段段，但如果将将其真正意义义上的推广和和实际应用，智智能家居行业业必然走向其其繁荣的发展展之路。首先就是将改变变我们现在的的生活方式。智能家居产品在功能上已经非常丰富，可以只需要用电话或计算机就能操作家里的电设备，除此之外，还能操作家里各类活动，比如网络监控、安保、远程医疗和教育等，甚至于还有很多是我们现在想象不到的活动。也因为如此，使我们的工作方式发生了变化，越来越多的工作可以让我们在家里进行。这所有的改变都将因为智能家居，我们的生活质量也因此提高。另外，智能家居居行业必定带带动一大批行行业发展，并并且将开辟一一个新兴的大大市场。智能能家具产业逐逐渐走向市场场，走进寻常常百姓家，其其巨大的市场场也易可知晓晓。这消费市市场必然兴起起一大批企业业，必然使一一大批企业得得到更好的发发展。随着我我国的大中城城市中有绝大大部分的住宅宅都将要达到到智能化水平平，这本身就就给智能家居居产业带来巨巨大商机。1.2 智能家家居技术要求求1.2.1 传传感器技术传感器技术是智智能家居系统统中的使用是是最多且最为为实用的技术术之一，比如如：对光线照照明亮度信息息采集使用光光敏传感器、烟烟雾传感器可可以对室内毒毒气浓度进行行检测以及温温湿度传感器器能够对室内内的温度和湿湿度进行监控控等等；如图图1-1所示示。图1-1 传感感器技术1.2.2 信信息处理技术术为了真正体现“智能”这个原则，智智能家居追求求高度人性化化，无论是改改善生活行为为、改变生活活环境，其基基本原则都是是以人为本。因因为人工智能能有着同样的的原则，所以以其在智能家家居系统中的的应用前景也也将非常广阔阔。其实信息息处理就是将将传感器所探探测到的环境境通过处理器器进行处理，将将外界环境变变成数字信号号，实现信息息化。处理过过程如图1-2所示。图1-2 信息息处理过程图图1.3 智能家家居在国内外外研究现状和和国内发展1.3.1 国国内外研究现现状二十世纪八十年年代，在美国国建成了全球球第一栋装有有智能家居系系统的建筑，一一些经济发展展比较好的国国家和地区均均提出关于智智能家居的计计划。智能家家居系统在美美、日、德、法法、韩等国的的普遍应用，同同时也为全球球其他国家在在智能家居行行业探究业务务模型和拟定定行业标准起起到了极其重重要的影响力力。虽然从某某种意义上来来讲，当前智智能家居产业业仍然处于刚刚刚启动阶段段。但自从11998年微微软公司提出出“维纳斯计划划”，这个新兴兴产业一直在在相关行业积积极推动着发发展。美国的智能家居居行业以数字字化改造为发发展契机，发发展非常好，但但其是个追求求享受和舒适适的国家，追追求豪华，故故能源消耗大大，这便不符符合现阶段世世界范围内所所提倡的低碳碳、环保和开开源节流的节节能理念。日日本的智能家家居行业偏向向于体现“智能”这个原则，以以人为本，同同时兼顾对于于环境的保护护以及智能家家居在未来的的发展，更多多地使用新材材料和新技术术，来实现现现代化的家居居技术。智能能家居的基本本功能在德国国表现得淋漓漓尽致，其行行业更加偏爱爱对专项功能能的研究，偏偏向于基本功功能的实现。而而韩国政府对对智能家居产产业的重视程程度更高，其其通过大力使使用政策扶持持，来加快其其国内智能家家居的发展，在在韩国所有的的新建项目里里，八成以上上都是使用智智能家居系统统，因此也产产生了一些比比较有名的智智能家居企业业。智能家居行业在在我国虽然已已经经历了十十几年的发展展，正在逐渐渐步入我们寻寻常百姓家，其其但其依旧还还在导入期与与成长期的临临界点。但由由于智能家居居市场正在逐逐渐落实和推推广，广大消消费者正将对对智能家居作作为家庭生活活的一部分，使使得国内智能能家居市场潜潜力无限，其其行业的前景景必然一片光光明。国内众众多的企业也也因此愈来愈愈重视对此产产业消费市场场，并对消费费群体需求状状态和企业发发展现状做了了深刻的探究究，这些企业业在智能家居居行业上的投投资也渐渐使使得他们掌握握了国内智能能家居市场的的先机，慢慢慢变成国内智智能家居行业业里的领先者者。1.3.2 国国内发展（1）政府支持持智能家居作为刚刚起步的行业业，政府支持持也必然成为为其发展的主主导因素。纵纵观全球智能能家居行业发发展比较好的的国家，政府府的相关政策策都是其发展展的必要条件件。比如韩国国，智能家居居在韩国已经经普及，这也是因为为其在政策上上明确要求新新建小区必需需装配智能家家居系统。我我国政府虽然然也很关心智智能家居行业业，但真正落落到实处的优优惠政策却寥寥寥无几，根根本达不到吸吸引广大消费费者的目的。这这也是我国这这些年来发展展智能家居的的短板所在。但但随着越来越越多的信息消消费，政府为为了推动智能能化和信息化化城市化发展展，发表了很很多相关意见见，这也为智智能家居产业业的发展奠定定了基础。（2）售后服务务完善售后服务是是智能家居行行业发展所必必然要解决的的问题。我们们进行了一些些调查，并采访了一些消费者者，很多消费者者表示在智能能家居系统安安装完成，在使用用了一段时间间后很多问题题就显现了出出来，但企业由于于售后服务不是很理理想，使得消消费者的问题题没得到有很很好地处理，这也让智能家家居产品变成了中看不不中用的摆设设，造成了巨巨大的浪费。（3）行业标准准国内智能家居行行业拟定统一一的国家标准准也是刻不容容缓的事情。目目前，愈来愈愈多的企业已已经涉足或准准备涉足智能能家居行业，每每一家企业都都有自己的制制作工艺和标标准。智能家家居行业不同同于其他行业业，它是一个个系统工程，产产品的标准不不统一，这个个系统各个模模块也就无法法做到无缝对对接。没有国国家标准也是是导致我国智智能家居行业业进展缓慢的的原因之一。因因此，制定智智能家居行业业国家标准也也是迫在眉睫睫的问题，国国标的出台，必必将大大促进进国内智能家家居行业的发发展。1.4论文的主主要工作本课题基于无线线传感器网络络的多功能智智能家居系统统研究与设计计的现场是江江苏省淮安市市淮阴区淮阴阴师范学院理理工楼北楼2214实验室室。本课题研究的只只要内容包括括以下几点：（1）蓝牙技术术无线通讯技技术特点的研研究；（2）多参数传传感器节点设设计方案；（3）各模块的的硬件设计；（4）编译软件件的介绍；（5）监测测试试，分析实验验结果。图1-3为基本本结构图。图1-3 基本本结构图2 无线通讯技技术概述2.1 几种近近距离的无线线通信技术比比较室内环境多参数数监测系统中中，系统设计计所要求的技技术指标能否否实现，与无无线通信方案案的选择正确确与否紧密相相关。 最近几年，无线线通信技术迅迅速发展，出出现了一些新新兴的技术，如如蓝牙、WiFFi、IrDDA、ZiggBee等。下下面对以上几几种技术做简简单介绍： （1）蓝牙（BBluetoooth） 诞生于于二十世纪九九十年代末期期，由英特尔尔、诺基亚、爱爱立信等国际际著名的企业业一起提出，其其应用环境的的主要特点是是低功率、低低成本和低距距离，主要用用来解决手提提电脑、手机机、PDA等等移动设备之之间的无线通通信问题。这这种技术提供供了一种无线线传输的方案案，通过功耗耗很低的无线线电通信技术术实现传输数数据、语音及及视频等信息息的作用。蓝蓝牙技术的主主要特点如下下： 蓝牙使用了的大大量先进的技技术，比如：快跳频及短短分组技术、跳频技术传传输数据、前 向 纠 错 编 码技术以及FM调制制方式等，这些技术给给蓝牙带来了了良好的性能能，比如：大大幅减小了同同频干扰、信号抗衰减减能力很强、大大增强了通信安安全性能、在距离很远远的时候通信信随 机 噪声的干 扰得到了大大幅减少并且且使得设备简简单性能可靠靠等；蓝牙在使使用时无需申申请专用许可可证，工作频频率为2.44GHz，这这一频率为世世界上大部分分地区ISMM通用的频率。总之，蓝牙技术术产品的应用用，使得家居电器器设备之间可以不通过大大量缆线实现现连通，极大大地优化了生活环境并并提高了生活活质量。（2）WiFii （Wirrelesss Fideelity） 与上文提到的蓝牙技术类似，也是使用的2.4GHz ISM授权频段。办公室和家庭网络环境的短距离通信的无线通信广泛采用这一频段来实现，传输速度比较快、有效传输距离比较远是WiFi技术的优势所在。 在封闭区域，WWiFi通讯讯距离在766米到1222米之间；如如果在开放区区域，WiFFi最高通讯距离离也将达到更远；且WWiFi 技技术的组网不不需要投入大大量的成本，其其与有线网络络和以太网络络结合也比较较方便。 （3）IrDAA（Infrrared Data Assocciatioon：红外技技术） IrrDA无线协协议由红外线数据据标准协会在在1993年年制订，其通过红外线线达到点对点点无线通信。经经过这么多年年的发展，IIrDA 的的传输速度有有了较大的提提高，从开始始4Mb/ss的速率到现现在已经实现现的16Mbb/s的速率率；所使用的的红外协议也也随之变化，由由原来的快速速红外协议（FFIR，Faast Innfrareed）到现在在的特速红外外协议（VFFIR，Veery Faast Innfrareed）。它所所接收的角度度也扩大了很很多，从原来来的30度已已经扩大到了了目前的1220度。 IrDA主要缺缺点是主要是是传输距离不不长，视距传传输，方向要要对准的同时时通信设备中中间不能有障障碍物，否则则无法穿越。此技术只能用来两台设备通讯，目前几乎没有什么办法控制红外技术的信息传输的速度。虽然红外技术有很多的缺点，但是红外技术成本少和体积小的优势是其独有的，所以在手机之类电子产品中还保持了一定的应用。 （4）ZigBBee ZZigBeee是一种无线线连接，在全全球使用的频频率不同，全全球流行的频频率、欧洲流流行的频率和和美国流行的的频率分别是是：2.4GGHz、8668MHz和和915 MMHz，传输输速率分别具具有最高2550kbitt/s、200kbit/s和40kkbit/ss，传输距离离比蓝牙要短短。根据室内无线传传感网络监测测的需求，结结合常见的几几种无线通信信技术，综合合考虑各种因因素，总结以以下几个方面面：（1）功耗：选选择低功耗的的器件来实现现系统低功耗耗的要求，例例如选择有休休眠模式的硬硬件芯片，选选择容量大、寿寿命长的电池池，尽最大可可能来延迟电电池的使用寿寿命；（2）性价比：无线技术首首先要满足无无线通信范围围及数据传输输速率的要求求，这些基本本要求达标后后还要考虑其其他因素，考考虑到无线传传感节点的数数量特别大，尽尽量选择价格格低廉、开发发周期短、技技术相对成熟熟的无线技术术。 （3）距离：本节介绍的的几种无线通通信技术的无无线传输距离离差距很大，从从几厘米到几几十米甚至是是上百米的都都有，要根据据实际的室内内监测范围的的需要选择最最佳的无线通通信技术；（4）频率：节节点之间无线线通信的安全全性和可靠性性、无线通信信距离及节点点发射功率这这些因素是温温室监测的基基本要求，保保证在节点工工作频率范围围内的能够达达到这些指标标，不能片面面追求个别指指标。对于常见的无线线通信技术进进行技术指标标的比较，总总结如表2-1表2-1 常见见的无线通信信技术比较通讯技术蓝牙Wi-FiIrDAZigbee工作频段2.4GHz2.4GHz820nm传输速率（Mb/s）1/2/311.541.521/44/160.02/0.04/0.25发射功率（/mW）1-100100数毫瓦1-3传输距离（/m）10-10015-100<1010-10000传输方式点对点/一点对多点点对点/一点对多点点对点点对点/一点对多点连接节点数量72552255安全措施128b密钥WEB加密密钥AES-1288加密主要应用个人网络无线局域网络透明可见光内数数据传输/近近距离遥控温室大棚/控制网络2.2 蓝牙技技术特点（1）全球范围围适用蓝牙在使用时无无需申请专用用许可证，其其工作于频率为2.4GHz上上，这一频率为为世界上大部部分地区ISSM通用的频率。（2）可同时传传输语音和数数据蓝牙支持三种信信道和两种链链路类型，其其中三种信道道为：同步语语音与异步数数据同时传输输的信道、异异步数据信道道以及三路语音音信道，两种链路类类型为：同步面向连接的链路和异步步无连接的链路。（3）具有很好好的抗干扰能能力蓝牙技术使用的的调频方式扩扩展频谱，因因为有许多无无线家居设备备也工作在IISM频段，蓝蓝牙采用此技技术可以非常常好的抵抗这这些设备的干干扰。（4）低功耗蓝才设备在通信信连接状态时时，有四种工工作状态呼吸状态、保持状态、睡眠状态和主动状态。其中，所述述主动状态是是蓝牙设备的的常规运行状状态，而其它它三个状态为为节能而设置置的低功率状状态。（5）开放的接接口标准SIG公开所有有蓝牙技术，全全球所有单位位以及个人均均能对蓝牙产产品进行开发发和研究，只只要其产品通通过SIC兼兼容性检测，其其蓝牙产品就就能在市场推推广。图2-1为蓝牙系系统结构构成成。图2-1 蓝牙牙系统结构2.3 本章小小结本章对几种常见见的无线通信信技术进行了比比较并对蓝牙牙技术进行详细的描描述。首先，我我们介绍了几几种无线通信信技术，包括括蓝牙、WiiFi、IrrDA、HoomeRF、RRFID，并并这些类型的的无线通信技技术进行了比比较，根据智智能家居系统统的需求，最终确定基于于蓝牙的无线线传感器网络络技术。其次次，介绍了蓝蓝牙技术特点点，全球范围围适用、可同时传输输语音和数据据、具有很好的的抗干扰能力力、低功耗以及开放的接接口标准，并并最终确定了将将蓝牙技术应用用在智能家居居系统中。3 硬件设计3.1 多参数数传感器节点点设计方案室内多参数无线线传感节点主主要功能是采采集环境信息息。由传感采集、数数据处理、无无线通信以及及能量供应44个部分构成成了传感节点点的主要成分分。如图3-11所示，同时时设计中根据据实际情况增增加了响应电路。因为室室内环境中主主要监测温湿湿度和烟雾浓浓度等参数，所所以本设计中中传感器分别别采用温湿度度传感器DHHT11、烟烟雾传感器MQ-2。图3-1传感节节点结构框图图监测中先要采集集正确的数据据信息，然后后将采集的数数据及时地传传给数据处理理模块进行数数据处理，进进行监测的第第一步就是要要进行数据采采集，这就是是传感采集单单元的主要作作用，其基本本结构如图33-2。传感感元件先是采采集需要的数数据信息，之之后将信息送送到传感器的的前级放大电电路或辅助电电路中进行相相关处理，然然后再分别经经过滤波以及及后级放大处处理，最后处理单元就就接收到传感感节点传送的的相关参数信息。图3-2传感采采集模块的基基本结构3.2 硬件设设计3.2.1 处处理器芯片选选型本设计中处理器器选用STCC12C5AA60S2。它它的指令、管管脚不但和88051完全全兼容，而且且运行速度快快8到12倍倍。其片内自自带有A/DD转换功能，本本设计中部分分传感器的输输入量为模拟拟量，这样便便不需要外加加A/D转换换芯片，降低低了成本以及及损耗。不仅仅如此，STTC12C55A60S22单片机还可可以用电方式式进行瞬间改改写或擦出，烧烧进其片内的的代码具有加加密保护，并并且其可以使使用串口烧写写程序，非常常便捷。STTC12C55A60S22最小系统中中包含复位电电路和振荡电电路，其电路路图如图3-33。STC112C5A660S2单片片机主要技术术指标分别如如表3-1所所示。图3-3 STTC12C55A60S22最小系统电电路图表3-1 STTC12C55A60S22主要技术指指标性能参数名称指标工作电压3.5-5.55V工作频率范围0-35MHzz用户应用程序空空间16K片内RAM1280字节封装DIP-40定时器4个16位定时时器时钟输出口3个外部中断7个PWM2路AD转换8路10位精度度串口2个工作温度范围-40-+855C3.2.2 传传感器芯片选选型要智能家居更好好地为家居服服务，必须做做到准确地测测量环境参数数，如温度、湿湿度、烟雾浓浓度等。从可可靠性方面考考虑，选择抗抗干扰能力强强、能够应用用在比较苛刻刻环境中的传传感器；从经经济方面考虑虑，低成本的的传感器更适适于推广。综综合而言，所所选用的传感感器应具有成成本低、损耗低、高性能的特点点。（1）DHT111数字温湿湿度传感器DHT11能够够同时采集温温度和湿度，并并且具备已校校准数字信号号输出。这种种传感器采用用传感技术及及数字模块采采集技术进行行正确的数据据采集，使之之可靠性和稳稳定性都得以以提高。DHHT11性能能指标有：湿湿度测量范围围为 20%90RRH；温度测测量范围为0050；工作电压压 3.05.5 VV；转换时间间小于5s。DHT111与STC112C5A660S2连接接的电路如图图3-4所示。测温温元件和感湿元件构构成了温湿度度传感器的主主要部件，传传感器与具有有高性能的八八位单片机连连接。DHTT11的管脚脚定义如表33-2所示。DHTT11传感器器因为体积小小、功耗低、传传输距离比一一般的传感器器远等优点，所以经常被应应用在一些较较为苛刻的场场所，同时该该产品引脚封装装为SIP44，方便了电电路中的连接接，也可以根根据用户需求求设计特殊的的封装。图3-4 DHHT11连接接电路表3-2 DHHT11引出出管脚定义引脚号名称注释1-PINVDD供电3.0-55.5V2-PINDATA串行通信，单总总线3-PINNC空脚，悬空4-PINGND接地，电源负极极DHT11为单单线制数据格格式，即输入入输出双向传传输由单个数数据引脚端口口完成。其数数据包由5BByte (40Bitt)组成。数数据分小数和和整数两部分分，一次完整整数据的传输输为40biit，分别包包括湿度整数数位和小数位位、温度整数数位和小数位位、校验位，其其中高位先输输出。（2）烟雾传感感器本设计中采用电电化学气体传传感器ZYMMQ-2型气气敏元件作为为信号采集的的器件。气敏敏元件是传感感器中的重要要部件，而气气敏元件的性性能直接影响响了监测结果果的好坏。常常见的气敏元元件大致可分分为两类：一一种是半导体体式，另一种种电化学式，由由于电化学元元件比半导体体元件的灵敏敏度要高、寿寿命长、功耗耗更低以及更更稳定等优点点，故本设计计中采用电化化学气敏元件件ZYMQ-2型。当环环境中含有液液化气、酒精精、氢气、烟烟雾等气体时时，气敏元件件的电导率随随此类气体浓浓度的改变而而改变，呈线线性方式改变变。它与STC112C5A660S2连接接的电路如图图3-5所示。它的原原理图如图33-6所示。图3-5 烟雾雾传感器连接接电路 图3-66 烟雾传感感器原理图烟雾传感器输入入给STC112C5A660S2的是是模拟信号，处处理器通过其其片内自带的的A/D转换换读取烟雾传传感器信号。3.2.3 电电源模块设计计本设计中使用112V直流电电源供电。当电源供供电时，由交流电压220VV变到直流电压压12V的电源模块块供电。由于于STC122C5A600S2的电压压值范围为33.55.5V，一般使用用5V，所以要把把12V电源降压到5V电源，设计计中采用LMM7805芯芯片来实现降压。LM78005无需输入入电容，为了稳定器器件，在稳压压器与地之间间接了一个固固态钽电容，这这一电容大小小值为10µF；需要0.0047pF0.1µF的电容作为为旁路电容，来来改善负载瞬瞬态响应和噪噪声抑制功能能。电源电路路如图3-99所示。图3-7 电源源电路 3.2.4 显显示模块电路路本设计采用的是是LCD122864作为为显示模块。用用于显示温湿湿度和气体浓浓度。LCDD128644是128*64点阵显显示，内置简简体中文字库库和128个字字符，每个汉字由由16*166点阵显示、每个字符由由8*16点点阵显示。LCD122864与处处理器有两种种连接方式：分别为并行与与串行。但一般我们们采用并行传传输方式，在本设计中中也采用并行行传输方式。LCD122864和单单片机的连接接图如图3-10所示。图3-8 LCCD128664电路图如图3-10所所示LCD112864电电路图，LCCD的RS、RRW和E分别别与STC112C5A660S2的PP3_5、PP3_6和PP3_4相连连接，D0D7与P00_0P0_7相相连接。滑动动变阻器调节节LCD的亮亮度。其代码码流程图如33-9。图3-9 LCCD128664代码流程程图3.3 本章小小结本章主要对本设设计进行了硬硬件研究。硬硬件方面主要要包括核心芯芯片的选型、传传感器的选型型、电源供给给设计、显示示模块的选型和设计等等。本设计中中STC122C5A600S2芯片内内有AD转换换，所以当一些些传感器输入入为模拟量时时，不需要再再外接AD转转换芯片，减减小了功耗和和成本，温湿湿度传感器DDHT11与与烟雾传感器MQ-2达到了节节点低成本、低低功耗的基本本要求，当测到的参参数超过预定定的范围时，外界设备会产生响应，硬件要求在给定的温度、湿度、气体浓度等外部条件下，能够稳定地工作。4 软件设计本设计使用的软软件有：编程程软件keiil、仿真软软件Protteus、绘绘制原理图软软件Prottel 999 SE以及及程序烧写软软件stc-isp-115xx-vv6.85KK等。Keiil是一款用用于单片机的的C语言编程程软件，在我我国八成以上上的硬件工程程师都使用kkeil软件件进行研发。PProteuus是全球知知名的仿真软软件，其建立立了完备的电电子设计开发发环境，软硬硬件的交互仿仿真与测试大大大减少后期期测试工作量量，便利项目目管理与团队队开发。Prrotel 99 SEE是80年代代末推出的EEDA软件，虽虽然已经经过过经过了几十十年，但在电电子行业依然然有广泛的应应用，用于电电路的原理图图绘制，以及及绘制电路板板，是电子设设计者的首选选软件。sttc-ispp-15xxx-v6.885K是为551系列单片片机提供的烧烧写软件，可可以与keiil一起使用用，进行调试试，并且带有有串口助手，方方便对单片机机串口的输入入输出进行观观察。图4-1为本设计计编程流程图图。图4-1 编程程流程图5 系统测试5.1 系统测测试方案 系统功能测试试是研发的一一个必要的步步骤。制定合合适的测试方方案，可以发发现和调整原原有设计方案案的缺点，并并加以改进，达达到设计的预预期功能。实实验中我们根根据所设计的的多参数监测测要求以及外外界设备响应应，着重测试试多参数传感感器所测阐述述和设备响应的能力，需要一一部手机和蓝牙串口软软件，在以上上硬件和软件件的环境下构构建了实验平平台。实验平平台的实物照照如图5-1所示。 图6-1实验平平台的实物图图5.2 传感器器参数测试 本设计中有温湿湿度传感器DDTH11和和烟雾传感器器MQ-2，图图6-2为传传感器所测得得的环境信息息在LCD112864上上面显示。当当在温湿度传传感器上加热热时，LCDD上显示的温温度上升，在在烟雾传感器器上面加瓦斯斯的时候，其其在LCD上上显示浓度上上升，在温湿湿度传感器上上加湿的时候候，LCD上上显示湿度上上升。图6-2 LCCD128664显示图5.3 外界设设备测试外界设备有3个个灯，三个风风扇和一个步步进电机，三三个风扇分别别模拟降温，加加湿和降低浓浓度，步进电电机模拟窗帘帘。3个灯通通过手机蓝牙牙助手分别通通过发送“4”、“5”和“6”的开关；当当温度大于设设定值时，降降温风扇便自自动打开，反反之则关闭，也也可以通过手手机蓝牙助手手发送指令“7”来控制是否否打开；当湿湿度小于设定定值时，加湿湿风扇便自动动打开，反之之则关闭，也也可以通过手手机蓝牙助手手发送指令“8”来控制是否否打开；当浓浓度大于设定定值时，通风风风扇便自动动打开，反之之则关闭，也也可以通过手手机蓝牙助手手发送指令“9”来控制是否否打开；手机机蓝牙指令“1”、“2”和“3”来控制步进进电机的正转转、反转和停停止。通过测测试，手机蓝蓝牙助手指令令和传感器参参数的改变可可以控制外接接设备的开关关。5.4 蓝牙助助手测试手机蓝牙助手可可以通过指令令控制外界设设备的开关，通通过发送指令令“0”可以远程查查看现场的环环境信息。图图6-3为发发送到蓝牙助助手环境信息息。图6-3 手机机蓝牙助手5.5 本章小小结基于无线传感器器网络的多功功能智能家居居系统研究与与设计的室内内多参数监测测利用温湿度度传感器和浓浓度电阻传感感器于以测量量温度、湿度度、气体浓度度变化，利用采集的数据，在LCD122864显示示相关参数。该装置置可实现对室室内的温度、湿湿度、气体浓浓度进行24小时时不间断采集集，若温度、湿度度、气体浓度度测试数据超过过设定值时，及及时调节外接接设备，来控控制环境参数数。并能通过手手机控制外界界设备，也能能通过手机查查看环境参数数。42结 论6.1 本文总总结 智能家居是目前前全球研究的一一个热点问题题，它的应用用前景比较广广泛，集合了了众多学科与与技术，如传传感器技术、无无线通信技术术、网络技术术等。同时智能家居居技术被认为为是21世纪纪会产生巨大大影响力的技技术，所以世世界各地的科科研人员极为为重视智能家家居技术。 结合多参数监测测的要求和室室内环境的特特点，把无线线 传感 网络 技术 应用到智能家家居系统中，具具有很好的实实际应用价值值。本文的研研究实现了基基于无线传感感器网络的多多功能智能家家居系统进行行了研究与设设计，主要工工作概括如下下： （1）针对是室室内环境多参参数监测的需需求以及无线线传感网络的的特点，构建建了室内无线传感感网络模型，提提出了基于无无线传感网络络的室内多参数监监测设计方案案。 （2）重点研究究了温湿度传传感器DTHH11与烟雾度传感器器MQ-2于用于监测室室内环境。硬硬件方面，采采用片内自带带AD转换的的STC122C5A600S3芯片作作为核心部件件。同时当有有参数超过预预设的范围时时外接设备将将产生响应。（3）实现了与与手机终端相相连接。6.2 课题展展望 虽然本文对基基于无线传感感器网络的多多功能智能家家居系统进行行了研究与设设计，实现了了一些基本功功能，但是更更实用和完善善的智能家居居系统还需要要深入地探究究下面一些问问题： （1）稳定本文设计的智能能家居系统，是是在实验室内内部的测试。现实实中要对应到到实际生产应应用的用于家家庭，在各种条件下，进进行测试，还还要做进一步步的试验，所所以系统的稳定性性也是将来必必须重点考虑虑的问题。（2）拓展功能能为了满足有大中中型楼层的需要，需需要拓展无线线网络，实现现更大面积的的监测。可以以通过增加路路由节点的方方式，使得传传感节点经过过多跳的方式式到达汇聚节节点，从而形形成更大范围围内的监测和和网络拓扑结结构。 （3）实现节能能 传感节点一般放放置在无人值值守的环境中中，所以更换换电源比较麻麻烦，因此怎怎样设计低能能耗无线传感感器网络，也也成为进一步步研究的重要要内容。淮阴师范学院毕业设计参 考 文 献献1 童晓晓渝，房秉毅，张云勇物物联网智能家家居发展分析析J “5·17世界电电信日”专题 20100年09期2 王怡怡，鄂旭基基于物联网无无线传感的智智能家居研究究J应用用开发研究（20155年02期）3 姜宇宇航基于物物联网的智能能家居控制系系统设计JJ吉林大学2014年年4 魏迅迅鸿，马依迪迪，金丽丽中国智能家家居的市场现现状及发展对对策研究JJ广角2015年16期5 罗辑辑，高家利，秦秦正蓝牙技技术的应用现现状及发展趋趋势J四川兵工学学报2006年年03期 6 邵鹏鹏飞，王喆，张张宝儒面向向移动互联网网的智能家居居系统研究J计算机测量量与控制2012年02期 7 彭洪洪明智能家家居的体系结结构及关键技技术研究JJ北京交通大大学2012年年8 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