基于单片机的智能家居环境监测系统的论证研究

王柏淇

摘 要：当今时代是数字智能化时代，同时也是一个科学技术迅猛发展的时期，人们的收入也随着社会进步科技发展而显著增加，因此大众开始有充足的资本来满足自己越来越强烈的需求，这种需求使得家居智能化成了人们重点关注的方面之一。与此同时智能系统迅速发展起来，以前依赖简单物理知识等简单产品逐渐被高集成化的高科技设备所淘汰，且较模拟产品更加方便使用，有着更高效率。例如水银温度计，由以前的利用水银对冷热反应灵敏特性的传统温度计，演变成现今由温度传感器构成的电子温度计。

关键词：单片机 智能家居 监测系统

一、前言

智能家居通过物联网技术并以住宅为基础建设平台，提供了丰富的功能和智能手段。例如冰箱的智能控制、灯的智能控制、室内外电子设备实现智能遥控覆盖、智能检测温湿度及自动调节、环境自动监测以及智能防盗报警等。现今相关的商业化设备在平时也可以看得到，而特别为家居环境推出的设备却很少，所以本课题的设备对于人们是具有价值的。而且本监测设备的设计与实现，是针对智能家居而研究，也为智能家居的后续相关研究与发展提供了很好的技术基础及平台支持。

二、系统功能说明

该系统可以划为五个部分，分别为温湿度自动检测及报警，烟雾自动检测及报警，人体自动检测及报警，显示监测和报警信息，以及按键设置。

系统是由相关软件程序以及简单的硬件设备组成的最简单系统。系统组成简单，主要由片板内有ROM/EPROM的STC89C52单片机组成，相对于其他单片机，其较为简单，但使用起来可靠，高效。STC89C52单片机虽然构成简单，但其只要接上复位电路和时钟电路，就可以构成最小系统。但一些小型控制单元可以使用该最小系统，但中型或者大型的控制单元却不行，因为其构成简单，且是低集成度。

（1）溫湿度自动检测及报警，该功能实现及时采集温湿度各自值，检测数据是通过型号为DHT11的温湿度传感器来实现的，该传感器能够同时检测环境中的温度以及湿度，高速处理后，将其数字信号传输到液晶显示屏硬件，并将检测到的数值显示于LCD1602液晶上面，若温度或者湿度的数值不在预先设好区间内时，灯光亮起伴随蜂鸣器鸣响，回到正常值的时候，声光报警自动关闭，以此来实现温度和湿度分别报警及为未来的温湿度设备的智能控制提供数据支持。

（2）烟雾自动检测及报警，采用MQ-2烟雾传感器来检测居住环境的烟雾，可对煤气甲烷以及着火产生的烟雾，或是抽烟产生的烟雾浓度等进行实时监测，使烟雾浓度大于或等于预先设好值时，灯光亮起伴随蜂鸣器鸣响，来提醒解决当前的问题，解决之后，待环境烟雾浓度回到正常值的时候，报警自动关闭，因此该功能可以让使用者的安全感大大提升。

（3）人体检测及报警，HC-SR501红外感应器可以探测周围的物体发出的热辐射，在布防的时间里，当有人体经过其探测范围，人体红外辐射通过空气传播至传感器，感应器将接收到的信息转换成的信号是超低频的，需要经电路放大、输出，再经单片机处理，LED灯灯光亮起且伴有蜂鸣器鸣响，对非法进入人员起到恐吓作用及提醒屋主。该报警有在报警状态关掉电源，在重新通电的时候也会继续灯光亮起且伴有蜂鸣器鸣响，使得设备人性化，也更加符合实际情况。热释电红外传感器和菲涅尔透镜是被动式红外热辐射探测设备的重要构成元件。能将波长为8一12um之间的红外信号变化转变为电信号的是热释电红外传感器。另外一个器件就是菲涅尔透镜。菲涅尔透镜的功能有两个，一是聚焦，利用凸镜聚合热辐射，使热辐射轨迹更加清晰，检测更准确；二是分区，通过区域划分，降低误报。这样PIR就能产生变化的电信号。

（4）显示监测和报警信息，是通过1602字符型液晶，实现温湿度、烟雾等数据的显示，及可视化的温湿度、烟雾预警范围的设置，同时在报警时会显示相关报警提示。

（5）按键设置，是通过4 Push Buttons模块，实现温湿度等预警范围可设置，以及人体检测及报警的布防及撤防。

三、研究思路及目的

（一）思路

（1）研究人体检测传感器，蜂鸣器与ADC0832模数转换器等各硬件功能；

（2）依照功能完成设备；

（3）采用高性价比微控制器，并完成代码的编写；

（4）讨论功能方案是否符合实际；

（5）完成各目标功能，然后对其模块测试；

（6）测试完成，然后开始系统模拟测试；

（7）单片机监测系统整机焊制及设备测试。

（二）目的

（1）实现温度湿度的分别检测及报警，其中包括设置正常值范围；

（2）实现空气中的颗粒浓度含量的检测及报警，其中包括设置正常值范围；

（3）实现环境中人体的的检测及报警，其中包括设防及撤防；

（4）对于环境中的异常变化进行报警；

（5）实现智能家居环境监测设备的正常运行；

（6）熟悉单片机的基本运行及代码编写；

（7）增强自己本专业物联网工程的相关项目的实践及经验。

参 考 文 献

[1]童晓渝，房秉毅，张云勇.物联网智能家居发展分析[J].移动通信，2010.

[2]余发山，王福忠，等.微机原理与单片机接口技术[M].北京：煤炭工业出版社，2013.

[3]柯国琴.基于单片机的智能家居系统的研究[D].合肥工业大学，2010.

[4] 孙浩 . 基于 Wi-Fi 技术和 Android 系统的智能家居系统设计 [D]. 中国矿业大学 ， 2014.