基于51单片机的居家环境智能监测系统设计.docx

本科毕业论文（设计）论文题目：基于51单片机的居家环境智能监测系统设计基于51单片机的居家环境智能监测系统设计摘要随着科学技术的发展，人工智能、家用智能机器人、智能产业的发展尤为迅速。如今，人们对环境以及生活质量提出了更高的要求。居家环境智能监测系统能够监测环境信息并给出相应指示，可适应人们的需求并迅速发展，提高了人们的生活质量。本文围绕STC89C52单片机设计家庭环境内温度和烟雾实时视图的智能监测系统。如果家中的室温或烟雾的浓度超出了设定的范围，系统控制蜂鸣器发出固定的警报声，并在同一时间向用户的手机发送短信。根据该报警系统，用户也可以通过预设的GSM模块，通过发送短信的形式，进而实现对家庭环境的完全控制。论文首先综述了居家环境监测系统的研究意义，进而进行系统总体的设计。然后对系统进行硬件电路的设计，将各个模块综合组成总体的电路图，接着进行软件的设计和程序的编写。最后利用PrOteUS软件进行仿真验证。该系统可极大提高用户的生活质量，并且建立起更高品质的居住环境。此外该系统还可以根据不同的需求修改一些电路或扩展部件，实现不同的功能。关键词：居家环境智能监测系统；STC89C52；报警系统；GSM论文类型：工程设计AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,thedevelopmentofartificialintelligence,householdintelligentrobots,andintelligentindustriesisparticularlyrapid.Nowadays,peoplehavehigherdemandsontheenvironmentandthequalityoflife.Thehomeenvironmentintelligentmonitoringsystemcanmonitorenvironmentalinformationandgivecorrespondinginstructions,whichcanadapttopeople'sneedsanddeveloprapidly,improvingpeople,squalityoflife.ThispaperfocusesontheSTC89C52microcontrollertodesignanintelligentmonitoringsystemwithreal-timeviewsoftemperatureandsmokeinthehomeenvironment.Iftheroomtemperatureorsmokeconcentrationinthehomeexceedsasetrange,thesystemcontrolsthebuzzertoemitafixedalarmsoundandsendatextmessagetotheuser'smobilephoneatthesametime.Accordingtothealarmsystem,theusercanalsoachievefullcontrolofthehomeenvironmentbysendingsmsthroughthepresetGSMmodule.Thepaperfirstreviewstheresearchsignificanceofhomeenvironmentalmonitoringsystem,andthenproceedstotheoveralldesignofthesystem.Thenthesystemisdesignedforhardwarecircuits,andthevariousmodulesaresynthesizedintoanoverallcircuitdiagram,followedbysoftwaredesignandprogramwriting.Finally,theProteussoftwareisusedforsimulationverification.Thesystemcangreatlyimprovethequalityoflifeofusersandcreateahigherqualitylivingenvironment.Inaddition,thesystemcanalsomodifysomecircuitsorexpansioncomponentsaccordingtodifferentneedstoachievedifferentfunctions.KeyWords:SmartHome;STC89C52;AlarmSystem;GSMThesistype:EngineeringResearch目录摘要AbstractIIl目录IV1绪论11.1 课题研究的意义11.2 国内外居家环境智能监测系统的发展现状22系统总体设计42.1 系统总体设计42.2 系统的总体框图43硬件电路设计63.1 STC89C5263.2 GSM模块83.2.1 GSM模块介绍83.2.2 串口通信93.3 家庭终端电路103.3.1 温度监测模块103.3.2 蜂鸣器报警模块103.3.3 烟雾监测模块103.3.4 继电器控制模块113.3.5 按钮控制模块113.4 总体电路124系统软件的设计134.1 流程图设计134.1.1 系统主程序的流程图设计134.1.2 系统部分子程序的流程图设计134.2 调试软件程序155系统仿真及调试165.1 系统仿真软件165.2 系统仿真165.3 系统调试19结论20参考文献21致谢22附录A电路图23附录B程序清单241绪论近些年来，社会进步和科技发展的速度达到了一个前所未有的高度。在这趟高速列车中，各式各样的先进技术脱颖而出，其中的智能技术更是让世人惊艳。在不知不觉中，人们的方方面面都有着数字化这个宏大的概念。这个名词使得人们的生活水平越来越丰富。从上个世纪末的超级国际电脑“深蓝”到如今的人工智能机器人"AlphaDog）大众们的眼球已经被“人工智能”这个新名词所吸引。人类社会完成了一次空前巨大的转型，从原来的贫穷落后的原始社会变为当今的机械化程度较高的社会，某些地区甚至已经出现更加智能化的社会。随着先进技术的发展，情报像洪流一样在世界各地流动，成为了一股无可阻挡的超强力量。智能家庭的超速发展是当今社会的进步中重要组成部分，而且短时间内没有新产品可以替代。这是毫无疑问的。“智慧家居”这个新词语近几年在中国流传开，它以家庭的住所为基础，并且在此基础可以添加了一些先进的系统，且可在系统集成部分的控制组件，进一步实现更加方便的管理和服务。它借助了现今火热的网络工程和计算机技术，将家庭当中使用频率高的电器集成在了一起，进行全方位的网络检测，进而实现控制家庭环境，以确保安全，舒适，健康，高效，环保的居住环境。1.1 课题研究的意义在互联网发展的趋势下，居家环境监测产业也随着这股大潮流所兴起。居家环境智能监测系统集成了从原始简单功能到今天的各种功能。将照明，温度控制，安全系统等各种设备或系统集成到您的家庭网络中，以实现对室内和室外的控制，防盗警报，当前环境的监控，使用手机远程查询控制等其他功能。与普通的楼房相比后发现，安装了此系统的建筑不但不会影响基本的住房生活功能，而且还可将最新的信息家电增添到了楼宇通讯之中。借此契机家用电器实现了电气的自动化。具有居家环境智能监测系统的楼房摇身一变成为当今高端新房的代表。将舒适安全效率环境保护和其他标准结合在一起完成了人们对家庭环境的新的理解。它集成了结构，使得系统更具有复杂性。但事物是具有两面性的，借助此系统，用户管理起住房就会变得更加的容易，简化用户与环境的交互方式。所有的这些技术大大的丰富了人们的生活，充分节约了人们的时间。它还可以极大地改善您的房屋安全并确保居住者的安全。从长远来看，在减少能源的浪费和成本的最小化方面，此系统贡献极大的作用，并间接可为国家的发展做出贡献。如今，在各个方面的影响下，世界经济的发展速度已放缓增长，原因是可供使用的石油资源大量减少和不可再生能源的无法替代的性质。在此基础上，为了维护经济正常发展和环境的不再破坏，各个国家都采取了适合本国国情的相关政策。因此在现阶段迫切需要节能环保的建筑物。中国已经重视此问题，并为了鼓励和支持绿色建筑的发展相继出台了鼓励政策。从上个世纪80年代开始，伴随着改革开放和一系列政策的出台，我国经济实现了超高速的发展。许许多多的高楼大厦也从地而起。但是，在和其他发达国家比较后发现,我们国家的居家环境智能监测系统产业远不及它们。目前国内还没有一套关于家庭环境智能监控系统的统一规范和标准，公司都是根据自己的发展趋势制定了适合的产品。此外，伴随着全球环境的逐步恶化，出门在外时我们都会做好防护措施，因为烟雾和沙尘暴等恶劣天气而妨碍了我们的日常生活。人们担心自己的身体健康。无论用户是在家中还是办公室中都有着恐惧心理，出国旅行都己经令人恐惧。因此社会越来越重视此问题，公众的目光也投向了此严重问题。因为居家环境智能监测系统的可持续发展满足了现阶段人民日益增长的生活需求，因此，对此系统的开发有着巨大的潜力，这也是这项研究的重要意义。1.2 国内外居家环境智能监测系统的发展现状于其他国家相比，我国的居家环境智能监测系统的发展还是相形见细。以二十世纪八十年代为例，我国总体发展趋势相对缓慢，生活条件艰苦。饮食和教育是作为生活最为基本的需要。当时的情况下实现智能是不切实际的。然而，随着国家的大力支持，各项激励政策相继出台，调动了对各项科学技术的研发创新的兴趣。人们的生活水平从解决温饱向富裕社会转型。在满足了最基本的物质条件后，人们对住房便有了更深层次的要求，于是住房标准变得越来越多样化。而且，中国是一个人口数目多的国家，对各种住房的需求要比其他国家都要大。因此，在此大背景下，居家环境智能监测系统已经在房地产行业迅速发展。现在有多家公司正在对此进行投资，并正在积极尝试开发更加系统。然而，其发展面临着居多的挑战和难题。首先，随着“居家环境智能监测系统”这个新名词突兀的出现，我国的大多数人还不能了解得十分透彻。他们只知道居家环境智能监测系统的单面含义，实际上并不能充分了解居家环境智能监测系统的原理和本质，并且在短时间内不能完全消化。所以，要想在短时间内完完全全向大众普及是不缺实际的。其次，因为没有统一标准，导致所生产的成品的应用和效果口碑不一，兼容性和稳定性不能满足大众的需求。况且只要有一点的错误就会导致公众的误解和笼统，从而拒绝了整个行业的产品。有些配备智能电气建筑的成本是大大超出普通的建筑需求。但到现在，早期的一些问题已得到解决，居家环境智能监测系统产业正在向高质量方向发展。例如，华为，小米，海尔，腾讯，它们都在开发居家环境智能监测系统方面投入了大量的金钱和精力，并且致力于与以下产品兼容的居家环境智能监测系统的研究。自上世纪末，就已经有人在家用电器的基础上增添了电子科技。家用电子设备也因此出现至世界舞台。从那时起，家庭中的电器就可与通信设备集成到一块，并成为家庭自动化。此概念从那时起就出现了，并且随着时间的推移而发展。通过应用总线技术，用户可以在同一时间内对整个的生活环境进行监视与调节，使其成为实用性更强的业务系统。紧接着，日本和德国等国家对此拥有广阔的前景，并在此方面投入了大量的资金和成本。至此居家环境智能监测系统的发展进入一个前所未有的繁荣时期网。在不到一年的时间内，更加多元化的家庭环境智能监控系统亮相了“亚洲国际家用电器及家用电器展览会它涵盖了生活环境等各个方面。借此机会，世界各地的人们可充分了解此系统，并且许多用户已经准备在自己的房屋中安装此系统。在这个大时代背景下，各家大公司都不愿错过居家环境智能监测系统行业的巨大成就，并且每个公司都花费大量时间和金钱对居家环境智能监测系统行业进行大量投资。2系统总体设计本文我们围绕STC89C52主控芯片来设计居家环境智能监测系统。选取各类适用性强的传感器对系统功能进行丰富。当用户在家时，用户可随时知晓当前的环境指数，以便用户可以控制和调整家用电器。用户不在家时，也可以使用手机的短信功能发送相对应的指令，来获取信息。2.1系统总体设计系统的总体设计便是对居家环境智能监测控制系统的研究。主要的设计要求有下面几项：(1)实时监测当前环境。家庭环境中的温度和烟雾参数由家庭终端传感器收集，随后传送到主控芯片。对数据进行分析后投送到显示屏幕LCD1602中显示其主要的值。用户可以根据实际情况进行适当的修改。此外，当用户不在家时，则可以使用手机查询现场的实时关键条件。(2)阈值调整。由于环境的不同和季节的转变，用户可以适当地对烟雾限值和温度进行调节。调节温度上下限以及烟雾限值并且给用户提供了在不同情况下调节报警值的阈值或温度和烟雾的临界的信息。(3)报警功能。此报警功能主要是由蜂鸣器和短消息来完成的。终端的传感器收集的温度和烟雾值与阈值相比较，若所测数据大于阈值，发出警报，蜂鸣器也正常工作同时，主芯片的控制下，信息通过主芯片所控制的GSM模块发送至预设的移动电话号码，通知用户实时状况或突然的变化。(4)控制功能。为了能使用户更好的对系统进行控制，有更加舒适的设备体验，我们添加了继电器电路，以此实现所谓的控制功能。用户通过手机短信发送指令到时钟电路来控制电路开关。用户也可以在此环节中加入自己想要实现的模块。例如，它可以扩展到房间的照明系统，窗帘的控制等。2.2系统的总体框图在设计本系统时，我们选择51单片机中具有代表性的STC89C52作为中间环节的处理芯片，然后根据所要完成的监测安装相对应的扩展传感器。由这些传感器来获取外部的实时环境数据并交由中央芯片分析和处理，然后将处理后的信息发送至显示屏。若传感器所收集到的数据超过了默认的最大值或者最小值,蜂鸣器启动。同一时间内，GSM模块同步进行启动进行工作，将报警信息发送至接受信息的电话号码1。此外，用户还可以凭借该系统设置烟雾和温度极限。也就是说，用户可根据有关条款对烟雾和温度数据极限的规定或者自己对家庭环境的认识等方面设置自己想要的上下限。由于环境的不同、天气的变化、季节的轮回等因素，用户也可以考虑这些因素，设置多组数据的上下限，以便在不同的时间段内切换使用“引。本系统的主要运作方式如图2.1所示：图2.1系统总体框图3硬件电路设计本文主要监测的是家庭环境中CO的浓度和温度。因此本系统大致可拆分为三大模块。第一是中央芯片控制模块STC89C52,第二是家庭终端电路这一大模块，第三则是GSM通信这一个重要模块。借助这三种模块可分别获得所需信号，并最终将信号整合在一起|呵。我们重点介绍这三大模块。因为继电器模块可以扩展到这三大模块之中，在此我们不过多赘述。3.1 STC89C52SISTC89C52它是系统的主控模块。它调动其存储器中的程序，同时调动其4个并行端口I/O中完成对其余模块的控制I。STC89C52芯片具有下述的功能和特点，如表3.1所示：图3. 1 STC89C52实物图指令MCS51指令系统FlashROM可反复擦写大于100O次I/O口32个双向I/O口RAM8x256bit时钟频率0-24MHz定时/计数器中断3个16位可编程定时/计数器中断中断源8个中断源，其中包含2个外部中断源其他低功耗空闲、唤醒功能等表3.1主要功能特性表STC89C52的实物如图3.1所示。接着我们介绍STC89C52芯片的各个引脚。VSS引脚接地，VCC引脚接高电平5V电压。其他引脚如表3.2所示。表3.2引脚功能表引脚功能特性XTAL1/XTAL2放大器输入端/放大器的输出端RST/VPP复位信号输入端/在VCC处于掉电情况时，接用备用电源ALE/PROG锁存PO口送出的8低位地址/输入编程脉冲EA/VPP外部访问使用/编程的允许电源PSEN外部程序存储器的读选通信号PO8位漏极开关型双向I/O端口Pl8位准双向I/O端口P2内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口P3内部带上拉电阻的8位多功能双向I/O端口电源模块：不能低于3.4V,也不能超过5.5V。这是STC89C52工作时的电压范围（别称：5V单片机）。由上可知，当其工作时，他的驱动电压只不过是一个范围区间。但是，如果驱动电源电压高于5.5V,则不能连接到主芯片，以防止电压过高导致芯片的损坏。除此之外，当驱动电压小于3.4V时，不会对芯片造成损坏，但其不能正常运作。因此我们常用5V电压来驱动其工作，也就是“5V单片机L因为其的驱动电压较低且考虑使用方便等因素，我们使用USB方式进行供电。其电路如图3.2所示：图3.2电源模块电路图对于单片机，我们需要提及它的思想“晶振”。依据我们的需求，将合适的晶体振荡器连接到电路当中，由它来产生特定的正弦波。由于其电路特性和晶体振动，所生成的正弦波也具有特定的极值与频率。晶体振荡器有源晶体振荡器和无源晶体振荡器。两种的功能基本相同，但是无源晶体振荡器不能启动振荡器，原因是它只具有两个非极性部分。然而有源晶体振荡器有四个可连接到外部的引脚，且尺寸稍大。它是振荡器的完整本体，包括晶体、晶体管、电阻和阻容元件。有源晶体振荡器是一个完整的振荡器，而无源晶体振荡器自身无法振荡起来。因次，主控芯片必须为其启动振荡。在价格方面，购买无源的成本通常低于有源。复位电路：我们在单片机的周围串联一段复位电路，用于连接一些固定的复位引脚。对于不同型号的单片机有着截然不同的连接复位电路的方式。STC89C52使用的复位电路主要如图3.3所不：图3.3复位电路图3.2 GSM模块3.2.1 GSM模块介绍GSM它是一个具有超多功能的集成功能模块。外观是标准的接口，但内部空间很大。它包括众多子模块部分，有基带处理部分、存储部分、射频部分等。在功能方面，其与普通手机几乎无差异。除了没有按钮操作部分，屏幕显示部分，电源部分等外，它实现了与手机相同的功能，例如发送短信等。因此我们看来，它与手机的功能几乎完全相同，并且还与手机在开发和使用过程中有密切联系。在早期开发中，一部分的手机制造商购买了GSM模块，在上面添加了部分简单的设备，至此手机的前身已经出现，并且在随后的发展中日益强大。该模块对于解决手机生产过程中所存在的问题与疑难点有不可替代的参考意义。这意味着手机本身可以完成射频传输，并且在基带处理方面有着巨大的进步。这些优势大大缩减了手机的生产周期UL在此次设计中我们使用TC35模块。它是由西门子公司所设计。它没有连接其他外部电路，但也可以执行FR,HR,EFR和其他编码。其可实现最为基本的数据传输。TC35模块对电源有着及其严格的要求。电源电压必须保持在高于3.3V且低于4.8V。其电流状态范围为：休眠时为3.5mA,唤醒时为30OmA（峰值时高达2.5A）。在连接了电源后，TC35模块会根据当前的工作环境来调控指示灯的闪烁情况。通8常，当TC35模块熄灭时，LED灯不会打开。但是，当SlM卡未插入或者身份信息的验证尚未完成，又或者是其身份信息功能没能正常打开，一直处于搜索网络状况下，LED灯将亮起六百毫秒，然后关闭六百亳秒。这次我们所使用的TC35是一个功能齐全，效率高的模块。在TC35模块中，我们需要连接一个SlM卡槽并插入一张可以正常使用的SlM卡，它才可以完全独立，升级为GSM模块。3.2.2 串口通信当GSM模块收到来自所设定电话的指令后，STC89C52芯片需要分析相应的指令,并执行相应操作。然而GSM模块和主芯片的工作电平不同。TC35属于CMC)S类，但STC属于TTL类，这两者之间的交互通信不能正常进行。所以在其中间，我们需要增加一个电平的转换环节。我们在这里使用MAX3232进行对两者电平的转换。GSM模块连接的串口电路和STC89C52单片机的实物如图3.4,3.5所示：图3.4串口部分电路图图3.5串口部分实物图3.3 家庭终端电路3.3.1 温度监测模块整个温度模块以DS18B20温度传感器进行开展。温度信息在被监测出来，由STC89C52进行对数据的处理分析。温度的具体值可通过显示屏读取“叫虽然DS18B20的测温范围很大，是在-55°C到125之间。但是根据我国所颁布的室内空气质量标准可得到：家庭环境的适宜温度在夏季时的标准值为22至28C,在冬季时的标准值为16至24O因此在后面的程序编写中，我们将温度传感器的测温范围缩小到16至28C即可。DS18B20温度传感器电路和实物如图3.6所示图3.6温度监测电路图及实物图3.3.2 蜂鸣器报警模块蜂鸣器报警模块是在烟雾或温度超出所设定的范围时进行运作。由单片机的时钟电路向蜂鸣器同步发送信号。在这里我们使无源蜂鸣器，其电路和实物如图3.7所示：图3.7蜂鸣器报警电路图及实物图3.3.3 烟雾监测模块在这个模块中，我们主要监测的是煤气的当前浓度，也就是环境中CO的浓度值。用户可能会因为某些原因会造成煤气泄漏，而根据我国所颁布的室内空气质量标准得出：Co每小时的均值应小于Iomgzm3。因此我们有必要及时发现有煤气泄漏。本次设计中我们采用MQ-7传感器以实现监测功能。由于MQ-7传感器所测得的数据是以模拟信号的方式存在，所以我们采用模数转换。这里我们选择ADCO832转换器来完成对模数转换功能的实现，在将信号转为数字信号后，传送至单片机【。ADC0832转换器的主要电路及实物如图3.8所示：图3.8烟雾部分电路图及实物图3.3.4 继电器控制模块在这里我们采用一些较为简单的继电器。它们可以满足控制家用设备的条件，顺便检查家中其他的电气设备是否能够正常运行。我们将继电器的一端与外部三极管相连，同时并联一个二极管，另外一端接地。在电压满足继电器的使用条件时，外围的继电器电路会形成一条回路，接着继电器正常启动运作；否则，继电器不能正常使用。我们使用的继电器型号为SRD-5VDC-SL-C,其部分的电路与实物图如图3.9所示：图3.9继电器部分电路及实物图3.3.5 按钮控制模块按钮控制部分有多个按键。Kl键用于前后切换主界面和烟雾调节界面，它是一个模式切换键位。在进入厌恶调节界面时，我们可以通过K3和K4来调节数值。K2键用于切换其它界面至温度调节界面，它是一个温度切换键位。在温度调整页面内，我们可使用K3按键和K4按键进行调整。K3按键是增大阈值的按键，为增加量键位。K4按键是减小阈值的按键，为减少量键位。K5按键作为确定键位，服务于K3,K4o在使用K3,K4调整好阈值后，按下K5按键123。按钮控制模块的电路与实物如图3.10所示：图3.10按钮控制部分电路及实物图3.4 总体电路对上面所介绍的三部分进行整合，我们便可得出总体的电路图。当然，我们也可以适当的改变终端控制电路。最终我们可以得到总系统的控制电路。主要操作方式是经手机终端把所要查询的信息发送到系统，并通过GSM模块将信号处理后送达主芯片，接着接受其反馈信息，最终由用户决定是否需要对终端设备进行调整和控制。总体的硬件电路图见附录A。4系统软件的设计4.1 流程图设计4.1.1 系统主程序的流程图设计在系统设计中，首先是对实时烟雾的浓度和温度的准确测量，在克服了外界条件的影响下，尽可能使用精度高的传感器，以此来获得当前状况下所需要的数据。得到了所需要的数据后，通过A/D转换，将信号发送至单片机中，然后通过单片机将当前数据与所设定的温度和烟雾阈值进行比较处理，接着进行相对应的报警操作和GSM的信息发送。综上分析，可得出系统的主程序的流程图。系统的主程序流程图如图4.1所示。图4.1系统的主程序流程图4.1.2 系统部分子程序的流程图设计在主程序的设计基础上，分别设计了GSM短信报警及蜂鸣器报警程序和烟雾信号转换程序。在这里中，我们需要给蜂鸣器设置一个固定的报警时长为120s。用户也可以依照各自需求来设定报警时长。在设置完成后，蜂鸣器就不会因为用户不在家而长时处于报警状态。图4.2所示为GSM模块和蜂鸣器在数据超出阈值以后进行短信报警和蜂鸣器报警程序流程图。图4.3所示为在烟雾传感器监测到数据之后，经过A/D转换后，将模拟信号转为数字信号的程序流程图。图4.2GSM短信报警及蜂鸣器报警程序流程图图4.3烟雾信号转换程序流程图4.2 调试软件程序根据主程序和子程序流程图，编写程序。常用的单片机程序设计语言有C语言、汇编语言。其中汇编程序它的执行速度很快，可由编程者优化。但是汇编程序存在一定的短板：它是机器语言的助记符，指令功能弱，难记。它适用于数据存储器和程序存储器较小的老式单片机。但是C语言是一种高级语言，它编写起来简单易懂，是现阶段广泛使用的单片机开发语言L我们使用C语言编写。具体程序见附录B。5系统仿真及调试5.1 系统仿真软件本设计采用楔形程序和Proteus仿真软件编写功能测试，极大地促进了单片机的开发和仿真。我们采用的C语言的兼容性软件开发系统，是由美国KeiI公司开发：KeilC5K其包括了众多的模拟调试器。我们这次的编程使用的是C语言。它可以很容易地集成到环境中，并通过强大的软件建模工具使功能加倍。“Proteus”是LabCenterElektronics开发的EDA工具软件。它的仿真功能强大，是目前较好的用于模拟单片机和外围电路的工具。5.2 系统仿真(1)打开ProteUS软件，绘制电路原理图，下载keilC程序，开始仿真，初始化正常后，LED数码管会显示一个“thermometer”的初始化界面，绿色LED灯亮。初始界面如图5.1所示，Proteus中无STC89C52型号单片机,选引脚图相同的AT89C51代替。C1P2(A8 P21XAP2 2/A10 P2MM1 P2 4MJ2 P2XA13 P2 6/A14P2 7/A15P3<O P3 P3GM P37TO圆典然a SsS8S22产Qi 8LLhernonetr1KTALIXTAL2P3.RXDIU-IG P0.1XAD1 POzAD2 P03XAD3 P0.4XAD4 POaADS POB(ADe PO7XAD701 ： 2N2905-BUZt ：图5.1初始化界面 影影liyBUZZfR(2)烟雾传感器和温度传感器进行实时监测，并在液晶显示屏上显示限定数据和即时数据。如图5.2所示。LiniT 38.0 + 37.564留学系雷3 oss图5.2当前温度和烟雾值(3)按下UP键会增加限定的温度值,按下DoWN键会减少限定的温度值和烟雾值。调节限定值如图5.3、5.4所示。1.iniT39.?+3?.50-u- XTAlI2 XIAL2q-a- RST.d。dU1POOXADO POIXAOi P0 2D2 PO3XAD3 P0 4XAD4 POSXA£6 P0 6XACe P07XM>7ps6 ALE CAP2CMA8P21/A9P2.2XA10 P2 3/A11 P2.4M2P2SK13 P2.614P2.7AA15P3XD P3irXD P3 2庖至 P3.3MfP3.4/T0P3.5A1P36P37WAT8C512图5.3增加上限值LIHIT 36.5 + 27.50_£QQQaQQDo Dl D2 D3 04 D5 D6 D7A8 M 10 11 12 13 14 15 叵 f TO TlR而RP1U2J7图5.4减小上限值(4)DS18B20会一直检测当前温度和烟雾值，当前温度超过所限定的温度值和烟雾值时，绿色LED灯灭，蜂鸣器报警。如图5.5所示。1.MOI6L1.iniT38.0+42.50U1XTALlXTAL2POaADO PoMADl P02/AD2 P03TAD3 P0."AD4 PosrAD5 PJrAD PO7/AD732PSeN ALf EAP20/A8P2.1/A9P2 2XA10P2 3XA11P2 4XA12P2 5XA13 P2WA14 P2 7XA1SJQ> i0 2 «d1 、 di 3d" 常"dT> 、 >3 SiL22L. 23f>3.0R×D P3.1/TX0 P3 2XNf" P3 3fP34TT024 161LO P36.R5PA<-9BUZ1图5.5报警5.3系统调试本系统的调试分为三大环节：一是硬件电路的检测，二是软件的调试，三是软硬件的结合。通过硬件检测可以发现在焊接工艺中存在的问题，比如漏焊、错焊。也可检测出元件有无使用错误等问题。软件测试部分主要介绍了程序设计方面的内容，从语法结构到逻辑，我们都必须做到仔细斟酌。当程序编译，运行无误后，可将程序输入至芯片±0最后将软件与硬件结合在一起，进行整体的调试。总体实物图如图5.6所示。图5.6总体实物图结论本文主要研究了以51单片机为核心的智能家居环境监控系统的设计。首先对各类有关文献的搜集整理引用，确保了该方案的可行性，规划系统的总体设计。然后进行对单片机的有关原理的研究及所需要的各种组件的连接进行分析，对系统的硬件电路所需要的模块进行合理的设计与选取。接着就是对系统软件的设计。首先根据前面的分析，确定出系统主程序与子程序的流程图，利用Keli编程软件完成系统的语言编程，程序所使用的语言是C语言。最后在虚拟环境下对所建立的系统进行测试与分析，查找是否有环节出错等问题。在解决完各类问题后，就开始对系统实物的调试。最后将程序下载到指定的芯片中，整合软件和硬件，进行整体的调试。参考文献1林贤光.智能建筑建筑发展的必然趋势和进步的标志J中国科学2012,(5):18-30.2吕莉,罗杰.居家环境智能监测系统及其发展趋势J.计算机科学现代化，2009,(2):225.3程大章.智能住宅小区工程建设管理M.上海：同济大学出版社出版社，2010.4徐欣,樊一华.居家环境智能监测系统：现状、研究与思考J.电子产品世界，2013,(3):1-28.15刘晓胜.智能小区工程技术导论M.北京：电子工业出版社，2001.6杨晓林.现代住宅小区智能化电气设计J.建筑管理现代化，2005,(4):20-25.李东明.基于MicroPython和ESP32的家庭环境监控系统设计J.科技创新与应用.2021(34):32-35.8angHyunPark.Smarthome-digitallyengineereddomesticlifeJ.PersonalandUbiquitousComputing,2003,7(4):1-5.王浩.单片机利用GSM系统收发短消息J.中国新通信.2008(07):31-3310王海文.单片机应用于实践项目化教程M.北京：化学工业出版社，2010.11卢伟.基于STM32的家庭互联网检测系统设计J.电子产品世界.2022(04):3斗37任鲁涌,王津.基于51单片机的居家环境智能监测系统设计J.集成电路应用.2021(11):7-913史利东.基于数据融合的智能家居环境监测系统研究与设计D.太原科技大学.2021(01)14潘晓贝.基于ZigBee的家居环境监测系统硬件设计UL湖南工业职业技术学院学报.2021(01):73-7715谢苗苗,李华龙.基于模糊控制理论的嵌入式家居环境智能监控装置设计J.南华大学学报(自然科学版).2020(04):98-10416盛盟.基于物联网的家庭安防系统设计J.信息记录材料.2020(02):205-20617张亮.基于ZigBee技术的智能家居环境监测系统D.武汉科技大学.2009(02)18张紫谦，衷卫声，梁凯.基于Android终端的物联网家居环境监测系统设计J.测控技术.2016(02):108-111+12319刘练,周凤星.基于APP的智能家居环境监测系统的设计与实现J.计算机测量与控制.2014(07):2018-2020+202320黄松茂.基于STM32的家庭环境监测系统的设计与实现D西北师范大学.2018(01)21佟建波.“基于工作过程系统化”的教学模式应用于单片机C语言案例教程教学的研究与实践J.职业.2019(03):30-32.致谢在背上书包向学校出发之前，我便对将来的四年大学时光怀有憧憬与向往。一踏进校门，就有热心的学长给我们讲述学校里的“风土人情”。而现在我即将走出校门走入社会，回首遥望，感慨万千。在学校的各种历练中，我成长了许多，并转化为无形的生活财富。在此我表达由衷的谢意，并为它们送上我真挚的祝福。首先，我要感谢我的指导老师吴正苗老师。从开始选题到毕业设计结束，吴老师给与了我莫大的帮助。在她的悉心指导和不懈的支持下，我克服了各种难题，并学会制作简单的单片机系统。她为人和善、兢兢业业，无时无刻在为我们着想。不论在学习上还是在生活中，她都会照顾到每一个同学，而且为了我们做毕业设计提供良好的环境和条件，在此我再次感谢吴老师。其次我要感谢一直陪伴在我身边同学们，班主任老师和各位老师们。在这短暂的四年生活中，他们对我在学习和生活方面的影响尤为深刻。使我不论是在学习中，还是在思想方面都能有一个良好的氛围。他们是我不断进取和努力的发动机。最后我要感谢身在家乡的亲人们。是他们不教育我，开导我，鼓励我，支持我,让我都能有着不竭的动力去学习，去努力去拼搏。而且不论是风雨，还是彩虹，都少不了他们独特的身影。最后希望自己能够顺顺利利地完成学业，并在今后的学习和生活中，依旧孜孜不倦,不懈奋斗。希望各位同学们以梦为马，不负韶华。祝愿各位老师们身体健康，工作顺利，桃李满天下。附录A电路图C8C12HHQP711uCllCaP0.1uFUST.RGNDVCCGNDTIOUTRIINC2-RIOUTV-TIWT2OU1T21NR2IMU0LTMAX23216ITTT12_Ti"ioP319P30附录B程序清单voidmain()(beep=0;开机蜂鸣器启动delay_lms(200);PO=Pl=P2=P3=Oxff;/初始化IO口为高电平timejnit();/初始化定时器w