互联网 家庭智能监测仪系统设计

 2023-01-14 12:01

论文总字数:23931字

摘 要

本文完成了基于STM32F103单片机的燃气以及温、湿度检测系统设计,使用DHT11温湿度传感器检测当前温度和湿度,MQ-2气体传感器监测燃气浓度,并通过AD转换模块将模拟量转换成数字量,发送到单片机,LCD1602液晶显示屏显示当前检测到的温湿度值和烟雾浓度值。单片机通过ESP8266 WIFI模块与手机进行通信,把当前的数据发送到手机APP显示。按键可以设置温湿度和烟雾浓度的报警值,当检测到的温湿度或者烟雾浓度达到最高数值时,蜂鸣器发出警报。

关键词:STM32F103单片机;温湿度传感器;气体传感器;报警

Design of Internet plus home intelligence detector system

ABSTRACT

This paper introduces a smoke, temperature and humidity detection system based on STM32F103C8T6 single-chip microcomputer in detail. The DHT11 temperature and humidity sensor detects the current temperature and humidity. The smoke sensor monitors the smoke concentration and converts the analog quantity into a digital quantity through the AD digital-to-analog conversion module Sent to the MCU, the LCD1602 screen displays the current detected temperature and humidity values and smoke concentration values, the MCU communicates with the mobile phone through the ESP8266 wireless module, sends the current data to the mobile phone for display, and sets the temperature, humidity and smoke concentration through the buttons The upper limit of the alarm, when the detected temperature and humidity or smoke concentration exceeds the upper limit, the buzzer alarms.

Keywords: STM32F103; single-chip microcontroller; temperature and humidity sensor; smoke sensor; alarm

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

1.1 选题背景 1

1.2 智能控制检测系统的发展现状与前景 1

1.3 课题任务 2

第二章 硬件电路设计 3

2.1 总体设计 3

2.2 电源电路 3

2.3 STM32单片机 4

2.4 传感器及报警模块 5

2.4.1 ESP8266 WIFI模块 6

2.4.2 MQ-2气体传感器 6

2.4.3 DHT11温湿度传感器 7

2.4.4 8050蜂鸣器 8

2.5 LCD1602液晶显示屏 8

2.6 按键控制电路 8

2.7 电路原理图 9

2.7 实物图 9

第三章 软件系统设计 10

3.1 主程序 10

3.2 按键子程序 10

3.3 温湿度检测子程序 13

3.4 燃气检测检测子程序 13

3.5 LCD1602显示子程序 14

3.6 ESP8266无线通信子程序 16

3.7 报警子程序 18

3.8 下载方法 18

第四章 系统与功能调试 19

4.1 单片机功能调试 19

4.2 App功能实现 21

第五章 总结与展望 24

参考文献 25

致谢 26

附录 27

第一章 绪论

1.1 选题背景

互联网 技术已经进入到家庭服务行业,随着《中国制造2025》提出,中国制造已经走向“智”造,基于物联网平台实现家庭智能防火防盗多功能系统非常有意义。物联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起,形成人与物、物与物相联,实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。[1]本项目的智护系统在发生火灾或者是窃贼进入时发出警报,并能报警。在主人离开家时,能够自动实现状态切换,进入警备防范状态。同时室内外装有湿度、温度传感器,通过对室外空气状况的检测自动控制窗子的开或闭。在冬天或者是夏天我们还可以通过手机“预约”启动空调,当我们到达家里时,温度正好合适。如今物联网技术大量的运用于智能家居的行业中,越来越多的人追求舒适安全的居住环境,智能家居将在未来一段时间内迅速发展。

1.2 智能控制检测系统的发展现状与前景

随着电子信息技术,控制技术的日益提升,社会信息化的逐步加快,促使人们的生活、工作、学习以及通讯的关系日渐紧密,信息化社会在改变人们生活习惯和工作方式的同时,也对我们的传统住宅提出了挑战。[2]我们可以发现,人们开始转型开始对于生活品质的追求,生活中人体舒适度优良便成了幸福指数之一。

除了工作以外,家是人们待的最久的地方,良好的室内环境,如合适的温度和湿度,是能够让人们感到舒适的重要标准。过高、过低的温度或过于潮湿、干燥的环境,都会使人感到不舒服,它间接干扰着人们生活的舒适度与否以及情绪高低。人们对家居的要求早已不再只是简单的物质空间,更为关注的是一个高度安全、舒适以及美观方便的居住环境,先进的通信设施,完备高效的信息终端,自动、智能的家电,网络化的资源管理及购物方式等等。[3]智能化的家居在逐渐增长的需求下,应用也越来越广泛了。

传统的室内温、湿度测量通常是手动完成,通过水银温度计、湿度计等传统测量仪器来进行测量。但这种方法不仅非常需要耗费人力,还存在测量误差。同时这种方式也并不能实现温湿度的实时测量。因此大家需要集成性更高,而且精度高,误差小的检测工具来替代传统的手工方式。

随着现代电子技术的快速发展,各式各样的新材料也与日俱进。人们逐渐开始追求数据信号采集的准确与及时,因此传感器、单片机在新时代的需求下得到了重视。人们把单片机、传感器和显示器组合起来,加上辅助电路,组成一个只能的温、湿度检测装置。单片机在系统控制方面准确又稳定,且在如今的生活与生产中应用范围十分广泛,所以它起到一个特别大的作用。本次毕业设计中,结合了单片机与传感器的应用,同时也是对家庭智能监测仪装置开创了一个全新的思路。它有效的达到了人们追求的可靠性,精准性,时效性和便捷性。

家居智能化系统的概念起源于上世纪70年代的美国,随后,传播到欧洲、日本等国并且得到了很好的发展。在我国,智能家居这一概念推广较晚,约在90年代末家居智能化系统才得以进入国内,但发展速度惊人。[4]至今为止,家居智能化系统已经应用的很多的小区及住宅。

1.3 课题任务

该项目以单片机为控制核心,基于物联网(IOT)技术,通过检测室内状况实现火情报警,并及时以APP通知的形式通知用户,实时进行温湿度、可燃气体浓度检测等,并在LCD屏以及用户手机上显示,以提供更安全更舒适的家庭生活环境。

第二章 硬件电路设计

2.1 总体设计

本次设计基于STM32F103单片机,通过DHT11温湿度传感器检测当前的温、湿度,MQ-2气体传感器监测有害气体浓度,将采集的模拟量值通过AD数模转换模块转换成数字量,发送到单片机。LCD1602液晶显示屏显示当前检测到的温、湿度和有害气体浓度。通过按键可以设置温、湿度和有害气体浓度的报警值,当检测到的温湿度或者烟雾浓度达到最大值时,控制蜂鸣器进行报警。此外单片机通过ESP8266 WIFI模块和手机进行通信,将检测到的数据发送给手机端,并展现在APP上。主要的功能包括以下几点:

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