基于物联网的智能厨房硬件系统设计与研究Word格式文档下载.docx
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I
ABSTRACT
AlongwiththeadvanceoftheInternetofthingstechnology,theapplicationofintelligentkitchensysteminpeople'
slifemoreandmorewidely,canbringagoodintelligentkitchensystemisveryconvenientandcomfortablelife.
Intelligentkitchensystemisdividedintotwoparts,onepartissoftwareanduserinteraction,theotherpartishardware,includingasinglechipmicrocomputermaincontroller,aseriesofsensorsandWiFicommunicationmodule.Thisdesignistherealizationoftheintelligentkitchenhardwaresystem,themainfeaturesinclude:
thetemperaturesensordataacquisition,combustiblegassensors,dataacquisition,CO2sensor,dataacquisition,dataacquisitioncamera,LEDlightingcontrol,andsendthedatatothemobileterminal,receivingmobileterminalcontrolinformation,toimplementthecontrolofthehardware,themobilevideotransmission,andotherfunctions.
Thisdesignprovideshardwaredesignandimplementationforkitchenintelligence,hardwaresupportandtransmissionofunderlyingdatainformationfortherealizationofsoftwarelayerfunctionofintelligentkitchen.
Keywords:
SmartKitchen；
IoT；
Sensor；
SCM；
II
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1系统开发的背景、目的及意义 1
1.2国内外发展现状 1
1.2.1国外发展现状 1
1.2.2国内发展现状 2
1.3可行性分析 2
1.4系统设计与方案 3
1.4.1系统需求 3
1.4.2系统方案设计 3
第2章系统设计方案 5
2.1系统开发环境与工具 5
2.2系统总体结构 5
2.2.1系统原理图 6
2.3系统的组织结构介绍 6
2.3.1STC12C5A60S2单片机 6
2.3.1WiFi模块 6
2.3.2DHT11温湿度传感器 7
2.3.3MG-811二氧化碳传感器 7
2.3.4MQ-2烟雾传感器 8
2.3.5LED灯 8
2.3.6蜂鸣器 8
2.3.7ADC0809模数转换模块 8
2.4本章小结 9
第3章硬件系统实现 9
3.1通信原理 9
3.1.1WiFi通信-配置WiFi模块 9
3.1.2TCP通信 11
3.1.3RS232串口同信 11
3.2具体的硬件连线 11
3.3单片机程序设计 13
3.3.151C语言单片机编程与工程建立 13
3.3.2单片机程序分析 14
3.4本章小结 19
第4章系统测试与性能分析 20
4.1硬件系统与软件交互结果 20
4.2本章小结 22
总结 23
参考文献 错误！
未定义书签。
致谢 错误！
第1章绪 论
1.1系统开发的背景、目的及意义
随着社会的不断发展和网络通信技术的不断更新以及物联网技术的兴起，各种智能设备在人们日常生活中的应用日益广泛，这种现象不仅改变了人们的生活方式，同时也改变了人们对生活的理念。
智能家居系统是一个集计算机、通讯和消费于一体的3C系统，是一个巨大的网络终端。
简单的说，就是一个可以实现像通讯设备、家电、计算机和家庭照明系统的互联，能够实现实时信息通信和远程监测。
新的理念也使人们对于生活质量有了更高的需求，随之而来的就是各种智能生活设备的出现，比如：
可穿戴设备、扫地机器人、智能音箱、智能影音、智能厨房等。
其中智能厨房是软硬件结合与网络通信技术最具代表性的智能家居设备。
基于物联网以及其相关技术发展的智能厨房系统受到了人们越来越多的喜爱。
作为智能家居一部分的智能厨房，正在乘着现代网络的智能硬件的进步的浪潮一步一步的更新换代，而随着智能手机的普及，人们希望可以利用手机来监控和控制任何属于自己的东西。
而且现在许多家电厂商和互联网公司也已经开始陆续推出了自己的智能家居设备，比如小米公司的扫地机器人、智能台灯、智能窗帘等。
现在虽然有许多大公司都在设计和开发自己的智能家居系统，但是真正能够在实际场景有所应用的是非常少。
而且在厨房环境监控方面很少，像是二氧化碳浓度、可燃气体浓度、湿度和温度的监测。
本设计将物联网技术应用于家居厨房，极大的满足了人们日益增长的生活需要。
通过手机可以随时随地掌控家居厨房，让人们的居住环境变得更加舒心、智能化和更高的安全指数。
随着物联网技术、传感器技术等的不断发展，智能厨房系统正在逐渐改变着我们的生活习惯。
本设计研究的智能厨房硬件系统能够为人们提供更安全、更舒适、更温馨的生活环境，更好的享受家庭生活具有极大的现实意义。
智能厨房，是以住宅为平台，利用物联网设备和传感器实现对厨房里各种信息的实时监测和厨房电器的管理的综合系统，其中涉及了计算机网络、TCP通信技术、视频采集等多种技术，厨房本是住宅的核心之一，而智能厨房则是给这个核心增加了与人互动的能力，可以让人们的居住环境变得舒心和智能化。
1.2国内外发展现状
1.2.1国外发展现状
厨房算的上是家居生活中极为重要的一部分，但是厨房的空间发展过程是非常漫长
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的。
厨房空间发展不仅受到了科学技术的影响，同时也能够反映出当时的社会结构、地理组成和人文环境的变迁。
而且西方国家比起我们国家更早重视了厨房空间的设计。
美国的联合科技公司早在1984年就已经将哈佛市的一幢大楼进行了现代化改造，其中就融入了“建筑设备信息化、整合化”等概念，利用计算机对大楼内的空调和照明设备进行监控，这是全球第一个“智能型建筑”，后来到很多发达国家就都效仿建造自己的智能家居建筑。
后来的几年加拿大和欧洲的几个国家都建造属于自己国家风格的智能建筑。
2003年初，韩国的三星公司推出了智能家居系统，并且在2015年三星公司推出了智能家居hub2.0产品，这款产品可以控制与之相连的各种家电设备，还能兼容多数的第三方设备。
1.2.2国内发展现状
虽然，世界各大公司都纷纷提出各项健全的智能系统的解决方案。
但是由于国际家居标准还不是十分的全面，所以设计一个适合自己国家的家居系统是现在首要解决的问题[2]。
与其他国家相比，我们国家对于智能家居的研究起步比较晚，在上个世纪九十年代，“智能家居”的概念才被引入中国，从有了概念到在国内不断推广智能家居用了差不多十年的时间。
2010年，童晓渝、房秉毅、张云勇在《物联网智能家居发展分析》中分析了物联网家居的现状。
人们对于生活水平的要求不断提高，更加智能化的家居设备需求量会大幅提升。
目前适用于作智能家居系统的主控制器有几种，一种ARM旗下的Cortex-M系列芯片，还有一种基于51单片机和一些由51单片机扩展衍生出来的升级版的51单片机。
单片机因为其具有体积小、功耗低、控制功能强、使用灵活等优点而广泛应用于仪
器仪表、家用电器、智能家居、医用设备航空航天等领域。
1.3可行性分析
本智能厨房硬件系统通过主芯片、传感器、摄像头和WiFi模块等实现对厨房信息的实时监视和控制，其中主芯片选用STC12C5A60S2单片机，将传感器采集的数据通过
WiFi模块发送给移动端的APP，WiFi模块通过其连接的摄像头能够将厨房内的实时画面发送给移动端的APP。
无论是需要用到的主芯片、各种传感器还是WiFi视频通信，这些技术都已经发展得比较成熟，只需要把这些技术整合研究、分析、组合，把整个硬件系统搭出来，再加上单片机编程就可以完成此设计，再加上国内外智能家居的发展案例，此设计，无论是从理论上还是实际上，可行性极高。
STC12C5A60S2单片机在市面上的价格20、30元不等，数模转换模块15元左右，
WiFi模块的价格为150元到200元之间而且自带USB摄像头，在所选用的传感器中二氧化碳的价格最贵在200元左右，其他传感器和元器件在几元到十几元不等，所以整套
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系统元器件价格在500元左右，与智能家居市场上几千元甚至上万元不等的售价相比还是十分经济和划算的。
本设计所用到的所有元器件在市面上都可以正常买到，所带有的视频监控功能由用户自行决定设备放置的位置，不涉及用户隐私等方面的问题。
智能厨房能够解决厨房环境问题，从社会层面来看可行性很高。
1.4系统设计与方案
1.4.1系统需求
1、对智能厨房的国内外发展情况作调研分析，国外发展智能家居比较早，已经有很多的智能厨房设备，并投入生活中，而国内智能家居较国外相比起步很晚，产品类型少，实际应用少，市场前景巨大。
2、因为家庭厨房一般是独立封闭的空间二氧化碳浓度超标导致空气质量下降，所以有必要监测二氧化碳浓度。
3、由于人们忘关煤气或者煤气异常泄漏会有危险，所以要有可燃气体浓度的监测，当可燃气体浓度过高时会发出警报。
4、通过监测厨房温度可以判断厨房是否发生火灾，当温度达到一定数值的时候会发出警报，而且在高温环境下人体可能会出现不适甚至晕倒的可能。
5、有时人们需要对食物烹煮几个小时，通过实时视频就不需要一直在厨房等着了。
6、有时候人们会忘记关厨房灯，通过手机APP就可以十分方便的把灯关了。
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