安全型 温度湿度气敏智能家居 毕业设计.docx

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安全型温度湿度气敏智能家居毕业设计

本科毕业设计

题目：

安全型智能室内

控制系统的设计

学号：

0074813143　

姓名：

邓明星

班级：

07机工A1

专业：

机械电子工程　

学院：

机电工程学院

入学时间：

2007级

指导教师：

何成、王振华　

日期：

2011年5月13日

毕业设计独创性声明

本人所呈交的毕业论文是在指导教师指导下进行的工作及取得的成果。

除文中已经注明的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：

日期：

安全型智能室内控制系统的设计

摘要

课题基于安全、健康、智能、节能的理念而开发研究的室内控制系统，对室内温度、湿度、气体浓度（主要是存在安全隐患的、可燃性的气体，如天然气，一氧化碳）进行监测。

创造一个安全型、健康型、智能型室内控制系统。

把温度控制在一个温度、湿度控制在一个舒适的范围里面、并且实时对室内的存在安全隐患的气体进行监测。

做出一系列的反应。

温度过高、过低，通过空调调节；湿度过高、过低，通过水汽制造机和干燥机控制；有害气体浓度过高，通过报警和排气装置处理。

在21世纪的今天，迫切需要一个这样的智能型系统

关键词：

温度、湿度、气体浓度、智能控制系统、报警

Thesafeintelligentinteriorcontrolsystemdesign

ABSTRACT

Subjectbasedonsafe,healthyandintelligentenergy-savingconceptsanddevelopmentresearchindoorcontrolsystemofindoortemperature,humidity,gasconcentration（mainlyisunsafe,combustiblegas,suchasnaturalgas,carbonmonoxide）formonitoring.Createasafe,healthy,smartinteriorcontrolsystem.Thetemperaturecontrolinatemperature,humiditycontrolinacomfortablescopeinside,andreal-timerightindoorunsafegasformonitoring.Makeaseriesofreactions.Temperatureistoohigh,low,throughtheairconditioningregulation;Excessivelyhighhumidity,toolow,throughthewatervapormanufacturingmachineanddryingmachinecontrol;Theconcentrationofharmfulgasesisexorbitant,throughalarmingandairexhaustdeviceprocessing.Inthe21stcentury,theurgentneedtosuchacontrolsystem

Keywords:

Temperature,humidity,gasconcentration,intelligentcontrolsystem,alarm

第1章绪论……………………………………………………………1

1.1控制系统的研究背景……………………………………………1

1.2控系统的研究现状………………………………………………1

1.3课题研究的意义…………………………………………………2

1.4要研究的内容……………………………………………………2

第2章室内控制系统的硬件设计……………………………………3

2.1单片机的时钟、复位电路………………………………………3

2.2数码管驱动电路…………………………………………………7

2.3温度传感器检测电路……………………………………………12

2.4湿度传感器检测电路……………………………………………18

2.5蜂鸣器、LED灯驱动电路………………………………………21

2.6本章小结………………………………………………………24

第3章室内控制系统的软件设计…………………………………25

3.1常用软件介绍……………………………………………………25

3.2室内系统的工作原理……………………………………………26

3.3针对DS18B20温度传感器的驱动编程…………………………27

3.4针对sht10湿度传感器的驱动编程…………………………31

3.5本章小结…………………………………………………………35

第4章室内控制系统的参数设置与优化调节……………………36

4.1温度、湿度、空气浓度参数设置……………………………36

4.2遇到的问题和解决办法………………………………………36

第5章总结与展望…………………………………………………38

5.1总结与展望……………………………………………………38

参考文献………………………………………………………………40

致谢……………………………………………………………………41

附录……………………………………………………………………42

第一章绪论

本章介绍了安全型智能室内控制系统的研究背景、研究现状、阐述了本系统的研究意义；大体介绍了该系统研究过程中所涉及的内容。

1.1安全型智能室内控制系统的研究背景

随着人类生活水平的提高和高科技数字信息的发展，人类对生活环境和各种工具使用方法的要求也越来越高。

不管怎样，人们希望自己的生活环境是健康的、清洁的、安全的；使用的各种工具，家用电器都是智能的、人性化的、节能减排的。

在人们生活的环境的，对人影响最大的莫过于空气、水、食物等等。

人们希望的空气是清晰地、新鲜的、湿度适宜的、没有污染的、空气的温度也控制在某个范围内。

因而期望生活的室内房间里面，有那么一个智能的控制系统，它可以解决这些问题。

本课题就是基于工作强度大，科技发展速度快，对健康追求程度高的背景的条件下，开发的安全型智能室内控制系统。

它可以针对室内的温度、空气的湿度、以及空气的浓度（值甲烷、一氧化碳等存在安全隐患的气体）不同，自行发出一系列的动作来调节这些东西。

因为，本课题的研究方向还是顺应时代潮流的。

1.2安全型智能室内控制系统国内外的研究现状

在中国，类似的系统的已经开始出现了，但是还没有成批的生产。

因为技术条件还不够成熟，例如；系统工作的时候不怎么稳定，测量温度、湿度、空气浓度的传感器要么不灵敏、要么就是过于灵敏了；还有大部分的商家生产的这个产品不够美观，不能吸引顾客；再次就是还有相当一部分顾客对于温度、湿度、空气浓度对身体健康还不够重视，因为上述原因造成类似的产品在中国发展还不够快，不够稳定，没有形成产业链。

在国外，有很多类似这样的产品走进千家万户了。

由于国外科技发展的比较快，所以在这个方面，他们走在中国的前面。

因而深刻的体会到研究类似产品的迫切需要

1.3安全型智能室内控制系统的研究意义

本课题的意义：

首先，基于安全的理念：

由于室内存在很多安全隐患，例如厨房天然气的泄露，室内各种原因可能导致的火灾等。

如果每个家庭都有一个装置，这个装置可以检测出室内天然气泄露，室内发生火灾。

那么前端时间上海的胶州路火灾就可以及时被扑灭，进而避免有人身亡的背景。

其次，基于健康的理念：

由于夏天的空气潮湿，冬天的空气干燥，还有室内吸烟的产生的烟，这些因素对于人体健康都有或大或小的危害，所以要是有一个这样的设备，该多么好

再次，基于节能的理念：

由于夏天或者冬天室内的空调都一直开着，空调一直这样开着会浪费电，之前胡锦涛主席一直倡导节能减排，怎样做到节能减排呢，我认为节能减排就应该从小事做起，从现实生活做起。

最后，智能理念。

智能就是自己完成一件事件，自己控制系统。

不需要人操心。

因此，基于这些原因，老师和我准备一起开发研究一个这样的系统。

这个系统的意义在于可以自动地调节室内的温度、湿度，检测室内的气味。

而且可以节能省电，可以自行地打开窗户，自行报警。

1.4安全型智能室内控制系统的研究内容

研究内容：

●用温度、湿度、气敏传感器对分别对温度、湿度、空气浓度进行信号采集。

●数据转换包括把温度、湿度、空气浓度模拟信号转换为数字信号（A/D转换），以及单片机系统的数字信号转换为模拟信号（D/A转换），进而对外部设备发出各种命令。

●用单片机或仿真软件做的系统对输入信号进行处理

●共阴、共阳极数码管电路、以及驱动显示

●用单片机控制直流电机的正反转。

第二章室内控制系统的硬件设计

本章主要是该系统的硬件设计，各种硬件电路的设计，电子元器件的选择。

然后根据元器件的引脚，把各个电子元件件连接成电路。

2.1单片的时钟、复位电路

2.1.1、单片机的时钟电路设计

89C51单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：

内部振荡方式和外部振荡方式。

在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振）或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。

由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。

内部振荡方式的外部电路如下图所示。

外部振荡方式是把外部已有的时钟信号引入单片机内。

这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。

外部振荡方式在这里暂不介绍了。

如图２－１所示，电容器C0l，C02起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF。

晶振频率

，但是典型值一般为12MH2，采用6MHz的情况也比较多。

内部振荡方式所得的时钟情号比较稳定，实用电路中使用较多。

图２-1时钟振荡电路

2.1.2．基本时序单位

单片机以晶体振荡器的振荡周期（或外部引入的时钟周期）为最小的时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时序基准。

振荡频率二分频后形成状态周期或称s周期，所以，1个状态周期包含有2个振荡周期。

振荡频率foscl2分频后形成机器周期MC。

所以，1个机器周期包含有6个状态周期或12个振荡周期。

1个到4个机器周期确定一条指令的执行时间，这个时间就是指令周期。

8051单片机指令系统中，各条指令的执行时间都在1个到4个机器周期之间。

4种时序单位中，振荡周期和机器周期是单片机内计算其它时间值（例如，波特率、定时器的定时时间等）的基本时序单位。

下面是单片机外接晶振频率12MHZ时的各种时序单位的大小：

振荡周期＝1/fosc=1/12MHZ=0.0833us

●振荡周期：

晶振的振荡周期，为最小的时序单位；

●状态周期：

振荡频率经单片机片内的二分频器分频之后提供给片内CPU的时钟周期，因此，一个状态周期包含2个振荡周期；

●机器周期（MC）：

一个机器周期由6个状态周期组成，即12个振荡周期。

是计算机执行一种基本操作的时间单位；

●指令周期：

执行一条指令所需的时间，一个指令周期由1到4个机器周期组成，依据指令的不同而不同。

Ø振荡周期=

μs

Ø状态周期=

μs

Ø机器周期=

μs

Ø指令周期=（1——4）机器周期=1～4μs

它们的关系如图2-2所示

图２-２时钟周期、指令周期、机器周期、状态周期的关系

2.1.3.复