论文-家居环境监测系统 2021Mouser物联网创新设计大赛题目：家居环境监测系统视频观看地址：XX/v_show/id_XMTcyMDU5OTA0MA=.html关键词：STM32空气质量智能家居环境监测摘要伴随社会的不停进步发展和大家生活水平的提升，使得大家对生活环境的安全性和可靠性的要求日益增强。目前各大城市的值高居不下，对室内空气造成了严重污染。针对现有空气质量监测产品价格昂贵、功效单一和专用性不强的现实状况。智能移动装置设备的性能的跨越性发展，流媒体技术和视频压缩技术的日渐成熟，和4G和WIFI等网络的覆盖面积和日俱增，使得智能家居的监控系统有了飞跃性的发展。本文将以室内空气监测为切入点，关键研究用于室内空气质量监测及改进的便携式监测器，为大家拥有舒适的室内生活环境提供保障。本课题首先对室内空气质量监测器的功效需求做了详细分析，提出了系统总体设计方案，依据需求分析，进行了：硫化物，可吸入颗粒物，一氧化碳，苯和液化气等等和温湿度传感器的选型和显示模块、电源模块等的电路设计，完成了系统的硬件开发，使其维持在适宜人居住的范围以内。另外开发出对应的手机APP，经过串口转WiFi模块，实现监测数据在手机用户端的实时显示。试验表明:该系统运行可靠，灵敏度高，可实现对室内空气质量的实时监测、可视化显示功效，在智能家居领域含有很好的应用前景。最终，以功效模块为单位，进行了基于STM32的室内空气质量监测器的整体测试，并对测试结果进行了分析，得到了各功效的测量精度。经过严格的系统测试，系统各项指标全部达成了预期的设计目标.该仪器关键包含：MQ2传感器模块、MQ7传感器模块、MQ135传感器模块、传感器GP2Y1010AU0F模块、STM32F103VET6模块、温湿度检测模块、液晶显示和声光报警模块、OLED显示模块、电源模块，WIFI模块等组成。采取OLED显示及WIFI发射到PC上位机显示。传感器报警值依据室内空气质量标准GB188832021中的国家标准值设定报警。关键词：室内环境、RS-485、STM32、无线传输Abstract课题的背景及意义伴随社会的进步和科技的快速发展，使大家对工作，生活和居住环境的要求也越来越高。在社会信息化大福度发展的今天，大家的生活、工作、通信和信息的关系日益紧密，信息化的高速发展在改变大家的工作习惯的同时，也对传统的家庭住宅安全和办公环境需求提出了挑战。家庭住在或小型单位办公环境的智能化己成为大家选择小区或企机关的主要标准，对于安全的需求更是越来越成为大家购卖高级住宅区、入住早级小区时的首要要求之一，这种安全感不但表现在舒适的住房、优关的生活环境上，而且表现在大家对提供安全保障的技术方法的放心程度上。建立一套技术上先进的、性能稳定可靠的安全防范系统正是满足了这种普遍的心理需要，也自然成为房地产的新的热点。安全是口的，防范是手段，经过防范的手段达成或实现安全的目标。就是安全防范的基础内涵。伴伴随信息通信技术的高速发展，智能硬件设备的性能提升和快速普及，加之二者同互联网技术的融合，便捷化的信息产品充斥在大家工作，生活的各个角落里，这么的产品已经成人家日常生活的必备品，越来越深刻地改变了大家的生活居住方法，在生活中的各个层面全部有所表现。智能家居网络区分于传统网络的简单管理和控制，而是在网络中融合了新的管理和控制，经过嵌入式技术、计算机技术、传感器技术和网络通信技术对整体居住环境进行构建，经过接入工ntonet网络使得传统家用电器能够和外界进行交流，也能够使外界对住宅环境进行远程监控和调整，提升家居环境的安全性，便利性和舒适性，并深入实现环境保护节能的家居环境。智能家居系统能够为大家提供很多便利，为大家的居家生活和工作提供舒适、安全的保障。课题的研究现实状况我国发展现实状况智能家庭居住环境的概念大约在1994年进入中国的，它的发展也并不如想象中的那么顺利。从1994年到1999年期间是概念熟悉阶段，我国对这个方面只是处于一个产品的相关概念、功效的熟悉阶段，当初我国并没有任何智能家庭居住环境方面的生产、设计企业，仅有少数代理国外产品销售的企业。在2021年到2021年期间，中国前后成立了几十家智能家庭居住环境方面的研发和生产企业，大部分全部在珠三角，长三角区域。我国的市场，和相关方面的技术也在这一阶段慢慢发展起来。而2021年到2021年期间，部分企业过分追求效益和加大竞争能力，和智能家居标准不统一等原因，很多厂家对智能家庭居住环境的描述不切实际。很多用户在使用产品以后很不满意，纷纷投诉这些产品。这使得智能家庭居住环境市场遭受了严重打击。在这种恶性的竞争环境中，有不少的厂商退出了这一市场，坚持下来的厂商也大大的缩减了规模，到了2021年，因为房地产行业的调控，智能家居市场也显著有了有了增加的势头，在后面的几年里，智能家庭居住环境市场展现出很快速的发展现象，同时，协议和标准方面也开始互通和融合，家电巨头纷纷开始布局智能家居。到了2021年各大传统的家电厂商均已经在智能家居行业涉足，在行业中展现出各大传统电器厂商和新兴的手机、互联网的厂商的合作。2021年12月份，小米和美的集口达成战略合作。同年年底，海尔和恒大集团也签署了相关方面的合作协议。各大厂商强强联合更是加剧了智能家庭居住环境市场的竞争。有关智能家居的话题不停的登上新闻的头条，2021年春节期间，大量中国游客到日本去抢购马捅盖、电饭锅等，一时间红遍网络。从智能家庭居住环境在中国的十多年的发展方面来看，中国的智能家居市场潜在着十分巨大的商机。多年来，智能家居系统的销售数量和销售总额全部展现连续攀升正确势头，智能家居市场已经从沿海地域辐射到内地城市和西部地域。另外，2021年中国出台的物联网“十二五”计划，把智能家居列入国家关键发展和扶持的对象，并.巨近些年来国家也十分激励商家将资本投资到智能家庭居住环境市场方面，在今年的两会议题上面，小米CEO雷军也数次提到智能家庭居住方面，相信中国的智能家庭居住环境市场将会迎来健康主动的成长阶段。之国外发展现实状况自1984年的第一幢智能建筑在美国出现以来，美国，欧洲，加拿大等经济比较发达的国家前后提出了多种智能家居的方案卿。不过，智能家居并没有长足的进步，其关键原因以下:第一:没有统一的标准，在很长的一段时间里，并没有统一的标准出现。第二:没有著名的品牌，国际上著名的电器厂商无法独立完成这么一项巨大的任务，而互联网、电子厂商在在家居方面更是缺乏研发经验。第三;高昂的成本，现在成套的智能家庭居住环境的设计和实现的资金并不是一般的家庭支付得起的。因为国际上还没相关于智能家庭居住方面的统，一的标准，所以，各个企业围绕智能家庭居住环境的竞争基础上是自成阵营。现在智能家居的标准之争己经达成了顶峰，越来越多的电器、互联网、电子巨头加入AllSeen联盟。在市场上越来越剧烈的需求和竞争环境下，不停地出现传统的电器巨商和电子、互联网企业联盟或合并。2021年初，Google收购了由托尼.法德尔创办的智能家庭居住企业NestLabs，同年，苹果推出的Homekit智能家居应用平台更是吸引了PHILIPS凯特安、海尔等全球顶级企业的加入。同时，2021年也称之为智能家居发展的创始之年。智能家居的发展趋势智能家庭居住环境行业现在还处于一个高速成长的阶段，所以，其成长和发展速度也将是不可估量的。其整个应用包含硬件平台、传输系统、软件系统等。所以其发展也将是围绕这些方面进行改善.第一、专用芯片的出现现在市场.上的智能家居采取的硬件平台全部是基于通用的MCU,伴随硬件平台的成熟，市场也将会迫切的要求专用的芯片的以提升其处理能力、降低开发成本。第二、传输方法的多维化和统一化现在应用于智能家庭环境系统的传输方法关键有ZigBee、以太网、蓝牙等，多种传输方法全部有其特点，近距离能够经过ZifBee方法，稍远距离能够经过以太网方法等，或许以后将会出现一个能在功耗、传输速率、距离等方面协调发展的一个通信方法。第三、系统平台的多样化现在最有名的平台是Apple的Homekit智能家居平台，在很快前结束的上海家博会上，海尔就展示了支持HomeKit平台的空调。同时，各大IT、互联网企业也退出了自己的平台。第四、标准的统一化智能家居行业到现在为止一直全部没有统一的标准，也正是所以而造成了智能家居市场的鱼龙混杂，在今年的全国人民代表大会上，小米的CEO雷军就表示“制订一个标准轻易，难的是实施”，说明智能家庭环境行业的标准制订己经到了最终关键时刻了。第五、功效的多样化、生态化现在的技术还知识关键应用在大型家电上面，以后还将会对家庭中的各个方面实现功效性控制。安全监控方面、智能环境控制方面、和远程抄表方面等。论文的研究内容及组织结构论文的关键研究内容本论文关键研究家庭环境中的温度、湿度、烟雾浓度控制系统的设计和实现，使得系统能够实时的监测和控制这些环境参数。论文的关键研究内容包含:系统整体方案的设计:确定底层采集模块和主控器通信方法、和主控器和上位机之间的通信方法。系统硬件设计:底层集采器的原理图和PCB实现，主控器的设计(基于sTM32开发板的二次开发)。系统软件设计:包含采集器、主控器部分的下位机实现，使得硬件部分能够正常工作。上位机软件设计:实现用户能够实时观察采集信息和设置控制信息的界面。整体的实现和调试:系统整体框架和步骤的设计、设计详细实现完成后，对系统的硬件平台、软件平台进行调试和分析。论文组织结构本论文的详细结构安排以下;第一章为绪论。本章节关键叙述了课题的背景及其，并概述了智能家庭环境居住系统的起源和目前我国、国外的发展现实状况，和对其未来的发展方向作了简明的分析和预计，最终对本论文的关键工作和论文组织作了一个简明的论述。第二章为系统方案设计。经过系统要求，设计出系统的整体框图，并以此来对整个系统作一个简单的介绍。第三章为系统硬件设计。包含对采集电路、主控电路、控制电路、无线模块的硬件电路的分析，和对各个子电路的功效介绍和关键芯片的选型说明。第四章为系统软件设计.分别对采集器、主控器、上位机中各个模块的程序功效作一个概述，并对关键部分程序进行具体的分析。第五章为系统调试。包含对调试过程中的硬件测试、软件功效、和调试过程中碰到的多种问题的分析、处理等。第六章为总结和展望。第二章系统方案设计系统功效要求概述本论文需要设计，出一套能够检测和控制室内环境参数的系统，该系统应能够立即正确的采集到室内坏境中的温度、湿度、烟雾浓度等参数，并将这些信息经过通信网络实时传送到上位机，使得用户能够经过交互界面识别这些信息，并自行设置控制范围来控制室内环境中的以上参数。系统模块功效介绍采集器:关键是经过三个模块分别实现对室内的温度、湿度、烟雾浓度等参数的采集、处理，并分别将采集信息经过RS-485通信网络传输给主控器。烟雾浓度采集是经过MCU的ADC功效直接对传感器输出的模拟量进行采集，转换得到需要的三进制数值;湿度、温度的采集是经过和传感器的单总线通信方法分别对DS18B20和DHT11的数字信号进行读取，得到需要的参数。最终，三个采集模块的Rs-485通信模块相并联，和主控器共同形成RS485组网的物理拓扑。主控器:对下接经过RS-485的组网通信方法分别收底层采集到的多种室内环境参数信息，并将这些信息经过串口通信方法传输到无线发/收模块，继而传输到PC机终端，同时也接收PC机上传输过来的控制命令，并根据从PC机传送的指令实施控制功效。无线收/发器:作为数据传输的一个中转站，关键处理室内的近距离的无线通信，避免传输的数据在传输过程中丢失。上位机软件:设计出和用户的交互界面，使用户能够实时的观