室内环境监测毕业设计软件专业精选.doc

室内环境监测 【摘要】本设计是一款智能家居的前端装置，用于监测室内环境。本设计采集、处理室内温度、湿度、空气质量和可燃气体浓度，并通过无线发送器将处理后的数据上传。采用Core2530核心板作为主控芯片和无线发送器，采用SHT11作为室内温、湿度探测器，MQ-135作为空气质量探测器，MQ-216作为可燃气体探测器，实现对室内温度、湿度、空气质量和可燃气体的实时测量，并且每隔30秒通过zigbee定时上传最近30秒、5分钟、1个小时、1天和一个月的平均数据，为智能家居系统提供可靠数据。 【关键词】无线监测；CC2530；空气质量传感器 目录 1. 概述 3 1.1. 设计背景 3 1.2. 国内外发展趋势 3 1.3. 设计要求 4 2. 系统架构 5 3. 方案选型 6 3.1. 无线模块 6 3.2. MCU 7 3.3. 温、湿度传感器 7 3.4. 空气质量传感器 7 3.5. 可燃气体传感器 7 4. 硬件设计 8 4.1. 温湿度传感器 8 4.2. 空气质量传感器 8 4.3. 可燃气体传感器 8 4.4. MCU与无线通信 9 4.5. 存储模块 10 5. 软件设计 10 5.1. 主程序流程 10 5.2. SHT11驱动 13 5.3. ADC采集气体及校准 15 5.4. 存储器AT24C32读写 18 6. 系统制作与调试测试 18 6.1. 系统PCB设计 18 6.2. 实物制作 18 6.3. 系统调试 19 7. 总结 20 8. 致谢 20 9. 参考文献 21 10. 附录 23 10.1. 附录一：硬件原理图 23 10.2. 附录四：重要代码段 23 概述 设计背景 智能家居的概念起源很早，它是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、传感器检测技术、自动控制技术、音视频技术将生活家居的有关设施集成，构建更加安全、便利、舒适和环保的家居管理系统[1]。智能家居虽已成为陈词滥调，但作为真正与百姓生活紧密联系的行业，仍有巨大前景。特别是近年北京小米科技有限责任公司 图11 智能家居系统组成 国内外发展趋势 智能家居概念虽很早就被提出来，然而一直没有具体可实施的建筑案例，直到1984年美国联合科技公司（United Technologies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。 缩减规模的接下来的五到十年，将是智能家居行业发展极为快速美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都广泛应用。图12 长户型套房示意图，如果楼层高为4m，可按图13 长户型套房简化立方体来计算距离，最大的通信距离为AO2。 图12 长户型套房示意图 公式11 公式12 根据公式11和公式12计算可知普通套房通信距离仅需15m左右。 图13 长户型套房简化立方体 温度测量范围：我国南北温度相差比较大，所以测温范围也要相对比较宽。据数据显示，1975年7月13日，新疆吐鲁番的民航机场曾观测到目前中国历史上最高气温为49.6℃，哈尔滨为我国气温最低的城市，其出现过的最低气温为-38.1℃[4]。本设计主要针对室内的环境进行监测，北方虽气温较低，但冬天均有暖气，室内气温并非最低，恰是处于南北交界的地方，室内没有暖气，可能出现负温的情况，但多是高于-5℃，因此本设计测温范围定在-10℃~50℃。 温度精度：±0.5℃。 湿度测量范围：0~95%RH。 湿度精度：人体对湿度的敏感程度相对较低，因此其精度也无需太高，目前民用精度较高的湿度传感器精度为±3%RH，精度为±5%RH的较多，本设计的精度要求也定为±5%RH。 系统架构 系统包括3个部分，如图21，即传感检测、数据采集与处理和数据发送三个部分。传感检测部分有四种传感器，分别为温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器和可燃气体传感器，这些传感器负责探测室内对应的物理量；数据采集与处理便是MCU，MCU读取传感器探测的物理量，并进行相应的处理；而后由无线发送模块将数据上传。 图21 室内环境监测架构图 本设计在智能家居中有着重要的意义。若将智能家居系统比喻为战场，那么本设计便是战斗在一线的战士。如图22，整个系统包括监测终端（图22右上角）、嵌入式主机（图22中间）、家电控制（图22下方）、服务器和用户终端（图22左上角方框）5个部分，本设计便是大系统中的监测终端。监测终端主要用于检测室内温度、温度以及环境中的气体，继而将检测到的数据通过无线传输给嵌入式主机；嵌入式主机通过无