智能家居的室内空气质量监控系统设计【字数：11590】
摘 要本设计是基于智能家居的一种空气质量监控系统，该设计的主要工作是通过各式传感器检测环境温湿度、PM2.5粉尘浓度、CO烟雾浓度。利用DHT11温湿度传感器实现环境温湿度的检测。采用MQ-7传感器进行A/D转换完成CO浓度检测。当检测到空气中污染气体或PM2.5粉尘的浓度数据有改变时，这些传感器和芯片便会检测气体浓度的变化，并发出相应的灯光报警信号和声音报警信号。利用粉尘传感器来检测PM2.5的浓度值，检测到浓度值再与按键电路设定好的PM2.5浓度进行比较，如果超出原先设置的浓度大小，相应的LED等点亮发出警告并且蜂鸣器发出声响，随后用户接收到GSM发送的短信，提示当前浓度过高，请注意。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 研究现状及发展趋势 2
1.3 主要工作及研究内容 3
第二章 系统方案设计 4
2.1 系统构成 4
2.2 系统方案设计 4
2.2.1 单片机模块选择 4
2.2.2 传感器的选择 5
2.2.3 显示器选择方案 5
第三章 系统的硬件设计 6
3.1 主控电路设计 6
3.1.1 引脚介绍 6
3.1.2 单片机最小系统 7
3.2 温湿度检测 8
3.3 A/D转换电路 8
3.4 CO检测电路 9
3.5 报警电路 10
3.6 LCD1602液晶显示电路 11
3.6.1 LCD1602引脚介绍 11
3.6.2 LCD1602液晶显示引脚介绍 12
3.7 粉尘传感器 12
3.8 按键电路 13
3.9 GSM模块电路设计 14
第四章 软件设计 16
4.1 系统总体流程图 16
4.2 温湿度采集子程序 17
4.3 A/D转换子程序设计 18
4.4 液晶显示子程序设计 19
4.5 SIM900A模块 21
4.6 Proteus仿真 22
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第五章 系统测试 24
5.1 系统调试 24
5.2 测试总结 26
第六章 总结与展望 27
6.1 总结 27
6.2对环境及社会可持续发展的影响 27
致谢 28
参考文献 29
附录1 30
附录2 31
第一章 绪论
1.1 课题背景与意义
智能家居，顾名思义是运用在家居生活中的一种先进化管理系统，是以自身环境为框架，来组成管理家居生活中的设施。智能家居不仅有利于家庭日程事务的管理，同时也能更为高效地构建家庭住宅设施[1]。
智能家居可以在一定程度上使家居生活更加安全便利，让家居生活变得更加舒适和具有艺术性，从而构建出节能环保的家居生活环境[2]。回顾往日，智能家居走进中国市场也已经过了十多年了，然而在这十年的时间里，智能家居并未像人们曾经预料的那样达到发展繁荣时期，市场上也一直处于低谷，似乎没有什么过大的改变[3]。深究发现主要有以下几个问题:
1、智能家居的行业标准不够规范统一
智能家居的标准及概念首起于西方的一些发达国家，并一直随着科技的日渐发展和建筑业不断地融合，在发达国家中有着日渐扩大的发展。中国的科技发展现状以及中国建筑特色甚至中国居民的生活习惯都造成了各种差异，这也是中国的智能家居迟迟没有形成一整套能让用户满意的确定完整的标准的原因。这些原因也阻挡了智能家居在中国市场的发展进程，从而导致智能家居在中国市场内出现了许多不相兼容的产品标准。就这样，在没有统一标准的情况下，各大智能家居的厂家为了独占市场都在极力推销自己的产品，使得智能家居的市场一度混乱，最终受害的还是用户和厂家。因此，智能家居的厂家们都在呼吁能够尽快提出一整套行业规范出来，统一智能家居的产品市场。
2、智能家居相对于其他家居装置安装、调试更为复杂，成本费用也更高
对于用户来说要独自实现一套智能家居控制系统是非常困难的，究其根本在于控制系统的安装以及后期的调试和维护都需要专业的工程师来操作，不但要耗费物力，还要耗费人力，这些都将产生很高的费用，不是一般的用户能够承受得起的，这也使得智能家居的客户群体过于局限。
3、智能家居的功能还不够完美，技术也不够成熟
智能家居的安防报警、对讲、灯光控制和空调控制等家用电器控制功能对目前人们的生活上是紧密相关联的，对其他的一些比较新奇的智能控制功能反而需求不高，这使得智能家居的产品供应类型变得十分局限。另外，智能家居产品还缺乏一定的安全性和可靠性，仍需进一步改进[4]。
4、缺乏财政支撑，研发能力不足
随着大众消费水平的提高，开发商为了增强自身竞争力，有意识地将智能家居当做一种捆绑销售的手段，因此，“智能家居”变成了一种用来拓宽房地产销路的宣传方式。然而为了保障一定的经济利益，开发商们往往会尽可能地节约资金，也不会花费太多的精力投入在智能家居的产品上。
在这个科技不断发展的新新世界里，环境智能监测已经成为了人们的一个不可忽视的问题。智能家居连接各种家具设备(如照明系统、火灾探测系统、空调控制、安全系统、报警等)，借助物联网技术等功能。智能家居不但拥有传统意义上的家居功能，还将形成一个高效管理的自动化舒适环保的居住空间。智能家居的强效信息交互功能，还将为人们在一定程度上节省时间，更佳方便快捷地和外部进行交流，甚至还能节省各种能源成本。
综上，本项目研究集温湿度检测、烟雾检测、PM2.5检测和远程信息接收功能于一体的智能家居监控系统，能够优化人们的生活方式，提供信息交互功能，增强家居生活的安全性，节约能源消耗，这对现实家居生活有着重要的意义。
1.2 研究现状及发展趋势
伴随着电子技术的日益发展，市场上各种各样的测量环境温湿度数据的高新技术仪器越来越多。早在上世纪八十年代，国外的一些国家便开始研究温湿度控制技术，主要是采用模拟式组合仪表，通过温湿度信息的采集进而进行进一步的记录、控制和指示。到如今，国外的温湿度控制技术已经处于发达阶段，主要体现在无人为操控和自动一体方面。而处于发展中国家的我们对温湿度研究晚于发达国家，只能接着别人的研究继续研究该技术。但是并不能达到控制多种环境因素的要求，它只能控制如温度或烟雾浓度这种单种类数据。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 研究现状及发展趋势 2
1.3 主要工作及研究内容 3
第二章 系统方案设计 4
2.1 系统构成 4
2.2 系统方案设计 4
2.2.1 单片机模块选择 4
2.2.2 传感器的选择 5
2.2.3 显示器选择方案 5
第三章 系统的硬件设计 6
3.1 主控电路设计 6
3.1.1 引脚介绍 6
3.1.2 单片机最小系统 7
3.2 温湿度检测 8
3.3 A/D转换电路 8
3.4 CO检测电路 9
3.5 报警电路 10
3.6 LCD1602液晶显示电路 11
3.6.1 LCD1602引脚介绍 11
3.6.2 LCD1602液晶显示引脚介绍 12
3.7 粉尘传感器 12
3.8 按键电路 13
3.9 GSM模块电路设计 14
第四章 软件设计 16
4.1 系统总体流程图 16
4.2 温湿度采集子程序 17
4.3 A/D转换子程序设计 18
4.4 液晶显示子程序设计 19
4.5 SIM900A模块 21
4.6 Proteus仿真 22
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第五章 系统测试 24
5.1 系统调试 24
5.2 测试总结 26
第六章 总结与展望 27
6.1 总结 27
6.2对环境及社会可持续发展的影响 27
致谢 28
参考文献 29
附录1 30
附录2 31
第一章 绪论
1.1 课题背景与意义
智能家居，顾名思义是运用在家居生活中的一种先进化管理系统，是以自身环境为框架，来组成管理家居生活中的设施。智能家居不仅有利于家庭日程事务的管理，同时也能更为高效地构建家庭住宅设施[1]。
智能家居可以在一定程度上使家居生活更加安全便利，让家居生活变得更加舒适和具有艺术性，从而构建出节能环保的家居生活环境[2]。回顾往日，智能家居走进中国市场也已经过了十多年了，然而在这十年的时间里，智能家居并未像人们曾经预料的那样达到发展繁荣时期，市场上也一直处于低谷，似乎没有什么过大的改变[3]。深究发现主要有以下几个问题:
1、智能家居的行业标准不够规范统一
智能家居的标准及概念首起于西方的一些发达国家，并一直随着科技的日渐发展和建筑业不断地融合，在发达国家中有着日渐扩大的发展。中国的科技发展现状以及中国建筑特色甚至中国居民的生活习惯都造成了各种差异，这也是中国的智能家居迟迟没有形成一整套能让用户满意的确定完整的标准的原因。这些原因也阻挡了智能家居在中国市场的发展进程，从而导致智能家居在中国市场内出现了许多不相兼容的产品标准。就这样，在没有统一标准的情况下，各大智能家居的厂家为了独占市场都在极力推销自己的产品，使得智能家居的市场一度混乱，最终受害的还是用户和厂家。因此，智能家居的厂家们都在呼吁能够尽快提出一整套行业规范出来，统一智能家居的产品市场。
2、智能家居相对于其他家居装置安装、调试更为复杂，成本费用也更高
对于用户来说要独自实现一套智能家居控制系统是非常困难的，究其根本在于控制系统的安装以及后期的调试和维护都需要专业的工程师来操作，不但要耗费物力，还要耗费人力，这些都将产生很高的费用，不是一般的用户能够承受得起的，这也使得智能家居的客户群体过于局限。
3、智能家居的功能还不够完美，技术也不够成熟
智能家居的安防报警、对讲、灯光控制和空调控制等家用电器控制功能对目前人们的生活上是紧密相关联的，对其他的一些比较新奇的智能控制功能反而需求不高，这使得智能家居的产品供应类型变得十分局限。另外，智能家居产品还缺乏一定的安全性和可靠性，仍需进一步改进[4]。
4、缺乏财政支撑，研发能力不足
随着大众消费水平的提高，开发商为了增强自身竞争力，有意识地将智能家居当做一种捆绑销售的手段，因此，“智能家居”变成了一种用来拓宽房地产销路的宣传方式。然而为了保障一定的经济利益，开发商们往往会尽可能地节约资金，也不会花费太多的精力投入在智能家居的产品上。
在这个科技不断发展的新新世界里，环境智能监测已经成为了人们的一个不可忽视的问题。智能家居连接各种家具设备(如照明系统、火灾探测系统、空调控制、安全系统、报警等)，借助物联网技术等功能。智能家居不但拥有传统意义上的家居功能，还将形成一个高效管理的自动化舒适环保的居住空间。智能家居的强效信息交互功能，还将为人们在一定程度上节省时间，更佳方便快捷地和外部进行交流，甚至还能节省各种能源成本。
综上，本项目研究集温湿度检测、烟雾检测、PM2.5检测和远程信息接收功能于一体的智能家居监控系统，能够优化人们的生活方式，提供信息交互功能，增强家居生活的安全性，节约能源消耗，这对现实家居生活有着重要的意义。
1.2 研究现状及发展趋势
伴随着电子技术的日益发展，市场上各种各样的测量环境温湿度数据的高新技术仪器越来越多。早在上世纪八十年代，国外的一些国家便开始研究温湿度控制技术，主要是采用模拟式组合仪表，通过温湿度信息的采集进而进行进一步的记录、控制和指示。到如今，国外的温湿度控制技术已经处于发达阶段，主要体现在无人为操控和自动一体方面。而处于发展中国家的我们对温湿度研究晚于发达国家，只能接着别人的研究继续研究该技术。但是并不能达到控制多种环境因素的要求，它只能控制如温度或烟雾浓度这种单种类数据。
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