智能家居单片机远程监控gsm毕业论文(编辑修改稿)

智能家居单片机远程监控gsm毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

.....................................................................45 结论 .... .................................................................................................................46 参考文献 .............................................................................................................47 致谢 .....................................................................................................................49 附录 1 开题报告 附录 2 文献综述 附录 3 中期报告 附录 4 外文译文 附录 5 外文原文 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 课题背景 伴随着 1984 年世界上第一幢智能的建筑在美国问世以后，位于亚洲和欧美的经济发达国家都先后提出了智能家居的方案。 智能家居在美国、日本、德国、韩国这些发达国家都得到了广泛的应用，为世界范围内智能家居的产业标准的制定和业务模型的探索都起到了至关重要的作用 [1]。 自从 1998 年微软提出 “维纳斯计划 ”之后，智能家居的相关行业都在积极主动地推动这个产业的发展。 但是从严格的意义上来讲，目前智能家居仍处于 初级阶段。 面对智能家居的巨大市场， LG、思科、微软、苹果、谷歌、英特尔、 IBM、爱立信等国际公司都积极加入到这个领域中，积极研发智能家居系统 [2]。 如果说蒸汽机的发明掀开了人类历史迈向工业的新篇章，那么无线通信网络技术的出现无疑将信息化深深地烙印在了人类文明的璀璨史卷上。 而电子信息技术、控制技术的日益提升，社会信息网络化的逐步加快，不断促使人们的生活、工作、学习以及通讯交流的关系变得日渐紧密 [3]。 信息化社会在逐渐改变人们生活习惯和工作方式的同时，也随之对 人 们的传统住宅提出了新的挑战。 当环视四周， 人 们很容易 发现，人们对家居早已不再只是简单的物质空间的要求，而更为关注的是一个高度安全、舒适以及美观方便的室内居住环境，先进的通讯设施，完备高效的信息网络终端，自动、智能的家电设备，网络化的资源管理及购物方式等等。 现今社会人们日益膨胀的需求必然使得家居智能化成为一种趋势 [4]。 大约在 2020 年左右智能家居的概念才逐渐引入到中国，可以说国内企业对智能家居系统的研究起步相对较晚，随后不断有公司加入到智能家居的开发和应用行业中来 [5]。 到现在国内智能家居行业己经形成了一定规模的市场，尤其在 2020 年到 2020 年 有不少中国自主研发的智能家居产品应用于市场，不断推动着国内智能家居市场的发展。 智能家居在国内的发展状况：我国将住宅小区智能化定义为：利用 4C（即自控、计算机、通讯与网络、 IC 卡）技术，借助有效的网络传输，将多元化信息管理与服务、物业维护与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小 燕山大学本科生毕业设计（论文） 2 区的管理服务与安全防范提供高技术的智能化手段，从而实现便捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的居住环境 放。 以家为平台，兼备住宅建筑、自动化，智能化于 一体的高效、舒适、安全、便捷的家居环境就是人们所期待的智能家居 [6]。 住宅的智能化技术起源于美国，其中最具代表性的就是 X10 技术，在网络系统中的各个设备都可以通过 X10 网络通信协议实现资源的共享。 因为其布线相对简单、功能灵活，扩展容易从而被人们广泛的接受和应用，仅在美国一个国家，就已经有超过 600 万个家庭在使用，至今 X10 技术的产品已销售超过两亿个，所以说自动化的智能家居不再只是一幢被动的建筑，相反，使家庭更为安全、节能、 高效和舒适，成了帮助其主人最大化利用时间的工具 [7]。 智能家居是现今社会中最热门的话题之一，它的目的是通过网络等信息通信技术手段实现对室内家用电 器等的智能调控，使其能够按照人们设定的工作运行，而不论距离的远近。 智能家居的两大特点就是智能化与远程控制。 目前，已经有越来越多的科研机构和个人开始对智能家居进行分析研究，网络化的智能家居系统随着网络通讯技术的不断发展，特别是无线网络的发展，可以提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、室内外遥控、照明控制、防盗报警、窗帘自控、电话远程控制、可编程的定时调控及计算机调控等多种功能和手段，使 人 们的生活更加舒适、便利、安全和高效。 物联网是在计算机互联网的基础上通过利用 RFID、无线数据通信等技术，构造的一个覆盖世界 上万事万物的 “ Inter of Thing” [8]。 在无需人的干预的情况下，物品 (商品 )之间在这个网络中能够彼此进行 “ 交流 ”。 其实质是利用射频自动识别 (RFID)的技术，通过计算机互联网实现物品 (商品 )的自动识别和信息的互联和共享 [9]。 物联网概念的出现，打破了之前的传统思维。 人们过去的思路一直是将物理基础设施与 IT 基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心 、 个人电脑、宽带等。 而在物联网时代 ， 电缆将与芯片、钢筋混凝土、宽带将整合为统一的基础设施，在此意义上，硬件基础设施更像是一块新的 地球 [10]。 所以也有不少业内人士认为物联网与智能电网均是智慧地球的有机构成部分。 物联网已经慢慢把 人 们的生活拟人化了，万物成了人的同类。 各式各样的物品（商品）在这个物物第 1 章 绪论 3 相联的世界中可以彼此 “ 交流 ” ，而无需人们的干预 [11]。 可以说，这是一个智能化的世界。 智能家居是物联网最生活化的应用之一：空调更 “ 听话 ” 了，天热的话它会把温度调低，太潮就会自动抽湿；室内窗帘也可以自动感知光线而开启或关闭；电灯也知道节能了，房间里没人的话会自动关闭。 如此等等，不一而足。 所以物联网的应用已经很广泛，遍及工业监测、智能交通、平安家 居、公共安全、环境保护、智能消防、环境监测等领域。 物联网繁多的应用造就了一个庞大的产业链，从互联网、电脑、手机、天线等 IT 通讯领域，到传感器、芯片、智能识别卡、红外线产品等工业领域，再到冰箱、电视机、空调等制造领域，环环相扣，商机巨大 [12]。 美国的独立市场 权威研究机构 FORESTER 预测，到 2020 年全球 “ 物物互联业务 ” (即物联网业务 )，与 “ 人与人通信 ” 业务 (即互联网业务 )之比将达到 30∶ 1。 业内人士预计，中国的物联网整体产业在 2020 年有望超过一万亿元的规模，而 2050年传感器在人们的生活中将无处不在 [13]。 当物联网技术发展到一定阶段，所以可以想象，室内的电器就可以通过传感器来传达电器的信号从而和外网连接起来。 厂家在工厂内就可以了解你家中电器的使用情况，也许在 人 们了解之前就已经知道家中电器的故障。 某一天突然有维修工人上门告诉家中的空调有问题， 人 们可能还惊异地不相信 [14]。 选题的意义 智能家居控制系统的主要功能包括室内设备的自动控制、家庭的安全防范两个方面。 其中室内设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地 (通过手机或 Inter)的监测、控制及数据的采集。 (1)家用电器的监视和控 制，按照主人预先所设定程序要求对热水器、空气加湿器、视像音响、空调等家用电器进行监视和控制。 (2) 燃气表、热能表、水表、电表数据的采集、计量和传送。 而且可以根据小区物业管理的要求设置数据采集程序，通过传感器对热能表、水表、燃气表、电表的使用量进行自动数据采集、计量，然后将所得结果远程传送给小区管理物业的管理系统。 (3)空调机的监视 、 控制和调节，按照预先所设定的程序，根据时间、湿度、温度等相关参数对空调机进行调节、监视和控制。 (4)照明设备的监视、调节和控制按照燕山大学本科生毕业设计（论文） 4 预先所设定的时间程序，分别对各个房间的照明设 备开、关进行控制，并可以根据自然条件自动调节各个房间的照明度。 (5)窗帘的控制，按照预先所设定的时间程序，对窗帘的开启和关闭进行控制。 论文的主要研究内容 本次设计以 STM8 芯片为控制核心，温湿度传感器 DHT11，空气质量烟雾传感器 WQ2 为环境信息采集源，以无线通信模块 GSM 控制为辅助，通过对室内环境检测进行实时监测，必要时进行报警，也可通过 GSM 进行与无线智能设备进行连接，实现实时的远程监控和远程控制室内家电如空调，电扇，排风扇，空气加湿器，净化器等电器的启动和关闭达到最佳的室内环境状态。 第 2 章 智能家居 分析及系统 设计 5 第 2 章 智能家居分析及系统设 计 智能家居分析 智能家居主要的环境因素是温湿度情况，烟雾情况，甲醛情况与防盗情况，智能家居需要随时对室内的环境因素进行调整，使环境情况达到标准值或者主人预设的范围，并且智能家居能实时地将室内情况远程发送到用户手中，达到远程监测的目的。 所以本文将从环境因素，智能调控，远程监测三个方面对智能家居进行分析。 人一生中三分之二时间在室内度过；现代人生活和工作在室内环境中的时间已达到全天的 80%～ 90%，因此室内环境质量的好坏会直接影响人们的身体健康 [15]。 有研 究显示，室内并不是安全的场所，有时反而室内污染更加严重。 室内空气质量 的重要性不言而喻。 一个人每天需要 1 公斤食品 2公斤饮水，但所需空气则为 10 公斤，室内空气质量对人的健康保障、工作学习效率和舒适感受尤为重要 [16]。 而对于室内环境主要的影响因素有温湿度，烟雾情况，甲醛的含量。 （ 1）温湿度：对人体健康影响最大的就是温度和湿度。 当室内的 温度过高时，人体的体温调节功能会受到直接影响，进而人体会由于散热不良引起脉搏加速、体温升高，血管扩张，甚至会出现头昏等症状；温度过低时，又会使人体代谢的功能下降，脉搏和呼吸都会减弱，皮肤过紧，皮下的血管收缩，进而导致呼吸道抵抗力下降。 尽管人体对外界的温度变化有一定的适应能力，机体可以借助体温调节保持平衡，但这种调节是有一定限度的 [17]。 一旦超出这个限度，身体就开始受到损伤。 对于湿度，夏天室内的湿度大时，人体的蒸发散热会受到很强的抑制，使人感到不适；而冬天要是湿度过大，会加速热传导而使人觉得寒冷。 室内湿度过 低时，因呼吸道黏膜的水分大量散失而感到口干舌燥，这时极易引发感冒。 所以室内的湿度也要一个人体适应的范围。 （ 2）烟雾：室内烟雾可以分为可燃物燃烧烟雾，香烟烟雾，烹调烟雾。 如果户主经常性吸烟的话，不仅会直接影响自己的身体，而且吸烟产生的烟雾，也会影响家人的身体健康，研究表明：吸烟家庭的致癌率要比非吸烟家庭高出 40%左右。 烹调油烟中有多种有毒化学成分，厨房煮饭炒菜产生的一氧化碳、氮氧化物及强致癌物；对机体具有燕山大学本科生毕业设计（论文） 6 肺脏毒性、致癌致突变性、免疫毒性 [18]。 烹调油烟对人外周血淋巴细胞具有一定的毒性作用，烹调油烟对机体的细 胞免疫和体液免疫功能均有一定的影响。 可燃物燃烧更会产生大量的有害气体，直接影响人体健康，甚至生命安全。 （ 3）甲醛：对于新够买的家居和新装修的房屋，室内的甲醛含量一般都超出正常值，甲醛对婴幼儿危害非常严重，会降低婴幼儿的代谢能力和免疫力，很容易诱发疾病。 而甲醛对孕妇更是危害深远，生活在甲醛含量严重超标的室内，很容易造成孕妇流产或者产下畸形儿。 所以对于室内的甲醛检测对于人们是非常重要的，在保持新装修的房屋尽量通风，尽量使用木质家居的同时，也要时刻监测室内的甲醛含量，人们也要经常使用室内一些电器，例如除甲醛的空调 ，排风扇等来降低室内的甲醛含量。 （ 4） 防盗：作为智能家居智能调控室内环境是一方面，另一方就是实现自我保护的功能，能够在陌生人强行进入时，实现自动报警。 智能家居系统的总体设计方案 对于智能家居系统的总体设计直接关系到整个项目的成败，如果总体的系统设计周详、得当，那么整个项目才能顺利的进行下去，即便遇到临时的变动也不会过大的影响总体的设计。 相反，如果系统总体设计的不够完善、缺乏前瞻性，那么即使很小的变更，也会引起巨大的改变，不利于系统的部署、开发、完善和维护，甚至直接影响整个项目的成败。 本文 将从以下三个步骤详细论述系统总体设计。 (1) 通过常用的温湿度传感器 DHT11 等一系列传感器采集室内的温湿度等环境情况，并将采集的数据传输给单片机，利用单片机 与 TM1638 将室内的温湿度等情况实时的显示在数码管上。 并且在单片机的智能系统内，设定一个正常的环境范围。 例如室内温度在 25—30℃ 内为正常情况，而室内的相对湿度在 30—35%RH 内为正常情况 [19]。 当室内的温湿度变化在预设定的范围内时，单片机智能断开家用电器的电源达到节能的效果，当室内的温湿度变化超出预设定的范围时，单片机智能开启家用设备 ，例如空调，加湿器，排风扇等设备将室内的温湿度调节到正常范围内，而且再智能断开，达到智能节能的目的。 第 2 章 智能家居 分析及系统 设计 7 （ 2）利用单片机和 GSM 通信模块，将温湿度，烟雾等传感器采集的环境数据，以短信息的形式发送到用户手。