王安龍+彭森

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)智能家居的發(fā)展，我們以8位AVR微處理器Atmega16為核心，此處理器具有高性能、低功耗等優(yōu)點，采用模塊化設(shè)計，利用無線收發(fā)，建立一個實時監(jiān)測并且具有調(diào)節(jié)溫濕度功能的系統(tǒng)。該設(shè)計主要包括了溫濕度采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理以及溫濕度調(diào)節(jié)四個模塊。該系統(tǒng)操作簡單、性價比高、集成度好、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強而且具有穩(wěn)定低功耗等優(yōu)點，便于批量生產(chǎn)和廣泛推廣使用。

關(guān)鍵詞：單片機；環(huán)境監(jiān)測；溫濕度傳感器；無線

1 引言

隨著工業(yè)革命帶來的科技進步，社會在不斷的發(fā)展，人們的生活水平也在不斷的提高，對于自己的生活條件的要求也越來越高，但是重型工業(yè)帶來的環(huán)境污染也是越來越嚴重，尤其是北方冬季的霧霾天氣時間長影響嚴重，因此對于家庭環(huán)境的要求也很日益提高，因此對于室內(nèi)環(huán)境的實時監(jiān)測是有必要，對改善家庭居住環(huán)境會有重要的意義。

2 系統(tǒng)設(shè)計原則

系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該嚴格遵守下面幾個原則：

第一個是安裝與操作的要求簡單，易于使用。在合理的設(shè)計情況下，盡量貼近消費者的知識水平，使得大部分人可以輕松的了解產(chǎn)品、接受產(chǎn)品、使用產(chǎn)品。

其次是可靠性好，數(shù)據(jù)準確?？煽啃允谴讼到y(tǒng)的核心，如果性能不夠可靠必然會影響數(shù)據(jù)采集的準確性，影響系統(tǒng)判斷，錯誤的改變環(huán)境溫濕度，影響消費者室內(nèi)環(huán)境得舒適度。

然后是各項數(shù)據(jù)指標要合理。本系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境為室內(nèi)，工作環(huán)境對極端環(huán)境的要求不高–5℃—50℃求允許正負±2℃。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案

圖1 溫濕度控制系統(tǒng)的總體框圖。本系統(tǒng)總體分為五部分，第一部分是數(shù)據(jù)采集，包含溫濕度采集模塊；第二部分是數(shù)據(jù)傳輸，包含無線傳輸模塊；第三部分是數(shù)據(jù)分析處理，包換單片機控制模塊、顯示模塊、鍵盤電路模塊和報警電路模塊；第四部分是溫濕度調(diào)節(jié)，包含溫濕度調(diào)節(jié)模塊；第五部分是個人PC端的監(jiān)控，包含MCU與PC連接模塊。

本系統(tǒng)主要可以實現(xiàn)以下幾個功能：

1）首先利用溫濕度傳感器對所監(jiān)控的環(huán)境溫濕度進行實時的數(shù)據(jù)采集，然后實際環(huán)境的大小設(shè)置不能的監(jiān)測點，通過溫濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)進行對比分析和處理，然后進行判斷，并且實時顯示環(huán)境的溫度與濕度。

2）如果傳感器監(jiān)測的溫濕度與設(shè)定的范圍不一致，單片機就會做出反應(yīng)，通過無線模塊發(fā)送命令到溫濕度調(diào)節(jié)模塊，對當前環(huán)境進行調(diào)節(jié)直到設(shè)定的范圍內(nèi)，然后關(guān)閉溫濕度調(diào)節(jié)模塊。

4 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)完成后我們在宿舍環(huán)境下進行了幾天的測試，在白天的情況下通過系統(tǒng)測試的數(shù)據(jù)與精確溫度計的測試結(jié)果進行對比，最大誤差與最小誤差分別是0.5與0.1℃，三天累計三十次的測試結(jié)果的平均誤差為0.2℃，在合理的范圍內(nèi)。

濕度測試與溫度測試同步進行，最大誤差與最小誤差分別是0.4%與0.1%，平均誤差在0.3%，也在合理的誤差范圍內(nèi)。

5 結(jié)論

本次設(shè)計由于時間緊迫，雖然基本完成了預(yù)期目標，但是設(shè)計成果并不是很理想，依然存在相當一部分問題：

沒有對溫度數(shù)值統(tǒng)計處理、儲存也沒有對多次采集的數(shù)據(jù)進行分析求均值，來提高對溫度測量的準確性，這是以后對此系統(tǒng)進行完善的部分。

其次是隨著智能家居的普及，利用互聯(lián)網(wǎng)用短信或者微信等方式來提醒主人，這些是我繼續(xù)研究與完善的部分，還有更多的功能等著去完善，使這個系統(tǒng)更加智能化。

隨著工業(yè)的進步，科學的發(fā)張，現(xiàn)在出現(xiàn)了越來越多的智能溫度傳感器，對傳感器也提出越來越高的要求，向著高精度、多功能、標準化、可靠安全以及高度集成的方向發(fā)展，成本也會越來越低廉。

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作者簡介

王安龍，邵陽學院電子科學與技術(shù)專業(yè)學生

彭森，邵陽學院信息工程系教師