基于物联网的室内环境检测演示系统详解.doc

******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2014年春季学期 物联网综合应用实践课程设计 题 目：基于物联网的室内环境检测演示系统 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩： 摘 要 随着嵌入式计算、传感器、无线通信等技术的飞速发展，无线传感网被广泛应用于环境监测、军事国防和工农业控制等诸多领域，已成为电子信息技术发展的一个热点。CC2430是TI公司针对ZigBee的无线传感网芯片解决方案，具有功耗低，可靠性高，组网简单等优势。基于CC2430和ZigBee协议，设计了温湿度数据采集系统，分别给出了协调器和普通节点的软件算法，在干扰环境下测试表明，网络具有较强的鲁棒性和自组能力。STC12C5608AD单片机为核心的家庭环境监测系统的硬件电路设计和软件流程设计，实现了在家庭环境中对温度、湿度、灯光及家用电能质量的检测，其中分别用相应传感器、电流互感器、电压互感器。其中，将温度、湿度、灯光传感器的模拟量经过单片机AD转换处理后输出相应的控制动作调节相应参数；电能质量的检测，将互感器与电能质量及单相双向功率集成电路芯片CS5460A结合检测电压、电流、功率等检测，经单片机输出相应保护控制:瞬时过电流保护，过载保护、过电压保护、失压保护等。本设计使用ZigBee无线网络协议，将系统参数传输及控制，也可与上位机实时通讯和监控。 关键词：单片机，传感器，ZigBee，环境监测，继电保护 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 本文研究背景与意义 1 1.2 智能家居环境监测系统的特点 1 1.3 国内外发展现状及分析 2 1.4 典型无线网络技术介绍 3 1.4.1 ZigBee技术 3 1.4.2 Wi-Fi技术 3 1.4.3蓝牙技术 3 1.5 本文主要研究内容及创新 4 1.5.1本文主要研究内容 4 1.5.2本文主要研究创新点 4 第2章 ZigBee技术综述 5 2.1 ZigBee技术介绍 5 2.2 ZigBee协议分析 7 第3章 家居环境监测系统方案 8 3.1 系统结构 8 3.2 系统功能定义 8 3.3 系统设计要求 10 第4章 家居环境监测系统硬件设计 11 4.1 系统电源电路 11 4.2 STC12C5608AD单片机 12 4.3 家居环境参数采集模块 13 4.3.1 数字温湿度传感器DHT11 13 4.3.2 烟雾传感器MQ-2 14 4.3.3 光照强度传感器 14 4.3.4 电压电流检测及保护 15 4.4 RS485通讯模块 16 4.5 LCD液晶显示模块 17 第5章 系统软件设计 18 5.1 ZigBee无线通讯协议 18 5.2 温湿度传感器程序 18 5.3 烟雾传感器程序 19 5.4 电压电流检测及程序 20 第6章 系统性能测试与评述 21 6.1 硬件测试 21 6.2 软件测试 21 总 结 22 致 谢 23 参考文献 24 附 录 25 附件A 系统原理图 25 第1章 绪 论 1.1 本文研究背景与意义 随着工业革命和信息技术革命的成功，进入21世纪后，人类的各种技术包括通信技术、计算机网络、控制理论、互联网等都有了很大的发展，另外，经济的发展也使我们都希望居住在一个舒适的家居环境中，只有这样我们的生活才会更好，身体才会健康。由于人们又了这种想法，由此智能家居系统也就越来越多的被人们所重视了。研究人员希望能通过这种新的技术将家居中各种智能化的设备、家用电器和家庭安防设备等整合一个智能化的系统上进行资源共享、分析、控制和管理这些设备，控制这些设备来对家居中的环境参数符合人们舒适居住使用的要求，营造一个良好的环境，从而可使用户能够居住在一个更高要求的环境中。 本文研究设计了一种智能家居环境监测子系统，实现对家庭环境的实时监测，实时为用户提供可靠并且全面的环境信息。智能家居系统中一个非常重要的部分就是本文所研究的环境监测子系统。在这个系统中，人们可以获得实时的居住环境信息，如温度和湿度、各种有害气体的浓度、光照强度、火灾信息等。同时，此系统中传感器所得到的环境参数可以为其它家居设备做决