基于单片机的家居环境监测系统的设计.doc

本科生毕业设计（论文）开题报告

论文题目：

基于单片机的家居环境监测系统

的设计

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指导教师：

2024年12月27日

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目录

TOC\o1-2\h\u21551课题研究背景、目的及意义 1

274911.1课题研究的背景 1

262121.2课题研究的目的 1

220401.3课题研究的意义 1

162632国内外发展现状 2

24382.1国内发展现状 2

186392.2国外发展现状 2

252393研究内容及预期目标 3

163973.1研究内容 3

210413.2预期目标 6

233944研究方法及可行性分析 7

8694.1研究方法 7

310494.2可行性分析 8

255415工作计划 8

15875参考文献 10

10146指导教师评语 11

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1课题研究背景、目的及意义

1.1课题研究的背景

随着经济水平的提高以及物联网技术的发展，智能家居已经被大众所熟知，人们对家居智能化的需求也越来越大。同时，人们对家居环境的舒适性、安全性和健康性也提出了更高的要求。传统的家居环境监测方式往往依赖于功能单一的监测设备，无法全面、实时地反映室内环境的多项参数[1]。此外，现有的高端环境监测设备往往价格昂贵，难以在普通家庭中普及。因此，能设计出一套低成本，操作简单，并且可以为用户舒适、安全的家居环境的智能家居系统是非常有前景的[2]。

1.2课题研究的目的

基于单片机的家居环境监测系统的设计，其主要目的是利用单片机技术实现对家居环境参数的实时监测与控制。通过整合温湿度传感器、人体红外传感器、烟雾传感器等多种传感器，系统能够实时采集各项环境参数，从而提供家居环境的温湿度、空气质量等关键信息，并通过WiFi模块实时传输给用户。在环境参数超出设定值时，发出警报，并通过相连家居设备对环境参数进行实时调节。该设计旨在为用户提供一个方便、实用的家居环境监测解决方案，以满足现代家庭对健康居住环境日益增长的需求。

1.3课题研究的意义

家居环境监测系统能够实时监测并显示家居环境的温度、湿度等参数，帮助用户随时了解居住环境状况，并且采取相应的措施来调节和改善家居环境，从而提升居住品质和舒适度[3]。

当人体红外模块工作时，若检测到人体，会像用户发出警报，提醒用户采取适当的措施保障自己的人身安全，适用于各种独居人群。

室内空气中的一氧化碳等有害气体浓度超标，对人们的生命财产安全构成了严重威胁。家居环境监测系统能够及时发现并预警这些潜在的风险，提醒用户采取相应的防护措施，从而有效保障家庭成员的健康[4]。

2国内外发展现状

2.1国内发展现状

在国内，基于单片机的家居环境监测系统已经得到了广泛的研究和应用。随着物联网技术的快速发展和智能家居概念的普及，越来越多的家庭开始使用智能家居环境监测系统来提高生活质量和舒适度[5]。

如吴海红采用51单片机为控制内核设计了一款温度控制系统，该系统采用DS18B20温度传感器对温度进行实时采集与转换，可对上、下限温度进行设定，并实时显示当前温度和设定的上下限温度。当温度不在设定范围内时启动制热或制冷开关，同时蜂鸣器发出报警。文中对系统结构、硬件电路、软件设计进行了详细阐述，并通过Proteus软件和Keil软件对系统功能进行了仿真测试，验证了

系统方案的正确性及功能的有效性和可行性[6]。肖鑫海和王庭有基于STM32设计了一款小型化、低功耗的环境监测系统，可实现工厂、家庭等场合的实时监测。系统采用低功耗STM32单片机作为核心控制系统，利用温湿度传感器、PM2.5烟雾传感器采集环境中的相关参数，通过嵌入式内核处理所采集的数据，再将数据传输到OLED显示屏显示，实现了对周围环境的实时监测。同时，系统采用GSM模块进行无线通信，实现了数据的无线传输[7]。

此外，国内的一些高校和科研机构也在积极开展基于单片机的家居环境监测系统的研究工作，不断推动该领域的技术进步和创新。

2.2国外发展现状

在国外，基于单片机的家居环境监测系统的研究和应用同样受到了广泛的关注。与国内相比，国外的家居环境监测系统在技术水平和应用范围上更加先进和广泛。

在硬件方面，国外的一些知名芯片厂商如Intel、STMicroelectronics、TI等已经推出了许多高性能的单片机产品，这些单片机具有更高的处理速度、更低的功耗和更丰