李睿智
学号19021211293
【嵌牛导读】本系统可分为温湿度检测与烟雾检测和人体检测部分。温湿度检测部分，是通过利用单总线型数字式温湿度传感器DHT11，实现系统具有测温湿度误差小、分辨率高、抗干扰能力强等特点。烟雾检测电路，利用气体传感器MQ-2与ADC0832模数转换器实现基本功能。通过这些传感器和芯片，当环境中可燃气体浓度或有毒气体等发生变化时系统会发出相应的灯光报警信号和声音报警信号，以此来实现火灾报警，智能化提示。人体检测部分，是通过HC-SR501模块实现，模块主要功能就是热释电红外传感器感应到入侵者的红外热辐射，将其转换成超低频信号，经电路放大、输出。检测器是利用红外人体检测探头检测预先设定好的范围内的情况，一旦有危险便向单片机发出信号，再经单片机处理，然后控制蜂鸣器和LED点亮发出警告，本系统还可以应用于家居防盗、仓库防盗等多种防盗场合，具有很强的实用价值和良好的市场前景。
【嵌牛鼻子】温湿度检测、烟雾检测、模数转换、智能化、报警提示
【嵌牛提问】随着科技的高速发展，智能化时代的到来，智能家居越来越引起人们的关注，那智能家居如何应用到我们的日常生活中呢？
【嵌牛正文】
1 绪论
1.1 课题背景
当今世界，随着科技的不断发展，智能环境监测成了人类关注的话题。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如照明系统、火灾检测系统、空调控制、安防系统，报警控制等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、智能温湿度调节、室内外遥控、防盗报警以及环境监测等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，而且提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
1.2 概述及功能介绍
1.2.1 功能概述
本次设计主要分五个个功能，分别为测温湿度，烟雾及红外感应和报警，显示信息和报警信息。将这几个个功能巧妙的与家居结合，我们已经知道五个单独功能如何实现，现在要将五个功能通过单片机系统化反馈，以达到能实现综合五种功能的智能家居。
设计涉及主硬件为：STC89C52RC单片机，DHT11温湿度传感器，人体红外感应器，MQ-2烟雾传感器，按键设置与LCD1602液晶显示模块，蜂鸣器报警电路，以及超标指示显示模块组成。
1.2.2 功能介绍
(1)通过DHT11温湿度采集数据将信息显示于LCD1602上面，如果温湿度超出设定的预警值，指示灯有提示并蜂鸣器报警；待到坏境温湿度降到低于预警值的时候，报警自动关闭。
(2)采用烟雾探头传感器来检测我们周围环境的烟雾，可对煤气甲烷，以及我们周围着火的烟雾，或是抽烟的浓度等实时监测，如有超标，蜂鸣器报警，并有指示灯动作来提醒你解决当前的问题，解决之后，这些显示和指示指标自动关闭，所以能给您带来一定的安全感。
(3)人体红外检测电路能够根据外界移动人体进行判断，如果在布防状态并且有人时，指示灯有提示并蜂鸣器报警，来警告入侵者，直至手动撤防才可以解除报警。而且具有掉电保存的功能，即使人为关闭电源再开机也能继续报警，这样更加智能。
1.3 主要工作
主要完成工作如下：
（1）电路原理图绘制；
（2） 电路的调试；
（3） 控制程序的编写；
（4） 软件调试；
（5） 单片机监测系统整机测试。
2 系统方案设计
设计涉及主硬件为：STC89C52RC单片机，DHT11温湿度传感器，人体红外感应器，MQ-2烟雾传感器，按键设置与LCD1602液晶显示模块，蜂鸣器报警电路，以及超标指示显示模块组成。本研究设计框图如图1所示。
3 硬件的设计
3.1 主控电路
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
3.2 温湿度检测
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。如下图4所示：
3.3 A/D转换电路
ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。
3.4 MQ-2烟雾检测电路
MQ-2型气体传感器用于以氢气为主要成分的城市煤气、天然气、液化石油的测量，而且它抗干扰能力强，水蒸气、烟等干扰气体对它的影响小。
MQ-2型气敏元件具有以下特点：
(1) 采用烧结半导体所形成的敏感烧结体，具有稳定的R (即器件在纯洁空气中的阻抗)阻值，从而保证了长期工作的稳定性。
(2) 单电源供电，其功耗仅0.7W左右。
(3) 对所测试的气体有极高的灵敏度和信噪比。
MQ-2型气敏元件有两种型号。MQ-2A型适用于天然气、城市煤气、石油液化气、丙丁烷及氢气等;MQ-2型适用于烟雾等减光型有害气体。
3.5 报警电路
3.5.1 灯光报警电路
3.5.2 声音报警电路
3.6 LCD1602夜晶显示电路
3.7 人体检测模块
在自然界，任何高于绝对温度（-273度）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。
在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PIR)，它能将波长为8一12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。
3.8 按键电路
本设计采用按键接低的方式来读取按键，单片机初始时，因为为高电平，当按键按下的时候，会给单片机一个低电平，单片机对信号进行处理
4 软件的设计
4.1 软件介绍
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。Keil_c软件界面如图
Protel99SE的工作界面是一种标准的Windows界面，如图所示，包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。
4.2 系统程序流程图
5测试结果
5.1 调试
调试过程中首先要检测的就是硬件电路的设计原理是否正确、能否达到预期效果以及实现方法是否简便等等；其次在焊接好难有线电路之后，认真检查电路的焊接情况。这次采用的是分块调试的方法，烟雾探测电路，报警电路以及单片机控制电路进行调试。在对每个模块的进行调试过程中又采用了由局部到整体，由简单到复杂的调试方法，最后再将各个模块总和成一个整体。在调试过程中遇到的问题有：
(1) 由于在焊电路之前没有认真的查看STC89C52的管脚，使得管脚的顺序全部焊错了，最后只好重新买器件重焊；
(2) ]烟雾值一直显示很高，经过查阅资料和换元件测试发现，烟雾传感器初次使用得通电几小时以上才可以正常使用，要做老化试验。
(3) 在解码程序的编写过程中，随着理解的深入也作了相应的修改。
(4) 比如说这次用到的液晶显示，刚开始用的是P0口，程序没有错误和警告，但是液晶却无法显示字符，通过多番测试才知道P0口的驱动不足，所以更换IO口后，便能正确显示。
(5) 如由于这次程序用的比较多，但是RAM空间又小，所以程序中的变量定义，必须改为idata（就是全部RAM区）型的，包括数组，否则变量随意分配会引发意想不到的后果。