基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)論文設(shè)計(jì)

1、摘要近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，智能家居逐漸開始占據(jù)人們的生活視野，例如智能車庫(kù)、智能家居機(jī)器人、智能家具電器等。智能化的設(shè)備確實(shí)使生活更輕松更便捷，它解放了人力物力，還節(jié)省了財(cái)力。但是，目前大多數(shù)國(guó)家的智能化家居系統(tǒng)還不完善，很多智能家居設(shè)備還不能保證居住環(huán)境的健康和安全。本課題正是彌補(bǔ)目前智能家居在這方面的不足。本課題設(shè)計(jì)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以單片機(jī)為核心采用2個(gè)zigbee模塊自組網(wǎng)，使用cc2530處理器控制傳感器采集溫濕度和煙霧濃度，通過(guò)zigbee模塊把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器上?？梢灾庇^的了解到室內(nèi)環(huán)境的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：DTH11模塊；煙霧濃度模

2、塊；zigbee模塊目錄1 前言11.1課題的研究背景11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及意義12系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案22.1總體設(shè)計(jì)方案22.2 控制設(shè)計(jì)33硬件設(shè)計(jì)33.1 控制系統(tǒng)的選型33.2模塊電路43.2.1 系統(tǒng)單片機(jī)核心電路43.2.2 系統(tǒng)的晶振電路53.2.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)53.2.4 呼吸燈原理63.2.5 電源電路設(shè)計(jì)63.2.6煙霧檢測(cè)模塊63.2.7 LED12864顯示模塊73.2.8實(shí)物整體電路74軟件設(shè)計(jì)84.1 軟件開發(fā)環(huán)境84.2 程序設(shè)計(jì)104.3 程序燒寫115 系統(tǒng)的調(diào)試115.1 硬件調(diào)試125.1.1 電路模塊功能調(diào)試125.1.2 無(wú)線距離測(cè)試126 結(jié)論12

3、參考文獻(xiàn)131 前言1.1課題的研究背景21世紀(jì)是數(shù)字時(shí)代，智能化設(shè)備逐漸普及。隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，突然興起的智能化行業(yè)也在突飛猛進(jìn)。提供了方便快捷的同時(shí)，大大節(jié)省了人力物力。這些都是智能化發(fā)展造就良好結(jié)果。特別是近年智能家居的發(fā)展給到人們與傳統(tǒng)生活起居方式不同的體驗(yàn)。家里的各種智能設(shè)備可以隔空控制，一個(gè)口令就能控制家里的電器。生活獲得了極大的便利。在生活越來(lái)越智能、方便的同時(shí)，人們把目光投向了居住環(huán)境的安全健康，居住環(huán)境狀態(tài)直接影響到住戶的舒適性甚至是身體健康。以往的智能家居系統(tǒng)大多忽略了健康和安全。其實(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅能在家具家電的智能化方面應(yīng)用廣泛，在家居安防領(lǐng)域也很實(shí)用。2018年3

4、月，深圳一場(chǎng)智能安防會(huì)，將智能安防系統(tǒng)推上了熱潮。保障安全健康智能的系統(tǒng)的問(wèn)題第一次在此峰會(huì)上被提出來(lái)。人們意識(shí)到未來(lái)的社會(huì)，一定是智能安防系統(tǒng)給予我們安全的環(huán)境生活。而科技需要一步一步的發(fā)展，著眼當(dāng)前，一個(gè)能實(shí)時(shí)監(jiān)控到室內(nèi)環(huán)境、能及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)類危險(xiǎn)的設(shè)備對(duì)人們來(lái)說(shuō)是及其重要的。本課題設(shè)計(jì)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正好能彌補(bǔ)以往智能家居在安全性方面的欠缺，讓人們能實(shí)時(shí)掌握居住環(huán)境的溫濕度及有無(wú)煙霧，能夠顧及使用者舒適和安全。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及意義智能化住宅的發(fā)展一直是社會(huì)上所討論的一個(gè)熱點(diǎn)話題。比爾蓋茨曾經(jīng)提出過(guò)關(guān)于他對(duì)未來(lái)住宅的設(shè)想，他預(yù)言了智能化家居的發(fā)展趨勢(shì)。截止2019年，新加坡已經(jīng)存在

5、有8500所智能化住宅。同樣的，國(guó)內(nèi)也在智能化住宅上投資了很多資金做研發(fā)。大家所熟知的小米公司這幾年也在開始加入到智能家居的研發(fā)大軍。國(guó)內(nèi)外智能家居系統(tǒng)研發(fā)者也更重視安全方面的問(wèn)題。積極研發(fā)了一些家用安全設(shè)備，如火災(zāi)報(bào)警器，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀。這些設(shè)備能在火災(zāi)威脅到人們生命安全之前報(bào)警，能夠檢測(cè)由工業(yè)化生產(chǎn)和裝修所留下的有害氣體成分和含量。目的就是要給人們一個(gè)安全的健康的居住環(huán)境。行業(yè)發(fā)展于消費(fèi)者、用戶的態(tài)度有關(guān)。消費(fèi)者認(rèn)為很多不必要的功能抬高了產(chǎn)品價(jià)格。CNNIC數(shù)據(jù)顯示，12.7%的用戶覺(jué)得這類產(chǎn)品人機(jī)交互體驗(yàn)差；11.3%的用戶覺(jué)得這類產(chǎn)品還沒(méi)有發(fā)掘出自己最為關(guān)心的功能。很多企業(yè)的這類產(chǎn)品成

6、本過(guò)高，有部分不實(shí)用功能產(chǎn)生溢價(jià)拉低產(chǎn)品的性價(jià)比。還有各部件之間需要用數(shù)據(jù)線連接，在實(shí)物安裝中距離較長(zhǎng)的布線比較繁瑣，有一定的難度，對(duì)安裝環(huán)境也有一定要求。為避免這些問(wèn)題，本課題的研究采用成本較低的硬件設(shè)計(jì)人們最關(guān)心的健康安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。課題的研究意義在于提高性價(jià)比，克服距離的限制和繁瑣的布線。從目前智能家居用戶最為關(guān)心的安全及健康問(wèn)題入手，做到盡量滿足人們需求提高用戶體驗(yàn)。2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)之前整理出系統(tǒng)的功能和包含的內(nèi)容。首先，針對(duì)健康和安全方面，需要做到監(jiān)控溫濕度和火災(zāi)，就需要系統(tǒng)具有溫濕度超標(biāo)報(bào)警和煙霧報(bào)警。要能夠直觀的知道系統(tǒng)所在環(huán)境的溫濕度狀況就需要一個(gè)顯示器。系

7、統(tǒng)還需要能夠無(wú)線通訊的控制系統(tǒng)。將所有要求整合之后大致設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)如下：系統(tǒng)基于cc2530單片機(jī)微控制器，使用2個(gè)zigbee模塊自組網(wǎng)。通過(guò)串口控制Zigbee；單片機(jī)控制煙霧濃度模塊獲取現(xiàn)場(chǎng)有無(wú)煙霧。DHT11模塊也會(huì)在單片機(jī)控制下采集環(huán)境中的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)cc2530搭配的Zigbee向協(xié)調(diào)器發(fā)送信息。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)圖如圖1所示：圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖此系統(tǒng)的主控制芯片是cc2530，芯片內(nèi)部編程，收集煙霧傳感器和溫濕度傳感器模塊數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)行處理，再通過(guò)ZigBee節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器。此時(shí)協(xié)調(diào)器將信息發(fā)送到cc2530單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，控制實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境檢

8、測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。2.2 控制設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用基于cc2530的單片機(jī)控制器。主要負(fù)責(zé)控制本系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送及數(shù)據(jù)信號(hào)的接收處理。單片機(jī)通過(guò)從機(jī)部分的程序控制DHT11傳感器和煙霧傳感器采集環(huán)境中的溫濕度和煙霧濃度。cc2530搭配最新zigbee PRO協(xié)議。通過(guò)zigbee節(jié)點(diǎn)將從機(jī)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器在cc2530的控制下將采集到的數(shù)據(jù)處理，在液晶顯示器上顯示出來(lái)。當(dāng)各數(shù)據(jù)超標(biāo)時(shí)控制蜂鳴器做出反應(yīng)。cc2530單片機(jī)在系統(tǒng)中的功能如圖2所示： 圖2 單片機(jī)的功能示意圖從機(jī)的底板接入煙霧傳感器和溫濕度傳感器。對(duì)其核心板燒入程序控制煙霧模塊和DHT11采集數(shù)據(jù)。顯示器和蜂鳴器接到協(xié)調(diào)器

9、底板相應(yīng)的引腳。在程序編寫中，把函數(shù)賦值到數(shù)組中去，并且對(duì)數(shù)組中的每一個(gè)值都進(jìn)行重復(fù)快速掃描。3硬件設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)的選型在選用控制系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)市面上各種芯片進(jìn)行對(duì)比，選用最適合的芯片。為了應(yīng)對(duì)zigbee和RF4CE應(yīng)用難題，TI公司研發(fā)了一款能夠結(jié)合這類應(yīng)用的cc2530芯片。cc2530是一款高性能、高標(biāo)準(zhǔn)的芯片，具有多種標(biāo)準(zhǔn)接口，是一款兼具性能和性價(jià)比的芯片產(chǎn)品，而且這類芯片的型號(hào)較多，具有兼容多種型號(hào)的引腳，也可以兼容各種開發(fā)軟件，從而可以適用于多款應(yīng)用。更方便于個(gè)體研究。性能方面，這款芯片配備高效RF收發(fā)器。是標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CPU。cc2530具備不同的運(yùn)行模式，且備較

10、高的抗干擾和穿透。，很適用于低功耗無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中。核心板下加入的底板擁有更豐富的引腳，可外接更多的設(shè)備供系統(tǒng)使用。所以cc2530很適合作為此設(shè)計(jì)的控制芯片。無(wú)線設(shè)備：cc2530搭載RF內(nèi)核控制的無(wú)線模塊。具有可連接無(wú)線設(shè)備的優(yōu)良接口，連接無(wú)線設(shè)備可達(dá)到讀取狀態(tài)和發(fā)出命令的目的。這個(gè)模塊包含了識(shí)別地址和數(shù)據(jù)包；串口：cc2530可支持不同外設(shè)。所有的引腳都由I/O控制器控制，任意一個(gè)引腳受不受軟件程序控制取決于配置的外設(shè)?？刂破骺煞謩e控制任意引腳中斷，可以保證芯片控制下的系統(tǒng)的靈活性；存儲(chǔ)器：內(nèi)含閃存存儲(chǔ)器。通過(guò)軟件或調(diào)試接口可對(duì)存儲(chǔ)器編程。寫入或清除嵌入式由閃存控制器進(jìn)行處理。3.2模塊電

11、路3.2.1 系統(tǒng)單片機(jī)核心電路cc2530屬于16位單片機(jī)，相比51單片機(jī)稍復(fù)雜一些。cc2530通過(guò)底板引出一系列的外接引腳，用于控制系統(tǒng)各模塊。單片機(jī)具有二十一個(gè)輸入或輸出引腳，I/O的用途由寄存器配置或者軟件控制。單片機(jī)系統(tǒng)的核心電路圖如圖3所示：圖3 單片機(jī)系統(tǒng)核心電路圖液晶顯示器的8個(gè)接口按序分別接入主機(jī)底板的3.3V、GND、3.3V、P17、P16、P15、P14、P13。蜂鳴器的正負(fù)極連接到POD和3.3V。為了方便加入了干電池制作的供電電源，正常接到底板的供電引腳。DHT11的三個(gè)接口分別接到引腳3.3V、POD和GND。煙霧傳感器的三個(gè)接口分別接到GND、5V和P17引腳

12、。電路的正確連接保證系統(tǒng)正常的同時(shí)方便程序的編寫。3.2.2 系統(tǒng)的晶振電路cc2530單片機(jī)含有四個(gè)晶振。16M RC晶振和32K RC晶振是單片機(jī)上電時(shí)默認(rèn)使用的晶振。振蕩器分為低頻32KHz內(nèi)部RC振蕩器和高頻16MHz內(nèi)部RC振蕩器。系統(tǒng)時(shí)間的精度需要低頻振蕩器為其提高穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)作為校準(zhǔn)。此單片機(jī)晶振電路用引腳PC14和引腳PC15連接到單片機(jī)，再通過(guò)單片機(jī)介入osc-in和osn-out，提供了穩(wěn)定時(shí)序進(jìn)入單片機(jī)，為使晶振能夠諧振，加入了電容，方便產(chǎn)生時(shí)間的序列。在偏激中最為重要的就是時(shí)鐘。晶振電路原理如圖4所示：圖4晶振電路原理圖3.2.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到環(huán)境中有數(shù)據(jù)

13、超標(biāo)之后會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)報(bào)警。當(dāng)問(wèn)題得以解決之后，要使系統(tǒng)回復(fù)之處狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。我們就需要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路，復(fù)位電路圖如圖5所示： 圖5復(fù)位電路原理圖3.2.4 呼吸燈原理本課題設(shè)計(jì)基于cc2530單片機(jī)系統(tǒng)的呼吸燈要求在報(bào)警時(shí)能夠頻閃。單片機(jī)上的燈只有兩種狀態(tài)，通電時(shí)亮，斷電時(shí)滅。要讓燈由暗到亮再到暗，原理就是讓燈以肉眼觀察不到的頻率閃爍，燈暗的時(shí)候其實(shí)是燈閃爍頻率較低，逐漸加快頻率，小燈就越來(lái)越亮，在到達(dá)設(shè)置的最高頻率時(shí)燈就最亮，然后又降低頻率，燈又慢慢變暗。以這種規(guī)律重復(fù)讓燈閃爍就達(dá)到呼吸燈的效果。3.2.5 電源電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)需要供給5V直流電工作。在調(diào)試時(shí)直接使用電腦USB進(jìn)行供電即可。在

14、進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)試時(shí)，用干電池對(duì)其供電。單片機(jī)上有供電接口，安裝時(shí)需要常用的5V充電頭持續(xù)穩(wěn)定的供電。3.2.6煙霧檢測(cè)模塊市面上有已存在的煙霧檢測(cè)模塊，因此只需將其介入到電路當(dāng)中即可。煙霧傳感器是要連接在從機(jī)的，當(dāng)煙霧傳感器采集到數(shù)據(jù)之后會(huì)通過(guò)從機(jī)的zigbee節(jié)點(diǎn)發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器會(huì)在12864顯示上顯示出對(duì)應(yīng)值，因?yàn)闊熿F傳感器是環(huán)境中煙霧濃度達(dá)到報(bào)警值之后就會(huì)報(bào)警，所以協(xié)調(diào)器顯示屏上只會(huì)顯示1和2，不會(huì)顯示煙霧具體濃度。1表示不報(bào)警2表示報(bào)警。3.2.7 LED12864顯示模塊系統(tǒng)選用的是12864液晶顯示屏，這個(gè)名字來(lái)源于橫向128縱向64的點(diǎn)陣排列。它有著低電壓低功耗的優(yōu)點(diǎn)，顯示程序

15、也比較簡(jiǎn)潔。這類顯示屏在單片機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。8位并口的數(shù)據(jù)總線也很適合我們的cc2530單片機(jī)。3.2.8實(shí)物整體電路在本課題研究中，在單片機(jī)的控制下，通過(guò)溫濕度傳感器采集溫濕度數(shù)據(jù)，煙霧傳感器采集煙霧濃度。傳感器收集到室內(nèi)環(huán)境中的數(shù)據(jù)后，通過(guò)zigbee模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)單片機(jī)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理之后。在液晶顯示屏上顯示出室內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)及單位。協(xié)調(diào)器部分也稱主機(jī)部分，由一個(gè)cc2530、一個(gè)蜂鳴器和一個(gè)12864顯示屏組成。功能是受到從機(jī)部分采集到的數(shù)據(jù)后，通過(guò)單片機(jī)處理在顯示屏上顯示出來(lái)液晶顯示器上顯示的溫度和濕度都有兩個(gè)數(shù)據(jù)。第一個(gè)是當(dāng)前的溫度和濕度數(shù)據(jù)，第二個(gè)顯示的是為系統(tǒng)設(shè)置的一個(gè)臨

16、界值。煙霧顯示方面，當(dāng)環(huán)境中沒(méi)有煙霧顯示02，有煙霧時(shí)顯示01。當(dāng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)超標(biāo)后控制蜂鳴器報(bào)警。從機(jī)部分是在單片機(jī)控制下，通過(guò)DHT11傳感器和煙霧傳感器采集環(huán)境中的數(shù)據(jù)，再靠zigbee與協(xié)調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，我們還需對(duì)從機(jī)部分進(jìn)行編譯程序并拷入。主機(jī)與從機(jī)之間靠zigbee天線進(jìn)行無(wú)線通信。根據(jù)系統(tǒng)的功能和硬件組成整理出所需硬件材料如表1所示表1 所需硬件材料及數(shù)量所需硬件材料名稱所需數(shù)量cc2530核心板+底板212864液晶顯示器1蜂鳴器1DHT11傳感器1煙霧傳感器15號(hào)干電池3數(shù)據(jù)線若干在組接實(shí)物電路之前需要設(shè)計(jì)完整的硬件電路圖，要保證電路圖的可靠無(wú)誤就需要對(duì)電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。Pro

17、tues電路設(shè)計(jì)環(huán)境在國(guó)內(nèi)外廣受單片機(jī)工作者的青睞，這款軟件能夠仿真單片機(jī)。不僅能夠虛擬模型也能設(shè)計(jì)外圍器件，是一款非常實(shí)用的仿真電路軟件。利用Protues完成硬件的電路設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，仿真電路完成測(cè)試無(wú)誤之后開始準(zhǔn)備實(shí)物電路硬件。采購(gòu)?fù)晗到y(tǒng)所需的所以硬件和數(shù)據(jù)線之后，將所有硬件按照設(shè)計(jì)的電路連接起來(lái)。按照Protues的電路設(shè)計(jì)圖完成以下連接和焊接：液晶顯示器的8個(gè)接口按序分別接入主機(jī)底板的3.3V、GND、3.3V、P17、P16、P15、P14、P13。蜂鳴器的正負(fù)極連接到POD和3.3V。為了方便加入了干電池制作的供電電源，正常接到底板的供電引腳。DHT11的三個(gè)接口分別接到引腳3.

18、3V、POD和GND。煙霧傳感器的三個(gè)接口分別接到GND、5V和P17引腳。完成連接后硬件和單片機(jī)組成一個(gè)完整的系統(tǒng)電路。電路由兩個(gè)部分組成，兩個(gè)部分構(gòu)成不同功能不同卻又緊密關(guān)聯(lián)。兩個(gè)部分分別是協(xié)調(diào)器和從機(jī)部分，協(xié)調(diào)器是面向使用者直觀地顯示出室內(nèi)環(huán)境的狀態(tài)。從機(jī)部分負(fù)責(zé)采集環(huán)境中數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理和向協(xié)調(diào)器傳輸數(shù)據(jù)。完整的實(shí)物電路如圖6所示：圖6系統(tǒng)實(shí)物電路圖4軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件開發(fā)環(huán)境本設(shè)計(jì)使用的編譯軟件是IAR。在開發(fā)過(guò)程中，要盡量做到簡(jiǎn)單編譯，語(yǔ)法通俗易懂。因此在對(duì)開發(fā)環(huán)境的選擇時(shí)需要對(duì)軟件各方面綜合考慮選擇。IAR作為一款優(yōu)秀的開發(fā)工具廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)。這款C編譯器可支持眾多半導(dǎo)體材

19、料微處理器。它具有豐富的函數(shù)庫(kù)和強(qiáng)大的開發(fā)與調(diào)試的能力，含有的PROMable代碼效率極高。面對(duì)不同的芯片有相應(yīng)的速度和相應(yīng)的大小優(yōu)化器。8位16位及32位的單片機(jī)嵌入式都適用這一系列的軟件開發(fā)工具。是調(diào)試本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的很好的選擇。軟件環(huán)境配置：（1）Processor Variant選項(xiàng)表示處理器類型。一般默認(rèn)位ARM7 TDMI，我們選擇cc2530核心對(duì)應(yīng)的ARM選項(xiàng)進(jìn)行配置。正確的選擇芯片對(duì)應(yīng)的類型方便調(diào)試，軟件會(huì)自動(dòng)設(shè)置描述文件。（2）要設(shè)置輸入和輸出的Printff和scanf函數(shù)格式，需要在formatter選項(xiàng)區(qū)域的下拉表框中設(shè)置。（3）選擇Multi-file復(fù)選框，以便

20、多程序文件之間的交叉跳轉(zhuǎn)、交叉調(diào)用和內(nèi)聯(lián)。（4）char類型的數(shù)據(jù)符號(hào)。因?yàn)榫幾g工具通常將char設(shè)作無(wú)符號(hào)類型，位避免連接運(yùn)行庫(kù)時(shí)類型錯(cuò)誤不能匹配，不能選擇Signed帶符號(hào)類型；IAR的優(yōu)化，優(yōu)化方法和優(yōu)化級(jí)別可通過(guò)Level來(lái)選擇所需的方法跟級(jí)別。（5）remark診斷信息可通過(guò)Enable remarks選項(xiàng)選取生成。（6）輸出文件類型，Output選項(xiàng)區(qū)域中可選擇Executable和Library。前者意思時(shí)生成執(zhí)行代碼，后者位生成庫(kù)文件。4.2 程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)主機(jī)從機(jī)之間的zigbee通信需要設(shè)定兩個(gè)模塊的發(fā)送和接收地址，代碼：#define SEND_ADDR 0x1520 /設(shè)

21、置zigbee發(fā)送信息的地址#define RECEIVE_ADDR 0x1515/設(shè)置zigbee接收信息的地址蜂鳴器模塊，因?yàn)檫@個(gè)模塊使用的是NPN三極管，所以BEEP=0時(shí)是上電，也就是蜂鳴器報(bào)警。實(shí)現(xiàn)蜂鳴器報(bào)警的代碼：if(Temp=wendu_worn)|(Humi=shidu_worn)|(Smoke=0x01)/如果，溫度大于等于設(shè)定的溫度報(bào)警值、濕度大于等于設(shè)定的濕度報(bào)警值、有煙霧 BEEP=0;D2=0;/蜂鳴器上電，實(shí)現(xiàn)報(bào)警 else /否則 BEEP=1; D2=1;/蜂鳴器斷電，不報(bào)警 溫濕度模塊,溫濕度寫入、啟動(dòng)溫濕度傳感器，實(shí)現(xiàn)代碼：void COM(void);

22、void DHT11(void) ;煙霧模塊，煙霧傳感器檢測(cè)到環(huán)境中有無(wú)煙霧后，向協(xié)調(diào)器發(fā)送信息，實(shí)現(xiàn)代碼：if(Smoke=1)/如果環(huán)境中沒(méi)有檢測(cè)到煙霧 pTxData3=(U8)0x02;/顯示輸出為02 else/否則 pTxData3=(U8)0x01;/顯示輸出為01 4.3 程序燒寫在程序編寫完畢之后通過(guò)仿真電路對(duì)軟件程序調(diào)試。保證個(gè)模塊代碼能正常使系統(tǒng)工作之后可開始對(duì)單片機(jī)進(jìn)行燒寫。首先打開程序?qū)?yīng)的工程文件，選擇此工程文件下的Options；在第一個(gè)選項(xiàng)中的Device欄選擇MSP430F5418；Debug一欄點(diǎn)擊Texas Instrument USB-IF；在USB s

23、election中選擇好COM口之后，在工具欄下點(diǎn)擊第一步操作；如果提示如下內(nèi)容，可點(diǎn)擊第二部操作便可完成程序的燒寫。5 系統(tǒng)的調(diào)試 實(shí)驗(yàn)調(diào)試是每一項(xiàng)設(shè)計(jì)不可獲缺的步驟，要通過(guò)對(duì)實(shí)物的調(diào)測(cè)，才能證明設(shè)計(jì)作品的可靠性和科學(xué)性，才能掌握設(shè)計(jì)的功能作用。也能夠?qū)λ鶎W(xué)習(xí)的技術(shù)有更進(jìn)一步的理解。在此課題設(shè)計(jì)里面安全第一，所以主要測(cè)試煙霧濃度檢測(cè)是否靈敏，在調(diào)試事物的時(shí)候，將報(bào)警上限數(shù)值設(shè)置好。調(diào)試好后用檢測(cè)傳感器環(huán)境煙霧超標(biāo)是否報(bào)警。根據(jù)電路圖連接好各個(gè)元器件，在確認(rèn)電路連接無(wú)誤后開始調(diào)試，調(diào)試過(guò)程中記錄下每個(gè)出錯(cuò)的點(diǎn)記錄下來(lái)方便之后繼續(xù)改進(jìn)。在調(diào)試的過(guò)程中，遵循先局部，再總體的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。軟件的調(diào)試也是

24、及其重要的一步，軟件能影響到系統(tǒng)能否正常工作。調(diào)試軟件的過(guò)程要按模塊調(diào)試，逐個(gè)地模塊的調(diào)試，循序漸進(jìn)，避免查錯(cuò)范圍廣難以糾錯(cuò)的難題。5.1 硬件調(diào)試5.1.1 電路模塊功能調(diào)試在電路的準(zhǔn)確性測(cè)試完成之后，需測(cè)量電路的各組模塊，例如需獨(dú)立出來(lái)進(jìn)行測(cè)試的ZigBee，檢查是否能夠發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確；實(shí)驗(yàn)溫濕度傳感器和煙霧傳感器，就需要用于實(shí)際檢測(cè)，以便檢測(cè)模塊的可靠性?？赏ㄟ^(guò)單獨(dú)每個(gè)模塊的檢測(cè)，檢查其功能性正常，結(jié)合上系統(tǒng)中才能保證系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。硬件和軟件都調(diào)試完畢之后，本設(shè)計(jì)基本完成。5.1.2 無(wú)線距離測(cè)試 在調(diào)試過(guò)電路本身沒(méi)有問(wèn)題之后，我對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了外界因素

25、影響的測(cè)試。在沒(méi)有障礙的情況下，將系統(tǒng)兩部分進(jìn)行不同距離開機(jī)實(shí)驗(yàn)，得到此系統(tǒng)在無(wú)障礙物影響的情況下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行Ь嚯x在70米左右。然后在墻體隔離的情況下進(jìn)行同樣的測(cè)試。把系統(tǒng)兩部分分別放在一面墻的兩側(cè)，在不同距離下開機(jī)測(cè)試，測(cè)的系統(tǒng)在一面墻體的隔離下30米以內(nèi)能有效工作。再增加一面墻體作為隔離，測(cè)得在兩面墻的隔斷下系統(tǒng)正常運(yùn)行的有效距離為21米。在小面積的金屬物遮擋下信號(hào)傳輸無(wú)影響。因此，此系統(tǒng)在住房中安裝是可以正常工作的。6 結(jié)論本課題主要介紹基于cc2530系列的單片機(jī)設(shè)計(jì)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)之初，通過(guò)查閱資料和與老師的幫助效，確定了設(shè)計(jì)方向。經(jīng)過(guò)不斷學(xué)習(xí)和摸索，克服了一系列困難之

26、后終于完成了此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以cc2530單片機(jī)為控制核心，組合了主體的電路和模塊，基本實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)可監(jiān)測(cè)到環(huán)境的溫濕度和煙霧，采用zigbee的通訊方法，與以往的家居系統(tǒng)相比，更進(jìn)一步解決了健康舒適和安全問(wèn)題，克服了繁瑣的布線降低了實(shí)際應(yīng)用時(shí)的安裝難度。解決了這些方面的問(wèn)題也推進(jìn)了我對(duì)物聯(lián)網(wǎng)家居進(jìn)一步了解和探索的興趣。本設(shè)計(jì)仍不完美，系統(tǒng)還不能連接手機(jī)終端。進(jìn)一步改良的方向就是利用網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)狀態(tài)傳輸?shù)接脩羰謾C(jī)，讓人們不在家的情況也可以實(shí)時(shí)掌握室內(nèi)環(huán)境的狀況。展望未來(lái)，5G技術(shù)成熟并普及之后，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)定會(huì)有更一步的發(fā)展，智能家居和智能安防會(huì)更成熟更穩(wěn)定的為人們服務(wù)。此次課題的設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)到不管是軟件還是硬件技術(shù)，對(duì)我們的學(xué)習(xí)和生活都是非常重要的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不斷去學(xué)習(xí)接觸過(guò)和沒(méi)接觸過(guò)的東西。從材料和軟件的選取，以簡(jiǎn)單實(shí)用為原則一步步改進(jìn)，到設(shè)計(jì)出作品，每一步都不輕松。每一步的成功都是豐富的收獲。只有通過(guò)實(shí)踐才能更好的發(fā)現(xiàn)自己的不足并去彌補(bǔ)。參考文獻(xiàn)01基于STM8和nRF24L01的智能車庫(kù)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 李敏,夏躍武,喬斌. 重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(07)02基于Android手機(jī)的智能遙控器設(shè)計(jì)J. 蔣開偉. 科技致富向?qū)? 2014(33)03智能家居:新科技時(shí)代的寵兒J. 董鵬. CAD/CAM與制造業(yè)