基于Arduino的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)

目錄設(shè)計(jì)背景及概述 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。研究目的和意義 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。應(yīng)用背景 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。項(xiàng)目設(shè)計(jì)原理 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。原理概述 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。硬件設(shè)計(jì)原理 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。設(shè)計(jì)框圖 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。軟件設(shè)計(jì)原理及思想 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。操作流程、實(shí)驗(yàn)調(diào)試進(jìn)程 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。操作流程 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。實(shí)驗(yàn)調(diào)試進(jìn)程 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。實(shí)驗(yàn)中顯現(xiàn)的問(wèn)題及解決情形 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附程序源代碼參數(shù)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。設(shè)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)及參數(shù) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。完成情形及結(jié)果 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。設(shè)計(jì)者對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述及通過(guò)設(shè)計(jì)的收成體會(huì)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽9參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽設(shè)計(jì)背景及概述研究目的和意義行治理是有現(xiàn)實(shí)意義的。應(yīng)用背景19841998學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)展，人們關(guān)于生活品質(zhì)的要求也在不斷提升，相應(yīng)的功能要求也隨之不斷更新。2000因此國(guó)內(nèi)智能家居的研究可能可被分為以下幾個(gè)時(shí)期：但大部份廠商盲目夸大其實(shí)際作用，使得用戶(hù)的認(rèn)同感很差，很多廠家都在那個(gè)時(shí)期夭折。居正在迎來(lái)一個(gè)嶄新的進(jìn)展機(jī)緣期，向著真正意義上的“智能家居”又開(kāi)始大踏步的向前走。企業(yè)如天津瑞朗，青島愛(ài)爾豪斯，海爾，華為等已經(jīng)在智能家居方面做了很多研究。利，但“智能家居”卻并無(wú)在校園宿舍中取得應(yīng)用和進(jìn)展，聰慧宿舍的進(jìn)展正處于空窗期。使得智能宿走進(jìn)了咱們一般人的生活。其系統(tǒng)功耗低、操作簡(jiǎn)便、穩(wěn)固性高、實(shí)時(shí)性好。系統(tǒng)要緊[3]社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益宿舍,從低本錢(qián)的角度來(lái)設(shè)計(jì)制作的[4]。以保證學(xué)生人身及財(cái)產(chǎn)安全免受損失，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)原理原理概述Arduino，其優(yōu)勢(shì)就在于其開(kāi)發(fā)方便，兼容性好，處置速度快。系統(tǒng)5Arduino，GSM1ArduinoArduinoGSMArduino蜂鳴器或語(yǔ)音模塊用于語(yǔ)音報(bào)警，當(dāng)顯現(xiàn)意外狀況時(shí)，發(fā)出警報(bào)聲。硬件設(shè)計(jì)原理主控芯片ArduinoArduino是最近幾年來(lái)快速流行起來(lái)的一種操縱器,它是一個(gè)硬件平臺(tái)，利用的核心是一個(gè)AVR芯片，整塊操縱板類(lèi)似于單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，可是在功能上壯大了很多Arduino是一款便利靈活、方便開(kāi)發(fā)者利用和上手的開(kāi)源電子原型平臺(tái)，包括各類(lèi)型號(hào)的 Arduino板及擴(kuò)展板硬件資源和ArduinoIDE軟件資源Arduino不單單是全世界最流行的開(kāi)源硬件也是一個(gè)優(yōu)秀的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)更是當(dāng)前硬件開(kāi)發(fā)的趨勢(shì)。Arduino構(gòu)建開(kāi)放源代碼的simpleI/O接口板，利用Java，C語(yǔ)言的Processing/Wiring開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)單易明白得利用者能夠快速做出有趣的東西。Aduino能夠配合LED燈、蜂鳴器、按鍵、光敏電阻等電子原件一路工作。咱們所利用的ArduinoUNO是目前利用最普遍的Arduino操縱器，具有ArduinoUNO時(shí)ArduinoUSB接口系列的最新版本，電路如圖1所示。作為Arduino平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)模板UNO的處置器核心是它包括14路數(shù)字輸/輸出接口（其中6路可作為PWM輸出，6路模擬輸入，一個(gè)16MHz晶體振蕩器一個(gè)USB接口,一個(gè)電源插座一個(gè)ICSP接口和一個(gè)復(fù)位按鈕在把握了ArduinoUNO開(kāi)發(fā)技術(shù)以后，就能夠夠?qū)⒆约壕帉?xiě)的代碼輕松地移植到其他型號(hào)的操縱器上，能夠用來(lái)開(kāi)發(fā)交互產(chǎn)品，比如能夠讀取大量的開(kāi)關(guān)和傳感器信號(hào)而且能夠操縱各式各樣的電燈電機(jī)和其他物理電子設(shè)備等[5]。ArduinoArduinoArduinoWiring)和ArduinoProcessing)ArduinoArduinoPC如Flash,Processing,MaxMSP)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Arduino具有一下特色：開(kāi)放源代碼的電路圖設(shè)計(jì)，程序開(kāi)發(fā)接口可免費(fèi)下載，也能夠依需求自己修改。利用低價(jià)位的微處置操縱器（AVRUSBDC9VArduinoISPbootloaderAVRbootloaderUSBRS232EaglePCBSCHArduino敏電阻、伺服電機(jī)等。支持多種互動(dòng)程序，如：Flash、Max/MSP、VVVV、PD、C、ProcessingArduino，沖破了以往只能利用鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、CCD的限制，能夠更簡(jiǎn)單地完成單人或多人互動(dòng)游戲。[5]煙霧檢測(cè)模塊

圖1ArduinoUNORev3電路圖MQ-21，2于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、煙霧等的探測(cè)；模塊特色：1TTLDO（TTL）AO3、TTL輸出有效信號(hào)為低電平。（當(dāng)輸出低電平常信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)或繼電器模塊）4、模擬量輸出電壓隨濃度越高電壓越高。五、對(duì)液化氣，天然氣，城市煤氣，煙霧有較好的靈敏度。六、有四個(gè)螺絲孔便于定位；7、產(chǎn)品外形尺寸：32(L)*20(W)*22(H)八、具有長(zhǎng)期的利用壽命和靠得住的穩(wěn)固性九、快速的響應(yīng)恢復(fù)特性電氣性能：輸入電壓DC5V 功耗（電流：150mADOTTL01（5V）AO（相對(duì)無(wú)污染4V20S因?yàn)閮?nèi)部有電熱絲，若是燙手就不正常了。接線方式：一、VCC:接電源正極（5V）二、GND:接電源負(fù)極3、DO:TTL開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出4、AO:模擬信號(hào)輸出產(chǎn)品名稱(chēng)MQ-2產(chǎn)品名稱(chēng)MQ-2測(cè)試范圍300～10000ppm適用氣體可燃?xì)怏w、煙霧響應(yīng)時(shí)間＜10s工作條件環(huán)境溫度：20℃～+55℃；濕度：＜95％RH工作電壓±圖2MQ-2關(guān)于各類(lèi)氣體的靈敏度特怯曲線MQ-2GSMMQ-2MQ-23圖3煙霧傳感器模塊電路圖若是環(huán)境中產(chǎn)生較大煙霧，則煙霧傳感器通過(guò)當(dāng)前煙霧濃度值與標(biāo)準(zhǔn)闊值進(jìn)行比較，通過(guò)OUTA5為環(huán)境中有煙霧，D5D10端口輸出高電平，操縱蜂鳴報(bào)警器。另外，同時(shí)通過(guò)串口產(chǎn)生操縱GSM模塊向用戶(hù)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。HC-SR501熱紅外模塊人體發(fā)射的紅外線的新型高靈敏度紅外探測(cè)元件。通過(guò)非接觸式檢測(cè)人體紅外能量的轉(zhuǎn)變，將輸出電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，并對(duì)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大[6]。因此，它能夠用來(lái)使電源開(kāi)關(guān)操縱器和防火災(zāi)報(bào)警等。被動(dòng)的紅外報(bào)警主若是在結(jié)構(gòu)上利用，不需要發(fā)送任何形式的能量，該模塊只需要接收自然能量就能夠夠達(dá)到檢測(cè)的目的[6]2。產(chǎn)品名稱(chēng)HC-SR501產(chǎn)品名稱(chēng)HC-SR501工作電壓工作電壓直流電壓靜態(tài)電流＜50uA電平輸出0V觸發(fā)方式L/H延時(shí)時(shí)間5-200s（可調(diào)）可制作范圍零點(diǎn)幾秒到幾十分鐘封鎖時(shí)間（默認(rèn)）可制作范圍零點(diǎn)幾秒到幾十秒技術(shù)參數(shù)：工作電壓：DC5V20V靜態(tài)功耗：650V延不時(shí)刻：可調(diào)秒~18封鎖時(shí)刻：秒觸發(fā)方式：LHH12078.工作溫度：-15~+70度外形尺寸：32*24mm，螺絲孔距28mm，螺絲孔徑2mm，感應(yīng)透鏡尺寸：(直徑)：23mm(默許)功能特點(diǎn)：電平。輸出低電平。光敏操縱(可選）：縱為可選功能,出廠時(shí)未安裝光敏電阻。若是需要，請(qǐng)另行購(gòu)買(mǎi)光敏電阻自己安裝。兩種觸發(fā)方式：L，HH。變成低電平。到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延不時(shí)刻段，而且以最后一次活動(dòng)的時(shí)刻為延不時(shí)刻的起始點(diǎn))。切換進(jìn)程中產(chǎn)生的各類(lèi)干擾。DC5V20V65輸出高電平信號(hào)：可方便與各類(lèi)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)接。本項(xiàng)目將人體紅外探測(cè)器放置在宿舍門(mén)處，當(dāng)有人從門(mén)進(jìn)入時(shí)，產(chǎn)生紅外熱感應(yīng)信號(hào)，探ArduinoGSMGSM模塊GSMSIM900ASIM900AGSM/GPRS900/1800MHzSIM900ASMS真信息的高速傳輸。SIM900AM2M大體特點(diǎn)：GSM/GPRS900/1800MHzGPRS(class10/8)標(biāo)準(zhǔn)GPRS（classB）GSM（2/2+）標(biāo)準(zhǔn)–Class4（2W@850/900MHz）–Class1(1W@1800/1900MHz)尺寸：24mmx24mmx3mm重量：AT（，AT）SIM支持電壓范圍...休眠狀態(tài)功耗MMI/LCD，SPI/I2C/GPIO/PWM/ADCRTC(Real-TimeClock)，全功能UART接口，天線連接器和天線焊盤(pán)TCP/IPIP低功耗正常操作溫度：-30°Cto+80°CTX/RXGSMGSMUSB－232PCGSMAT＋CSQ＂，GSM10，即為信號(hào)強(qiáng)度較好，本設(shè)計(jì)返回值為17；送＂AT＋COPS＂，GSMGSM3GCHINAMONILEGSM設(shè)計(jì)框圖煙霧檢測(cè)模塊煙霧檢測(cè)模塊蜂鳴器Arduino核心板GSM模塊熱紅外模塊電源軟件設(shè)計(jì)原理及思想基于ArduinoMQ-2HC-SR501塊檢測(cè)宿舍空氣中的煙霧，在特定情形下向電話端發(fā)送短信或打電話。因此在設(shè)計(jì)時(shí)操作流程、實(shí)驗(yàn)調(diào)試進(jìn)程操作流程第一，Arduino板初始化串口，保證其與GSM模塊可正常通信；以后初始化GSM模塊，保證其的語(yǔ)音提示或報(bào)警。[7]MQ-2ArduinoArduinoTX/RXGSM進(jìn)入時(shí)可感應(yīng)到有人非法闖入，并將次狀態(tài)發(fā)送至Arduino核心，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)模塊向固定電話號(hào)碼發(fā)送短信，提示用戶(hù)。實(shí)驗(yàn)調(diào)試進(jìn)程MQ-2，HC-SR501，GSMMQ-2，HC-SR501通過(guò)量次實(shí)驗(yàn)和查找相關(guān)資料設(shè)定適合的傳感器檢測(cè)值。綜合各個(gè)模塊，測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)驗(yàn)中顯現(xiàn)的問(wèn)題及解決情形arduinoGSMSIM900AATAT一直調(diào)不出來(lái)，后來(lái)查閱資料，改成(0x1A)才實(shí)現(xiàn)了短信發(fā)送HC-SR501GSMGSM傳感器的問(wèn)題在與監(jiān)測(cè)環(huán)境中氣體濃度的設(shè)定，通過(guò)量次測(cè)試，設(shè)定為400ppm。附程序源代碼參數(shù)設(shè)計(jì)intredLED=7;種熱釋電紅外無(wú)線報(bào)警器設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2012,35(15):35-36.王秀娟．基于人體舒適度的家庭環(huán)