《基于单片机的智能空调控制系统设计（任务书+开题报告+论文）》14000字.docx

设置定时任务，如智能空调的自动开关机 #生活技巧# #数码产品使用技巧# #智能家居控制方式#

任务书专业通信技术学号姓名×××课题名称：基于单片机的智能空调控制系统设计主要技术指标：1、可以检测环境中的湿度指标；2、可以通过液晶显示屏随时观看当前环境湿度检测数值；3、可以利用APP功能对此类设备进行远程操控；4、能够以继电器的形势控制常用的几类电器，并对外围电路的开关驱动。工作内容和要求：本课题根据实际需要，设计了智能空调系统，开发了智能传感器节点，并对其进行相应的研究，该研究成果是基于单片机的智能空调控制系统。讨论了利用单片机技术和无线通信模块，结合现有的传感器技术，实现一种简单实用的智能空调系统，使人们的家庭生活更加舒适、安全。解决核心电路模块、电子硬件电路、关键软件程序等相关关键技术。系统的远程控制功能可以控制手机应用软件实现空调开关控制、温湿度检测等基本功能。在系统的构建过程中，首先设计研究图，使其控制对象，然后确定硬件部分与原理图相匹配，最后根据逻辑模块进行各个模块的设计完成了功能集成，是一个比较完整的操作系统。主要参考文献：（注：以下为举例，至少列5篇）陶跃进,李雪纯,廖冰洁,等.智能空调自调整温度控制系统的设计与实现[J].成都工业学院学报,2020,23(2):5.张艳玲,张庆林.基于STM32微处理器的空调末端控制器的设计[J].数字化用户,2018.刘守超.关于智能空调控制系统探讨[J].幸福生活指南,2018(13):1.宋艳芳,熊百川.基于PLC的智能空调温度控制系统的设计[J].丝路视野,2018(15):1.宋阳柳,易艺,郝建卫,等.基于STM32的智能空调温度控制器的设计[J].国外电子测量技术,2018,37(2):4.王立彪,李超凡.一种基于51单片机的智能室内温控系统设计[J].中国科技信息,2020(11):3.吴越,卢新辉,杨晨曦,等.基于STC89C52单片机的智能水杯测控系统设计[J].科学大众：科技创新,2020(2):2.樊战亭.基于单片机的温度测量和控制系统设计[J].电子世界,2018(20):2.王亚.基于单片机实现环境温度测控的设计[J].2021(2015-30):73-75.李先利,张家为.基于51单片机的温度控制系统设计[J].2021(2013-30):105-105.

开题报告专业通信技术学号姓名×××设计（论文）题目基于单片机的智能空调控制系统设计选题的背景和意义：美国和欧洲研发的一系列产品已经投入了市场，其中具有代表性的产品有IBP的“家居主任”和摩托罗拉的“居所之门”等。在亚洲，日本、韩国等国家的企业在物联网领域投入了大量的精力，开展对智能家居系统的研究和产品的应用推广。较为具有代表性的一家跨国公司叫霍尼韦尔，其市场份额占有率较大的两个项目是系统研发和安防设备，在业内，其智能家居操作系统技术处理领先地位。已开发的智能家居系统有：门禁安防报警系统、实时视频监控系统、智能灯光感应控制系统、窗帘感应控制系统、多媒体交互系统等。通过红外方式操作电视、新风机、空调、投影仪等设备来实现系统的操控，通过ZigBee网络自动感应或手动操作智能灯光、电动窗帘、扫地机器人、燃气或电热水器、电水壶等家电设备，还可以操作RGB灯泡，达到不同色彩的灯光操作的目的，以及不同场景的模式切换，例如休闲模式、学习模式、瑜伽模式等。施耐德智能家居操控系统通过现场总线的方式达到各设备被直接操控以及协调有序的运行，将温度、湿度、新风、灯光、窗帘等对象进行控制。实现了使用最易于操作的系统，达到了最多样化的控制体验，将智能家居的操控感带来更舒适的体验。我国智能家居系统的研究以及相关产品的研发开展时间较晚一些，智能家居系统的技术发展道路与国外相比也较为落后。现阶段的技术研究还处在打磨阶段，与高新技术的融合演变，尚未形成统一的技术标准。2000年可谓我国智能家居的理念之年，经过媒体宣传，一部分人开始知晓智能家居的概念。随着我国智能化产品企业的迅速发展，各大公司进入智能家居发展行列。海尔智能家电、智能家居在国内智能家居研发领域属于最先进行的企业之一，通过计算机控制整个系统，将各个电器都整合起来，最初，从控制协议到交互式应用，如今已实现了通过使用手机App对家庭智能设备进行远程操控，甚至未来的人工智能。清华同方推出的“e-home”数字家园产品在嵌入式技术的基础上设计整合了面向智能家居的系统整合方案。不过目前我国在智能家居领域的相关产品，大多数都是面向家电类的系统方案，没有统一的行业标准，每一家的系统可以支持的家电设备都是受限的，因此在用户看来就缺乏人性化而没有购买欲望，因此产品的发展也较为缓慢。传统的家居产品虽然能满足人们对于居住地舒适性、便利性、安全性的基本要求，但传统家居的基础功能无法吸引年轻一代的目光，而室内温、湿、亮度的人工操作以及自动调节，门禁、窗户的安防以及监控等项目，将成为智能家居行业在未来的主流产品。因此智能监控与报警系统的研发作为信息化时代的高科技需求应运而生。在移动通信的基础设施和高新技术飞速发展的趋势下，相关新兴技术的快速迭代，智能家居向传统产品发起挑战。作为生活的主要环境，以自动控制为基础，以解放双手、享受家居生活为目的的智能家居提高了人们对家居生活的满意度。同时，智能家居可以提供监督功能，并提供实时的数据传输，保障居家安全；可以提前开启智能家居控制系统来调节整个房间的舒适度，达到最好的家居体验。家居中各种电器设备通过网络连接起来，提供更加方便的控制方式，简化家居中的维护操作，成为常态化诉求。智能家居系统的主要框架是搭建一个可以涵盖家居住宅中各种电器设备和信息设备的网络，通过设计好的方案或者个性化的配置和控制来实现各种设备的自动运行，将原有家居环境组建成一个既安全又舒适，既科技又温馨的现代化环境。当前市面上关于智能家居的产品，更新了传统的家居产品，例如灯具亮度的自动调节，窗帘的自动展开和收叠，视频监控以及部分电器上的智能化操作。在满足基本需求的前提下，一定程度上提升了整体家居生活体验，但与大众对室内家居设备更加人性化、自动化、智能化的日益增长的需求相比，仍有待发展。因此，本文基于单片机的智能空调控制系统的设计，提供更加便捷的智能终端，加强了空调的全领域适应性和高度统一的智能化水平，提升智能空调的信息化程度，对于空调产品在实现更便捷。课题研究的主要内容：本课题根据实际需要，设计了智能空调系统，开发了智能传感器节点，并对其进行相应的研究，该研究成果是基于单片机的智能空调控制系统。在系统的构建过程中，首先设计研究图，使其控制对象，然后确定硬件部分与原理图相匹配，最后根据逻辑模块进行各个模块的设计完成了功能集成，是一个比较完整的操作系统。具体内容：本文第一部分对研究研究背景、研究意义以及研究内容和方法进行了归纳，充分梳理了本文的研究思路；第二部分是系统方案设计，阐述系统设计的目标、硬件架构设计以及主要部件方案设计；第三部分是系统硬件设计，对主要控制器、显示电路等进行设计；第三部分是软件设计，主要包括软件总体设计、温湿度检测软件设计等，最后一部分是系统测试。主要研究（设计）方法论述：本文设计了一种基于单片机技术、传感器技术、Wi-Fi技术等现代科技技术的简易智能空调系统。整个系统分为硬件和软件两部分。硬件部分中，数字式温湿度传感器是其核心部件，由STC89C52单片机和DHT11系统构成。软件部分包括温湿度编程、WiFi通信编程、屏幕编程、按键编程等部分构成。因此，整个系统的功能包括环境温湿度测量、空调控制、按钮操作、Wi-Fi连接、显示、报警等功能用C语言编程开发系统。该系统可以通过传感器实时采集温湿度数据，当采集的温湿度数据超过设定的阈值时，会发出告警，同时按下按钮调整数值到达合适的区间，以此来消除警告。该系统采用单片机作为操作芯片，具有功耗低、性能高、稳定性强、整体成本低等特点，以此深受该领域的企业喜爱。××××××××××××××××四、设计（论文）进度安排：时间（迄止）日期工作内容2022.8.1-2022.8.5查找资料确立选题2022.8.6-2022.8.15完成开题报告2022.8.16-2022.8.31智能空调控制系统方案设计大纲拟定2022.9.1-2022.9.30撰写论文2022.10.1~2022.10.15毕业设计答辩2022.10.16~2022.10.18根据答辩小组和指导老师意见修改论文，力争在内容和格式上符合毕业设计规范要求。五、指导教师意见：××××××××××××××××，同意开题指导教师签名：×××2012年10月8日六、系部意见同意开题系主任签名：×××2012年10月9日（注：开题报告由做毕业设计的学生负责填写）

基于单片机的智能空调控制系统设计摘要：20世纪90年代以来，我国的整体经济由于全球化、现代化的发展，让我国人民的整体生活质量得到了提升，并且国民经济也迅速发展，与此同时人民物质需求增加，对生活水平的需求也在不断的提高。为了满足人民的生活品质需求，本文设计了一种基于单片机技术、传感器技术、Wi-Fi技术等现代科技技术的简易智能空调系统。整个系统分为硬件和软件两部分。硬件部分中，数字式温湿度传感器是其核心部件，由STC89C52单片机和DHT11系统构成。软件部分包括温湿度编程、WiFi通信编程、屏幕编程、按键编程等部分构成。因此，整个系统的功能包括环境温湿度测量、空调控制、按钮操作、Wi-Fi连接、显示、报警等功能用C语言编程开发系统。该系统可以通过传感器实时采集温湿度数据，当采集的温湿度数据超过设定的阈值时，会发出告警，同时按下按钮调整数值到达合适的区间，以此来消除警告。该系统采用单片机作为操作芯片，具有功耗低、性能高、稳定性强、整体成本低等特点，以此深受该领域的企业喜爱。关键词：单片机空调控制传感器WIFI通信目录TOC\o"1-3"\h\u25541绪论1265991.1研究背景1115911.2研究意义231031.3研究现状3157141.4本文研究内容4287112系统方案设计5134032.1系统设计目标54172.2硬件架构设计5322232.3主要部件方案620272.3.1主控制器方案6114282.3.2温湿度采集方案7307972.3.3显示模块方案883192.3.4WIFI通信方案872523系统硬件设计10188883.1主控制器设计1092213.2温湿度检测电路10238603.2.1DHT11温湿度传感器10191693.2.2电气特性1190553.2.3串行接口11117223.2.4温湿度检测模块电路12106293.3显示电路1285223.3.1液晶引脚说明1313553.3.2液晶显示模块电路1348083.4WIFI通信电路14111403.5报警电路1552923.6指示灯电路1567323.7空调控制电路16298423.8按键电路设计16227844软件设计17296714.1软件整体设计1794234.2温湿度检测软件设计18160464.3显示软件设计1958834.4WIFI通信软件设计20228524.5按键控制程序20148555系统测试21177485.1实物组装21279985.2液晶显示上电测试22244125.3系统上电测试2313119结语248940参考文献26PAGEPAGE11绪论1.1研究背景传统的家居产品虽然能满足人们对于居住地舒适性、便利性、安全性的基本要求，但传统家居的基础功能无法吸引年轻一代的目光，而室内温、湿、亮度的人工操作以及自动调节，门禁、窗户的安防以及监控等项目，将成为智能家居行业在未来的主流产品。因此智能监控与报警系统的研发作为信息化时代的高科技需求应运而生。自2000年开始，智能设备进入家居行业以来，形成了现如今的智能家居。智能家居发展至今，市场上各大生产商已经推出品类繁多、功能多样的智能化家居设备，市场信息化的普及、信息的对称，引导智能家居产品逐步走向低价格、高性能、质量趋势。人们想要更好的生活质量，这一点要求往往体现在家庭的电气设备、房屋装修、家用电器、通讯设备和其他安全设施等方面可以体现而出。随着现代网络通信等信息和电子技术的迅速发展，我国现代人民的家庭变得越来越智能化。人们也更加期待更加智能化的家用电器。同时，人们可以远程实时监控智能家居环境和附近的安全状态，体验智能家居下的生活和工作是如何的便利以及安全。本课题还包括了一个智能空调温度控制系统的设计，利用现代网络交互技术，将自动化与传感器相结合，打造一个基于现代智能家居信息的平台。不同的家庭系统相互集成，如房间电源控制、安全报警、家用电器自动控制等。智能家居信息源管理系统对信息进行全面的管理，使喜欢智能家居的用户可以轻松地从家居设备中获取自己需要的信息，体现了家居信息源的通用性。然而，目前传统的家庭温控系统存在很多缺点，例如空调只能在用户回家后通过空调面板开启，需要很长时间才能达到室内温度达到舒适的温度，才能让用户感到舒适。还有例如传统电加热器加热时间长，不能保证在用户需要的时候有热水，用户体验显著降低。例如，当用户只有一个人时，忙碌了一天的工作准备下班回家，这时候就可以发送特定指令让数据处理模块计算室温和估计时间用户回家，然后发送一个开关信号空间终端传感器，让智能家居在用户到家前彻底完成运转，以此满足人们在家里享受舒适的体验，同时又能达到省时、节能的效果。随着我国移动终端和互联网信息技术的进一步发展和成熟，物联网时代正式到来，人们对这一需求的迫切呼声也越来越高。积极实施重点培育和发展移动物联网基础产业作为战略性大型新兴产业。国内外大型家电厂商，以及几家生产工艺主机厂自主研发的高品质智能家电，已逐步开始预留网络接口，用于管控物联网网络安全，为信息快速发展的物联网时代做好准备。智能家居也是家国物联网时代当今行业不可或缺的一部分，也是家国移动物联网家居应用领域的重要组成部分。此外，我国房地产开发市场近年来发展迅速，智能家居正逐渐呈现出人们熟悉的应用形式所展开相应的发展，以此满足人民的生活高品质需求。1.2研究意义在移动通信的基础设施和高新技术飞速发展的趋势下，相关新兴技术的快速迭代，智能家居向传统产品发起挑战。作为生活的主要环境，以自动控制为基础，以解放双手、享受家居生活为目的的智能家居提高了人们对家居生活的满意度。同时，智能家居可以提供监督功能，并提供实时的数据传输，保障居家安全；可以提前开启智能家居控制系统来调节整个房间的舒适度，达到最好的家居体验。家居中各种电器设备通过网络连接起来，提供更加方便的控制方式，简化家居中的维护操作，成为常态化诉求。智能家居系统的主要框架是搭建一个可以涵盖家居住宅中各种电器设备和信息设备的网络，通过设计好的方案或者个性化的配置和控制来实现各种设备的自动运行，将原有家居环境组建成一个既安全又舒适，既科技又温馨的现代化环境。当前市面上关于智能家居的产品，更新了传统的家居产品，例如灯具亮度的自动调节，窗帘的自动展开和收叠，视频监控以及部分电器上的智能化操作。在满足基本需求的前提下，一定程度上提升了整体家居生活体验，但与大众对室内家居设备更加人性化、自动化、智能化的日益增长的需求相比，仍有待发展。因此，本文基于单片机的智能空调控制系统的设计，提供更加便捷的智能终端，加强了空调的全领域适应性和高度统一的智能化水平，提升智能空调的信息化程度，对于空调产品在实现更便捷。1.3研究现状美国和欧洲研发的一系列产品已经投入了市场，其中具有代表性的产品有IBP的“家居主任”和摩托罗拉的“居所之门”等。在亚洲，日本、韩国等国家的企业在物联网领域投入了大量的精力，开展对智能家居系统的研究和产品的应用推广。较为具有代表性的一家跨国公司叫霍尼韦尔，其市场份额占有率较大的两个项目是系统研发和安防设备，在业内，其智能家居操作系统技术处理领先地位。已开发的智能家居系统有：门禁安防报警系统、实时视频监控系统、智能灯光感应控制系统、窗帘感应控制系统、多媒体交互系统等。通过红外方式操作电视、新风机、空调、投影仪等设备来实现系统的操控，通过ZigBee网络自动感应或手动操作智能灯光、电动窗帘、扫地机器人、燃气或电热水器、电水壶等家电设备，还可以操作RGB灯泡，达到不同色彩的灯光操作的目的，以及不同场景的模式切换，例如休闲模式、学习模式、瑜伽模式等。施耐德智能家居操控系统通过现场总线的方式达到各设备被直接操控以及协调有序的运行，将温度、湿度、新风、灯光、窗帘等对象进行控制。实现了使用最易于操作的系统，达到了最多样化的控制体验，将智能家居的操控感带来更舒适的体验。我国智能家居系统的研究以及相关产品的研发开展时间较晚一些，智能家居系统的技术发展道路与国外相比也较为落后。现阶段的技术研究还处在打磨阶段，与高新技术的融合演变，尚未形成统一的技术标准。2000年可谓我国智能家居的理念之年，经过媒体宣传，一部分人开始知晓智能家居的概念。随着我国智能化产品企业的迅速发展，各大公司进入智能家居发展行列。海尔智能家电、智能家居在国内智能家居研发领域属于最先进行的企业之一，通过计算机控制整个系统，将各个电器都整合起来，最初，从控制协议到交互式应用，如今已实现了通过使用手机App对家庭智能设备进行远程操控，甚至未来的人工智能。清华同方推出的“e-home”数字家园产品在嵌入式技术的基础上设计整合了面向智能家居的系统整合方案。不过目前我国在智能家居领域的相关产品，大多数都是面向家电类的系统方案，没有统一的行业标准，每一家的系统可以支持的家电设备都是受限的，因此在用户看来就缺乏人性化而没有购买欲望，因此产品的发展也较为缓慢。1.4本文研究内容本课题根据实际需要，设计了智能空调系统，开发了智能传感器节点，并对其进行相应的研究，该研究成果是基于单片机的智能空调控制系统。讨论了利用单片机技术和无线通信模块，结合现有的传感器技术，实现一种简单实用的智能空调系统，使人们的家庭生活更加舒适、安全。解决核心电路模块、电子硬件电路、关键软件程序等相关关键技术。系统的远程控制功能可以控制手机应用软件实现空调开关控制、温湿度检测等基本功能。在系统的构建过程中，首先设计研究图，使其控制对象，然后确定硬件部分与原理图相匹配，最后根据逻辑模块进行各个模块的设计完成了功能集成，是一个比较完整的操作系统。PAGEPAGE12系统方案设计2.1系统设计目标基于智能气候环境的应用背景，实现对空调的无线遥控。根据功能设计目标，主要要点如下：1、随时可以检测环境中的湿度指标；2、可以通过液晶显示屏随时观看当前环境湿度检测数值；3、当出现温度异常时，可随时进行警告处理，以此来解决异常现象的发生；4、可以随时利用APP功能对此类设备进行远程操控；5、能够以继电器的形势控制常用的几类电器，并对外围电路的开关驱动。2.2硬件架构设计系统总体结构如图2.1所示。整个系统的功能包括环境温湿度测量、开关控制、按钮控制、Wi-Fi连接、显示、报警、指示灯。系统实时采集温湿度数据。在选择各个功能系统之前，分析设计各个功能之间的关系，收集不符合控制功能部分的数据，随后对整个系统架构进行整体设计，设计系统功能之间的逻辑关系。这两大部分所有的工作均由主控制来完成，在实现了功能模块化后，使得后期设计更加方便。当采集的温湿度数据超过设置的阈值时，会产生告警。报警值可通过按下按钮进行调整。同时，可通过将手机连接到Wi-Fi网络来调整告警值，并可操作空调开关。图2.1系统总体设计图2.3主要部件方案2.3.1主控制器方案单片机是整个系统的核心，单片机的加密算法效率高，不能以任何技术方式读取单片机中的用户代码，保护了产品的技术。所有的功能都需要单片机的支持才能完成。该单片机具有强大的计算功能，软件编程灵活，自由度高。它能够通过软件编程执行各种逻辑功能，并具有计时器和计数器，可用于计时和计算。使用STC89C52实现系统功能。单片机电路有不同的配置，如数据存储、代码存储、定时功能、中断功能、串行通信功能等。该单片机兼容MCS-51指令，单片机采用51芯，软件采用C语言设计。STC89C52具有功耗低、稳定性强的特点。该核心是系统的基础核心，开发和操作简单方便。STC89C52是每个工程师都要学习的一种单片机，所以很多产品都是使用该单片机进行开发和设计的。单片机中存储的用户程序为8K。当用户代码数量超过8K时，可以增加一个外存来存储8K以上的用户代码。该单片机算法性能强，工作速度快，在恶劣的工作条件下仍能很好地继续工作。STC89C52的价格低，开发周期成本低，这也是为什么很多工程师都安排它，所以很明显很多产品都选择了这种单片机作为技术解决方案。因此，STC89C52无论在成本、性能还是开发难度上都是一种非常实惠的技术解决方案。基于以上分析，根据图2.2，提出使用STC89C52微控制器作为控制器的方案。图2.2STC89C52单片机2.3.2温湿度采集方案实际情况如图2.3所示。在设计智能室内气候控制系统时，需要采集环境温湿度数据，并选择DHT11传感器。DHT11属于数字式温湿度测量传感器。内部数字温度、湿度数据为标定数字输出信号。传感器的温度测量用于绘制NTC的测温图，传感器湿度测量应用于湿度传感器装置。该产品性能稳定，传感器成本低，温湿度采集速度快。只要将输出数据发送到单片机，即可采集到温湿度数据。单片机和传感器只需要一根数据电缆进行数据传输，传感器的功耗很低，信号电缆的长度可达到20米以上，对应不同的业务场景。图2.34DHT11传感器实物图2.3.3显示模块方案系统需要显示环境温度、湿度等信息。LCD1602有两个操作系统，一种是串行输入控制系统，另一种是并行数据输入操作系统。尽管串行输入控制系统所采用的界面很少，但是该软件设计代码较为复杂，要用很多代码才能控制。并行数据录入操作系统能够更快实现对液晶的控制，且软件操作方便，所以，使用并行数据输入操作系统。工作电压液晶屏芯片：4.5~5.5V。工作电流：2.0uA(5.0V).模块的最优工作电压：5.0V，字体大小：2.95mm×4.35mm(宽×高)。实际情况如图2.4所示。图2.4LCD1602液晶实物图2.3.4WIFI通信方案系统的WiFi通信选择WiFi模块ESP8266。该模块是由安新科团队研发设计的一款WiFi模块，能够进行无线WiFi的数据传输。开发者通过WiFi模块对网络进行添加，从而完成网络通信。模块内有一个32位的处理器，同时其还具有模数转换功能，当作控制器来使用。另外，模块的备用模式分为多种，在最长的待机模式下，模块电流为20uA。并且单片机也能够通过AT命令，对WiFi模块进行控制。ESP8266模块的体积较小，能够控制AT命令，可用来研制WiFi模块。详见图2.5。图2.5ESP8266WiFi芯片实物图PAGEPAGE13系统硬件设计3.1主控制器设计本设计使用的控制芯片是单片机，这种单片机是由STC技术公司制造的。单片机STC89C52具有以下两种优点：一是功耗低；二是性能好。其有32位I/O端口，8K字节的闪存以及WDT看门狗定时器。微控制器内还有一个内置的4KBEEPROM。型号STC89C52单片机的末端编号为2，程序存储空间为2×4K。就该设计而言，首先选择了STC89C52单片机、STC89C51以及STC89C52AT89S51单片机微控制器,正是因为STC89C51和51-core单片机AT89S51单片机微控制器属于相同，但只有4k记录空间，具有相同的功能。基于此，最后选择了STC89C52单片机。单片机STC89C52内置8K容量的可编程flash存储器。单片机最小系统包括电源、复位、振动电路及扩展元件。图3.1是系统的最小示意图。图3.1单片机最小系统3.2温湿度检测电路3.2.1DHT11温湿度传感器DHT11传感器是广州奥松电子有限公司制造的，该传感器具有耐久性强、可靠性高的特点。采用传感器采集技术，将温湿度与数字相结合，又称混合温湿型Anur。DHT11传感器具有产品质量高、响应速度快、抗户外故障能力强、价格实惠的特点，数字信号内部校准，信号传输准确，并能结合性能优越的单片机，它包括温度测量元件和电阻式湿度传感器元件。因校准室的校准是按照极其精确的标准进行的，采用单线串行接口，使传感器系统的操作更加简单。信号处理能力大于20m。与此同时，它体积小、功耗极低等特点确保了该传感器能够在很多复杂、极端的环境中很好地运行。传感器引脚中有4个引脚，包装比较简单，界面操作简便，也能够按照用户计划的要求进行调整。3.2.2电气特性VDD=5V，T=25℃，除非特殊标注。表3.1电气特性表3.2.3串行接口数据的目的是在单片机处理器和传感器之间使用单总线数据格式进行同步和通信。4毫秒是一次数据传输所需的时间，数据可以分为正整数和小数点，阶位优先，40位是整个数据量的结果。数据格式为：8位总湿度数据+8位十进制湿度+8位总温度+8位十进制温度+8位温度校验和。在发送数据无误的情况下，校验和数据等于结果8位总湿度+8位湿度十进制+8位总温度+8位温度十进制的最后8位。在微控制器发出第一个信号后，传感器从低功耗模式切换到高功耗模式。在信号结束时，传感器发送一个40位的数据响应信号，同时激活传感器采集信号。收集相关信息的任务。此时，如果需要，用户可以读取一些信息。当传感器处于从属模式时，当接收到启动信号时，温度和湿度传感器功能被激活。若传感器未收到从单片机发出的启动信号就不会采集数据，从而使传感器处于节电模式。3.2.4温湿度检测模块电路在智能空调控制系统中，温度和湿度测量设计选择DHT11-sensor进行。这种传感器具有以下性能和特点：采用DALLAS方法，只要一条线就可以和计算机双向通信。DHT11传感器可以封装为各种不同的形式，数字信号以信号的形式输出，尺寸较小，抗干扰能力强、精度高、硬件成本低。供电方式便捷，供电电压不超过5.5V，温度测量范围-55-125度，通常来说，温湿度测量的误差不能高于0.5度，精度需要保证为0.1度。当电源的电压极性反转时，具有负电压特性的设备可以保护设备不被烧坏。9-12位数字读数可通过软件实现，转换速度高，温度和湿度的9位转换时间仅需93.75ms。该传感器对各种微处理器或者系统都有广泛的应用，甚至还能随着实际的变化而变换外观，能够较好地满足不同条件的使用要求。图3.2是温湿度测量电路。图3.2温湿度检测接口电路图3.3显示电路LCD1602的液晶显示屏是工业字符构成，能显示16x02或32个字符。LCD数控电路模块广泛应用于许多高端消费类电子产品中，如智能数字电子单片机与智能无人机的通讯接口，专用数字电子计算器，万能机电表或电度表等。液晶显示器作为一种输出器件，在单片机系统中具有以下优点：由于一个荧光信号接收器每次得到一个荧光发射信号后，LCD的每个荧光发射线节点都必须始终保持相同荧光颜色和它的照明节点亮度，因此它的颜色照明节点亮度必须是恒定的，照明是稳定的，LCD具有较高的图像质量和无闪烁。字符型液晶显示器是以LCD1602为显示单元。本装置采用5V电源作为供电源，显示电路容易构建，显示的信息量大。因性价比高而得到了广泛的应用。液晶显示器属于尺寸较小、重量轻、功耗低的显示设备。3.3.1液晶引脚说明LCD1602的字符显示屏脚注如下：3.3.2液晶显示模块电路液晶显示模块的接口电路接线图见图3.3。引脚1和引脚2被用作输入等级，为LCD显示供电，电路的接地线连接到LCD模块的引脚1上。电路的电源线连接到LCD模块的2引脚上。在电路的质量头和引脚3之间连接一个电阻值为10k的电位器。如果要调整液晶显示的对比度，可以通过电位器进行调整。即LCD4。这个引脚连接到微控制器，并连接到P27引脚。读取控制器，即4脚LCD显示屏，必须连接到p26脚MCU上。LCD显示屏的6pin与单片机的P25引脚相连。8位总线，即LCD引脚7和8，连接到单片机的P0口。背光的电源引脚，即LCD引脚15和LCD引脚16，分别与单片机电源端口、接地线相连。液晶显示电路如图3.3所示。图3.3液晶接口电路图3.4WIFI通信电路WiFi模块ESP8266与单片机串口通信，实现手机对系统的控制，所以系统必须开启Wi-Fi通信。STATE是一个无线状态信号输出接口，不使用蓝牙功能的话，界面会产生低电平。蓝牙连接后，该界面输出高电平，所以你可以设计一个LED电路表示蓝牙连接状态。RXD作为无线模块串口数据的接收接口，连接P31TXD连接器，传输来自单片机的串口数据。TXD是无线模块的串行数据传输接口，通过单片机的RXD接口与P30的接收串口相连。GND是模块的电源连接，VCC是模块的电源，电源要求为3.2-6V，系统选择的电压为3.3V，Wi-Fi模块的电源设计需要具有块切换功能，该模块实现反向供电过程中的自我保护，Wi-Fi模块串口可以直接接入单片机串口，不需要处理电平移位问题。Wi-Fi连接如图3.4所示。R3R31K12345678JP23V3GNDRXDESP8266TXD图3.4WiFi通信电路图3.5报警电路系统报警电路启动蜂鸣器发出警报，蜂鸣器的电源为直流。在很多电子产品上都得到了广泛的应用。如果发现温度和湿度未处于设定的温度和湿度范围时，报警电路进行报警，警报开关图见图3.5。图3.5蜂鸣器报警电路图3.6指示灯电路由检测电路对系统采集的温、湿度进行显示。若温度数据恢复正常则LED1亮；若温度数据恢复正常则LED2亮。如果温湿度信息恢复正常，则LED3亮起；如果温湿度信息恢复正常，LED4亮起。探测器电路如图3.6所示。图3.6指示灯电路图3.7空调控制电路本设计采用一个5V的电磁继电器来控制电磁效应，由空调开关控制继电器。当线圈被激活时，它会产生一个磁场来吸引锚，锚杆收集的电磁力大于接触弹簧的弹性力，锚与铁芯结合在一起。静态触点一定是吸进去的；断开线圈后铁芯上不再有电磁力和触点弹簧往里的拉力将锚点拉离静态触点，回到原点，动、静态触点断开。继电器在锚杆铁芯的作用下向内拉、分离，实现断路器。一般来说，继电器作为低压控制电路，控制高压工作电流中的低压，温湿度控制电路图见图3.7。112345J2JD2IN4007VCCR21KQ1855012J11KR1D1LEDP36图3.7空调控制电路3.8按键电路设计对本系统的关键电路进行设计时，通过三个按钮对数据报警值进行设置。从左到右分别为：减号、加号、设置。按键控制的详细说明是当按下setup键时，系统切换到setup模式。当第一次按下设置按钮时，LCD指示灯保持在温度设定值，此时可设置温度报警值。同时再次按Set键移动位置，可使用Minus和Plus键更改警报。在设定步骤结束时，可以继续按下setup键，使光标的位置右移到湿度报警值设定的点上，同时再次按下设置键进行数值设置，可通过加减键和1位大小改变10位报警值，确定湿度报警值，K2是在微控制器P2上扫描的设置选择按钮，K3是微控制器P2上扫描的加号按钮，而K4是微控制器P2上扫描到的负键。按钮电路如图3.8所示。K2K2K3GNDP15K4P16P17图3.8按键电路图4软件设计4.1软件整体设计首先，该系统初始化了环境温湿度的测量界面、空调控制接口、按钮控制接口等，并实时采集温湿度数据。当数据超过设定的阈值时，系统会发出告警，并可通过按键调整告警值。同时可通过连接WiFi的手机调节报警值，图4.1是系统软件的设计流程图。图4.1软件设计流程图4.2温湿度检测软件设计章节2.3.3和3.3分析DHT1温湿度传感器的基本数据，可借助软件编程来实现。单片机P3.7引脚连接DHT1温湿度传感器中的数据，单片机读取传感器数据。当该模块工作时，将信号发送到单片机P3。单片机发出信号后，传感器接收到启动信号。同时，传感器将40位的数据传输给单片机。微控制器接收来自传感器的温度和湿度数据，并执行一个验证过程，以确定它们正常与否。如果数据正常，则传输至LCD进行显示。若数据不正常，错误数据不会被接收，单片机再发出信号，传感器重发数据。最后对数据进行了对比，对比接收数据和报警值，若大于报警值，蜂鸣器不会发出警报。温湿度测量软件的设计流程如图4.2所示。图4.2温湿度检测软件流程图4.3显示软件设计将编码后的展示信息进行录入，并通过录入指令完成系统所需要的展示内容。首先通过并口选择数据录入方式，然后设置基本指令，擦除LCD屏幕，重置LCD屏幕上的光标，转动LCD屏幕显示功能，设点无灯光效果。DDRAM内存清楚可见。对LCD显示内容的地址进行设置，执行地址书写功能，输入LCD显示内容，执行信息书写功能。LCD软件结构如图4.3所示。图4.3LCD1602显示流程图4.4WIFI通信软件设计WiFi模块ESP8266性价比较高，属于Wi-FiSOC模块。Wi-Fi管理单元支持TCP/IP协议栈，用户可以通过这组模块在本地网络上部署无线通信。ESP8266模块有AP、STA和STA+AP三种通信方式。用户可以通过手机扫描并登录相关的Wi-Fi信号，并设置密码登录连接，以此方便后续的相关操作，与此同时，通过串口控制系统实现了WiFi通信功能，单片机仅需要通过串口对无线模块进行控制。位置数据为512字节，以实现对通信数据的远距离采集，WiFi通信软件的设计流程如图4.4所示。图4.4WiFi通信软件流程图4.5按键控制程序按钮控制程序主要起设定报警值的作用。在设定的过程中，应当指出，按键实际操作无规律，所形成的高低电平显示了导致程序不能正常运行的故障。由于人工振动和机械结构振动在所难免，因此要有平稳的旋钮移动，并进行一种抗振动处理。目前应用最为广泛的减振方法为延迟重复扫频法。发现按钮运行后，应当减缓和检查首次探测的信号。在几毫秒的延迟之后，评估函数是否工作，表示这是一个普通的击键函数。键扫描软件设计过程见图4.5。图4.5按键控制流程图5系统测试5.1实物组装在进行物理焊接之前，必须根据接线方案采购全部设备和有关工具。工具有焊接弯头、万用表和焊丝等。在电路图设计基础上，第一，电流连接电路焊接，因为电源在电路的其他部分中是必不可少的，试验只在具备电源时进行。在对单片机系统的电路进行焊接之后，另一部分则须采用单片机进行控制，因此其他功能只能用单片机部分来测试。第二，在制作电路的时候首先要对电源进行测量，使用万用表测电源有无短路现象，若正常，请插在电源后面，使用万用表测得合适的电源电压。在对电路其他功能部件进行焊接时，经过功能电路的设计，需要使用单片机系统来检测短路的发生，检测电压的正确性以及测试功能的正确性，物理焊接完成后，可以对系统功能进行测试。系统配置的物理示意图如图5.1

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