1. 研究目的与意义
人们对高品质生活环境的追求越来越强烈，所以居住环境的各种参数得到了大家的广泛重视。随着智能手机的日益普及，基于智能手机开发的蓝牙技术是理想的无线自动化的核心技术。越来越多的无线智能家居被应用到各行各业。除了外来的安全隐患外，住宅内部也有许多不安全因素，像热水器、煤气灶一些大功率的电器，因为老化或损坏的原因，很有可能会导致
漏水、漏电、甚至火灾。随着智能化与信息化的快速发展，我们可以利用现代科技对家居环境进行监测及调整。控制核心是单片机，通过DHT11传感器来监测室内温湿度，烟雾传感器MQ-2监测有害气体烟雾浓度，HC-SR501传感器用来监测人体信号，按键电路可以设置监测数据上下限阈值及人体红外监测布防状态，当超过阈值时，蜂鸣器和LED灯声光报警，同时通过继电器驱动相应电器，实时对家居环境进行调控。
2. 课题关键问题和重难点
1. 本次研究中的控制核心为单片机，我需要对单片机的芯片进行选择，并与普通单片机作比较，可以保证系统的可靠性和稳定性。其中，DHTI1温度采集模块负责获取环境的温湿度数据，所以在本次课题研究中，要了解DHT11传感器的工作原理。同时还要深入了解烟雾传感器MQ-2以及HC-SR501传感器的工作原理。
2. 其次还要完成家庭环境数据监测，包括温度、湿度、光照、有害气体、人体感应等数据的采集。在采集的过程中，数据可能会存在一定的误差，需要进行多次采集以及要对数据进行比对，才能得到一个比较准确的数据值。同时还要针对不同的环境数据，采用射频通信方式对相应的开关进行动作，完成相应的自动控制。
3. 家具的环境要进行调控，则需要通过继电器驱动相应电器。整个系统做完以后，则需要进行调试，调试的过程中需要保持耐心。
3. 国内外研究现状（文献综述）
科技的发展使得人们的生活体验越来越丰富多彩，Internet 网的出现颠覆了人们以往的家居生活。智能家居在物联网时代推动下，已朝着舒适便携方向发展，将多种技术应用之中，实现对智能家居环境的远程控制，保证家居环境的安全性及舒适性，提高用户的生活品质。本文的智能家居系统，主要基于 Wi-Fi 技术与 STM32F103 单片机结合实现，利用远程服务器连接移动 APP 实现系统的远程控制。首先根据对系统的整体方案设计，完成了所需器件的选型，并依据设计内容要求，完成了硬件电路的设计，包括对智能家居环境的安全保障模块的防火防盗设计、家居舒适度模块的温湿度设计、室内空气质量检测及净化模块设计，同时加入人机界面，实现近距离的液晶显示及独立按键功能。其次依据整体设计内容，实现系统的软件设计，包括对智能家居的远程通信 APP 设计，即完成对远程服务的建立和连接，利用c语言编程并通过 Wi-Fi 技术实现与智能家居系统的数据交互智能家居的本地软件设计即系统的硬件程序设计，采用C语言编程，实现对串口的设置、及数据发送任务，实现家居环境检测数据的采集；完成了移动APP的实现。最后通过单片机与 Wi-Fi 模块的连接，完成了智能家居环境检测系统的硬件实物连接，并从两个方面对系统进行功能测试，一方面是系统功能测试，包括对智能家居安全性能防火防盗测试及舒适度性能温湿度检测测试，测试结果表明功能均可实现，并对一小区进行舒适度调查，提出合理意见；另一方面是对系统可靠性能测试，保证智能家居系统的可靠性能良好，实验结果表明智能家居系统具备稳定可靠性。根据对本文所研究内容分析，了解到本设计还有诸多可以改进的以及完善的部分，对智能家居环境的远程监控，还可以再增添更多有趣的娱乐性功能，同时对用户的移动 APP 制作有待更加美观，让智能家居环境监控系统带给用户更便捷而幸福的体验。
[1]刘婷,李洋.基于ZigBee网络的智能家居节能系统设计[J].科技与创新,2022(22)
[2]刘金雯.无线通信技术在智能家居中的应用研究[J].数字通信世界,2022(07)
4. 研究方案
首先为Wi-Fi 网关的硬件设计，通过无线模块和各传感器模块的结合，使得智能家居环境检测系统具有了无线通信的能力。并对 STM32 主控制器进行选型和最小系统 的介绍，智能家居传感器的功能实现采用了串口转WIFI 模块 STM32 相应功能模块这样的连接方式，本设计中所采用的传感器模块，包括人体红外传感器、火焰传感器、温湿度传感器，以及空气质量检测所需传感器即 MQ135 有害气体传感器与 GP2Y1010AU0F 粉尘传感器分别对相应传感器模块进行了硬件特性以及工作说明，并对空气净化模块进行介绍，在空气质量检测信息是不在安全范围内时，驱动空气净化。同时加入人机交互模块，通过键盘及液晶显示器进行控制信号。为后续传感器采集程序、系统测试工作及软件设计做基础。智能家居环境监控系统中，Wi-Fi 网关利用自身的 station 模式连接家用路由器（本设计测试利用 Wi-Fi 模块连入一部智能手机的热点 esp），进而连入互联网，通过无线 Wi-Fi 模块，使得远程移动 APP 与本地网络系统实现信息交互，实现包括对无线温湿度传感器，人体红外传感器以及火焰传感器的信息采集，解决了智能家居布线繁琐的问题
其次，家居服务器软件的功能可以分为两个部分，一是收集、分类、存储、管理和分析 底层各类传感器获取到的家居环境数据；二是向用户（远程监控软件）提供相关家居环境数据以及从用户处接受调节家居环境的各项指令，然后传递给底层相关控制器。
5. 工作计划
1. 主机控制器(单片机）芯片的选择。在相关文献的基础上，选择较为适合的单片机，使它具有运行速度快，程序简单，扩展芯片好啊等有点。
2. 深入研究DHT11传感器、烟雾传感器MQ-2以及HC-SR501传感器的工作原理，并详细分析其优缺点，可对今后研究打下了基础。
3. 完成家庭环境数据监测，包括温度、湿度、光照、有害气体、人体感应等数据的采集。需要进行多次采集，这样才能得到一个比较准确的数据值。
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