【正文】 ....... 3 WiFi 技術(shù) .................................................................................................... 3 藍(lán)牙技術(shù) ...................................................................................................... 3 本文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新 .................................................................................... 4 本文主要研究內(nèi)容 ...................................................................................... 4 本文主要研究創(chuàng)新點(diǎn) .................................................................................. 4 第 2 章 ZigBee 技術(shù)綜述 .................................................. 5 ZigBee 技術(shù)介紹 .................................................................................................... 5 ZigBee 協(xié)議分析 .................................................................................................... 7 第 3 章 家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)方案 ............................................ 8 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ................................................................................................................ 8 系統(tǒng)功能定義 ........................................................................................................ 8 系統(tǒng)設(shè)計要求 ...................................................................................................... 10 第 4 章 家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計 ....................................... 11 系統(tǒng)電源電 路 ...................................................................................................... 11 STC12C5608AD 單片機(jī) ...................................................................................... 12 家居環(huán)境參數(shù)采集模塊 ...................................................................................... 13 數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 ...................................................................... 13 煙霧傳感器 MQ2 .................................................................................... 13 光照強(qiáng)度傳感器 ....................................................................................... 14 電壓電流檢測及保護(hù) ............................................................................... 15 RS485 通訊模塊 ................................................................................................... 15 LCD 液晶顯示模塊 .............................................................................................. 16 第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................... 18 ZigBee 無線通訊協(xié)議 .......................................................................................... 18 溫濕度傳感器程序 .............................................................................................. 19 煙霧傳感器程序 .................................................................................................. 20 電壓電流檢測及程序 .......................................................................................... 20 第 6 章 系統(tǒng)性能測試與評述 ............................................. 22 硬件測試 .............................................................................................................. 22 軟件測試 .............................................................................................................. 22 總 結(jié) ................................................................. 23 致 謝 ................................................................. 24 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 IV 頁 參考文獻(xiàn) .............................................................. 25 附 錄 ................................................................. 26 附件 A 系統(tǒng)原理圖 .................................................................................................... 26 附件 B 系統(tǒng)程序 ........................................................................................................ 27 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 第 1 章 緒 論 本文研究背景與意義 千百年來，人類都在關(guān)注著自身的生活和居住條件，并努力改善和提高之。 本文主要介紹基于 STC12C5608AD 單片機(jī)為核心的家庭環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件流程設(shè)計，實現(xiàn)了在家庭環(huán)境中對溫度、濕度、燈光及家用電能質(zhì)量的檢測，其中分別用相應(yīng)傳感器、電流互感器、電壓互感器。 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 I 頁 畢業(yè)設(shè)計論文 基于 ZigBee 技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 隨著嵌入式計算、傳感器、無線通信等技術(shù)的飛速發(fā)展，無線傳感網(wǎng)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、軍事國防和工農(nóng)業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，已成為電子信息技術(shù)發(fā)展的一個熱點(diǎn)。其中，將溫度、濕度、燈光傳感器的模擬量經(jīng)過單片機(jī) AD 轉(zhuǎn)換處理后輸出相應(yīng)的控制動作調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)；電能質(zhì)量的檢測，將互感器與電能質(zhì)量及單相雙向功率集成電路芯片 CS5460A 結(jié)合檢測電壓、電流、功率等檢測，經(jīng)單片機(jī)輸出相應(yīng)保護(hù)控制 :瞬時過電流保護(hù)，過載保護(hù)、過電壓保護(hù)、失壓保護(hù)等。隨著工業(yè)革命 和信息技術(shù)革命的成功，進(jìn)入 21 世紀(jì)后，人類的各種技術(shù)包括通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、控制理論、互聯(lián)網(wǎng)等都有了很大的發(fā)展，另外，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也使我們都希望居住在一個舒適的家居環(huán)境中，只有這樣我們的生活才會更好，身體才會健康。智能家居系統(tǒng)中一個非常重要的部分就是本文所研究的環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)。 智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn) 無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)擁有全面、可靠的環(huán)境信息采集分析能力。 (3)系統(tǒng)靈活，當(dāng)有新的環(huán)境參數(shù)被要求測量時，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性要求靈活，方便增加節(jié)點(diǎn)，以降低成本 [1]。 目前，國內(nèi)的這些智能家居系統(tǒng)還處于萌芽的階段。但當(dāng)采用有線技術(shù)方案時，根據(jù)智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn)，它存在一些缺點(diǎn)，如下面幾項所示。 (3)系統(tǒng)可擴(kuò)展性差。由于有線的束縛和影響，其美觀性較無線系統(tǒng)差，不利于家居 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 的后續(xù)裝修。 而在 2020 年作為中國通信行業(yè)龍頭的華為公司亦加入了此聯(lián)盟。熱點(diǎn)是通過將訪問節(jié)點(diǎn)安裝在互聯(lián)網(wǎng)連接上來創(chuàng)建的。1999 年正式公布藍(lán)牙 版，確定了使用頻段，最高數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá) ，和紅外技術(shù)相比，藍(lán)牙有著較高的傳輸速率，而且不需要像紅外線那樣進(jìn)行口對口的連接才能傳輸數(shù)據(jù)，所有的藍(lán)牙終端基本上只要在有效的范圍內(nèi)使用，就隨時可以進(jìn)行連接收發(fā)數(shù)據(jù)。 (1)ZigBee 協(xié)議的介紹。同時此系統(tǒng)還省去了繁瑣的有線系統(tǒng)布線對家居美觀性的損害。這樣做的好處是不需要專門的通信蜜蜂，通過信息接力就完成了整個通信，從 而實現(xiàn)了蜜蜂的低成本、低數(shù)據(jù)速率、自組織、低功耗、近距離、低復(fù)雜度等的信息傳遞方式。 ZigBee 的名字主要來源于蜜蜂通過跳 ZigZag 形狀的舞蹈來傳遞所發(fā)現(xiàn)的食物的位置、距離和方向等信息 ，一只一只的傳遞下去，此種技術(shù)與蜜蜂的這種通信方式相類似。 ZigBee 協(xié)議則比藍(lán)牙技術(shù)、高速率個人區(qū)域網(wǎng)或 無線 局域網(wǎng)等技術(shù)更簡單而實用。此外，單個 ZigBee 無線模塊就可與 254 個節(jié)點(diǎn)互聯(lián)，若網(wǎng)絡(luò)中加入路由節(jié)點(diǎn)，則網(wǎng)絡(luò)最大承載量可支持 65535 個節(jié)點(diǎn)設(shè)備互聯(lián)。 (1) 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性好。它的超低功耗也使得在應(yīng)用中兩節(jié)普通 AAA 干電池即可使用 6 個月至 2 年的時間，這也是 ZigBee 的最大的一個優(yōu)勢； (4)網(wǎng)絡(luò)容量大?；顒釉O(shè)備信道接入延時和休眠激活延時均僅為 15ms，而搜索設(shè)備延時時間達(dá)到 30ms； 根據(jù) ZigBee 聯(lián)盟所設(shè)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按功能分其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備劃分為三種： ZigBee協(xié)調(diào)器， ZigBee 路由器， ZigBee 終端設(shè)備。 （ 2） ZigBee 路由器：它也是全功能設(shè)備在加入網(wǎng)絡(luò)后，協(xié)調(diào)器就會分配給它一定量的十六位地址空間，再由其分別分配給下級節(jié)點(diǎn)使用，方便每個節(jié)點(diǎn)接入或離開網(wǎng)絡(luò)，具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)及路由之功能。 圖 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 在星狀結(jié)構(gòu)中無論是路由器或終端設(shè)備都是直接與協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信，在 ZigBee協(xié)調(diào)器則負(fù)責(zé)運(yùn)作與維護(hù)著整個網(wǎng)絡(luò)；在簇狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)初始化和建立網(wǎng)絡(luò)的操作，而路由器則對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展，終端設(shè)備的信息由路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) ,只不過在簇狀結(jié)構(gòu)中終端間的信息交換只能通過一級級向上傳遞到協(xié)調(diào)器