【導讀】理論研究型（）；計算機軟件型（）；綜合型（）。題目來源科研課題（）生產實際（）自選題目（?（不少于），A0圖紙。說明書及插圖一律打印，要求條理清晰、文筆流暢、圖形及文字符號符合國家現行標準。靠性對于人們未來的生活尤為重要。進行智能家居系統的開發(fā)和應用，實現。家居的智能化，人性化已經成為一個未來科技發(fā)展的方向。在此基礎上，采用了TC35通信模塊，通過插。系統具有實時性、便捷性和可靠性等特點，業(yè)主能

　　

【正文】 件的靈敏度特性是在以下條件下的表現。其中：（ 1）溫度： 20℃ 。（ 2）相對濕度： 65%。（ 3）氧氣濃度： 21%。（ 4）RL=5kΩ。（ 5） Rs：元件在不同氣體，不同濃度下的電阻值。（ 6） R0： 元件在潔凈空氣中的電阻值。 甲醛傳感器 隨著人們對身體的健康的關注程度逐漸 加深，甲醛污染的防治便成人們在入住新居首要關注的問題，因為新裝修的住宅和新購置的家居，會產生超過正常量的甲醛，危害 z 人們的身體健康。隨之市場上檢測甲醛在空氣中的含量的傳感器也逐漸進入了人們的視野。 （ 1）各種甲醛傳感器的比較： 目前市場中的甲醛傳感器并不多，甲醛聲表面波氣體傳感器、基于硅膠顆粒的可視化熒光甲醛傳感器、有基于甲醛氣體的還原性的氧化物氣體傳感器、甲醛氣體電子鼻和基于分子篩吸附機理的甲醛氣體分子篩傳感器。 ① 甲醛氧化物氣體傳感器的研究較多，恢復 響應特性和靈敏度也都達到了一定的高度，但選擇性 不高，主要是 氨氣 、 甲苯 、液化氣、乙醇、甲醇、苯、硫化氫、酒精、汽油等的干擾，但不同的氣敏元件的干擾氣體是不同的，可以采用復合摻雜的方法來提高其選擇性。另外 ，通過適當利用傳感器的電阻 溫度特性可以提高甲醛氣體氧化物傳感器的選擇性，增大比表面積、減小材料顆粒和改善氣敏材料的制備工藝從而提高氣敏材料的質量可以使氣敏元件的響應 恢復特性和靈敏度進一步提高。 ② 可視化熒光甲醛傳感器的線性響應較好，選擇性也比較好，而且它不需要借助任何光譜儀器就可以進行可視化測定，但是它的靈敏度和恢復 響應特性都有待進一步的提高?？梢杂糜诎攵亢投ㄐ缘目梢暬臋z測甲醛。 ③ 聲表面波甲醛氣體傳感器受濕度、溫度的影響，要進行濕度、溫度補償，靈敏度和選擇性都不高。提高薄膜涂覆的 質量和尋找對甲醛敏感度更高，吸附力更強，選擇性更好的敏感薄膜是提高其氣敏性能的兩個方向。 ④ 甲醛氣體電子鼻的靈敏度高，響應專一，抗干擾能力強，檢測下限低，恢復 響應特性佳，測量結果精確，是計算機技術和多種傳感器的綜合應用。第 3 章 智能家居 的硬件系統 設計 17 甲醛氣體電子鼻是多種甲醛傳感器的復合，綜合性能比較好，是將來甲醛氣體傳感器研究的重點方向。 （ 2）甲醛傳感器的發(fā)展方向： 甲醛主要是以氣態(tài)形式存在，因此對于甲醛的檢測主要就是檢測甲醛氣體。而現有甲醛傳感器的選擇性都不是很高，因此要提高甲醛傳感器的選擇性將是以后研究的一個發(fā)展方 向，適當和多重復合的利用傳感器的電阻 溫度特性可以提高其選擇性；由于甲醛氣體的危害特別大，所以提高其檢測下限和恢復 響應特性及靈敏度也是非常重要的；另外，縮小甲醛傳感器的體積，使其小型化也將是以后研究的一個重點方向。而要提高甲醛氣體傳感器的綜合性能一方面是要提高制作工藝和尋找更好的氣敏材料； （ 3） 本次設計選用的是 MS1100 甲醛檢測傳感器模塊。主要是對于空氣中的二甲苯、甲苯、甲醛等有機揮發(fā)物污染物的檢測。 MS1100P11 傳感器模塊選用 MS1100 為核心傳感器探頭， MS1100 是一種原裝進口的半導體式VOC 氣體傳感器，具有極高的穩(wěn)定性和靈敏度，能夠監(jiān)測 以上的氣體，適用于檢測空氣中的甲醛、二甲苯、苯等多種有機揮發(fā)成分，同時具有響應速度、體積小巧、價格便宜，該傳感器被廣泛應用于排風罩、通風機、風帽、空氣過濾器以及小型家電等各種需要進行空氣治理的電器設備上，能很好的幫助提升室內生活環(huán)境質量。 對于 MS1100 甲醛傳感器在檢測時，甲醛濃度與電壓參數對照如表 33。 MS1100 傳感器模塊的技術參數如表 34。MS1100 傳感器模塊實物圖 35。 圖 35 MS1100 實物圖 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 18 表 33 甲醛濃度與 電壓參數對照 表 34 MS1100 傳感器模塊的技術參數 甲醛 Con. 電壓 (ppm) (Volt) Con. 電壓 (ppm) (Volt) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 加熱電壓 5V177。2%（ ACDC） 工作電流 100mA(max) 回路電壓 ≤DC12V 負載電壓 1K(可調 ) 檢測濃度范圍 01000ppm（不同氣體范圍不同） 清潔空氣中的電壓 ≤1V 靈敏度 ≥3% 響應時間 ≤5S（預熱 3 到 5 分鐘） 回復時間 10S 元件功耗 ≤430mW 工作溫度 10~60℃ （標稱溫度 20℃ ） 工作濕度 90%RH（標稱濕度 65%RH） 使用壽命 5 年 尺寸大小 35mm21mm15mm 重量大小 6g 第 3 章 智能家居 的硬件系統 設計 19 MS1100 甲醛傳感器的靈敏度和被測氣體之間的關系如圖 36。 有機氣體的濃度 1 . 0 0 . 90 . 80 . 70 . 60 . 50 . 1 1 . 0 濃度 ( pp m ) 圖 36 靈敏度和被測氣體之間的關系 MS1100 甲醛傳感器 模塊與單片機連接，通過采集空氣中甲醛等有害氣體的含量，然后將所得的數據信號傳輸給單片機，經過單片機處理后，根據系統預設的值進行判斷，需不需要開啟除甲醛的設備。 MS1100 甲醛傳感器 模塊的電路圖如圖 37。該傳感器的模塊原理圖如圖 38。 VccGNDVh傳感器Rs輸出RL 圖 37 MS1100 甲醛傳感器模塊的電路圖 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 20 GNDVCCVCCVCCD1LEDD2LEDR51KR4GNDDOR210KRT23647185CA3140AR310KGNDR120KC2C1GNDRP21KGNDRP11KVCCGNDTCOMDOMG811AO_2+31LM39312345CON5+6VDOAOGNDTCOM631254A BH 圖 38 MS1100 甲醛傳感器模塊原理圖 防盜模塊 因為對于智能家居，室內的安全可以說是首要關注的，能夠識別自動報警 ,并且將室內的情況實時遠程傳輸給用戶是防盜模塊需要做的。綜合本次畢業(yè)設計的整體考慮，由于本次設計需要加入短信模塊。所以選用攝像頭進行監(jiān)控是比較實際的，而且識別率高，并且通過網絡信息將圖像信息傳輸到用戶手機中，更加直觀，而且更便于以后發(fā)生事故時進行舉證。而且設計中也可以讓用戶通過手機發(fā)信息控制攝像頭的拍攝，也 可實時將室內的情況進行傳輸。 市場中的攝像頭模塊種類繁多，但是綜合性價比和通用性，本次設計選用的攝像頭是 OV7670 攝像頭模塊帶 FIFO。 OV7670 CAMERACHIPTM 圖像傳感器，體積小、工作電壓低，提供單片 VGA 攝像頭和影像處理器的所有功能。通過 SCCB 總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8 位影響數據。該產品 VGA 圖像最高達到 30 幀 /秒。用戶可以完全控制圖像質量、數據格式和傳輸方式。所有圖像處理功能過程包括伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等都可以通過 SCCB 接口編程。 OmmiVision 圖像傳感器應用獨有的傳感器技術，通過減少或消除光學或電子缺陷如固定圖案噪聲、托尾、MS1100 第 3 章 智能家居 的硬件系統 設計 21 浮散等，提高圖像質量，得到清晰的穩(wěn)定的彩色圖像。 對于 OV7670 攝像頭模塊，市場中比較常見，常被用來做視頻圖像的采集模塊，本次采用這個模塊，與單片機相連，將采集的圖像信息傳給單片機，經過單片機處理以彩信的方式發(fā)送到用戶手中。下面介紹下這款攝像頭模塊的參數，如表 35。 表 35 OV7670攝像頭模塊參數 感光陣列 640480 電源 核電壓 177。10% 模擬電壓 到 IO 電壓 to 功耗 工作 60mW/15fpsVGAYUV 休眠 20uA 操作 30℃ 到 70℃ 溫度 穩(wěn)定工作 0℃ 到 50℃ 輸出格式（ 8 位） YUV/YCbCr4:2:2 RGB565/555/444 GRB4:2:2 Raw RGB Data 光學尺寸 1/6〃 視場角 25176。 最大幀率 30fpsVGA 靈敏度 (Luxsec) 信噪比 46 dB 動態(tài)范圍 52 dB 瀏覽模式 逐行 電子曝光 1 行到 510 行 像素面積 暗電流 12mV/s at 60℃ Well capacity 17Ke 影響區(qū)域 封裝尺寸 3785um 4235um OV7670 圖像傳感器模塊的實物圖如圖 39，模塊原理圖如圖 310。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 22 圖 39 OV7670 圖像傳感器模塊的實物 圖 310 OV7670 圖像傳感器模塊原理圖 單片機的選擇 單片機自 70 年代問世以來蓬勃發(fā)展，隨著晶體管技術的發(fā)展， 單片機的發(fā)展也越來越快速化、小型化，已經經歷了 SCM、 MCU、 SOC 三大階段，應用范圍滲透到了生活中的每一個角落?？晒┻x擇的單片機也十分多，按照產品類型可分為以下四種： （ 1） 51 系列： 51 系列單片機是基本型，包括 803 805 875 8951這四個機種區(qū)別，僅在于內程序儲存器。其中 8031/8051/8751 是 Intel 公司早期的產品。 （ 2） AVR 系列：相對于出現較早也較為成熟的 51 系列單片機， AVR 系列單片機片內資源更為豐富，接口也更為強大，同時由于其價格低等優(yōu)勢，第 3 章 智能家居 的硬件系統 設計 23 在很多場合可以替代 51 系列單 片機。 （ 3） PIC 系列： PIC 最大的特點是不搞單純的功能堆積，而是從實際出發(fā)，重視產品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不同層次的應用要求。 （ 4） ARM 系列： ARM 單片機是以 ARM 處理器為核心的一種單片微型計算機，是近年來隨著電子設備智能化和網絡化程度不斷提高而出現的新興產物。 ARM 單片機以其低功耗和高性價比的優(yōu)勢逐漸步入高端市場，成為了時下的主流產品。 ARM 單片機采用了新型的 32 位 ARM 核處理器，使其在指令系統，總線結構，調試技術，功耗以及性價比等方面都超過了傳統的 51 系列單片機，同時 arm 單片機在 芯片內部集成了大量的片內外設，所以功能和可靠性都大大提高。 考慮到本設計所需要的內存和 I/O 口數量，以及單片機的價格，綜合各方面因素，本設計采用了 ST 公司生產的 8 位微控制器 STM8， ST 的 8 位微控制器平臺基于高性能 8 位內核，配有先進的成套外設 [12]。該平臺采用 ST 的130 nm 嵌入式非易失性存儲器專有技術。 STM8 通過增強型堆棧指針運算、先進的尋址模式和新指令實現快速、安全的開發(fā)。功能包括 10 位模數轉換器，最多有 16 條通道，轉換用時小于 3 微秒；先進的 16 位控制定時器可用于馬達控制、捕獲 /比較和 PWM 功能 。其它外設包括一個 接口、兩個 U(S)ART 接口、一個 I2C 端口、一個 SPI 端口。 STM8 單片機如圖 311 所示。 圖 311 STM8 實物圖 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 24 數據采集部分 本設計的數據采集由三個傳感器模塊和一個攝像頭圖像采集模塊來完成，分別是 DHT11 數字溫濕傳感器、 MQ2 煙霧檢測傳感器、 MS1100 甲