【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)智能溫控器并提出其在智能家居中的應(yīng)用方案，實(shí)現(xiàn)精確定位功能，精確溫度檢測(cè)功能，翻譯、文獻(xiàn)綜述；熟悉課題，做好開(kāi)題準(zhǔn)備，有初步設(shè)計(jì)方案；~完成開(kāi)題報(bào)告，參加開(kāi)題交流；~完成智能溫控器在智能家居中的應(yīng)用方案制定，制作樣機(jī)，接受中期檢查；~樣機(jī)測(cè)試與改進(jìn)，做出最終設(shè)計(jì)成品。撰寫(xiě)畢業(yè)論文初稿；~論文修改，畢業(yè)答辯，提交相關(guān)文檔資料。[1]葛虓.智能樓宇電采暖綜合控制系統(tǒng).哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文,2020.[2]胡永紅,杜美霞,崔。溫濕度對(duì)人們來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的物理參數(shù)，它表征物體的冷熱程度。量或檢測(cè)的相關(guān)要求?？刂茰貪穸葘?duì)人類(lèi)具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。居作為家庭信息化的實(shí)現(xiàn)方式，已成為社會(huì)信息化發(fā)展的重要組成部分。境的溫濕度，并把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)傳輸?shù)诫娔X端。硬件設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)、溫濕傳感器、無(wú)線(xiàn)收發(fā)傳輸模塊、電源模塊的選取等。低功耗，低成本，體積小，工作穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　

【正文】 到起始信號(hào)）。再由 51單片機(jī)將總線(xiàn)電平拉高。 51單片機(jī)發(fā)送拉高開(kāi)始信號(hào)電平結(jié)束后，改輸出狀態(tài)為輸入狀態(tài)，延時(shí)等待 2040us后，讀取 DHT11的響應(yīng)信號(hào)，等待 DHT11響應(yīng)信號(hào)是否變?yōu)榈碗娖?，?dāng)變?yōu)榈碗娖胶?，等?80us后響應(yīng)信號(hào)總線(xiàn)由上拉電阻拉高。 DHT11拉高 80us后開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)如圖 41所示。 圖 41 DHT11時(shí)序圖 正如上段所說(shuō)，總線(xiàn)為低電平，說(shuō)明 DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)， DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后 ,再把總線(xiàn)拉高 80us，準(zhǔn)備傳輸數(shù)據(jù)，每一 bit數(shù)據(jù)都以 50us低電平時(shí)隙開(kāi)始，高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是 0還是 1。如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，則 DHT11沒(méi)有響應(yīng)。請(qǐng)檢查線(xiàn)路是否連接正常。當(dāng)最后一 bit數(shù)據(jù)傳送完畢后， DHT11拉低總線(xiàn) 50us，隨后總線(xiàn)由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。 DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)成功后，將一次性送出 40bit的數(shù)據(jù)，高位先出。輸出數(shù)據(jù)順序?yàn)?8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)， 8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)， 8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)， 8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)， 8bit校驗(yàn)和。 xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 程序設(shè)計(jì)流程圖 根據(jù) 41節(jié)所述的傳感器時(shí)序過(guò)程，該通信協(xié)議的溫濕度讀取程序設(shè)計(jì)流程圖如圖42所示。 圖 42 傳感器節(jié)點(diǎn)流程圖 溫濕度讀取程序（ C 語(yǔ)言） void GET_TRH() { //主機(jī)拉低 18ms TRH=0。 xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 delay_ms(18)。 TRH=1。 //DATA總線(xiàn)由上拉電阻拉高 主機(jī)延時(shí) 20us delay_us()。 delay_us()。 delay_us()。 delay_us()。 //主機(jī)設(shè)為輸入 判斷從機(jī)響應(yīng)信號(hào) TRH=1。 //判斷 DHT11是否有低電平響應(yīng)信號(hào) ， 如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運(yùn)行 if(!TRH) { respond=2。 //判斷 DHT11發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號(hào)是否結(jié)束 while((!TRH)amp。amp。 respond++)。 respond=2。 //判斷從機(jī)是否發(fā)出 80us 的高電平，如發(fā)出則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收 狀態(tài) while(TRH amp。amp。 respond++)。 //數(shù)據(jù)接收狀態(tài) RH_temp = receive()。 RL_temp = receive()。 TH_temp = receive()。 TL_temp = receive()。 CK_temp = receive()。 TRH=1。//ST=1。 //數(shù)據(jù)校驗(yàn) untemp=(RH_temp+RL_temp+TH_temp+TL_temp)。 if(untemp==CK_temp) { RH_data = RH_temp。 RL_data = RL_temp。 TH_data = TH_temp。 TL_data = TL_temp。 xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 CK_data = CK_temp。 } } //濕度整數(shù)部分 shis= (char)(0X30+RH_data/10)。 //濕度的十位 shig= (char)(0X30+RH_data%10)。 //濕度的個(gè) //溫度整數(shù)部分 wens= (char)(0X30+TH_data/10)。 //溫度的十位 weng= (char)(0X30+TH_data%10)。 //溫度的個(gè)位 //液晶屏 溫濕度顯示函數(shù) write_(0x80+9)。 write_date(shis)。 write_date(shig)。 write_date(39。%39。)。 //濕度符號(hào) write_(0x80+0x40+9)。 write_date(wens)。 write_date(weng)。 write_date(0xdf)。 //溫度符號(hào) write_date(39。C39。)。 //串口發(fā)送 溫濕度顯示函數(shù) SBUF=0X30+RH_data/10。 delay(300)。 //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) SBUF=0X30+RH_data%10。 delay(300)。 //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) SBUF=39。R39。 delay(300)。 //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) SBUF=39。H39。 delay(300)。 //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) SBUF=39。\n39。 delay(300)。 //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) SBUF=0X30+TH_data/10。 delay(300)。 //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 SBUF=0X30+TH_data%10。 delay(300)。 //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) SBUF=39。C39。//攝氏度 ℃ delay(300)。 //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) SBUF=39。C39。 delay(300)。 //毫 秒級(jí)延時(shí)函數(shù) SBUF=39。\n39。 delay(300)。 //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) } 電腦端串口助手接收測(cè)試 本次測(cè)試采用的串口助手軟件是 Serial Port Utility友善串口調(diào)試助手。如圖 43所示，電腦端使用 USB接口連接藍(lán)牙主機(jī)。如圖 44所示，波特率為 9600，數(shù)據(jù)位為 8位的串口助手軟件的測(cè)試效果圖（發(fā)送“ H”為起始信號(hào)），發(fā)送數(shù)據(jù)成功。 圖 43 工作中連接主機(jī)端的藍(lán)牙模塊 xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 圖 44 測(cè)試效果圖 本章總結(jié) 本章完成了硬件系統(tǒng)中 51單片機(jī)的軟件驅(qū)動(dòng)，詳細(xì)介紹了 DHT11溫濕傳感器的時(shí)序通信協(xié)議，以及實(shí)現(xiàn)了溫濕度的采集及發(fā)送到電腦的過(guò)程。為接下來(lái)的上位機(jī)軟件界面設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。 xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 第 5 章 溫濕度 顯示系統(tǒng) 與 PC 端軟件對(duì)接測(cè)試 溫濕度顯示系統(tǒng)人機(jī)軟件界面簡(jiǎn)介 在人機(jī)交互的概念（ HCI）中，早在 60年代初就提出了圖形用戶(hù)界面的想法（ GUI）。而現(xiàn)在正是在這樣一個(gè)階段，在我們的每一個(gè)日常生活備件中，我們期待一些圖形窗口，這將使我們的生活更輕松 [21]。 上位機(jī)人機(jī)軟件界面設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)使用的是 C編程語(yǔ)言，通過(guò)軟件 Visual Studio 2020創(chuàng)建 Windows窗體應(yīng)用程序項(xiàng)目，使用 Windows窗體構(gòu)建工具，合理布置，使界面整潔有序，交互友好。實(shí)際搭建窗體界面成品如圖 51所示，整個(gè)圖形用戶(hù)界面面板分為四個(gè)部分。第一部分是串口設(shè)置 ，可以選擇不同的串口和波特率；第二部分是接收數(shù)據(jù)的顯示；第三部分是對(duì)實(shí)時(shí)溫濕度曲線(xiàn)的繪制；最后一部分則是控制區(qū)。其中主要用到工具、控件有： ComboBox， SerialPort， TextBox， Chart， Button， GroupBox。 圖 51 上位機(jī)軟件界面 xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 如圖 51所示，在該軟件設(shè)計(jì)中由于需要分別接收溫濕度數(shù)據(jù)以及 GPS數(shù)據(jù)，所以采用 兩個(gè) SerialPort串口，一個(gè)接收溫濕度數(shù)據(jù)，一個(gè)接受 GPS數(shù)據(jù)。首先通過(guò)串口 1以一個(gè)固定的時(shí)間周期來(lái)采集單片機(jī)所發(fā)送過(guò)來(lái)的溫濕度數(shù)據(jù)，由于 DHT11溫度傳感器輸出的是數(shù)字信號(hào)，所以溫濕度數(shù)據(jù)讀取較為簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)讀取后直接顯示在軟件文本框中，同時(shí)根據(jù)接收到的溫濕度數(shù)據(jù)在 Chart控件中生成實(shí)時(shí)溫度曲線(xiàn)圖，通過(guò)“導(dǎo)出溫度數(shù)據(jù)”按鈕，導(dǎo)出溫度數(shù)據(jù)，并生成 Excel文檔。在這里基本實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)溫度的采集、收集、分析 [22]。通過(guò)串口 2接收無(wú)線(xiàn)數(shù)傳發(fā)送的數(shù)據(jù)包，根據(jù) MAVLink通信協(xié)議，編寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn) GPS信息的識(shí) 別、讀取及保存，將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)將經(jīng)度、緯度數(shù)據(jù)整合一起后輸出，并顯示當(dāng)下時(shí)間。 溫濕度采集與顯示系統(tǒng)測(cè)試 軟件界面溫濕度數(shù)據(jù)顯示測(cè)試 將溫濕度采集與顯示系統(tǒng)上、下位機(jī)通過(guò)無(wú)線(xiàn)藍(lán)牙模塊進(jìn)行聯(lián)機(jī)通訊，在電腦界面打開(kāi)溫濕度采集與顯示系統(tǒng)軟件界面，設(shè)置相應(yīng)的串口選項(xiàng)，選擇合適的端口號(hào)，打開(kāi)串口，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。將熱源（本次實(shí)驗(yàn)所用為打火機(jī)，具體可根據(jù)情況自行選擇）靠近及遠(yuǎn)離溫濕度傳感器，得到溫濕度數(shù)據(jù)如圖 52 所示： 圖 52 上位機(jī)軟件實(shí)測(cè)溫濕度數(shù)據(jù) 軟件界面溫濕度曲線(xiàn)繪制測(cè)試 在進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)接收的同時(shí)，軟件會(huì)在 Chart繪圖區(qū)域自行繪制出溫濕度折線(xiàn)圖，接收到一個(gè)數(shù)據(jù)就繪制一個(gè)點(diǎn)，較為直觀的表現(xiàn)了溫濕度變化趨勢(shì)，如圖 53 所示： xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 圖 53 上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)溫濕度曲線(xiàn) 軟件界面 GPS 數(shù)據(jù)顯示測(cè)試 將 F450 四軸飛行器和上位機(jī)通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳建立數(shù)據(jù)傳輸通道，打開(kāi)電腦端軟件界面，設(shè)置相應(yīng)選項(xiàng)，開(kāi)啟串口，接收數(shù)據(jù)。圖 54 為當(dāng)下 MISSION PLANNER 地面站收集到的 GPS 數(shù)據(jù)，圖 55 為上位機(jī)軟件實(shí)際讀取到的數(shù)據(jù)，由圖可知 ，溫濕度采集與顯示系統(tǒng)上關(guān)于 GPS 定位數(shù)據(jù)讀取是較為精確的。 圖 54 MISSION PLANNER 地面站 圖 55 上位機(jī)軟件 xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 軟件數(shù)據(jù)導(dǎo)出生成 Excel文檔測(cè)試 將上幾小節(jié)測(cè)試收集到的溫濕度與 GPS 數(shù)據(jù)導(dǎo)出并生成 Excel 文檔，具體內(nèi)容如圖 56 所示： 圖 56 GPS 數(shù)據(jù)導(dǎo)出及 Excel 實(shí)際文檔內(nèi)容 上位機(jī)軟件整體測(cè)試結(jié)果 圖 57 上位機(jī)軟件整體 測(cè)試 結(jié)果 xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 本章總結(jié) 本章主要針對(duì)溫 濕 度采集與顯示系統(tǒng)硬件部分所設(shè)計(jì)的 ，具有較強(qiáng)的針對(duì)性， 根據(jù)課題設(shè)計(jì)要求， 設(shè)計(jì) 了 各個(gè)功能模塊，主要實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)溫 濕 度數(shù)據(jù)、 GPS 數(shù)據(jù)的讀取與顯示；繪制溫度實(shí)時(shí)變化曲線(xiàn)；導(dǎo)出采集到的數(shù)據(jù)并生成 Excel 文檔這幾個(gè)功能。 并通過(guò)實(shí)地試飛，驗(yàn)證了 F450 四軸飛行器系統(tǒng)能夠平穩(wěn)、安全的運(yùn)行，并能通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到 PC 端，基本實(shí)現(xiàn)了本次課題設(shè)計(jì)的要求。 xx 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 第 6 章 論文 總結(jié) 論文工作總結(jié) 該 無(wú)線(xiàn) 溫濕度采集系統(tǒng)使用搭載四旋翼飛行器的方式， 可以更加方便地來(lái) 動(dòng)態(tài)測(cè)量整個(gè) 被測(cè) 區(qū)域的溫濕度分布 。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了低功耗、成本低的 STC89C51單片機(jī)和 DHT11傳感器，降低了采集傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本。 DHT11將溫濕度的數(shù)據(jù)信息的采集綜合到同一個(gè)傳感器上，減小了傳感器的個(gè)數(shù)，體重和空間體積。藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的采用使得采集數(shù)據(jù)變得機(jī)動(dòng)靈活方便調(diào)試，同時(shí)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給電腦端，與相應(yīng)的上位機(jī)軟件進(jìn)行對(duì)接。 本文設(shè)計(jì)的溫濕度采集系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于溫室、醫(yī)院、民宅房屋、養(yǎng)殖孵化廠(chǎng)等對(duì)溫濕度尤其是溫濕度有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，快捷有效得實(shí)現(xiàn)了溫濕度數(shù)據(jù)的采集。另外，在整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件方面都主要考慮了系統(tǒng)整體的低功耗以及體積小的設(shè)計(jì)，更方便在四旋翼飛行器上使用，同時(shí) 避免了系統(tǒng)耗電過(guò)快頻繁更換四旋翼飛行器電池和降低四旋翼飛行器續(xù)航能力的困擾。 在本課題設(shè)計(jì)中主要完成了以下工作：第一，參與了 F450四軸飛行器的組裝與調(diào)