【《基于物联网的智能衣柜系统设计》7200字】

第二章总体设计概述2.1设计任务用温湿度传感器检测，能够实时监控智能衣柜当前的温度和湿度，并且把采集到的数据上传至显示屏幕上，超过温湿度设定的检测范围后，启动小风扇降温、烘干，此时蜂鸣器报警用来提醒主人，当人接收到信息后打开智能衣柜，相应的LED灯会亮，方便人查看。2.2元件选择2.1.1单片机方案一AT89C51单片机。RAM片内为128个字节，片外最多可以扩至64KB，AT89C51单片机硬件组成结构如图2.2。虽然AT89C51可以和MCS-51单片机兼容，但是它没有在线编程的功能REF_Ref26557\r\h[5]。使用AT89C51在调试的过程中，在对一些新增功能或者错误等其他情况的烧写时，需要多次的插拔，这一现象可能会对系统导致一些不必要的损坏。方案二STC89C52单片机。采用STC89C52单片机。相对于AT89C51单片机，52单片机的内部FLASHPERAM会增加1倍，并且AT89C52具有8K在系统可编程Flash存储器，具有40个引脚REF_Ref26041\r\h[4]。52单片机可以在低电压的状态下工作，而且具备了AT89C51单片机的必备功能的前提下，无需担心在烧写过程中多次插拔带来的较为严重的损坏问题。两者在价格上差别不是很大。所以综上比较，本设计选择方案二。2.2.2温湿度传感器方案一DHT11：湿度测量精度：±5%RH温度测量精度：±2℃方案二SHT11：温度测量精度：±0.4℃湿度测量精度：±3.0%RHSHT11有很高的的可靠性和稳定性，测量精度也比较高。所以，随之而来的问题是开发成本比较高。DHT11温湿度传感器与单片机之间可以只用一根数据线连接，所以DHT11温湿度传感器的功耗非常低，品质非常好，并且它的抗干扰能力也相对高。SHT11测量精度比DHT11的测量精度高，SHT11的成本高，稳定性好；DHT11成本低，稳定性差。本设计会在人类日常生活中用到，根据上述提到的优缺点，故选择DHT11作为本次设计的温湿度传感器。2.2.3显示器方案一数码管显示。数码管价格适中，防水，防尘，耐压，耐破裂，耐高低温，功耗小，寿命长，但使用的端口比较多，连线方面会很麻烦，编程上也相应的复杂，耗电量也非常的大，体积也不小。方案二LCD1602液晶显示。液晶显示内容比较丰富，可以显示各种各样的内容。成本低，控制简单，耗电小。这显示器结构轻巧、尺寸小、装配容易，有很高的像素分辨率。在本次设计中，选择方案二中的显示屏，因为它显示的内容比较丰富、可以更直观的让人看到温度和湿度的数值，所以这个智能衣柜要选择LCD1602液晶显示屏为显示元件是最合适的。1602实物图如下：图2.2.3显示器实物图2.3元件清单万用板9*151602液晶屏16p排针16p母座DC电源插座 *12自锁开关STC89C52单片机40脚IC座DHT11湿度传感器1.5K电阻*4310K电阻 *210K可调电阻10uF电容12M晶振30P电容*29012三极管*25mm红led*2LM7805稳压芯片继电器*22p接线端子*2按键*4导线焊锡220Uf/16V2.4总体方案的设计基于物联网的智能衣柜系统，本设计的硬件部分的主要模块有：①单片机模块②温湿度模块③电源模块④显示模块⑤LED报警模块⑥键盘模块。软件部分是对硬件模块的驱动。总体设计方案图如下图2.4所示：单片单片机模块温湿度采集模块显示模块显示模块电源模块电源模块LED报警模块LED报警模块键盘模块键盘模块图2.4设计方案图第三章系统硬件设计3.1原理图如图3.1是基于物联网的智能衣柜系统的整体原理图。图中标的各个元件与实物相符。图3.13.2单片机STC89C52简介STC89C52单片机与本设计非常合适，它的性能很高、功耗极低、在系统可编程。单片机拥有8位CPU，功能丰富而且非常稳定，对于我这种新手来说非常好上手。3.2.1引脚功能说明VCC：电源电压VSS：接地P0口：有8位双向I/O口。P0端口写“1”时，高阻抗输入就要用到这个引脚。当访问数据存储器和外部程序时，P0口也被作为低8位数据/地址复用REF_Ref25162\r\h[1]。P1口：有8位双向I/O口，对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用REF_Ref25162\r\h[1]。P1口引脚的功能P1口引脚的功能引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的重载/捕捉触发信号和方向控制）P1.5MOSIP1.6MISOP1.7SCKP2口：具有8位双向I/O口，对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，这个时候可以作为输入口使用REF_Ref25162\r\h[1]。P3口：具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，这个时候可以作为输入口使用REF_Ref25162\r\h[1]。3.3温湿度传感器DHT11简介和电路图本设计采用数字温湿度传感器DHT11，DH11是现如今电子计算机领域应用非常广泛的一种温湿度复合传感器。该产品非常大的优势是具有高可靠性和强抗干扰能力。除此以外，DHT11还具有低功耗、方便安装、体积小巧、高性价比等优点所以这个产品品质好，抗干扰能力非常的强，各类应用的首选就是它。实物图如3.3.1所示。图3.3.1DHT11温湿度传感器实物图典型的应用电路图如图3.3.2,各引脚的定义见表3.3.3。典型的应用电路如图：图3.3.2应用电路图DHT11引脚说明:pin名称注释1VDD供电3－5.5V2DATA串行数据，单总线3NC空脚，悬空4GND接地，电源负极图显示器LCD1602简介和电路图1602液晶显示内容十分丰富，可以显示各种各样的内容。显示质量高，恒定发光，操作简单，控制简单，成本低，功耗低。模块体积轻巧、重量轻，像素分辨率高。1602LCD各引脚接口说明如下表所示:图3.4各引脚接口说明图LCD显示电路如下图所示：3.5报警系统设计为了在遇到紧急情况的时候可以第一时间采取措施，所以设定了报警系统。该系统的工作的方法就是先采集数据，在把采集到的数据进行数据处理之后，与我们设定的上下限范围值进行比较，如果高于上限值或着低于下限值就会进行报警，否则就用正常值进行显示和控制。3.6键盘设计该键盘上主要有4个按键，温度和湿度上限下限的范围值就是由按键来设计的。若超过设定的范围则会启动报警器。这四个按键分别是①功能选择键、②增加键、③减小键、④确认键REF_Ref14214\r\h[3]。图3.6键盘电路图3.7复位电路设计单片机复位电路的存在是非常重要的。它的目的就是为了让单片机的状态处于最开始的初始化状态，程序清零，恢复到初始状态，一切从头开始。如图3.7所示：图3.7复位电路图3.8晶振电路设计晶振电路对于单片机来说，是必不可少的。它的作用是为系统的稳定提供周期性的时钟信号，没有晶振电路的话就没有时钟周期，没有时钟周期的话就没有办法执行程序代码，那样的话单片机就不能工作。设计中晶振电路如图：图3.8晶振电路图3.9AT24C02存储器电路设计AT24C02存储需要保存的数据，把设定的温度湿度的上限和下限范围值保存下来。图3.9AT24C02存储器电路设计第四章系统软件设计模块4.1系统流程从系统整体和其全过程出发，要有全局概念大局意识。首先要设计系统的总体流线图，需要有一个相应的整体流程框架，其次才根据各个模块详细设计子程序。使得设计工作思路清晰，在此基础上，实施步骤，减少设计的复杂化。按下开关开启键后，系统便开始初始化串口和液晶显示模块，采集温度值和湿度值。可以开始设置温度和湿度的上下限值，设置完毕后，系统开始读取湿度，判断是否开启小风扇。当数据值处理完毕符合设定的值之后，蜂鸣器就停止报警，系统正常运行。按下开关，还会开启LED灯补光。4.2按键扫描子程序分别有四个键，它们分别是功能选择键、增加键、减小键和确认键。第一个键是功能选择键，我们要按它，进行一个温度的上下限范围的设置。按第一次，是温度上限的设定，完了按确认键就设置好了。按二次是温度下限的设定，设定好了就确认。按第三次是湿度上限的设定见，设定好了就可以确认。按第四次是湿度下限的设定。第二个键是增加键，第三个键是减小键，我们可以通过按增加键和减小键对温度和湿度的上下限范围值进行一个调整。第四个就是确认键了，可以储存我们设定的值。第五章系统调试与实验结果5.1硬件调试硬件调试主要检查设计硬件板上的所有设备和引脚是否正确。第一步，硬件全部连接完毕之后，打开电源。第二步，检查电源及开关的连接情况。第三步，打开电源后液晶显示屏显示当前检测到的温度和湿度。第四步，设计温湿度的上下限范围值，设置完成后，开始数据处理。第五步，根据温湿度采集判断是否需要开启小风扇除湿。第六步，当各个模块处理完毕，数据符合设置值以后，蜂鸣器停止报警。第七步，监测结束时，点击关闭电源按钮，系统停止接收数据。5.2软件调试调试整个程序，特别注意参数是否可以在模块之间正确传递。5.3实验结果图5.3.1硬件全部连接完成后，整个设计如图5.3.1所示。图5.3.2系统打开电源按钮后，LCD1602显示器会显示出当前的温度和湿度，表示开机即可正常工作。当检测温度高于设置温度时，报警器报警，风扇转动；触碰到开关时，LCD灯会亮。在系统读取数据、测试过程中，各项指标都正常，并未出现延迟、传感器精度不高或其他干扰等异常现象。所以总体上来讲，整个系统是正常、稳定并且可靠的，本次设计可以说相对成功。第六章总结2021年2月，我开始了我的毕业论文，到目前为止，论文基本完成了。最开始我很迷茫，不知道该写什么，随后我看了许许多多相关的资料，大概研究了国内外智能衣柜的发展现状，思考了国内的衣柜普遍存在的缺点和不足，我的导师王书文老师也给我发了许多相关的资料，慢慢的我开始有了思路，写了很多，然后又不断地改正。整个过程非常的漫长又艰辛。通过不断地上网查资料、咨询班里专业课优秀的同学，解决掉了一个又一个困难，我的毕业设计终于完成了，论文也渐渐成型了。毕业设计涉及到的知识范围很宽广，需要不断的学习知识。而且硬件的设计也是一个反复调式和修复的过程，需要自己不断动手。在本次毕业设计的整个设计和制作过程中，我学到了不少知识，有些部分看似简单，但花费了我很多时间与精力，而如果还想要毕业设计更加精致美观的话，需要花费更多的时间。这段时间我学到的知识很宝贵，学到了更多专业课上的知识，比如单片机的选择、温湿度传感器的选择还有显示屏的选择是我对比了很多不同类型的物品选出来的，这都是课堂上学不到的知识。在软件的编写部分我也学到了很多，由于C语言是大一学习的课程，忘了许多部分，但最终在舍友的帮助下我也顺利完成了。整个系统基本上达到了我预期的效果，本设计可以灵活的运用在我们的日常生活中，实用性非常的高，操作起来也很方便。以前老觉得自己什么都会，通过这次的毕业设计，我明白了学习不能偷懒，一定要长期的日积月累。我不会忘记这难忘的两个月，虽然很累，但当我看到这份完整的毕业设计时，内心很激动，我觉得这一切都是值得的。通过本次的学习，不仅让我巩固和加深了大学期间学过的专业知识，也巩固了我对单片机的开发，汇编语言的知识。这次设计结合了理论和实践知识，进一步加深了我对物联网技术的了解，也加强了我的独立和动手能力。同时也提高了我面对错误不慌不忙的解决问题的能力。我将不断努力，提高自己的专业能力，充实自己使自己学会更多专业方面的知识，以认真负责的态度对待今后会遇到所有的问题。在今后的学习或者工作中，我要更加努力实现自己的价值，不断地提升自己。参考文献陈和娟.基于STC12C5A60S2的智能循迹小车设计[J].湖南工业职业技术学院学报,2012,12(04):8-10+22.颜丽娜,王顺忠,张铁民.基于DHT11温湿度测控系统的设计[J].海南师范大学学报(自然科学版),2013,26(04):397-399.郭晨伟,王志东.基于单片机的温湿度检测系统的设计[J].山东工业技术,2014(08):84.张俊谟，单片机中级教程原理与应用.北京航空航天大学出版社，2002年.王为青，邱文勋.51单片机应用开发案例精选.人民邮电出版社，2007年.陈淑芳.基于51单片机的教学实验系统的设计与开发[D].中国海洋大学,2011.李艳梅,徐梦恬.智能衣柜——时尚行业新理念[J].流行色,2013(03):112-113.夏青.基于RFID技术的短信防盗系统设计[D].河北大学,2013.张玉伟.基于STC单片机的智能温湿度控制器的设计与实现[D].河北工业大学,2011.杨五忠.基于单片机的仓库温湿度智能测控系统的设计与实现[D].电子科技大学,2014.李静,陈金元,徐冰.基于MSP430单片机的宿舍智能防盗防火报警系统设计[J].自动化技术与应用,2014,33(01):103-106.鲁诗怡,赵小矛,刘海峰.浅析衣柜的个性化设计[J].家具,2012(04):94-97.潘磊.基于单片机的多路温湿度检测系统设计[J].信息通信,2013(01):65-66.冯玉龙.基于单片机的温湿度检测系统设计[J].通讯世界,2015(