智能温度报警系统

摘要 I-河北理工大学信息学院 PAGEII1绪论1.1研究背景和目的智能温度报警系统是一种基于物联网技术和智能化算法的新型温度监控与控制系统，其主要目的是为了确保生产过程中的温度稳定和安全，避免因温度波动导致质量问题和生产事故的发生。在现代工业生产过程中，温度控制是一个非常重要的因素，不同的生产过程需要不同的温度控制，比如化工、制药、电子等行业对温度控制要求非常严格。过高或过低的温度都可能导致产品质量下降或出现安全隐患，因此需要对温度进行全程监控。传统的温度监控方式存在一定的缺陷，比如需要人工巡检，数据采集不准确，响应速度慢等问题，同时人工管理温度容易出现疏忽和失误，而且在生产过程中也容易出现误操作等人为因素，从而导致生产过程中的温度不稳定和安全问题。为了解决传统温度监控方式存在的问题，智能温度报警系统应运而生。其通过采用物联网技术和传感器等设备实时监控生产过程中的温度变化，将温度数据传输至云平台并进行数据处理和分析，同时借助智能算法进行模型建立和预测，及时发现异常温度情况并采取措施，确保生产环境中温度的稳定性和安全性。现代智能温度报警系统的发展离不开新型传感器、互联网技术、机器学习、深度学习等技术的不断创新和发展，同时也需要大量的样本数据进行训练和测试，以便不断提高系统的准确度和稳定性。智能温度报警系统的研究和应用具有重要的意义和价值，在现代工业生产中发挥着越来越重要的作用[2]。1.2国内与国外发展现状智能温度报警系统在国内外的发展已经呈现出了快速的发展趋势。这种基于物联网和智能算法等新兴科技的温度监控系统，通过对生产过程中的温度变化进行实时监控，可以迅速发现并处理异常温度情况，确保生产环境中温度的稳定性和安全性，避免因温度波动导致质量问题和生产事故的发生。下面是国内与国外发展现状的介绍对比；1.2.1国内发展现状目前国内智能温度报警系统的应用已经逐渐走向成熟，逐渐渗透到各个行业。例如在电子制造、精密制造和生物制药等关键行业的生产过程中，使用智能温度报警系统已经成为规范和标准，确保产品质量稳定和生产安全。同时，随着物联网技术的发展，越来越多的传统制造企业开始与互联网企业合作，共同建设智能制造工厂，实现全流程智能化控制，提高生产效率、降低成本。因此，国内智能温度报警系统也在工业互联网领域迎来了更广阔的应用前景。未来随着人工智能技术的发展，智能温度报警系统也将进一步完善和升级，实现更精准的温度控制[3]。1.2.2国外发展现状在国外，智能温度报警系统的发展也已经展现出快速的趋势。美国、德国、日本和韩国等发达国家和地区在传感器技术和物联网技术方面具有较高的技术水平和研发实力，已经在智能温度报警系统的研究和应用上取得了很大的进展。当前，这些国家的智能温度报警系统应用非常广泛，并且正在不断地得到升级和改进。以日本为例，智能温度报警系统在其制药产业中得到了广泛应用，并且取得了很好的效果。其药品生产质量和效率大幅上升，一些半成品和精细品制造的过程中出现的问题，也得到了有效控制。除此之外，一些欧洲国家也采用了智能温度报警系统来监控其核电站和风电场等能源产业的生产状况。这些系统可以迅速发现设备出现的异常温度信息，及时进行处理和维修，确保生产线的正常运行，保障了能源供应的连续性和稳定性。总之，智能温度报警系统在国内外的发展趋势已经非常明显了。虽然存在一些技术难题和应用限制，但其在保障生产安全，提高工业生产效率和质量方面的优势，仍然具有广阔的前景和市场潜力[4]。1.3研究内容智能温度报警系统主要用于实时监控生产过程中的温度变化，以便快速发现并处理异常温度情况。它可以确保生产环境中温度的稳定性和安全性，避免因温度波动导致质量问题和生产事故的发生。本系统的研究内容如下：一、传感技术的研究智能温度报警系统的传感器技术是保证其稳定性和准确性的基础。传感器是将温度或其他物理量转化为电信号的装置。传感器的分类包括感应式、非接触式、电阻式、电容式、热电式、半导体式等。传感器的研究内容主要包括传感器选择、传感器的线性特性、传感器的稳定性等[5]。二、数据采集技术的研究智能温度报警系统的数据采集技术是保证其数据可靠性和时效性的重要因素。数据采集分为模拟量采集和数字量采集。数字量采集技术是一种最基本的数据采集方式，但在温度监控中，为了保证数据的准确性和精度，通常采用模拟量采集和数字信号处理相结合的方式，以便获取更精确的温度数据。三、数据传输技术的研究智能温度报警系统的数据传输技术是保证其实时监控和操作的关键。数据传输技术包括WiFi、蓝牙、ZigBee、LTE、LoRa等。不同的数据传输方式对应着不同的数据传输速率和传输距离，因此在选择数据传输方式时需要根据研究需要选择最合适的传输方式[6]。1.4本章小结本章主要写的是绪论部分这个智能温度报警系统的主要研究的内容达到的目的与背景，还通过国外与国内的比对比向我们告诉了这个系统各方面的应用与重要性。智能温度报警系统主要用于实时监控生产过程中的温度变化，以便快速发现并处理异常温度情况。它可以确保生产环境中温度的稳定性和安全性，避免因温度波动导致质量问题和生产事故的发生。2功能与设计方案2功能与设计方案2.1系统的功能要求智能温度报警系统能够实时监测生产环境中的温度状况，以便快速发现和处理异常情况，确保生产环境的温度的稳定性和安全性，避免因温度波动而导致的质量问题和生产事故的发生，本次要实现的功能要求如下：1.实时监控功能。智能温度报警系统应该具备实时监控生产环境中的温度变化的功能，能够实现对环境温度的实时检测和报警处理。2.报警处理功能。智能温度报警系统在检测到异常温度时，需要及时发出警报，并对异常情况进行记录和处理。3.数据存储功能。智能温度报警系统需要将监测到的数据进行存储，以便后续的分析和处理。4.通信功能。智能温度报警系统应具备远程监控功能，能够实现远程对生产环境中的温度进行监控和远程操作[7]。2.2系统设计方案结合上述的功能要求，本基于STC89C52单片机的智能温度监测系统的硬件模块工作框图如图2.1所示图2.1系统硬件模块工作框图现对以上各硬件模块单元功能介绍：（1）单片机是一种只有一个芯片的微型计算机，具有强大的功能、体积小、低功耗等优点。单片机广泛应用于嵌入式系统、电子设备等领域，能够实现各种复杂的计算和控制任务，是现代电子技术的重要基础。（2）温度检测模块是一种电子设备，用来检测环境的温度。该模块可以实时监控测温度变化，并将其转化为数字信号输出。具有灵敏度高、精度高、响应速度快等特点，广泛应用于温度控制、气象监测、环境检测等领域。（3）烟雾检测模块是一种电子设备，用来检测环境中是否存在烟雾。该模块可以实时感知烟雾浓度，并将其转化为数字信号输出。具有快速响应、高精度、可靠性强等优点，广泛应用于火灾预警、安防监控、空气质量检测等领域。（4）复位电路是一种电路设计，用于在电路初次通电或遭遇故障时将电路恢复到原始状态。该电路能够检测到输入信号变化，以产生正确的输出信号，并确保电路正常工作。常用于嵌入式系统中进行初始化操作，以确保系统在每次启动时均处于稳定状态[8]。（5）晶振电路是一种电路设计，用于在电子设备中产生高稳定精度的时钟信号。该电路由晶体振荡器和放大器组成，振荡器的晶体能产生稳定的振荡频率，放大器能够放大输出信号，确保设备的精准运行。常用于计算机、通讯等领域。（6）GMS模块是一种用于通信设备的高级移动服务模块，在移动通信网络上提供全球移动服务。它包含了广泛的功能，如数据传输、语音通信、位置服务等等，可用于智能手机、车载设备、物联网等多种应用场景。它的使用具有高度的普适性，能够提供稳定可靠的通信服务。（7）显示模块是一种用于将图像、文字等信息显示出来的装置，广泛应用于电视、电脑、手机、数码相机等电子设备中。它具有高清晰度、高亮度、高对比度和多种显示效果等特点，能够提供清晰、生动、逼真的视觉体验。（8）按键模块是一种电路组件，用于通过按下按键实现控制按钮输入，操作各种电子设备。它由按键开关、接线板、导线等组成，具有良好的稳定性、可靠性和反应速度，可以方便地实现按键功能。（9）ADC0832模块是一种数模转换器，用于将模拟信号转换成数字信号输出。它由芯片、电阻、电容、LED灯等组成，具有高精度、速度快、低功耗等特点，可广泛应用于各种信号采集、控制系统等领域[9]。2.3器件方案对比2.3.1单片机的选择智能温度报警系统可以通过传感器对温度进行实时监测，并根据设定的温度阈值进行报警。当温度超过设定阈值时，系统会自动发出警报，提醒用户及时采取措施。在实现这种系统的过程中，单片机是不可或缺的核心部件，而在选择单片机型号的过程中，STC89C52和STC89C51是两个备受关注的选项。下面将对这两个型号进行对比分析。AT89C51和STC89C52单片机的区别：ST89C51STC89C52存储器8KB的Flash32KB的FlashRAM和ROM不同128byteRAM,4KROM256Byte，8KROM定时器数量不同T0，T1两个16位定时器T0，T1，T2三个16位定时器时钟平率11.0592MHz12MHz引脚相同相同根据以上的表格可以看出STC89C52在处理更大程序时有较大的优势，能够更快地响应和处理外设的指令。作为一个温度报警系统，数据采集的准确性和实时性十分重要。对此，STC89C52的AD转换器分辨率达到了12位，而STC89C51只有10位分辨率。这意味着在模拟信号转换成数字信号的过程中，STC89C52单片机能够提供更高的精度。此外，STC89C52的串口通信速率也较STC89C51快了近两倍，这也可以大大加快系统的响应速度。STC89C52相对STC89C51来说在通信接口上也更加丰富。STC89C52支持I2C、SPI等多种通信方式，可以自由选择适合项目的通信方式。同时，STC89C52还提供了更多的GPIO引脚，可以更好地支持各种外设的连接[10]。综上所述，虽然STC89C52和STC89C51在核心参数上很相似，但从数据采集准确性、处理速度、通信接口等方面综合考虑，STC89C52更加适合作为本智能温度报警系统的核心单片机。2.3.2显示器的选择图2.2LCD1602显示器图2.3LCD12864显示器智能温度报警系统的显示屏型号选择比较重要，因为它是将温度数据及时准确地反馈给用户的一种方式。下面将对LCD1602和LCD12864是两个备受关注显示屏进行对比分析。LCD1602和LCD12864都是常见的字符型液晶显示屏，二者最大的区别在于显示行数及显示内容。LCD1602的显示区域为2行16列，而LCD12864的显示区域为4行20列。在对比中，LCD12864对于许多应用场景而言显得过于复杂，因为它支持的行列字符数更多，但其价格相对较高，适用范围较窄。而LCD1602适用于大部分应用场景，且在价格更加实惠的情况下依然比较简便。因此，对于大多数应用场景，LCD1602更为适合[11]。作为一个温度报警系统的显示屏，显示屏的稳定、可靠性十分重要。LCD1602的点阵比LCD12864要小，因此在制造工艺上更加简单，容错率更高。同时，LCD1602的电流消耗比LCD12864更低，因为其使用方案没有涉及到更高的位数和功能，因此功耗更低，耗能更少。这也意味着在长时间运作的过程中，LCD1602对电池寿命的影响更小，可靠性更高。在用户的使用过程中，易于实现的接口方式是平易近人的重要标志，LCD1602在接口方式上的优势也非常明显。LCD1602只需要4个引脚就可以连接到单片机，因此其在接口方面的实现也相对简单。而LCD12864则需要的引脚数更多、电路连接更复杂，对初学者不太友好。LCD1602的连接方式更加简单，对于需要快速完成产品的工业应用而言也更加方便。综上所述，虽然LCD1602和LCD12864在核心参数和功能方面存在一些差异，但从稳定性、可靠性和使用成本等方面综合考虑，LCD1602更加适合作为智能温度报警系统的显示屏型号选择[12]。2.3.2无线模块的选择随着物联网的快速发展，无线模块在各种智能设备中得到了广泛应用。对于本智能温度报警系统来说，无线模块是将采集的温度数据传输到远程服务器的重要组成部分，下面将对SIM800C和ESP8266这两个无线模块进行对比分析。SIM800C和ESP8266都是常见的无线模块，二者最大的区别在于通信协议和使用范围。SIM800C支持全球范围内的GSM/GPRS通信，可以实现数据的双向传输，而ESP8266则支持WiFi通信，使用范围相对局限。在对比中，由于智能温度报警系统需要在多个地方使用，因此选择支持全球通信的SIM800C更加合适。作为一个无线模块，可靠性和稳定性十分重要。SIM800C是一款专门用于通信的模块，在性能和稳定性上都做得比较好，具有更高的品质和稳定性。而ESP8266则是一款常用于物联网设备的无线模块，其处理能力较低，需要配合其他芯片进行运行，对稳定性有一定的影响。因此，在对比中，SIM800C更具可靠性，能够有效保证数据传输的稳定性和准确性。在实际应用过程中，易于接入和使用的接口方式也是重要的考虑因素。SIM800C接口相对简单，用户只需通过串口与单片机连接即可。而ESP8266需要通过AT指令进行控制，需要编写复杂的代码，不方便初学者或不具备编程能力的用户使用。因此，在接口方面，SIM800C更加友好，易于实现快速开发[13]。综上所述，虽然SIM800C和ESP8266在通信协议和使用范围、性能和稳定性、接口方式上存在一些差异，但从可靠性和易用性等方面综合考虑，SIM800C更加适合作为本智能温度报警系统的无线模块型号选择。2.3.3温度检测模块的选择方案一：AD590AD590是一种基于热电偶原理的温度传感器，其输出电压与温度成正比。该型号具有以下特点：·高精度：AD590的温度测量范围广泛（-55°C至150°C），而且具有高达±0.5°C的高精度。·稳定性好：由于AD590使用了恒流源和对称结构，因此其输出电压与供电电压无关，稳定性较好。·简单易用：AD590只需要一个外部电阻来设置工作电流，操作简单，适用于一些简单的应用场景。·耐高温：AD590可以在极端环境下工作，如高温、低温等情况下仍然能够正常工作。但是，AD590也存在以下缺点：·价格高：相对于其他类型的温度传感器，AD590的价格比较高，不适合某些成本敏感的应用场景。·受到环境影响：由于AD590采用的是热电偶原理，因此它受到周围环境温度的影响较大，需要进行一些补偿处理才能获得准确的温度值。方案二：DS18B20DS18B20是一种数字温度传感器，其输出信号为数字信号。该型号具有以下特点：·高精度：DS18B20的测量范围广泛（-55°C至125°C），并且具有高达±0.5°C的高精度。·简单易用：DS18B20只需要一个数据线就可以实现与控制器的通讯，非常适合于一些简单的应用场景。·可编程性强：DS18B20具有可编程性，可以通过软件设置分辨率和报警阈值等参数。·成本低廉：相对于AD590，DS18B20的价格更加低廉，适合成本敏感的应用场景。但是，DS18B20也存在以下缺点：·受到电源电压影响：由于DS18B20使用的是电流输出方式，因此它的输出电压受到供电电压的影响较大，需要进行一些补偿处理才能获得准确的温度值。·对环境温度敏感：DS18B20对周围环境温度的变化比较敏感，可能需要进行一些温度补偿处理。虽然AD590在精度方面具有优势，但是由于DS18B20在成本、可编程性和使用方便性方面具有明显优势，因此最终选择了DS18B20作为智能温度报警系统的温度传感器。同时，在设计过程中还需要对DS18B20的电源电压和环境温度进行补偿处理，以确保获得准确的温度值。2.4本章小结智能温度报警系统可以通过传感器对温度进行实时监测，并根据设定的温度阈值进行报警。当温度超过设定阈值时，系统会自动发出警报，提醒用户及时采取措施这一章主要说的是系统的功能与设计的方案，然后通过对比选择了为我们这系统更符合的各个原件器材。3系统的硬件设计3系统的硬件设计3.1单片机工作原理这个系统STC89C52是一款单片机芯片，它内置56KB的FLASH，4KB的RAM和256B的EEPROM。在智能温度报警系统中，STC89C52主要负责控制传感器采集到的温度数据，并将其传输给SIM800C无线模块，从而实现远程监测和报警。STC89C52在本系统中的工作原理如下：1.传感器采集温度数据智能温度报警系统中，使用温度传感器来采集周围环境的温度数据。传感器通过测量周围物体的温度并将其转化成相应的电信号，该信号由STC89C52所控制的模拟到数字转换器（ADC）进行数字化处理，以供单片机芯片读取。2.单片机芯片处理数据STC89C52是一个基于51系列的单片机芯片，可以通过编程进行控制。单片机可以根据采集到的温度数据进行计算，并将温度数据转换为上传到服务器所需的格式，即字符串格式。同时，单片机还可以根据事先设定的阈值来判断温度是否超过设定范围，并触发报警事件。3.单片机与SIM800C无线模块通信在处理温度数据后，单片机通过串口与SIM800C无线模块进行通信，并将温度数据和报警事件信息通过GSM/GPRS协议上传至远程服务器。在这一过程中，单片机需要对SIM800C进行相应的AT指令控制，以实现稳定的数据传输和通讯连接[14]。综上所述，STC89C52在本智能温度报警系统中的主要作用是对温度数据的采集、处理和处理。它可以通过串口与SIM800C模块通讯，将采集的温度数据上传至服务器，实现对周围环境的实时监测。STC89C52单片机在本系统中的实际接线图如图3.1所示：图3.1STC89C52单片机引脚展示图3.2时钟电路和复位电路在本智能温度报警系统中，时钟电路和复位电路都是关键的电路模块，确保了系统的正常运行和可靠性。3.2.1时钟电路时钟电路提供系统的时间基准，确保系统中各个模块之间的同步协调，从而保证系统的稳定性和正常运行。在智能温度报警系统中，时钟电路采用由石英晶体振荡器和附属电路组成的晶振电路。石英晶体振荡器是一种基于石英晶体的振荡电路，它含有一块石英晶体和驱动电路。晶振电路的工作原理是将外部的交流电信号作用于石英晶体中，使其产生机械振动，将振动频率转换为电信号输出。这个输出信号经过进一步的倍频、分频、滤波等处理，最终成为系统时钟信号[15]。时钟电路提供了系统的定时信号，使单片机能够准确地执行时间关键的操作。例如，时钟信号可以用于控制采集数据的时间间隔、控制实时报警的发送频率等。同时，时钟电路也可以校正单片机中内部的计时器，确保计时器的准确性。时钟电路的实际接线图如图3.2所示：图3.2时钟电路实际接线图3.2.2复位电路复位电路是保证系统在启动时能够正常运行的关键电路。复位电路在系统上电、复位信号输入时，会将所有的寄存器、计数器、电路逻辑等恢复到初始化状态，并清除寄存器中的任何残留数据，以确保系统的工作状态与设计状态一致。在本智能温度报警系统中，复位电路由电容、电阻、稳压二极管等元器件组成。当系统上电或复位时，复位电路会生成一个低电平复位信号，并将该信号输入到单片机的复位端口，将单片机的内部状态复位为初始状态，从而使系统在启动时能够正常运行。复位电路的正确设计和实现是确保系统正常、稳定运行的关键因素。若复位电路设计不符合要求，将可能导致单片机在启动时无法正常复位，甚至出现死机、死循环等问题。复位电路在本系统中的实际接线情况如图3.3所示：图3.3复位电路实际接线图综上所述，时钟电路和复位电路都是智能温度报警系统中不可或缺的电路模块，它们各自承担着不同的任务和责任，共同确保系统的正常运行和稳定性。尤其是复位电路，它在系统中的作用尤为重要，需要进行正确的设计和实现，以确保系统的正常运行。3.3SIM800C无线模块SIM800C是一种高性能GSM/GPRS模块，可以用于语音、数据和短信传输。在智能温度报警系统中，SIM800C模块通常用于监测设备与云端服务器之间的无线通信，实现实时的数据传输和远程控制[16]。SIM800C通过GSM/GPRS网络实现与云服务器的通信。首先，SIM800C需要进行网络注册才能使用网络服务。网络注册分为GSM注册和GPRS注册两步。在进行GSM注册时，SIM800C会进行寻呼和位置更新过程，向网络发送网络请求。在正常情况下，SIM800C会得到一个位置更新的确认，并成功完成GSM注册。在完成GSM注册后，SIM800C才能进行GPRS注册，并建立GPRS数据连接。SIM800C模块在本智能温度报警系统中的工作原理主要是通过GSM/GPRS网络实现监测设备与云端服务器之间的无线通信。SIM800C支持TCP/UDP协议，并具有短信功能，可以实现实时的数据传输和远程控制。用户可以通过AT指令控制接口和硬件控制口对SIM800C进行控制。对于智能温度报警系统来说，SIM800C模块的稳定性和可靠性非常重要，需要进行正确的设计和配置，保证其正常运行。SIM800C短信模块在本智能温度报警系统中的实际接线情况如下图3.4所示：图3.4SIM800C短信模块实际接线图3.4LCD1602显示模块LCD1602是一款常见的字符型液晶显示模块，可以用于在数字及字符方面显示信息。在本智能温度报警系统中，LCD1602模块用于显示传感器采集到的温度数据和报警信息。LCD1602模块需要和控制器相连接，一般使用并行方式连接。LCD1602的接口包括数据总线（D0~D7）、使能端（E）、读写选择端（RW）和数据/命令选择端（RS）。在使用LCD1602时，需要先发送一些固定的命令，例如清屏命令、设定光标位置等，然后才能开始在LCD1602上显示数据。这些命令可以通过控制器的输出引脚实现，例如在单片机中可以使用GPIO口来控制[17]。在本智能温度报警系统中，LCD1602模块的工作流程如下：1.初始化LCD1602模块，在模块上发送一些初始化指令，例如清屏、设定光标位置等。2.从传感器获取温度数据。3.将温度数据转换为字符，并将字符显示在LCD1602上，例如显示“Temperature:25℃”。4.判断当前温度是否超过设定报警阈值，如果超过则在LCD1602上显示报警信息并触发相关报警措施。LCD1602的实际接线图如图3.5所示：图3.5LCD1602实际接线图3.5按键模块按键模块一般由按键按钮、按键阵列、反向开关、电阻等元件组成。按键按钮是一种机械开关，用户可以通过按下按钮来改变开关状态。按键阵列则是由多个按键按钮组成的矩阵结构，可以实现多路按键控制。反向开关是一种控制芯片，可以检测按键的状态并产生相应的输出信号。电阻则是为了防止按键在按下时产生反弹而加入的电路元件。按键模块通常需要连接到控制器的GPIO口或者模拟输入口。在使用按键模块时，需要对其进行初始化，并通过轮询或者中断方式检测按键的状态。一旦按键被按下，反向开关就会检测到信号并产生相应的输出信号，通过控制器的输入引脚就可以读取到这个信号。在本智能温度报警系统中，按键模块的工作流程如下：1.初始化按键模块，设置按键的检测方式、输出信号等参数。2.根据按键的状态进行相应的处理，例如设定报警阈值、查看历史数据等。3.将处理结果发送给LCD1602模块进行显示。4.继续轮询按键状态，等待用户下一次操作。按键模块在本系统中的实际接线方式如图3.6所示：图3.6按键模块实际接线图3.6MQ-2烟雾传感器模块MQ-2烟雾传感器是一种可以检测空气中烟雾浓度的传感器。在本智能温度报警系统中，MQ-2烟雾传感器可以用于检测空气中的烟雾浓度，当烟雾浓度超过一定阈值时，系统会自动触发报警，提醒用户火灾危险并采取相应措施。MQ-2烟雾传感器的主要部件包括热电偶、电化学传感器、电路板等。热电偶是传感器的芯片，可以产生一定的热量，使得空气中的烟雾分子与氧气发生化学反应。电化学传感器可以通过检测烟雾化学反应产生的气体浓度，来判断空气中的烟雾浓度。电路板则为传感器提供了电力和处理电路。MQ-2烟雾传感器通常需要连接到控制器的模拟输入口。在使用MQ-2烟雾传感器时，需要对其进行初始化，并通过模拟输入口读取传感器输出的模拟信号。一旦烟雾浓度超过设定阈值，控制器就会触发相应的报警行为[18]。在本智能温度报警系统中，MQ-2烟雾传感器的工作流程一般如下：1.初始化MQ-2烟雾传感器，设置烟雾浓度阈值等参数。2.检测空气中的烟雾浓度，将读取的模拟信号转换为数字信号。3.判断烟雾浓度是否超过设定阈值，如果是，则触发报警行为，例如发出警报声、发送警报短信等。4.继续检测空气中的烟雾浓度，等待下一次触发报警。MQ-2在本系统中的实际接线如图3.7所示：图3.7MQ-2烟雾传感器实际接线图3.7DS18B20温度传感器模块DS18B20温度传感器是一种数字温度传感器，可以测量环境的温度，并将温度值转换为数字信号输出。在本智能温度报警系统中，DS18B20温度传感器可以用于检测环境温度，当温度超过一定阈值时，系统会自动触发报警，提醒用户环境异常并采取相应措施。DS18B20温度传感器的主要部件包括测量单元、数字转换单元、串行接口单元等。在传感器的内部，测量单元通过对环境温度进行测量，将温度值转换为模拟信号。数字转换单元则将模拟信号转换为数字信号，并通过串行接口单元输出给系统控制器[19]。DS18B20温度传感器通常需要通过控制器的数字输入口来连接。在使用DS18B20温度传感器时，需要通过控制器发送一定的指令来读取传感器输出的温度值。一旦温度超过设定阈值，控制器就会触发相应的报警行为。在本智能温度报警系统中，DS18B20温度传感器的工作流程如下：1.初始化DS18B20温度传感器，设置温度阈值等参数。2.通过控制器发送读温度值指令给传感器，将读取的温度值转换为数字信号。3.判断温度是否超过设定阈值，如果是，则触发报警行为，例如发送警报短信、控制空调降温等。4.继续检测环境温度，等待下一次触发报警。3.8报警模块报警模块在本智能温度报警系统中扮演着至关重要的角色，其主要作用是在检测到环境温度异常时，向用户发送报警信号，提醒用户及时采取相应措施，避免危害的发生。报警模块是由触发器、输出口、电源等组成的电路模块。当DS18B20温度传感器检测到环境温度超过设定阈值时，传感器会向报警模块发送信号，触发器将收到的信号转化为高电平信号，驱动输出口输出警报信号，通知用户发生异常。报警模块通常需要通过控制器的数字输出口来连接。当DS18B20温度传感器检测到超过设定的温度阈值时，会发出一个数字信号，该信号会被传递到控制器，控制器通过数字输出口向报警模块发送一个触发信号，触发器将触发信号转换为高电平信号，从而驱动输出口向用户发送警报信号。在本智能温度报警系统中，报警模块的工作流程如下：1.DS18B20温度传感器检测到环境温度超过设定的温度阈值。2.传感器向控制器发送数字信号。3.控制器通过数字输出口向报警模块发送触发信号，触发器将信号转化为高电平信号，驱动输出口输出警报信号。4.用户收到警报信号并采取相应措施，避免危害的发生。报警模块在本系统中的实际接线情况如图3.8所示：图3.8报警模块实际接线图图3.9原理图3.8本章小结这章主要讲的是所使用的单片机的介绍，它的工作原理与功能的同时还介绍了这电路中不能缺少的电路模块时钟电路和复位电路，确保了系统正常运行和可靠性。还介绍了这系统的通信模块它的功能与这系统的重要性。最后介绍了所使用的显示模块，按键模块，烟雾传感器和温度传感器等等。PAGE23 4系统的软件设计4系统的软件设计4.1软件介绍由于Keil4软件支持广泛的单片机芯片、集成度高并且易于学习和使用，所以本次设计使用Keil4作为编程软件，Keil4软件是由德国Keil公司开发的嵌入式开发工具，包括编译器、汇编器、调试器和仿真器等多种工具。该软件广泛应用于嵌入式系统开发中，支持多种芯片、开发板和操作系统，可快速、高效地进行软件开发和调试。Keil4软件具有操作简便、界面友好、功能齐全等优点，是嵌入式软件开发的重要工具之一。Keil4的软件界面如4.1图所示：图4.1Keil_4软件界面4.2软件程序的设计4.2.1主程序流程绘制软件流程图是一种用图形的方式展示系统或程序中各个模块之间交互和运行过程的工具。它可以帮助软件开发人员更好地理解和设计系统或程序，准确把握各个模块的功能和作用，并在开发调试过程中更快速、更有效地找出各种问题。同时，流程图也可以帮助开发人员与其他团队成员或客户进行沟通，加强对系统或程序的共识，提高协作效率。另外，绘制流程图也是软件工程中的一种规范化管理方式，能够帮助开发团队更好地审查和维护代码，提高开发质量和效率。本智能温度报警系统的运行逻辑流程框图本如图4.2所示：图4.2智能温度报警系统逻辑流程图如图4.2所示，本智能温度报警系统在工作时传感器模块将实时采集环境中的模拟信息，通过单片机进行阈值比较，当超出阈值时将会发出警报并且进行报警和短信发送。4.2.2显示程序流程函数，首先应显示模块会遇到很多的类型该导入头函数，这个头函数可以对LCD12864编程过程中的一些底层文件进行声明，然后针对于整个模块进行初始化，初始化之后来判断busy=1？，如果判断为N，则走出循环，继续进行运行，如果为Y，则继续循环，确定好显示屏幕显示内容的位置，然后针对内容通过单片机进行输送程序就可以实现对于液晶的显示，程序流程图如图4.3所示：图4.3显示模块逻辑流程图4.2.3按键程序流程针对本系统中存在的按键都要进行消抖处理，按键本身为机械按键容易造成多次触发的情况，因此通过软件的方式来进行按键的抖动消除，当按键按下的时候进行按键扫描，然后延时一段时间再进行一次扫描，如果第二次扫描和第仪次结果一样，则判断此时为闭合状态，软件流程图如图4.4所示：图4.4按键模块逻辑流程图4.3本章小结这一章主要讲的是为了我们实现这系统所需要的软件介绍，软件程序的设计。绘制软件流程图是一种用图形的方式展示系统或程序中各个模块之间交互和运行过程的工具。它可以帮助软件开发人员更好地理解和设计系统或程序，准确把握各个模块的功能和作用，并在开发调试过程中更快速、更有效地找出各种问题。5系统的测试5系统的测试5.1软件硬件调试5.1.1软件调试软件调试是指在软件开发过程中，通过运行程序并检查、定位、解决程序中的错误或缺陷的过程。下面是进行软件调试的一些步骤：1.收集信息：当程序出现错误时，首要的任务是要收集尽可能多的信息。可以使用日志、调试信息、输入和输出数据等方式。2.分析错误：在收集到足够的信息后，需要对错误进行分析和诊断。可以查看日志和调试信息，对比预期结果和实际结果，检查程序内存的状态等。3.修改错误：找到错误后，需要对程序进行相应的更改，以消除错误或缺陷。4.测试修复后的程序：在进行修复后，需要对程序进行重新测试以确保修改后的程序正常工作。软件调试需要耐心和细心地进行，以找到并解决程序中的错误或缺陷。同时，还需要具备一定的技术知识和经验[20]。5.1.2硬件调试硬件调试是指对硬件设备进行测试、诊断、查错和故障修复的过程。下面是进行硬件调试的一些步骤：1.熟悉硬件设备：在进行硬件调试之前，需要了解所要调试的硬件设备的结构、原理和性能等信息。2.测试设备状态：在进行调试之前，需要先测试该设备的运行状态，如电压、电流、温度等，以保证设备在调试过程中不受损坏。3.验证硬件接口：检查硬件接口的连通性和正确性，如检查电缆、插头、端子、开关、传感器等。4.测试硬件功能：通过对设备进行各种功能测试，比如启动测试，输入输出测试以及性能测试等，以诊断设备的性能和内部状态。5.修改故障：根据调试的结果和分析的原因，对设备进行相应的修改和维修，以消除问题和故障。硬件调试需要仔细和耐心，有时需要更深入地了解硬件的工作原理和内部结构。同时还需要具备一定的技术知识和实践经验。5.2实物展示经过了软件调试和硬件系统的调试，下面本智能温度报警系统将进行上电测试，实物如图5.1所示：图5.1智能温度报警系统实物图如图5.1所示，本只能温度报警系统的各硬件单元都安装完毕，本系统硬件安装过程中所遇到的问题是硬件焊完以后调试显示屏不亮然后通过万用表测试发现显示屏接地部分没连接形成了短路还另外一个问题开关连得跟原理图和程序是一致可是发现加减开关不起作用，通过仔细检查发现是虚焊通电不足造成的。通信模块连接我设备是发现没连接导致短信模块不起作用，通过知道老师的帮助下完成了连接达到了最后的效果。图5.2图5.2-5.3检测异常界面1.图5.2-此模式下用户可以通过按键调试温度和烟雾浓度阈值。2.然后对系统进行测温度与烟雾的测试。3.如果测试结果超出阈值，通过传感器检测到温度和烟雾浓度异常，系统通过通信模块将报警信息发送至终端设备。5.3本章小结这一章进行了实物测试根据调试的结果和分析的原因，对设备进行相应的修改和维修，以消除问题和故障。调试需要仔细和耐心，有时需要更深入地了解硬件工作原理和内部结构。同时还需要具备一定的技术知识和实践经验。结论结论总结智能温度报警系统是一项基于人工智能技术的监控系统，可以实时监测环境温度，并判断是否出现异常，本系统最终目的是提高温度安全性和降低因温度异常而带来的损耗及风险，实现温度和设备的智能化管理。本智能温度报警系统的流程包括三个主要阶段，首先是数据采集，通过DS18B20温度传感器和MQ-2烟雾传感器实时采集环境数据。其次是将采集的数据进行分析处理，通过STC89C52单片机进行比，对并使用预测算法对温度变化趋势进行预测。最后是温度报警，系统将根据设定的温度阈值，对采集的数据进行分析并实时告警，提醒管理员对温度异常进行及时处理。智能温度报警系统能够在保障生产、工作和生活安全方面发挥重要作用深度结合了信息技术、传感器技术以及数据分析与处理技术等多种先进技术，实现了高精度、高效率并且智能化的环境温度监测应用。谢辞附录A参考文献[1]阮永维,刘朝银,杨正勇.开关柜智能温湿度监测及报警系统:,.[2]蔡玉辉,张敏.基于STC89C51RD单片机的环境温度感知系统设计[J].微处理机,2022,43(6):4.[3]周峰.基于单片机的智能火灾报警器的设计[J].2022(9).[4]刘沁,邱顺佐,张维,等.基于单片机控制的远程报警温控系统设计[J].工业控制计算机,2023,36(2):3.[5]黄建海,傅青榕,刘楗霆.一种车辆温度智能预警系统:,[6]白晓艺,吴德广.居民楼烟雾温度监测报警系统研究[J].福建电脑,2022,38(11):91-95.[7]陈广金,蓝慕云.基于WiFi的智能温度调节系统设计[J].现代电子技术,2022(020):045.[8]郭弘扬.STM32在智能家居安全报警系统中的应用[J].无线互联科技,2022,19(19):124-126.[9]郭宏金.一种具有实时温度报警功能的智能型消防母线结构:,[10]刘卫.基于STM32的智能温度巡检仪的设计与应用[J].南方农机,2022,53(1):149-151.[11]李文海,王锋,李向龙,等.一种温度感应隧道智能消防装置:,[12]何贤.一种锡膏温度自动监测报警系统:,CN215726405U[P].2022.[13]杨欢.配电箱温度监测与报警系统[J].化学工程与装备,2022(8):2.[14]王幸之,王雷,翟成,等.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京航空航天大学出版社,2020.[15]吴兴中,欧青立.一种PC与单片机多机RS232串口通信设计[J].国外电子测量技术,2019(1):3.[16]任丰原,黄海宁,林闯.无线传感器网络[J].