服务强迫症人群的一体化智能家庭控制系统设计

[5];因此，该系统可以提供很好的建议，以开发和功能验证智能屋管理系统。在2022年八月初，吴涛等人的团队在《基于模糊控制的智能家居控制系统研究与设计》中为了减少能源消耗，对于家庭的灯具控制设计了控制系统，依靠现在的蓝牙技术实现灯光的开关。在设计中，是依靠无线控制技术实现的，依靠设计端，采用手机作为控制，之后依靠其模块实现相应的供暖，比如：数据处理、探测器模块、蓝牙模块等。经过相应的测试，可以知道在设计中采用模块控制，可以使得其生产成本低，可以依靠调节模块进行照明的调节，并且可以实现不一样的控制，可以根据室内照明来调节led，用户可以远程控制不同的功能，如智能手机。在2022年，王晓娜在《基于STM32单片机的温湿联合调控智能家居系统》中由于智能家庭系统在这个阶段的多次调整，使用复杂的情况提供了一个热湿性和协作调节理论模型，采取人体的体温作为用户使用的参数调节。在模型设计中，其对于速度、风速、用户信息、当前时间等参数，对人体给出合适的温度、湿度、风速的调节。并且在此时，需要依据其器件完成模型的开发，实现一款智能控制模块的开发，可以自动获得内部温度，计算不同参数的健康值，并自动调节多个参数。在2021年国外的KackerRaghu在《CombinatorialmethodsfortestingInternetofThingssmarthomesystems》一文介绍了组合测试在物联网家庭自动化枢纽系统中的应用。我们详细介绍了如何创建物联网家庭自动化枢纽系统专用输入参数模型,以便采用组合测试用例生成策略。此外,我们还开发了一个自动化测试执行框架和两个用于评估目的的测试预言。我们将我们提出的方法应用于一个实际的物联网系统,并分析了基于导出的输入模型生成的具有不同性质的组合测试集的结果。此外,我们将这些结果与随机测试方法进行了比较。我们的经验测试评估显示了被测设备中的多个错误,并且也显示所有考虑的方法几乎同样良好。图形抽象描述了以星图表示的基于枢纽的家庭自动化系统为例,测试物联网系统的组合方法。2022年AhmedM.Eassa.在《AProposedArchitectureforSmartHomeSystemsBasedonIoT,Context-awarenessandCloudComputing》中主要目标是提出一种简单、低成本、可靠和可扩展的体系结构,用于构建智能家居系统(SHS),该系统可用于使用微控制器远程自动化和控制家用电器。拟议的架构旨在利用新兴技术,使其更容易开发智能家居系统,并通过适当扩展其功能来提供更多的管理。建议的设计旨在使许多应用程序更容易和更方便地访问上下文数据,并为创建尽可能完整和全面的智能家居系统和数据处理提供新的示意指南。有关的主题,如智能家居及其智能系统,将通过审查以前的工作,并提出作者的意见,以建议新的架构。所提出的高级架构的构建模块包括经典智能家居、物联网(IoT)、上下文感知(CA)、云计算(CC)和基于规则的事件处理系统(RbEPS)。最后,通过构建一个智能家居系统来验证和评估所提出的体系结构。1.3主要研究内容在进行该系统的设计之前，我们首先进行了文献阅读，仔细研究了各种可能的方案。通过对这些方案进行仔细比较和分析，我们最终确定了硬件部分采用STM32单片机，而软件部分采用KEIL5软件平台和C编程语言进行开发。经过反复的调试和运行，我们成功地实现了该系统的设计，并取得了实物成果。该系统具有多种功能，其中包括蓝牙通信和手机端上位机。上位机可以接收下位机传输的数据，并进行显示和记录。同时，用户还可以设置温度、PM2.5浓度和湿度的阈值。下位机方面，系统可以实时监测温度、湿度和PM2.5浓度的状况，并将其显示并发送至上位机。如果PM2.5浓度不符合标准，系统会发出声光报警以提醒用户注意。此外，该系统还可以进行语音控制家用电器的开关。最后，如果室内环境超过设定阈值，系统还会进行声光报警。通过这些功能的实现，该系统可以有效地监测和管理室内环境，保障用户的居住环境的安全和健康。该系统是一项非常有意义的工程，对于改善人们的生活质量具有重要意义。第2章系统总体结构2.1设计方案第一：对于设计的理论知识进行准备，针对此次设计的课题进行理解，研究整个设计中存在的内容，使得掌握设计知识；第二：对于设计的模块进行确定，可以确定其中的各个关系，对于其需要的资料进行收集；第三：完成此次设计的规划，大致决定此次设计的框架，画出相应的原理框架图；第四：采用软件实现对电路的绘制，然后在这些系统部件的连接中，选择接口进行连接；第五：通过系统的控制完成其软件的设计，然后绘制出程序的流程图；第六：完成程序的模拟，判断其程序的控制。本设计是一种基于单片机技术的智能家庭控制系统，该套系统主要由蓝牙模块、气体感应模块、温度模块、湿度模块、STM32单片机、OLED、蜂鸣器、LED灯、语音模块、继电器等部分组成；采用STM32单片机技术处理对采集到的参数并显示通过蓝牙模块上传到上位机，手机作为上位机端对下位机进行远程控制语音模块控制家用电器的开关，语音发出命令“开启”，继电器运行，语音发出命令“关闭”，继电器停止运行，继电器模拟家用电器的开关；实时监测温度、湿度、PM2.5浓度如果超过阈值声光报警。总体结构图和原理图如下：图2-1总体结构框图2.2功能需求分析2.2.1技术路线：（1）硬件部分需要STM32单片机；（2）软件平台程序用keil5；（3）画原理图用AD；（4）编程语言用C语言；2.2.2预期结果：作品展示，完成一个智能家庭控制系统设计，并且该设计能实现的功能如下： 蓝牙通信，手机端上位机上位机：1.接收下位机数据，显示，并记录；2.设置温度、PM2.5浓度、湿度阈值；下位机：1.系统可实时监测温度状况，显示，并发送上位机；2.系统可实时监测湿度状况，显示，并发送上位机；3.系统可实时监测PM2.5浓度状况，显示，并发送上位机；4.如果PM2.5浓度是否合格，不合格声光报警；5.语音控制家用电器开关；6.如果超过阈值声光报警。2.3单片机型号选择图2-2STM32F103C8T6原理图STM32单片机是一种强大的嵌入式系统开发平台，相比于51单片机，它有许多明显的优点。首先，STM32单片机的处理器性能更高，能够实现更复杂的算法和处理更多的数据。其次，STM32单片机内存更大，可以存储更多的程序代码和数据。此外，STM32单片机集成了更多的外设，包括通信接口（如UART、SPI、I2C、CAN）、定时器、ADC等，能够更方便地实现各种应用。最后，STM32单片机支持多种编程语言，包括C、C++、Python等，开发者可以根据需要选择合适的语言进行开发。综上所述，STM32单片机适合需要高性能、大内存、复杂外设的应用。无论是在工业自动化、智能家居、医疗设备、安防监控等领域，STM32单片机都可以提供强大的支持，是一种非常有价值的开发平台。单片机采用的是STM32系列，这种单片机具有强大的功能、具有较高的性能。对于这种单片机，大多数使用在低能耗、高性能、低成本的设计下，对于这种的运行能耗具有较大的优势。由于这种单片机具有较小的体积，可以具备强大的运行能力，在业‎‏界很受欢迎。本实验采用的最小系统如图2-2。主控制芯片选择STM32F103C8T6，STM32F103C8T6是由意法半导体集团基于STM32系，k列ARMCortex-M内核开发的一款具有64KB的程序存储器的32位微控制器。其工作时需要2V~3.6V的电压和-40℃~85℃环境温度。表2-11STM32STM32表示ARMCortex-M内核的32位微控制器2FF代表芯片子系列3103103代表增强型系列4CR这一项代表引脚数，其中T代表36脚，C代表48脚R代表64脚，V代表100脚，Z代表144脚，I代表176脚58B这一项代表内嵌Flash容量，其中6代表32K字节Flash，8代表64K字节Flash，C代表256K字节Flash，D代表384字节Flash，E代表512K字节Flash，G代表1M字节Flash6TT这一项代表封装，其中H代表BGA封装，T代表LQFP封装，U代表VFQFPN封装766这一项代表工作温度范围，其中6代表-40——85℃，7代表-40——105℃2.4温湿度传感器型号选择温度传感器是一种用于测量环境温度的设备。有多种类型的温度传感器可用于不同的应用，下面我将介绍一些常见的温度传感器，并与我选择的DHT11传感器进行比较。热电偶（Thermocouple）：热电偶是一种基于热电效应的温度传感器。它由两个不同金属材料的导线组成，当两个接触点温度不同时，会产生电势差。热电偶的优点是测量范围广，可在极高温度下工作，但精度相对较低，需要使用特定的冷端补偿来消除连接处温度的影响。热敏电阻（Thermistor）：热敏电阻是一种电阻，其电阻值随温度的变化而变化。它可以分为正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）两种类型。热敏电阻具有较高的精度和较快的响应时间，但其测量范围相对较窄。硅基传感器（Silicon-basedSensors）：硅基传感器利用硅材料的特性来测量温度。它们可以分为集成式温度传感器（如LM35）和数字温度传感器（如DS18B20）。这些传感器通常具有较高的精度和稳定性，且数字温度传感器具有单线数字接口，方便集成到各种系统中。红外线传感器（InfraredSensors）：红外线传感器通过测量物体辐射的红外线能量来计算温度。它们可以分为非接触式红外温度传感器和红外阵列传感器。红外线传感器适用于远程测量和特殊环境下的温度测量，但精度可能受到物体表面特性和环境因素的影响。与其他传感器相比，DHT11传感器是一种集成式温湿度传感器，具有以下特点：（1）价格经济实惠，容易获取；（2）数字输出，具有单线数字接口，方便与微控制器等设备连接；（3）温度测量范围为0°C到50°C，精度为±2°C；（4）湿度测量范围为20%到90%，精度为±5%；（5）响应速度较慢，大约2秒钟。综合来看，DHT11传感器适用于一些对温湿度测量要求不是特别严格的应用，例如室内环境监测、天气站等。因此选择DHT11温湿度传感器。2.5蓝牙模块型号选择蓝牙模块是一种用于无线通信的设备，可以与其他蓝牙设备进行数据传输和通信。下面我将介绍一些常见的蓝牙模块，并与您选择的HC-05蓝牙模块进行比较。HC-05蓝牙模块：HC-05是一种经典蓝牙模块，广泛用于无线串口通信。它具有以下特点：（1）与多种设备兼容，包括手机、平板电脑和电脑等；（2）支持串口通信协议，可简化与微控制器等设备的连接；（3）工作电压一般为3.3V，与大多数微控制器兼容；（4）配置简单，可以通过AT指令进行设置。HC-06蓝牙模块：HC-06也是一种经典蓝牙模块，与HC-05相似，但有一些区别：（1）HC-06主要用于作为从设备（Slave）与主设备（Master）进行通信；（2）配置相对简单，可以通过AT指令进行设置；（3）与HC-05相比，它的固件和功能有所限制，不支持主设备模式和透明传输模式。BLE模块：BLE（低功耗蓝牙）模块是一种低功耗蓝牙技术，用于连接低功耗设备和移动设备。它具有以下特点：（1）低功耗：相比经典蓝牙模块，BLE模块的功耗更低，适用于对电池寿命要求较高的应用；（2）较小的尺寸：BLE模块通常较小，便于集成到紧凑的设备中；（3）数据传输速率相对较低：与经典蓝牙相比，BLE模块的数据传输速率较慢。与其他蓝牙模块相比，HC-05蓝牙模块是一种常见且易于使用的模块，适用于许多应用场景，特别是需要与传统串口设备进行无线通信的情况。它具有较高的兼容性和广泛的支持，可以与各种设备进行连接和通信。同时，通过简单的AT指令配置，您可以轻松设置HC-05模块的参数和功能。2.6语音模块型号选择语音模块是一种用于语音合成和语音识别的设备，可以将文本转换为语音或将语音转换为文本。下面我将介绍一些常见的语音模块，并与我选择的SYN6288语音模块进行比较。SYN6288语音模块：SYN6288是一种常见的语音合成模块，具有以下特点：（1）支持多种语音合成方式，可根据需求选择不同的语音合成引擎；（2）内置存储器，可以存储预设的语音片段和文本；（3）支持串口通信，可以与微控制器等设备进行连；（4）简单易用，通常可以通过发送简单的指令来控制和配置。HTK语音模块：HTK（HiddenMarkovModelToolkit）是一种开源的语音识别工具包，用于开发和训练语音识别系统。它具有以下特点：（1）提供了一套丰富的工具和算法，可用于语音信号处理、特征提取和模型训练等；（2）可根据需求进行自定义开发，适用于研究和专业应用；（3）需要一定的编程和信号处理知识，对开发人员有一定的技术要求。ASR语音模块：ASR（AutomaticSpeechRecognition）语音模块是一种用于语音识别的设备，可以将语音转换为文本。它具有以下特点：（1）内置语音识别引擎，可以实时将语音转换为文本；（2）支持多种语音识别算法和模型，如基于深度学习的模型；（3）通常具有较高的识别准确度和性能，适用于需要高质量语音识别的应用。与其他语音模块相比，SYN6288语音模块是一种常见且易于使用的语音合成模块。它适用于需要将文本转换为语音的应用，如语音提示、语音导航等。SYN6288具有较好的语音合成质量和较小的体积，可方便地集成到各种应用中。通过简单的串口通信，您可以控制和配置SYN6288模块，实现语音合成的功能。

第3章系统的硬件部分设计3.1系统总体设计本设计是一种服务强迫症人群的一体化智能家庭控制系统，系统由单片机对信号进行运算处理，通过上位机和下位机实时监测显示温湿度状况及PM2.5浓度状况，当PM2.5不合格时声光报警；语音控制家用电器开关。该系统应完成的主要功能有：蓝牙通信，手机端上位机上位机：1.接收下位机数据，显示，并记录；2.设置温度、PM2.5浓度、湿度阈值；下位机：1.系统可实时监测温度状况，显示，并发送上位机；2.系统可实时监测湿度状况，显示，并发送上位机；3.系统可实时监测PM2.5浓度状况，显示，并发送上位机；4.如果PM2.5浓度是否合格，不合格声光报警；5.语音控制家用电器开关；6.如果超过阈值声光报警。图3-1总体原理图3.2系统的主要功能模块设计3.2.1语音模块设计图3-2语音模块原理图SYN6288语音模块是一款具有语音识别和语音合成功能的嵌入式语音模块。它采用高性能的DSP芯片作为主控芯片，支持语音识别、语音合成、语音存储、外部控制等功能。该模块可以实现语音指令控制，例如通过语音控制家电、智能家居系统等。同时，它也可以作为语音提示器，用于各种语音提示应用场景，例如安防告警、公共场所广播等。此外，它还支持多种语音播放模式，如循环播放、单次播放、随机播放等。SYN6288语音模块是一款功能强大、易于使用的嵌入式语音模块，适用于各种语音控制、语音提示等应用场景。主要特点：1.内置16Mbit的Flash存储器，可存储大量语音数据。2.支持多种语音输入模式，包括模拟输入和数字输入。3.支持语音识别和语音合成，语音效果清晰自然。4.支持多种控制方式，包括串口、IIC等。5.支持多种外设接口，如LED指示灯、按键、LCD显示屏等。工作原理:当用户在设备上进行语音输入时，语音模块会将声音转化为电信号，并将其传输到内部处理器。内部处理器会对输入的语音信号进行预处理，包括去除噪声、降噪等。接着，处理器会将语音信号转化为数字信号，并进行语音识别。SYN6288语音模块支持识别中文、英文、数字等语音指令。根据语音识别结果，处理器会向外部设备发送控制信号，实现相关的功能操作。例如，当语音模块接收到“打开灯”指令时，处理器会向控制灯的设备发送信号，实现灯的打开。此外，语音模块还可以实现语音合成功能，将输入的文字转化为语音输出。处理器会将文字信号转化为数字信号，再将其转化为语音信号输出，实现语音合成的功能。通过这一系列的信号处理和识别，语音模块能够实现语音输入、控制输出以及语音合成等多种功能。3.2.2蓝牙模块设计图3-3蓝牙模块原理图HC-05是由火技术公司开发的蓝牙序列传输模块，它使用蓝牙协议2.0，可以与蓝牙、蓝牙中心、移动电话、PDA、PSP和其他可以作为串行传输功能的终端兼容。HC-05只需要定期切换到TTL标准(5V/3.3V)，而波特系数为4800到1382400，这对于单板系统的蓝牙扩展来说是理想的。HC-05(下称模板)之间的连通模块有两种工作模式:命令响应模式和自动化模式，在自动化模式下，该模块可分为三个主要角色master、Slave、slapback。如果业务单元是自动连接的，则按照预先确定的方法自动传输数据:如果该单元是对业务模式的反应，用户可以向该单元发送各种技术指示，说明该单元的控制参数，或发布控制令。对单元而言，动态转换可以通过从控制器(Pio11)输入外部手枪实现。工作原理：首先需要进行配对连接。HC-05可以通过蓝牙与其他设备进行配对连接，当配对时需要输入配对码。默认情况下，HC-05的配对码为“1234”，但可以通过AT指令更改。一旦设备完成配对连接，它们就可以开始进行数据传输。HC-05通过串口接口向其他设备发送数据，同时也可以接收其他设备发送的数据。此外，HC-05还支持AT指令，可以通过串口接口向HC-05发送指令，从而控制HC-05的各种功能。例如，可以通过AT指令更改HC-05的名称、配对码等。总之，HC-05是一种可靠的无线串口模块，通过蓝牙技术实现无线通信，在无线遥控、智能家居、机器人等领域得到广泛应用。3.2.3温湿度检测模块设计对于此次的设计，其采用的模块为DHT11模块，这种模块是当前市场上常见的。对于这种传感器的覆盖面积相对小，在数据的传输过程中采用0.2的精度。并且这种传感器对于内部环境具有较强的耐受能力，在各种领域大多数采用这种模块。温度传感器转换为75ns的速度远远快于标准DS1820。检测结果在数字尺度上连续传播。温湿度传感器模块电路图如图所示:图3-4温湿度检测模块原理图DHT11数字温湿度传感器，这种传感器可以存在校准数字信号，是一种复合传感器的信息输出。在模块中，采用水文遥感技术与数值模型两种技术，使得其具备一定的稳定性和安全性。在这种传感器中选择采用NTC热传感器单元、热传感器单元进行组合。所以这种的模块具备很强的反应能力、可以在多种环境下运行、具有较高的经济性。在每个的传感器检测中，其数据都经过一定的校准。在校准过程中，其将程序储存在模块中，并且实现信号处理的传输。在接口中采用单线接口可以使得其简单化，其能耗低、信号传输距离长，是当前大多数的选择对象。工作原理：当主控板与DHT11连接时，主控板会向DHT11发送一个启动信号，以便DHT11开始工作。DHT11会通过内置的传感器采集当前环境的温度和湿度信号，并将它们转换成数字信号，供主控板读取。接着，DHT11会将转换后的数字信号通过单总线传输给主控板，这个单总线由一个IO口实现，用于数据的传输和同步。最后，主控板会根据DHT11传来的数据进行校验，判断数据的正确性。DHT11通过校验位的方式，确保数据的准确性。综上所述，DHT11通过启动信号、湿度和温度信号采集、数字信号传输以及数据校验等步骤实现了数字温湿度传感。3.2.4显示模块设计图3-5显示模块原理图OLED，有机发光二极管。下一代被认为是平面显示器的新应用程序，因为它既具有自我光线，不需要背光、高对比度、薄厚度、宽阔的视野、灵敏度、可在挠痒板上使用的独特特性、广泛的温度、结构和简单的航程。我们使用一个0.96英寸的显示器，显示器具有以下特点:(1)在显示模块中，其0.96英寸的显示器可以显示需要的颜色，而在黄色和蓝色中占比整个显示器的四分之一，固定的显示区域内显示固定的颜色，并且其区域和颜色不能出现改变。(2)分辨率为128*64(3)显示器的接口方式存在多种，当前的接口包括8080、6600两种并行接口、IIC接口方式中，这种只需要两根线就可以实现对显示器的控制，这五种接口是通过屏上的BS0~BS2来配置的。工作原理：0.96OLED屏是一种使用有机发光材料的显示技术。当电流通过有机材料时，材料会发光，产生可见光谱范围内的光。该技术与传统的液晶显示器不同，液晶显示器需要一个背光源，并且液晶层通过光调制来控制光的传递。OLED屏幕由许多微小的有机发光二极管（OLED）组成，这些二极管被放置在玻璃或塑料基板上。OLED屏幕通过在这些二极管之间施加电压来控制每个像素的亮度和颜色。当电压施加到二极管上时，有机材料就会发光，发出指定的颜色和亮度。由于每个像素都可以独立控制，因此OLED屏幕可以显示非常深的黑色和非常明亮的白色。此外，OLED屏幕具有更高的对比度和更宽的可视角度，因为它们不需要背光源和液晶偏振器。3.2.5蜂鸣器模块设计图3-6蜂鸣器模块原理图有源蜂鸣器（ActiveBuzzer）是一种简单的电子元件，它可以产生连续的声音或音调，通常用于电子产品的报警、提醒、提示等场景。与无源蜂鸣器不同的是，有源蜂鸣器内置有振荡器，可以通过外部电源提供的电流来产生声音，因此它不需要外部的信号源或控制器来驱动。在使用有源蜂鸣器时，通常需要连接一个电源（如3.3V或5V）以及一个控制信号，控制信号可以是单个脉冲或周期性的信号，这取决于所需要的声音类型。由于其小巧、易于驱动等特点，有源蜂鸣器在很多场合都得到了广泛应用。例如：1.电子产品中的提示音：有源蜂鸣器可以用来产生电子产品中的各种提示音，如警报声、提醒声、按键声等。2.家电电器中的声音提示：有源蜂鸣器也常用于家电电器中，如微波炉、洗衣机、烤箱等，以提醒使用者完成操作或者发出异常报警。3.安防报警系统：有源蜂鸣器还可以用于安防报警系统中，如火灾报警、入侵报警等。4.游戏和玩具：有源蜂鸣器可以为游戏和玩具提供各种声音效果，如游戏中的背景音乐、得分提示等。5.实验室测量仪器：有源蜂鸣器还可以用于实验室测量仪器中，如多功能测试仪等，以提示测试结果或者状态。主要参数:1.工作电压：有源蜂鸣器需要外部电源供电，其工作电压一般在2V~12V之间。2.频率范围：有源蜂鸣器可以产生不同频率的声音信号，其频率范围通常在1kHz~5kHz之间。3.驱动方式：有源蜂鸣器可以通过脉冲信号、直流电压或交流信号等不同的驱动方式进行控制。4.声压级：有源蜂鸣器的声音输出功率通常以声压级（dB）来表示，一般在70dB~90dB之间。5.端子类型：有源蜂鸣器的端子类型有直插式、SMD贴片式等多种形式，可以根据不同的应用场景进行选择。6.外形尺寸：有源蜂鸣器的外形尺寸也有多种规格，常见的有圆形、方形、长方形等不同形状，可以根据具体的应用需求进行选择。7.工作温度范围：有源蜂鸣器的工作温度范围通常在-20℃~+70℃之间，不同型号的有源蜂鸣器具体参数可能会有所不同。工作原理：当驱动电路提供足够的电流给震荡器时，震荡器就会振动，从而使振膜产生声音。共振腔会放大这些声音，并且通过振膜的形状和大小来产生不同频率的声音。有源蜂鸣器内置了一个集成电路，可以直接接入电源和信号源，无需外部电路的支持即可发出声音。3.2.6PM2.5检测模块设计图3-7PM2.5检测模块原理图PM2.5传感器是一种用于测量空气中PM2.5颗粒物浓度的设备。PM2.5颗粒物指直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，通常包括细尘、烟雾、花粉等。PM2.5传感器的工作原理可以分为两个主要步骤：颗粒物采集和浓度检测。颗粒物采集：传感器通常包含一个入口，空气通过入口进入传感器内部。在传感器内部，通常有一个过滤器或收集器，用于捕获悬浮在空气中的PM2.5颗粒物。过滤器或收集器通常具有微小的孔隙或纤维结构，可以有效地捕获PM2.5颗粒物，而较大的颗粒物则较少被捕获。浓度检测：一旦PM2.5颗粒物被捕获，传感器会使用一种特定的技术来测量其浓度。有几种不同的方法可以实现这一点，包括光学方法、电子方法和化学方法。光学方法：光学方法是最常用的PM2.5传感器检测技术之一。这种方法使用光源和光敏元件（如激光或LED光源以及光敏二极管或光敏电阻）来测量PM2.5颗粒物的浓度。当颗粒物通过光源和光敏元件之间的光路时，颗粒物会散射光线。通过测量散射光线的强度变化，可以确定颗粒物的浓度。电子方法：电子方法使用电荷耦合器件（CCD）或其他电子元件来检测PM2.5颗粒物的浓度。这种方法基于颗粒物带电性质的变化。当颗粒物通过电子元件时，它们可能会在表面获得或失去电荷。通过测量电荷的变化，可以确定颗粒物的浓度。化学方法：化学方法使用化学传感器或化学反应来检测PM2.5颗粒物的浓度。这种方法基于颗粒物与特定化学物质之间的反应。当颗粒物与化学物质发生反应时，会产生一个可测量的信号，用于确定颗粒物的浓度。

第4章系统的软件设计4.1软件主流程图当全部系统软件通电时，采用温度传感器与粉尘传感器完成数据的收集，可以依靠这些传感器进行数据的收集，然后实现相应数据的传输，且可以在液晶显示器中完成显示，当PM2.5浓度状况不合格时声光报警。通过语音模块控制家用电器开关。图4-1总程序流程图

4.2温湿度模块的软件设计如图4-2为该模块的设计流程图。接通电源后，温湿度传感将收集的温湿度传输给单片机，在由单片机进行信息处理。图4-2温湿度模块设计流程图在正常情况下，当主干线缺乏动力时，服务器会降低轮胎，等待DHT11的响应。服务器必须将总线提高到18ms以上，以便DHT11检查发射信号。从服务器接收到信号后，等待发射信号，发送低级别响应。等待服务器输出，等待2040个us，然后下载到DHT11。发射信号发出后，产生了平均功率。轮胎在上面的电阻下伸展。图4-3DHT11时序图4.3显示模块的软件设计在本设计中需要显示温湿度和PM2.5浓度信息。系统使用OLED显示数据,单片机初始化完成后显示屏会自动写控制字，控制字为单片机中获得的数据，随后显示出来。如图为显示模块流程图。图4-4显示模块流程图

第5章系统测试5.1系统实物图图5-1系统完整实物图5.2测试原理图5-2OLED如图5-2为显示模块，实时显示室内PM2.5和温湿度信息，中间数据为采集到的数据，右边数据为设置阈值。图5-3继电器如图5-3为继电器模块，模拟家庭电器，通过语音模块，语音发出命令“开启”，继电器运行，绿灯亮起，语音发出命令“关闭”，继电器停止运行，绿灯熄灭。图5-4温湿度传感器如图5-4为温湿度采集模块，实时采集室内温湿度信息，由OLED显示屏显示。图5-5手机端APP如图5-5为手机端上机位，实时显示当前时间、温湿度、PM2.5和家电状态等信息；可以设置温湿度阈值，当温湿度超过阈值时，蜂鸣器报警。可以控制继电器模块模拟家电开启或关闭。还可以查询采集的数据的历史记录，记录了当前已采集到的数据信息、是否超过阈值及采集信息的时间（如图5-6）。图5-6手机端APP5.3运行结果图5-7运行结果如图5-7，手机端点击家电开启，继电器模块绿灯亮起，表示已开启家电(如图5-3)；图5-8运行结果如图5-8，温度超过阈值，进行声光报警，绿色LED灯亮起，蜂鸣器报警。图5-8运行结果如图5-8，设置温度阈值，原阈值为28（如图5-2），修改后阈值为25；设置湿度阈值，原阈值为60（如图5-2），修改后为50,；下位机中OLED显示与上位机手机端显示一致（如图5-9）。图5-9运行结果实物运行结果：当温湿度和PH2.5的值超过限定的值时，蜂鸣器发出警报，手机可以接收到信息并进行调控。

第6章总结与展望6.1总结系统软件调试过程并不顺利，调试过程中出现了错误。但在老师的指导下，我终于找到了一个问题，并纠正了错误也发现了不科学的设计领域。此设计中的问题和解决方案主要包含以下问题。(1)在模拟功率模块时，发现输出值调试从未按照设计规则实现。经过对基本错误的检查，发现了一些与焊接有关的技术问题，导致了重新焊接。(2)使用模拟程序并找到错误的代码。然后修正显示，当涉及到软件过程时，没有正常的重新调整，只有在将其添加到程序中之后才会产生精确的结果。6.2展望设计以智能家庭控制系统为研究对象，在具体分析人们居住的环境舒适问题，明确提出了一种服务强迫症人群一体化智能家庭控制系统设计。在整个设计过程中，首要工作主要包括以下几个方面。1.根据查看相关资料，确定了对居住环境的种种因素，并在这个基础上明确提出了实时监测室内温湿度及PM2.5浓度信息和语音控制家庭电器为首要目的的智能家庭控制系统。通过对各种因素的综合分析，确保了系统能够全面监测和控制居住环境，为用户提供舒适的居住体验。2.针对上一部分提及的问题，明确提出了运用单片机和传感器实现对系统功能的实现，运用单片机设计操纵所有体系的设计计划方案。通过使用单片机和传感器，系统可以实时获取室内温湿度和PM2.5浓度信息，并根据用户的语音指令控制家居电器的运行，实现智能化的家居控制。3.在硬件配置方面，电源电路采用了稳定可靠的设计，以确保系统的稳定运行。显示元件选用了OLED显示屏，可以清晰地显示温湿度和PM2.5浓度等信息。主板芯片选择了STM32，具有强大的计算和控制能力，可以满足系统的需求。通过模拟实验，设计的软件系统可以实现对家居环境的智能管理，但同时也存在一些问题和优化的空间，需要进一步研究和改进。1.设计的操作系统包括了温湿度检测模块，采用了DHT11温湿度传感器来检测室内温湿度情况，确保了系统可以准确地监测室内的环境参数。2.在日后的工作和学习中，这款产品还可以进一步开发和设计，例如引入WIFI技术，实现远程控制，让用户可以在任何地方都能够监控和控制居住环境，提升用户的便利性和舒适度。

参考文献何朝峰,石彦辉.基于智能家居控制系统的单片机与PLC设计实践教学[J].建筑结构,2022,52(21):154.张荆沙,张琰.基于嵌入式技术的光纤干涉型传感器智能控制研究[J].激光杂志,2022,43(10):193-196.DOI:10.14016/ki.jgzz.2022.10.193.林滔.一种基于嵌入式小型PLC的智能控制模块设计[J].机械制造与自动化,2022,51(05):219-222+234.DOI:10.19344/ki.issn1671-5276.2022.05.053.鲁明丽,徐本连,施健,朱继红.基于OBE理念的智能控制课程线上线下混合式教学模式探索[J].中国现代教育装备,2022(19):55-57+64.DOI:10.13492/ki.cmee.2022.19.053.吴云轩.基于Unity3D和Proteus平台的智能家居控制系统的设计与仿真[J].延边大学学报(自然科学版),2022,48(03):261-266.DOI:10.16379/ki.issn.1004-4353.2022.03.013.赵迪.智能家居控制系统在建筑电气设计中的应用[J].江苏建材,2022(04):123-124.孟超.基于嵌入式的智能家庭衣柜温湿度控制系统设计[J].电脑编程技巧与维护,2021(12):113-114.DOI:10.16184/prg.2021.12.041.陈俊峰,何瑶,李笑宇,仲芳枢,黄腾达,刘燕,陈兴文.智能家庭供暖控制系统设计[J].山西电子技术,2021(04):15-17.赵东升,刘忠富,张笑彤.基于STM32单片机的智能家庭电控系统设计[J].山西电子技术,2021(01):3-5+7.薛佳帆.基于LoRa无线组网技术的漏水检测系统设计[D].杭州电子科技大学,2020.DOI:10.27075/ki.ghzdc.2020.000565.赵炜华,谭锦元,李沛敏,邱一峰,卢巨科.基于Arduino的网络集成智能家庭系统设计[J].物联网技术,2022,12(12):93-95.DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2022.12.025.王亮,沈晔超,葛勇.一种物联网智能家庭控制系统的设计与研究[J].西昌学院学报(自然科学版),2022,36(03):74-78.DOI:10.16104/j.issn.1673-1891.2022.03.014.姜伟,张珣.关于无线电技术在智能家庭系统中应用的探讨[J].数字通信世界,2022(02):27-29.孟超.基于嵌入式的智能家庭衣柜温湿度控制系统设计[J].电脑编程技巧与维护,2021(12):113-114.DOI:10.16184/prg.2021.12.041.朱青.家庭智能健康环境控制系统研究[D].山东建筑大学,2021.DOI:10.27273/ki.gsajc.2021.000685.林航.基于LD3320的智能家庭语音控制系统设计[J].宁德师范学院学报(自然科学版),2017,29(04):426-430.DOI:10.15911/ki.35-1311/n.2017.04.018.deFariasJoãoLucasCorreiaBarbosa,BessaWallaceMoreira.IntelligentControlwithArtificialNeuralNetworksforAutomatedInsulinDeliverySystems[J].Bioengineering,2022,9(11).Smartassistedliving:Towardanopensmart-homeinfrastructure.

Cham:SpringerInternationalPublishingAG;2019:340.BiniyazAynaz,AzmoonBehnam,LiuZhen.IntelligentControlofGroundwaterinSlopeswithDeepReinforcementLearning†[J].Sensors,2022,22(21).XuBo,HussainBabar,WangYiru,ChengHoiChuen,YueChikPatrick.SmartHomeControlSystemUsingVLCandBluetoothEnabledACLightBulbfor3DIndoorLocalizationwithCentimeter-LevelPrecision[J].Sensors,2022,22(21).MaisNijim,DivyaBallampalli.Thedesignofanovelsmarthomecontrolsystemusingasmartgridbasedonedgeandcloudcomputing[J].InternationalJournalofSmartGridandCleanEnergy(SGCE),2022,11(2).

附录总体原理图源程序#include"delay.h"#include"sys.h"#include"oled.h"#include"bmp.h"#include"key.h"#include"usart.h"#include"usart2.h"#include"usart3.h"#include"led.h"#include"adc.h"#include"DHT11.h"#include"monitor.h"u8temperature; u8humidity;u8shidu[15];u8tem[15];u8temperaturedyu=28; u8temperaturehyu=32; u8humidityyu=60;u8shiduyu[15];u8temgyu[15];u8temdyu[15];u16guangzhao; u16ch;u8guang[15];u8ch4[15];unsignedintguangzhaoyu=200; unsignedintchyu=50;u8guangyu[15];u8ch4yu[15];u8send[30];u8time[30];intpm25=30;intpm10;u8pm25s[15];u8pm10s[15];u16pm25yu=50;u8pm25yus[15];u8phs[15];intbeepnum=0;intbiaozhi=0;intbiaozhi1=0;intbiaozhi2=0;intbiaozhi3=0;intbufang=1;intbiaozhi4=0;voidUSART1_Puts(char*str){while(*str){USART1->DR=*str++;while((USART1->SR&0X40)==0);}}voidUSART3_Puts(char*str){while(*str){USART3->DR=*str++;while((USART3->SR&0X40)==0);}}intmain(void){ u8temp[9]; inti,j; int32_tn_brightness; floatf_temp; delay_init(); NVIC_Configuration(); OLED_Init(); OLED_ColorTurn(0);OLED_DisplayTurn(0); OLED_Refresh(); OLED_Clear(); KEY_Init(); LED_Init(); beep_Init(); beep=0; monitor_init(); Adc_Init();usart2_init(9600);usart3_init(9600); JDQ1=1;OLED_ShowChinese(0,20,0,16); OLED_ShowChinese(18,20,1,16); OLED_ShowString(36,20,":",16);OLED_ShowChinese(0,40,2,16); OLED_ShowChinese(18,40,3,16); OLED_ShowString(36,40,":",16); OLED_ShowString(0,0,"PM2.5:",16); OLED_Refresh();LED1=0; while(DHT11_Init()){ delay_ms(200);} KEY_Init();pm25yus[0]=pm25yu/100+'0'; pm25yus[1]=pm25yu%100/10+'0'; pm25yus[2]=pm25yu%10+'0'; pm25yus[3]=0; OLED_ShowString(95,0,pm25yus,16); temdyu[0]=temperaturedyu/10+'0'; temdyu[1]=temperaturedyu%10+'0'; OLED_ShowString(95,20,temdyu,16); shiduyu[0]=humidityyu%100/10+'0'; shiduyu[1]=humidityyu%10+'0'; OLED_ShowString(95,40,shiduyu,16); OLED_Refresh(); while(1) { if(USART3_RX_STA==1){ USART3_RX_STA=0; if(USART3_TX_BUF[0]=='w'){ if(USART3_TX_BUF[1]=='1'){ temperaturedyu=(USART3_TX_BUF[2]-'0')*10+USART3_TX_BUF[3]-'0'; humidityyu=(USART3_TX_BUF[4]-'0')*10+USART3_TX_BUF[5]-'0'; pm25yu=(USART3_TX_BUF[6]-'0')*100+(USART3_TX_BUF[7]-'0')*10+USART3_TX_BUF[8]-'0'; pm25yus[0]=pm25y