物联网智能家居―单片机室内温湿度控制研究

摘 要 智能家居现阶段已经成为家庭信息化的重要标志，而物联网技术也成为智能家居的重大发展突破口，对智能家居的发展有着非常重要的意义。本文以单片机为控制核心控制终端，对室内温度和湿度进行控制，借此适应人们高质量、更便捷的生活要求，为用户提供一个良好的温湿度环境。

【关键词】物联网 智能家居 控制 单片机

何为智能家居？顾名思义就是以家为平台，将家庭建筑变得智能化、自动化于一体，塑造便捷、舒适、安全、高效的家庭环境。物联网技术的出现，为智能家居的发展提供了新的突破口，物联网就是在计算机技术的基础上，通过物品之间的射频自动识别技术进行“对话”，从而实现物品之间自动识别信息和共享的功能。

智能家居需要控制系统支持，其系统的主要框架包括以下几部分，家庭设备的自动控制、家庭安全防范，其中自动控制又包括了控制和数据采集模块，本文所讲的温湿度控制系统主要是对空调机、加湿器等进行监控，通过单片机，对其进行预先的设计，根据对家庭中空气温度和湿度等参数进行检测而自动通过空调机进行调节和控制。

系统设计原理方框图如图1所示。

1 温湿度控制系统单元简介

本文设计以单片机作为控制核心，温度和湿度传感器作为环境信息的采集源，以计算机网络作为控制源，通过无线遥控和计算机界面进行控制，对空调机组进行有效的控制。

其中温度控制通过温度传感器作为信息采集源，采集当前家庭中的温度，将采集到的温度信息转送到特定的软件中，通过与预设值进行对比，决定冷热水机水阀是否开启。湿度控制由湿度传感器采集当前家庭中的湿度信息，将采集到的信息送入软件中进行比对，并与预设值进行比对，从而决定了空气加湿器是否开启。为了方便控制，我们可以添加led显示屏，将温度和湿度的信息显示出来。

最后是模式控制。例如温度控制单元中，我们涉及到了空调的冷热控制，一般来讲，在夏季我们会用到空调制冷，冬天则会用到空调制热，我们不妨将空调制冷和夏天合并为一种模式，将空调制热和冬天变为另一种模式，此外还可以设置一种自由模式，可以任意的开关冷热水阀，这样在智能控制时就会变得更加简便。

2 温湿度控制系统的硬件设计

2.1 系统模块

单片机系统模块。我们以98C52单片机芯片为例，98C52共有40个引脚，包括了I/O接口、复位键接口、串行口接口、中断接口、地址总线接口、计数器和定时器接口以及电源和地线的接口等，以52单片机作为基本的控制器模块。其中串口模块我们选择了MAX232芯片，这种芯片具有以下特点：第一是符合该设计的技术标准。第二是其对供电电源的要求比较低，只需要+5V电源供电，并且其功耗较低。第三是片内的电荷泵有电压极性的反转能力。第四是内部的驱动器和集成器较为完善。

2.2 温度传感器的模块设计

温度传感器的选择较为广泛，本文采用了ds18b20型号的温度传感器。该型号的温度传感器具有以下特点：首先是在连接上，该温度传感器在于处理器相连接时仅需要一个口线就可以实现双向通讯，而一个处理器可以同时并联8个温度传感器，能够很好地实现多点测量。其次是温度测量上，在使用上则不需要附加的软件。其次是该传感器的温度检测范围可达零下55度到零上125度，完全适合所有的家庭，温度测量的分辨率只有0.5度，具有更好的温度检测正确度。最后一点是其工作电压较小，只需要3到5V的直流电源即可，其测量结构可以通过数字量的方式进行串行传送。

2.3 湿度传感器的模块设计

湿度传感器我们选择了th100hum型号的湿度传感器，其特点为：第一是该型号的湿度传感器只需要一条口线与处理器相连便可以实现双向通信，一个处理器上最多可以并联8个湿度传感器，组成多点组网功能，实现了多点测量，提高了检测效率。第二是湿度测量上，该型号的湿度传感器测量范围在百分之0到百分之百，湿度分辨率只有百分之0.5，可以很好地测量家庭的湿度情况，实现准确调控。第三是其工作的电源只要求3到5V的直流电源，其测量的结果可以通过数字量的方式进行串行传送。

2.4 led显示模块的设计

为了实现更准确的测量，我们选择构建了led显示模块，本文采用了型号为1602的led显示屏，它可以显示32个字符节，其接线方式可以依照说明书。其中VSS为电源地端，VDD为电源接线位置，电源选择为5V，接线位于电源的阳极。

2.5 继电器模块设计

继电器模块的作用是在电路中进行自动调节，保证电路安全、正常的运行，此外还起到了转换电路的作用。继电器本身是一种电子电力器件，拥有者控制系统和被控制系统，再电路的自动控制中，它可以以较小的电流来控制电流较大的电路，从而实现其功能。

随着电子技术的不断发展，智能家居的发展越来越迅速，在未来的研究中，将会有更多新型的设计问世，也会有更多的设计思想萌发。最终而言，智能家居是未来保证家庭生活环境的主要方向，我们需要不断的对其进行研究和创新，正确让智能家居更加便捷，让人们的生活质量越来越高。

参考文献

[1]闫林生.物联网家居环境智能监测系统的研究[D].湖南工业大学，2014.

[2]姜超.基于物联网的智能家居系统的设计与实现[D].吉林大学，2014.

[3]王文川.基于ARM的嵌入式智能家居系统的研究[D].合肥工业大学，2013.

作者单位

南阳农业职业学院 河南省南阳市 473000