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摘 要

本文首先对家庭环境监测的课题背景、研究意义、发展趋势与展望以及ZigBee技术的原理都进行了较为详尽的介绍；并进一步阐述了系统的总体设计思路，进而给出了硬件电路设计过程以及软件编程的流程图。通过软件Autium Designer 对硬件电路进行设计并画出PCB图，通过TI公司的IAR Embedded Workbench进行编程开发、调试。

该系统通过对家庭环境的温湿度、大气压、PM2.5以及CO浓度等环境参数的实时监测，通过显示屏进行显示，并进行语音播报，给予人们一些必要的提示，提醒人们注意加减衣物等信息，极大地方便了人们的生活。

本系统的优点是功耗低、成本低，控制起来也比较方便、灵活。经过运行与测试，该系统稳定性较好，同时对于环境参数测量的误差也基本控制在合理的范围内，能够实现实时环境监测的功能，达到了预期的设计目标。

关键词：ZigBee技术 IAR 环境参数 语音播报

Design of home environment monitoring system based on ZigBee

Abstract

Firstly,the research background,research significance,development circumstence of home environment monitoring system and ZigBee technology are introduced in this paper. Secondly it describe the integral design.Then it introduces the hardware circuit design and software design flow chart.The system use the software Designer Autium to design the hardware circuit and draw the PCB diagram.And programming development platform is IAR Embedded TI Workbench ,which is used to compile and debug the program.

The system monitors environmental parameters of the family environment such as temperature, humidity, atmospheric pressure, PM2.5 and CO concentration, then display gathered data through the screen and broadcast the related information, giving people some necessary tips to add clothing information, whcih really provides great convenience for people's life .

The system has the advantages of low power consumption, low cost, flexible usage, convenient control and so on. After testing, and the stability of this system is good.At the same time, the error of the measurement of environmental parameters can be controlled within a reasonable range,so the system can achieve the function of real-time environmental monitoring.

Key Words: ZigBee technology; Environment parameters;IAR;Voice broadcast

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题的背景及研究意义 1

1.2 课题的发展趋势及展望 1

1.3 ZigBee技术的介绍 2

第二章 系统的总体设计 4

2.1 课题研究的内容 4

2.2 设计思路分析 4

2.3 总体设计框图 5

第三章 硬件电路设计 7

3.1 大气压监测电路设计 7

3.2 温湿度监测电路设计 8

3.3 PM2.5监测电路设计 9

3.4 人体红外探测电路设计 11

3.5 CO浓度监测电路设计 12

3.6 显示电路的设计 13

3.7 语音播报电路的设计 14

3.8 ZigBee节点电路的设计 15

3.9 单片机最小系统模块设计 17

3.10 电源电路设计 18

第四章 软件设计 19

4.1 软件设计思路分析 19

4.1.1 设计思路 19

4.1.2 协议栈Z-Stack的简介 19

4.1.3 协议栈的工作原理 20

4.2 发射端软件设计 21

4.2.1 主程序设计 21

4.2.2 大气压监测子程序设计 22

4.2.3 温湿度监测子程序设计 24

4.2.4 PM2.5监测子程序设计 25

4.3 接收端软件设计 25

4.3.1 主程序设计 25

4.3.2 显示模块程序设计 26

4.3.3 语音播报模块程序设计 27

第五章 调试与结果分析 29

5.1 调试过程 29

5.2 结果分析 30

参考文献 33

致 谢 35

附录 36

第一章 绪论

1.1 课题的背景及研究意义

近年来科技迅猛发展，人们的生活水平有了极大的改善，与此同时人们对于生活环境质量的要求也随之不断的提高。然而近年来环境问题变得日益严重，环境问题已经成为人类生存与发展必须考虑的因素之一。在这样的背景下，人们希望生活在一个安全、舒适、没有污染的室内环境中，因此对于家庭环境进行实时的监测变得极其重要。

家庭环境监测系统通过对于温湿度的监控，可以保证人们生活在一个舒适的环境中；通过对于PM2.5的实时监测，可以提醒人们环境的污染状况进而采取必要的措施与手段；通过对于环境中CO浓度的监测来确保人们生活在一个安全的环境中。人们通过对于实际环境的监控，可以很及时的对于环境进行调整以及改善，甚至可以避免一些事故的发生。正是基于对于环境监测的探索与实践，人们的生活才得以更加的安定幸福，这也正是该课题的应用价值与研究意义所在。

1.2 课题的发展趋势及展望

近年来随着计算机技术、信息技术与控制技术的迅猛发展，人们的生活与信息的关系变得越来越密切，信息技术正在慢慢的改变着人们的生活方式。随着经济的发展与我们的生活水平的逐步提高，对于环境监测的手段也不再仅仅局限于传统的手段，智能家居的理念已经慢慢的走进人们的生活。智能家居不仅具有传统的居住功能，而且还允许用户使用更加方便的手段来管理家庭设备。用户可以很方便的监测并调节家庭环境，从而大大的提高人们的生活质量。

如今，由于现有的技术条件与经济成本的限制，智能家居的实现成本依然十分昂贵，因此实现起来还是存在着一定的限制，于是导致智能家居被置于很高的地位却处于一个狭窄的目标市场。现阶段市场上的智能家居缺乏统一的技术标准与实用性，而且操作起来也比较复杂。因此，设计一个简单、高效、低成本的智能家居系统具有极大的实用价值，这将在智能家居的应用于推广中发挥巨大的作用。

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