摘 要

温湿度作为生活质量的重要组成部分，在家居参数中具有重要的意义，室内温湿度在线监测系统可以实现对温湿度参数的计算与分析，当这些参数超过预设的范围时，人们可以对温湿度进行很直观的了解，人们可以进行下一步工作改变室内温湿度情况，因此开发温湿度在线监测系统具有十分重要的意义。

根据当前室内温湿度在线监测系统的实际应用，结合wifi技术的特点，进行了室内温湿度在线监测系统的硬件和软件设计。在硬件方面，选取了集成许多功能的gokit中arduino的Atmel Atmega作为整个系统的控制单元，以及LPB-作为组件无线传输网络的芯片。在设计过程中，为了方便数据的采集、分析和处理，采用了机智云云端。其次，通过机智云来传输数据到手机APP。最后，通过html语言设计显示的APP交互界面来实现对采集的温湿度数据的显示。

对室内温湿度数据的传输以及相关实验的设计是这套室内温湿度在线监测系统可靠运行的关键。经过wifi模块无线功能实现了温湿度传感器与手机客户端之间的数据传输，使得家居者可以实现对整个室内的远程监测，通过机智云的中介作用，可为后期的处理提供指导。

主要完成了以下几方面的工作：

1.研制了室内温湿度参数监测单元。硬件设计和软件编写，实现对原始信号的采集、处理和显示。

2.根据系统的功能要求和硬件特点完成了以下工作：无线传感器网络节点程序设计和基于API软件平台完成系统控制器的程序设计；手机客户端操作界面的设计、监测显示等功能。

3.通过比较当前室内场合常用的几种无线网络通信方式，选取合适系统的wifi网络无线通信方式实现了远程通信功能。

关键词：智能家居；物联网；在线监测；wifi；机智云；API

Abstract

As an important part of quality of life, temperature and humidity are of great significance in household parameters. Indoor temperature and humidity monitoring system can realize the calculation and analysis of temperature and humidity parameters. When these parameters exceed the preset range, Humidity is very intuitive understanding, people can carry out the next step to change the indoor temperature and humidity conditions, so the development of temperature and humidity on-line monitoring system has a very important significance.

According to the actual application of the indoor indoor temperature and humidity monitoring system, combined with the characteristics of wifi technology, the indoor temperature and humidity monitoring system hardware and software design. In terms of hardware, the Atmel Atmega, which integrates many functions of gokit, arduino as a control unit for the entire system, and LPB as a component wireless transmission network. In the design process, in order to facilitate the data collection, analysis and processing, using the witty cloud clouds. Second, through the witty cloud to transmit data to the phone APP. Finally, through the html language design display of the APP interface to achieve the collection of temperature and humidity data display.

The design of the indoor temperature and humidity data and the design of the relevant experiment is the key to the reliable operation of the indoor temperature and humidity monitoring system. After wifi module wireless function to achieve the temperature and humidity sensors and mobile client data transmission between, so that home users can achieve the entire indoor remote monitoring, through the role of the witty cloud, for the late processing to provide guidance.

Mainly completed the following aspects of the work:

1. Developed indoor temperature and humidity parameter monitoring unit. Hardware design and software preparation, to achieve the original signal acquisition, processing and display.

2. According to the system functional requirements and hardware features to complete the following work: wireless sensor network node programming and API software platform based on the completion of the system controller programming; mobile client interface design, monitoring and display functions.

3. By comparing the current indoor occasions commonly used several wireless network communication, select the appropriate system of wifi network wireless communication to achieve a remote communication function.

Keywords: smart home; Internet of things; online monitoring; wifi; ;API

目录

第1章绪论 1

1.1 研究的背景和意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1国内研究现状 1

1.2.2国外研究现状 2

1.3主要研究目标和研究内容 3

1.4本章小结 3

第2章 温湿度在线监测系统的总体设计 4

2.1系统设计要求 4

2.2方案的选择 4

2.2.1通讯技术方案 4

2.2.2硬件方案 5

2.2.2软件方案 6

2.2.2.1移动设备操作系统的选择 6

2.2.2.2云平台选择 8

2.2.2.3数据库模式 9

2.3本章小结 11

第3章 温湿度在线监测系统硬件的设计 12

3.1重要元器件选择 12

3.1.1温湿度传感器选型 12

3.1.2单片机 13

3.1.3wifi模组 15

3.2DHT11的采集数据 17

3.2.1DHT11电路图 17

3.2.2DHT11采集数据 17

3.3本章小结 18

第4章 温湿度在线监测系统软件的设计 19

4.1软件平台的介绍 19

4.1.1Arduino编程软件 19

4.1.2Android编程平台 19

4.1.2.1APICloud 19

4.1.2.2APICloud开发工具 21

4.2逻辑流程图 22

4.3重要子程序图 23

4.4本章小结 25

第5章实验验证 26

5.1实验配置和实验过程 26

5.1.1实验配置 26

5.1.2实验过程 26

5.1.2.1 对gokit2进行程序编译烧录 26

5.1.2.2APP的开发 27

5.2存在的问题及解决 32

5.2.1硬件方面 32

5.2.1.1出现的问题 32

5.2.1.2解决方案 33

5.2.2软件方面 33

5.2.2.1出现的问题 33

5.2.2.2解决方案 33

5.3本章小结 33

第6章结论和展望 33

6.1结论 33

6.2展望 34

6.2.1硬件方面 34

6.2.2软件方面 34

6.2.3应用方面 35

参考文献 36

致 谢 38

第1章绪论

1.1 研究的背景和意义

随着科学技术的发展与进步，温湿度监测应用在生活中常见的领域中。如农业生产中，传统的温湿度监测系统采用电缆敷设，存在成本高、布线复杂、覆盖不全等缺点。^[1]而现在采用无线温湿度监测的方法，能够很好的解决传统方式的问题，蔬菜大棚中温湿度监测可以及时反馈到管理人员手中，温湿度的实时监测使得管理人员能远距离的在线监测，有利于管理人员做出相应的措施，防止蔬菜大量腐烂，带来更好的经济收益。在工业中，温湿度可能对电器或者其他设备的使用及维护造成影响，影响工业生产及设备的使用寿命，影响经济效益。同样在生活中，人们对生活品质的要求也越来越高，对环境的保护问题也越来越严重，物联网及智能家居的观念深入人心。^[2]温度和湿度是两个重要的空气质量指数，在室内使用无线温湿度监测，使室内更加美观，成本低，操作方便，数据可以实时灵活地显示出来。安卓是以Linux为基础的开源平台，自从2005年被谷歌公司收购后，安卓的领域已经从智能手机发展到平板、电视机、物联网、车载系统、VR及PC等领域。国内很多系统都基于Android 的框架和源码为基础，发展了诸如YunOS、Flyme、Miui等系统。从2008年的Android1.0到2016年8月谷歌正式推送Android 7.0 Nougat正式版，安卓的技术日益成熟、兼容的设备也越来越多。安卓客户的数量越来越多，正是在以上的条件下，选定安卓平台是大众化趋势。

基于Android的温湿度监测系统，可以对室内温湿度在线实现监控，有助于家居者做出合理的应变，比如有利于养花草等，有利于电器的长期使用及保养等。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

“物联网（IoT）”的概念是在1999年被定义，其主要的技术包括了射频识别、传感、M2M等。^[3]中国对物联网比较重视，在国内有许多高校和研究机构在研究物联网的软硬件，当然中国的物联网技术和产业链仍处于观念和探索之中。“ 智能家居（smart home）是物联网中的一小块，它是一个行业，是以住宅为平台，利用布线、通信、安防等技术提升住宅的便利性、安全性、舒适性、艺术性。^[4]在我国，智能家居刚刚起步，国家的重视为智能家居行业的提升提供了空间。^[5]国内智能家居做的比较好的分为两类，概念型的有海尔U 、美的，紫光物联,另一类是小米、360等互联网公司做的一些单品。小米推出了智能家庭套装，2010年海尔推出了世界第一台远程控制的空调。