基于Arduino的智能家居温湿度控制系统.doc

摘要：计算机网络，通讯技术和传感器技术的发展和应用，结合当前环保，便利和舒适的追求，使智能家居在家居生活方面的作用逐渐被人们重视。本文基于Arduino平台实现家居环境控制的智能化，包括室内温湿度控制终端，模糊控制器和Android控制平台三个方面。其中，模糊控制器包含了解决温度与湿度相互耦合的方案。

本文主要工作如下：

室内温湿度控制终端，系统以8位微控器Atmega328P为主控芯片，配置电源供电电路、串行通信电路、继电器电路、无线通信电路等；软体基于Arduino IDE开发环境，实现Wi-Fi通信、环境参数采集、模糊化计算等用途；使用Airlink配置的ESP8266-01S沟通应用端和下位机；家居环境控制算法设计，基于Fuzzy控制理论在家居环境控制中的契合性，选择合适的语言变量及语言值，对控制量进行经验分析生成模糊规则表，分别设计温度、湿度模糊控制器和解耦控制器，并使用C/C++实现算法，通过在线计算生成控制量；安卓应用，采用Eclipse+SDK方案，应智能家居背景，开发交互界面以及控制控件，交互界面包括：Login界面和Control界面，APP通过TCP/UDP协议与Arduino主控器进行通信，并借助物联网方案解决方——机智云——实现对系统的远程监控。

关键字：智能家居；温湿度；模糊控制；Arduino；Android

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章-绪 论-1

1.1 本课题研究的意义-1

1.2 研究领域现状-1

1.3 发展趋势-2

1.4 所做的主要工作-3

第二章-温湿度控制系统硬件设计-4

2.1 系统设计整体概述-4

2.2 通信技术选择-5

2.3 控制器整体硬件结构-5

2.4 Arduino平台简介-6

2.5 控制器硬件电路设计-6

2.5.1 主控芯片最小系统-7

2.5.2 系统电源模块-7

2.5.3 温湿度传感器模块-8

2.5.4 ESP8266-01S模块-8

2.5.5 继电器执行模块-10

2.5.6 USB模块-11

第三章-温湿度控制算法研究-12

3.1 模糊控制理论简介-12

3.2 模糊控制系统组成及结构分析-12

3.2.1 模糊化-13

3.2.2 模糊规则-15

3.2.3 模糊推理-15

3.2.4 解模糊-16

3.3 温湿度模糊控制器的设计-16

3.3.1 温湿度模糊控制器设计-16

3.3.2 温湿度解耦模糊控制器设计-18

第四章 温湿度控制系统软件设计-21

4.1 控制器软件总体设计-21

4.1.1 温湿度控制系统软件总体设计方案-21

4.1.2 GAgent通信-22

4.1.3 串口通信-24

4.2 Arduino的软件设计-26

4.2.1 串口数据转换及传输软件设计-26

4.2.3 加热器及加湿器控制单元软件设计-27

4.2.4 温湿度监测单元软件设计-28

4.2.4 模糊控制算法软件设计-28

4.3 Android 应用软件设计-29

4.3.1 用户登录页面软件设计-30

4.3.2 继电器控制单元软件设计-32

4.3.4 温湿度检测单元软件设计-35

第五章-总结与展望-37

5.1 总结-37

5.2 展望-37

参考文献-39