1．目的及意义

随着社会的发展，越来越多的人们开始对居住和工作的环境有了更高的要求，越来越注视其舒适性和安全性。而住宅和居室是人们生活的重要物质条件，是人们长期生活，工作，乃至家庭团聚的重要场所。所以对室内的空气环境进行实时监测，一方面可以提醒对室内温度，湿度或其他因素敏感的人群时刻关注自己的身体健康，另一方面， 也有利于居住着对室内环境进行有效改善。

自上个世纪九十年代以来，伴随微处理器芯片和网络通信技术的发展，为了简化系统设计并降低成本，各公司及科研机构开始致力于相关领域的探索，使得温度，湿度等数据监测数字化，网络化的实现成为可能。其中，美国达拉斯半导体公司推出了1-WireBus(单总线)接口协议。单总线技术与其他总线不同，它采用 单根信号线，即可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的。自此，具有线路简单，硬件便宜，便于拓展和维护等优点的单总线的诞生，为数字监测这方面的发展奠定了有力的基础。

本设计旨在完成一项可以实时监测并通过无线网络传达警报的单片机系统，该系统可以用于室内监控环境中的温度，湿度，甲醛以及PM2.5等环境指数，同时也可以对未授权的侵入给户主发出报警短以便及时作出相应措施。通过本装置，人们可以通过实时的室内环境指数而做出相应的调整，比如在温度过低时及时做出保暖措施，在空气湿度过低时打开空气加湿器等。在生活水平逐渐提升的今天，通过室内环境的监控，可以让使用者更加便捷的创造出一个宜居的室内环境，同时也有效避免了因为环境温度湿度差异而带来的身体健康隐患。而防盗模块则能够有效的保护使用者的财产安全，通过该装置的无线网络可以有效实时掌控自己财产的信息。

本设计通过把环境监测和无线通信相结合，不仅在技术的运用上顺应了新时代的潮流，同时也满足了人们生活的一些基本需求，为使用者的生命健康及财产安全提供了保障。

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2. 研究的基本内容与方案

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设计的基本内容：基于8051的环境监测与防盗系统的设计主要是由三个部分组成。首先是电源装置，通过5V/1A的电源适配器提供基本的供电问题之后，由温度传感器，PM2.5传感器，空气湿度传感器和甲醛含量传感器等一系列传感器和触发电路以及电源管理单元组成了第一个模块。8051微控制器为第二模块，作用是处理第一模块的传感器收集到的信息进行处理，如果环境的实时监测值超过了预期值，则第二模块会作出一个向外界发送警报的行为。而向外发送警报这一行为的实现，则需要第三模块才能够实现功能，所以第三模块由报警装置（蜂鸣器和发光二极管）和GSM模块构成。第三模块的报警装置能向使用者传递出警报信息，通过双向通信的GSM模块以短信的形式及时地发送到使用者预设的手机号上，以监控使用者的财产安全。

设计的目标；本设计的目的，一方面是为了提升人们的生活质量，满足使用者对于生活工作环境的监控要求以方便对小环境内的温度，湿度等进行相应的及时调整，营造出一个适合自己身体的宜居环境。另一方面也能够对使用者的家居提供安全保障，在防盗方面有一定的作用。因为如今社会经济水平飞速提升，经济水平提升的同时也势必带动人们生活质量的提升，越来越多的健康隐患被广大消费者所发觉。中国环境保护协会有关数据统计表明每年因室内环境污染患病或死亡的人数引起了大众的注意，室内环境污染已经成为严重影响现代人类健康的杀手之一。不仅能够实时监测室内的的温度和湿度，而且还能够监测室内PM2.5含量以及甲醛气体的含量，有效减轻室内环境污染对广大消费者带来的安全隐患，本设计的目标也是市场所迫切需求的。

拟采用的技术方案及措施：本设计拟采用以8051微控制器为核心，通过搭载多个传感器实现环境监测和防盗的功能。在环境监测的模块上，打算通过温度传感器，湿度传感器，甲醛传感器以及PM2.5传感器四个传感器构成。顾名思义，这四个传感器能够及时有效的监控空气湿度，空气温度，空气中甲醛含量以及空气中PM2.5含量。当然如果想更加针对的监控环境中的其他参数，比如二氧化碳含量或者是一氧化碳含量等，也可以有针对性的增加响应的传感器进行监控，但是出于受众面和制造成本的考虑，该项目暂时仅由以上四个传感器组成环境监测的模块。而防盗模块则是通过红外传感器或者震动传感器，亦或是二者相结合来实现，需要根据运用的不同环境来选择响应经济且适用的方案。无线通讯方面，使用双向通信的GSM模块，通过GSM模块给使用者的手机发送短信来达到报警的功能。通过把传感器接入到51单片机上，使用5V/1A的电源适配器为整个模块提供电源保障，再通过C语言编程为各个传感器设置好预设的警报值，并通过一块LCD显示他们的测量值。当实时的测量值超过预设值之后，报警模块此时工作，蜂鸣器响。稍后GSM模块工作，发送无线信息给使用者。当然因为51单片机无法同时处理多个传感器的数据，所以采用CPU分部处理传感器收集的数据的方案，处理完一个传感器数据之后再处理下一个传感器数据，依次循环。因为51单片机的处理速度不算太慢，所以几项监测数据几乎是实时的，误差也不会太大，能够符合设计的需求。

3. 参考文献

[1]徐爱钧.单片机原理实用教程——基于Proteus虚拟仿真（第4版）.电子工业出版社,2018.
[2]符意德.嵌入式系统设计原理及应用[M].清华大学出版社,2015.

[3]刘可文.数字电子电路与逻辑设计.科学出版社.2012.