基于STM32的语音识别智能家居控制系统.docx

摘要 本文设计了一套可用于对土壤湿度和电导率进行测量的方案，该方案通过DHT11来实现对土壤湿度的测量通过TDS-230实现对土壤电导率的测量，本套设计方案采用51单片机作为系统的主控芯片，搭配LCD显示屏、湿度检测传感器、电导率检测传感器等其他外围I/O设备，通过仿真对方案进行了验证，最终，实现了对泥石流预警检测系统。通过方案论证，最终确定了本文方案。 在对设计出的硬件系统进行测试时。 在仿真实验中通过对参数进行不断的调节可以看到LCD显示屏上数据进行实时变化，通过按键也可以对湿度和电导率的阈值进行设置，当单一的土壤湿度或电导率高于阈值时系统无反应，当两者均高于阈值时，系统发生声光警报，并在LCD显示屏上显示Warning。本文设计的泥石流检测系统能够稳定的实现对湿度和电导率的测量，并在两者同时超出设定阈值时进行声光报警，能够满足设计要求。  Abstract  目录 1 绪论 1.1 论文研究的背景及意义 1.2 国内外研究现状 1.3 本文主要研究内容及论文结构安排 本课题主要研究内容是设计一款基于51单片机的泥石流检测系统，利用DHT11模块实现对土壤湿度的检测，利用电阻值传感器实现对土壤电阻值的测量，并通过设定阈值的方式来实现对泥石流的有效监测，但只有当两者检测到的数据均超过阈值时系统才会发出声光警报并且在LCD上显示Warning。 本文的主要结构分为六个章节： 第一章主要是对本文所研究的泥石流检测预警系统的背景及意义进行了描述； 第二章从如何设计该课题开始，首先对系统进行了总体架构的描述，然后针对系统中用到的各个模块进行了选型和分析，以节约成本和实用性为基础对各个模块进行介绍和选型，综合分析并确定本设计采用的具体硬件； 第三章开始从硬件电路入手，对主控芯片以及各个模块进行介绍，尤其涉及了单片机的最小系统、按键消抖、时钟复位、传感器控制模块等； 第四章描述了该项目在软件方面的设计，包括介绍了本项目中用到的开发软件和系统流程图等； 第五章对项目成果进行展示和实验，主要是对系统的实际效果进行测试，判断是否满足本文研究要求； 第六章是针对于本文的一个总结。  2 系统方案论证 2.1 系统设计方案 本课题是基于单片机的泥石流检测预警系统的设计，系统可以划分为主控模块、土壤湿度检测模块、电阻值测量模块、显示模块、报警模块和按键模块等。系统需要完成的工作是利用湿度检测传感器和电阻值检测传感器分别用于实现对土壤湿度和土壤电阻值的测量，并将获取到的数据发送给单片机进行处理，单片机将将湿度传感器和电阻值传感器传过来的数据与设定的阈值进行对比，当输入到单片机的数据小于设定阈值时系统无操作并在显示屏上实时显示当前湿度和电阻值以及相应的阈值信息，只有当两个传感器检测到的数据均超过阈值时系统才会发出声光警报，系统可通过按键对阈值进行设定。系统硬件组成框图如图2.1所示。 2.2 主控模块选型 在本系统的设计与实验中，主控模块作为核心器件相当于人类的大脑一样负责指令的发出与转发功能，所以主控芯片的选型尤为重要，既要考虑到资源够用又要考虑到价格成本。在本次设计中主要对以下芯片进行分析并最终做出选择。 （1）FPGA FPGA全称为现场可编程逻辑门阵列，属于专用集成电路中的半定制电路，可对其进行无限次擦除和读写操作。FPGA的出现使得定制芯片不足以及可编程逻辑门电路数目不足的问题得到了有效的解决，各种档次的芯片也为设计提供了更多的选择。FPGA具有多种分类方法，有国产和国外两大类。国产比较著名的FPGA厂商有紫光同创、上海安路、京微雅格、复旦微电子、易灵思等，国外我们常用且比较著名的FPGA厂商有Xilinx和Altera，目前这两家公司分别被AMD和Intel收购。 （2）PLC 在美国汽车行业以及其它工业在快速发展的同时，PLC技术也得到了快速的发展。在上世纪六十年代，美国众多汽车生产企业纷纷发现，在自家的汽车生产线上存在着控制系统优化升级以及修改难的问题，于是提出了著名的“通用十条”招标指标，第二年，就已经有公司针对该问题提出了解决方案，也就是目前的PLC技术。和所有单片机一样由CPU、内存、输入输出、电源、数模或模数转换等模块构成。在PLC诞生初期由于其只具备逻辑设计的能力，所以命名为可编程逻辑控制器，但是随着社会的发展以及应用范围的推广现在PLC已经具备了时序控制、模拟控制等功能，因此名称也更改为可编程控制器。目前这两种名字都可以用来表示PLC。在目前PLC广泛应用于大型工业场所，其稳定性和安全性比其他类型单片机要好很多，但并不适应于移动设备或小型设备。 （3）STM32 STM32系列芯片是上世纪八十年代被ST公司首先提出的一种新兴处理器芯片的概念，而这种芯片的内部核心以ARM公司的芯片作为内核。在STM32概念被提出之后，该