谭汶易

（武汉理工大学自动化学院，湖北 武汉 430070）

1 引言

在现在的智能家居市场中，大部分智能家居系统只能实现检测功能，且检测数据也有较大的误差。本系统以NB-IOT为核心，解决数据传输云端的问题，以较低的成本实现了更加完善的功能。为解决一些安全隐患，本系统配置的报警系统在检测到有害气体浓度超标时，能够及时提醒用户。在最易发生事故的厨房，配备了检测和自动关闭天然气阀门的装置，同时用户可以通过云平台下发指令，远程关闭天然气阀门，降低火灾发生的概率。

2 总体设计

本设计主要由传感器采集系统、数据处理与传输系统、电源控制系统、无线通信系统、报警系统、自动关阀系统组成。数据处理与传输系统主要由Zigbee模块控制，电源控制系统采用自制的降压电路控制板，无线通信系统指NB-IOT模块和云端互传数据，报警系统主要包括声光报警和短信报警两部分，自动关阀系统通过步进电机来执行。

3 系统硬件设计

3.1 传感器控制部分

传感器主要用于实时监测室内情况，为单片机提供及时、准确的信息，使其做出最优判断。

温湿度采集部分使用STM8L051F3芯片和SHT20芯片控制的高精度传感器。温度测量精度0.3℃，湿度测量精度可达3%RH，单片机串口采集其输出的TTL电平，经过内部转换处理后可得测量的温湿度值。

气体传感器部分由DS-HCHO甲醛传感器、MQ-135传感器、天然气检测传感器、烟雾传感器组成。STM32F4单片机自带12位ADC接口，可以检测气体传感器输出的电压信号，气体浓度的大小与输出的电压值成正比关系，通过单片机内部计算后得到气体浓度。……