基于模糊理论的环境监测系统

论文摘要

随着计算机技术、芯片技术、传感器技术和网络技术的快速发展,家用服务机器人正逐步进入人们的日常生活。基于当前国内外家用机器人的发展现状,我们面向实际需求设计了一款能够有效改善住宅环境内的安全性和舒适度的家用监控机器人。该机器人使用视觉和听觉系统实时地监测住宅内的异常状况,并且采用多种传感器监测当前环境的舒适度情况。本课题是作为该机器人的环境监控部分而研发的。本课题设计了一款环境监测装置,它能够实时地监测当前的人体舒适度状况,并且通过音乐和彩色光这两种直观的方式进行反映。该系统运用多传感器信息融合技术,向人们提供当前的舒适度情况。同时运用无线网络技术,测量多点的天气状况,从而准确的获取当前的环境信息。主要的研究内容如下:1.根据项目的具体要求,针对实现中的技术难点进行了分析。提出了本系统的实现方案,并对该方案进行了可行性分析,然后给出了系统结构框图。2.根据系统的设计要求,对系统进行了模块化设计。主要包括数据采集模块、信息处理模块、无线通信模块和显示模块的设计和实现。在模块化设计又划分为软件设计和硬件设计两部分。硬件设计主要包含了器件选型、原理图设计以及版图设计;软件设计主要包含了驱动代码的编写以及相关的应用程序的实现。3.使用模糊理论建立了人体舒适度控制模型,并且离线生成了模糊查询表。通过研究无线传感器网络协议,并且结合系统具体需求,设计出了适用于本装置的无线传输协议。4.完成了装置的硬件安装及系统软、硬件的联调和性能测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与研究现状
• 1.2 研究任务与要求
• 1.3 本文的组织结构
• 第二章 环境监测系统的总体设计
• 2.1 硬件系统架构
• 2.2 软件系统架构
• 第三章 环境监测系统的硬件实现
• 3.1 微处理器电路设计
• 3.2 无线通信模块电路设计
• 3.3 显示模块电路设计
• 3.3.1 语音模块电路设计
• 3.3.2 彩色光显示模块电路设计
• 3.4 数据采集模块接口电路设计
• 3.4.1 光强传感器接口电路
• 3.4.2 温、湿度传感器接口电路
• 3.4.3 风、雨滴传感器接口电路
• 第四章 环境监测系统的软件设计
• 4.1 软件平台介绍
• 4.2 硬件定义文件
• 4.3 传感器驱动程序设计
• 4.3.1 温湿度传感器驱动程序
• 4.3.2 模拟和数字量采集程序
• 4.4 其他外围模块驱动程序设计
• 4.4.1 MPS430的SPI驱动设计
• 4.4.2 NRF905驱动程序设计
• 4.4.3 ISD4004驱动程序设计
• 4.5 无线网络协议设计
• 第五章 基于模糊理论的人体舒适度模型
• 5.1 建立人体舒适度模型的意义
• 5.2 建立模型的方法及对比
• 5.3 模糊理论
• 5.4 模糊控制器的选择
• 5.5 模糊理论在模型中的应用
• 5.5.1 环境数据的获取
• 5.5.2 环境数据模糊化处理
• 5.5.3 模糊推理
• 5.5.4 解模糊化
• 5.5.5 仿真结果
• 5.6 试验结果
• 第六章 系统的测试及结论
• 6.1 硬件调试
• 6.2 软件调试
• 6.3 试验结果
• 6.4 电路设计图与实物图
• 第七章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果