【分享】2025智能工程学院王忠旭&孔德庆&岳增光多手室内...

18231626288

本智能室内助手系统以C51内核单片机为核心控制单元，搭配迪文EKTO43E屏作为人机交互界面，借助Keil C51软件开发单片机控制程序，通过迪文DGUS软件完成屏的界面设计与数据交互配置，实现烟雾预警、温湿度监测、人体红外感应联动空调控制三大核心功能。系统硬件包含迪文EKTO43E屏、烟雾传感器、温湿度传感器、人体红外传感器、空调红外控制模块；软件层面分为单片机控制程序（Keil C51编写）与迪文屏组态程序（DGUS设计），两者通过串口通信实现数据交互。

一、核心特点

1. 可视化交互：迪文EKTO43E屏提供直观的人机界面，可显示室内烟雾浓度、温湿度数值、人体存在状态、空调运行模式/温度，支持触控调节空调温度、设置环境阈值、切换设备工作模式，实时反馈设备运行状态。
2. 精准环境监测：基于烟雾传感器（MQ-2）、温湿度传感器（DHT11/AM2302）实现室内环境参数的实时采集，C51单片机通过模数转换与数据处理，精准判断环境是否异常，适配不同室内场景的监测需求。
3. 智能设备联动：集成人体红外传感器（HC-SR501），检测到室内有人/无人状态后，自动开关空调；C51单片机逻辑控制精准，迪文屏DGUS协议通信稳定，硬件模块模块化设计，便于维护与功能拓展。
4. 多级预警机制：根据烟雾浓度、温湿度超限程度，通过屏显提示，LED小灯提醒用户，同时联动空调、通风设备进行应急处理，提升室内安全防护等级。

二、工作原理

（一）整体架构

系统分为控制层（C51单片机）、交互层（迪文EKTO43E屏）、执行层（烟雾/温湿度/人体红外传感器、空调红外模块等），各层通过通信协议完成指令与数据的交互，整体原理围绕“传感采集-数据处理-指令执行-界面反馈”的逻辑闭环设计。

（二）各模块工作原理

1. 迪文屏与C51单片机通信原理
迪文屏向单片机发送指令：触屏操作时（如调节空调温度、设置阈值），屏按照DGUS协议将指令数据封装，通过串口发送至C51单片机；
单片机向迪文屏反馈状态：C51单片机实时采集烟雾浓度、温湿度、人体感应状态、空调运行参数，按DGUS协议格式封装后，通过串口发送至迪文屏，实现界面的实时更新显示。
2. 环境监测与预警控制原理

硬件连接：烟雾传感器、温湿度传感器通过模拟/数字引脚与C51单片机相连，传感器将采集的物理量转化为电信号传输至单片机；

监测逻辑：C51单片机对传感器信号进行采样与数据解析，当烟雾浓度超过设定阈值时，LED小灯发光+迪文屏红色预警弹窗。
3. 人体红外感应联动空调控制原理

人体红外传感器检测室内人员存在状态，将开关量信号传输至C51单片机；
联动逻辑：检测到“有人”时，空调自动开启，用户可通过迪文屏触控调节温度/模式；检测到“无人”时，空调自动关闭，单片机根据温湿度传感器数据，通过红外发射模块发送指令，控制空调自动启停、调节温度，实现节能运行；
空调控制：C51单片机通过定时器生成对应空调遥控的红外编码脉冲，经红外发射头发送至空调，模拟人工遥控操作，完成温度、模式的调节。
基于C51+迪文EKTO43E屏的多传感室内智能助手系统设计思路

三，设计思路

（一）、需求分析与设计目标

1. 核心需求
环境监测：实时采集室内烟雾浓度、温湿度数据，实现火情提前预警与环境舒适度监测；
智能控制：基于人体红外感应状态，自动切换空调的自动/手动模式，无人时按环境数据自主调节，有人时支持人工触控操作；
交互可视化：通过迪文屏直观展示环境数据、设备状态，支持触控设置阈值与设备指令下发；
稳定性：硬件模块化设计，通信协议可靠，适配家庭、办公等室内场景的长期运行需求。
2. 设计目标
烟雾检测精度：可识别MQ-2传感器输出的0~5V模拟信号，浓度超标（≥1000ppm）时触发一级预警；
温湿度监测范围：温度0~50℃，湿度20%~90%RH，超限后自动联动空调调节；
人体感应响应：HC-SR501传感器检测距离0~7m，延迟时间可设，触发后1s内切换空调模式；
交互响应速度：迪文屏触控指令下发后，单片机50ms内完成指令解析与执行。

（二）、系统整体架构设计

采用“三层架构”设计，将系统划分为感知层、控制层、交互层，各层独立设计又相互联动，降低模块耦合性：

1. 感知层：由烟雾传感器（MQ-2）、温湿度传感器（DHT11）、人体红外传感器（HC-SR501）组成，负责采集室内物理量并转化为电信号传输至控制层；
2. 控制层：以C51单片机为核心，接收感知层数据并进行解析、逻辑判断，向执行模块（空调红外模块、继电器、蜂鸣器）下发控制指令，同时与交互层进行数据交互；
3. 交互层：迪文EKTO43E屏作为人机接口，实现数据可视化显示、触控指令输入，通过串口与控制层完成双向通信。

（三）、硬件模块选型与设计思路

1. 主控模块：选用C51内核单片机（如STC89C52），具备丰富的I/O口、串口资源，可满足多传感器数据采集与设备控制的算力需求，且与Keil C51开发工具兼容性好，开发成本低；
2. 交互模块：迪文EKTO43E屏支持DGUS组态开发，自带触控功能，可快速实现界面设计与数据显示，串口通信协议成熟，降低与单片机的通信开发难度；
3. 传感模块
烟雾检测：MQ-2传感器，可检测烟雾、可燃气体，模拟信号输出，适配单片机AD采样；
温湿度检测：DHT11数字传感器，单总线通信，接线简单，满足室内常规温湿度监测精度；
人体感应：HC-SR501红外模块，开关量输出，检测人体移动，功耗低、响应快；
4. 执行模块：红外发射头（模拟空调遥控）、5V继电器（控制报警蜂鸣器/通风设备），可直接由单片机I/O口驱动，控制逻辑简单。

（四）、软件功能实现设计

1. 单片机程序设计
传感器驱动：编写MQ-2、DHT11、HC-SR501的采集程序，实现数据的定时采样与解析；
逻辑控制：设计环境阈值判断、人体感应联动、空调红外编码发送等核心逻辑，如“无人时温湿度超限→空调自动调温”“烟雾超标→蜂鸣器报警+屏显预警”；
通信程序：基于UART串口实现与迪文屏的DGUS协议通信，完成数据上传与指令接收；
2. 迪文屏DGUS设计
界面布局：分主界面（数据显示+快捷操作）、参数设置界面（阈值调节+模式选择）、预警界面（异常提示），采用图标+数值的可视化设计；
协议配置：设置屏与单片机的通信波特率、数据帧格式，绑定变量地址实现数据实时刷新，配置触控按钮的指令下发功能。
视频https://www.bilibili.com/video/BV1iUBUBtEZw/