传感器智能家居设计方案报告.doc

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1、 南通大学 传感器与检测课程设计报告书 学 院：电气工程学院班 级：自143姓 名：钟明蕊 学 号：141064 目录1设计目的及规定12总体设计方案22.1智能家居温度检测2.1.1测温器件 DS18B20的简介22.1.2显示屏件简介32.1.3硬件设计电路42.1.4软件设计电路.52.2智能家居气体泄漏/火灾检测2.2.1 MQ-2/MQ-7气体传感器72.2.2 A/D转换电路82.2.3硬件设计电路82.2.4软件设计电路.92.3 智能家居外人闯入2.3.1干簧管简介102.3.2干簧管电路112.3.3硬件设计电路112.3.4软件设计电路.123各模块与TC35之间的通讯12

2、4 TC35 GSM模块.14参照文献.15智能家居监控系统设计1、设计目的及规定1.1设计背景：智能家居以住宅为平台，将建筑、网络通信、信息家电、管理融为一体的高效、舒服、安全、便利、环保的家居环境。智能家居是一种多功能的系统，涉及家庭内部的安全防备、家居布线系统、家电控制、远程的视频监控系统等。家居智能化设计涉及传感器的检测，信号的传递，成果解决等。但目前仍未普及，并且目前智能家居的国际原则未成热，因此智能家居监控系统仍然存在广阔的发展空间。1.2设计目的：运用所学的传感器与检测技术知识，实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾（烟雾）的检测（以上检测项目必做。在此基本上增长检测项目并具有可

3、行性，加分。除环境监测项目外，也可增长人体信号检测等。）。各检测节点可通过无线方式连接到主机，检测到危险信号后，主机可采用声光报警或远程报警。1.3设计规定：（1）用Protel画出设计原理图；（2）采用Quaters II、Maxplus II、multisim（EWB）、pspice、Proteus中的一种或几种软件，完毕系统电路图部分或所有仿真，在设计阐明书中体现仿真成果；（3）写设计阐明书；2、总体设计方案：总体方案：需设计系统的电路原理框图如图（1）所示：智能家居系统原理框图（1）由温度模块、外人闯入模块、煤气泄漏模块、烟雾火灾模块检测室内的状况，采用PT2262/2272编解码集成

4、电路无线传播与无线数据通讯模块TC35通讯，无线数据通讯模块TC35通讯作为电路重要器件构建GSM通讯模块实现无线报警控制，并告知顾客。各模块设计（软、硬件设计）：2.1智能家居室内环境的温度检测与报警：本模块重要简介了单片机控制下的温度检测系统，通过温度传感器检测温度，显示屏显示，若产生报警，报警信息通过GSM网传到顾客手机。 2.1.1测温器件 DS18B20的简介此处采用的数字温度传感器DS18B20作为测温元件，可运用温度传感器（DS18B20）测量室内多处环境的温度；此传感器测温范畴为-55125，精度为0.5；由液晶1602显示实际温度值；根据需要设定上、下限报警温度；DS18B2

5、0为单线数字温度传感器，控制简朴；价格便宜，市场价不到10元一种；如图 DS18B20体积小。 图 （2）DS18B20外部封装形式一2.1.2显示屏件简介如下：图（3）LCD1602的实物图显示电路由lcd1602和上拉电阻构成。 LCD1602可以显示16x02即32个字符。如上图LCD1602共有16脚排一排，可用一排排针接于单片机图（4）、（5）为LCD1602管脚功能图和接线图，接线简朴；LCD1602价格便宜且使用比较成熟；（4）LCD1602的管脚功能图图（5）LCD1602的接线图2.1.3硬件设计电路：本温度检测模块由DS18820温度传感器检测目前温度，并将成果送入单片机，

6、由89C205I单片机对送来的测量温度读数进行计算和转换，井将此成果送出液晶显示屏显示。由图（6）可看到，本电路重要由DSl8820温度传感器、89C2051单片机和声音报警及外围电路构成。由于考虑到家居室内的环境比较良好，且不需要相称精确的检测，于是采用集成温度传感器来检测室内温度。该系统由集成温度传感器DS18B20 发光二极管(灯光报警) led显示单片机构成。在led上显示温度值 当室内温度低于某个数值或者高于某个数值时，发光二极管将发出报警信息。图（6）温度计设计proteus仿真图当温度传感器检测到室内温度超过某一限定值时，发出声音报警1）、温度检测电路DS18B20与芯片连接电路

7、如图 7所示：图（7）DS18B20与单片机的连接2.1.4软件设计电路：18B20 初始化初始化程序void Init_18B20(void) DQ=0; delay_18B20(103); DQ=1; delay_18B20(4); delay(1); wr_ds18_1(0xcc); wr_ds18_1(0x44); 读18B20时序： 读18B20程序：unsigned char ReadByte(void)unsigned char i,k;i=8;k=0;while(i-)DQ=1; _nop_();_nop_(); DQ=0; k=k1; DQ=1;if(DQ) k|= 0x80

8、;Delay_us(60);return(k); 写18B20时序： 写18B20程序void wr_ds18_1(char dat) signed char idata i=0; unsigned char idata j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb) /写1 DQ=0; _nop_(); _nop_(); DQ=1; delay_18B20(8); else /写0 DQ=0; delay_18B20(8); DQ=1; _nop_(); _nop_(); 2.2 智能家居煤气泄漏检测2.2.1 MQ-2/MQ-7气体传感器 MQ-2实物图MQ-2气体

9、传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中 存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增长而增大。使用简朴的电路即可将电导率的 变化转换为与该气体浓度相相应的输出信号。 MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的敏捷度高，对天然气和其他可燃蒸汽的检测也很抱负。这种传 感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。 由于转换电路所输出的模拟电压随着环境中气体浓度的不同而不同，因此根据技术参数表可知，我所选用的分压电阻为20k，供电电压为5v （见右图）。当环境中气体浓度很高时，MQ-2的等效电阻很小，因此输出电压近似5v，符合A

10、/D转换芯片是ADC0809模拟输入电压的规定。2.2.2 A/D转换电路 选用的A/D转换芯片是ADC0809 ，ADC0809转换精度满足规定，技术成熟ADC0809引脚及功能图 声音报警电路 图（9）报警电路2.2.3、硬件设计电路：电位器电阻变化表达气体传感器检测的气体浓度的变化，调节电位器的阻值变化模拟输入电压。经A/D转换到单片机内进行解决，采集到的数据送入LED显示出。若气体浓度不小于设定的某一数值，将发出声光报警。2.2.4、软件设计电路：报警电路中p15为低电平时蜂鸣器响 报警程序设计 uchar in0,in1;init();while(1)in0=adin0();writ

11、e0(in0);in1=adin1();write1(in1);if(in0150|in1150) p0_7=1;LED显示电路数码管采用四连体七段数码管 本系统采用数码管的动态显示，逐个位选（P2口），逐个显示（P0口）。数码管显示程序设计 void write0(uchar num)uchar i,j,k;k=num/100;j=num%100/10;i=num%10;P2=0xff;P0=dulatabk;wei1=0;delay(4);P2=0xff;P0=dulatabj;wei2=0;delay(4);P2=0xff;P0=dulatabi;wei3=0;delay(4);2.3、

12、智能家居外人闯入2.3.1干簧管简介图（11）干簧管构造图干簧管一般有两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，有的尚有第三个作为常闭触点的簧片。这些簧片触点被封装在充有惰性气体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或互相接触以构成开关的常开或常闭触点。干簧管比一般机械开关构造简朴、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强等特点，工作可靠性很高。干簧管的工作原理非常简朴，两片端点处重叠的可磁化的簧片、密封于一玻璃管中，两簧片分隔的距离仅约几种微米，玻璃管中装填有高纯度的惰性气体，在尚未操作时，两片簧片并未接触、外加的磁场

13、使两片簧片端点位置附近产生不同的极性， 成果两片不同极性的簧片将互相吸引并闭合。依此技术可做成非常小尺寸体积的切换组件，并且切换速度非常迅速、且具有非常优秀的信赖性。永久磁铁的方位和方向拟定何时以及多少次开关打开和关闭。如此形成一种转换开关：当永久磁铁接近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时，簧片的触点部分就会被磁力吸引，当吸引力不小于簧片的弹力时，常开接点就会吸合；当磁力减小到一定限度时，接点被簧片的弹力打开。2.3.2电路如下图所示：H1是一种干簧管,当门闭合时,H1吸合,C1两端点位相似,Q1截止,Q2也截止;当门打开时,干簧管触点打开,有一种电流流过Q1的发射极、R32

14、(和H12并联)、C1、R31、地,使得Q2饱和导通,输出低电平0给单片机,发出报警信号。 图（12）干簧管控制电路2.3.3硬件设计报警模块P3.2(INT0)连接防盗探测器,用来检测盗情,如果盗情发生,触发外部中断0,MCU接到报警信号后来,开始启动LED等闪烁报警,同步启动100dB的声音报警,来震慑入室的小偷。报警模块电路如图 图（13）设计proteus仿真图2.3.4软件程序设计：#includesbit p2_3=P23;void init_tx() EA=1; EX0=1; IP=0X00;void main() p2_3=1; init_tx(); void tx0() in

15、terrupt 0 p2_3=0;3、各模块与TC35之间的通讯3.1、总电路系统构成： 各模块与TC35之间的通讯由于在室内，且各各模块又安装在室内不同的地方，要把各各模块连接起来布线就比较麻烦。因此采用无线传播比较合理。3.2、模块原件简介传播采用315/433MHZ的DF无线数据传播模块315/433MHZ的DF无线数据传播模块的简介：315/433MHZ的DF无线数据传播模块抓药由PT2262/PT2272芯片构成。传播距离比较抱负，一般能达到600米以上。PT2262/2272最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供531441地址码，

16、PT2262最多可有6位（D0-D5）数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出。编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码构成一种完整的码字，解码芯片PT2272接受到信号后，其地址码通过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同步相应的数据脚也输出高电平，如果发送端始终按住按键，编码芯片也会持续发射。图（14）PT2262发射电路图（15）PT2272接受电路图（14）发射电路和图（15）接受电路，两部分通讯通过无线的发射模块和接受模块来实现，两部分均有拨码器，使用相似的地址码。图（14）发射电路接于温度、外人闯入、煤气泄漏、烟雾火灾各各模块的报警输出端（15）接受

17、电路与GT35接通4、TC35 GSM模块4.1、总体设计运用GSM的短信息功能，把无线控制的智能家居安保系统报警系统建立在的GSM 网络基本上。通过PT2272传来的信息，通过单片机解决，编辑不同信息内容的短息由TC35 GSM模块发送的顾客的手机上。4.2、TC35简介GSM基带解决器集成了一种与ISO 7816-3 IC Card原则兼容的SIM接口。为了适合外部的SIM接口，该接口连接到主接口(ZIF连接器)。在GSM11.11为SIM卡预留5个引脚的基本上，TC35在ZIF连接器上为SIM卡接口预留了6个引脚，所添加的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中与否插有SIM卡。当插入SIM卡

18、，该引脚置为高电平，系统方可进入正常工作状态。短消息服务作为GSM网络的一种基本的业务，它可以通过服务中心来对文本信息进行收发和存储，并且其网络覆盖面广、传播特性好，为数据的采集提供了便捷的无线传播通道。所觉得了实现报警显示，在本报警显示系统中运用GSM的短信息功能，把报警系统建立在的GSM网络上，进行报警信息的收发。图（16）通讯模块TC35与单片机的连接电路设计通讯模块TC35与单片机的连接电路如图（16）所示，J4为通讯模块TC35的串口端，它通过串口芯片MAX232A与单片机89C52的连接。单片机89C52通过RXD和TXD脚实现对通讯模块的收发信息的控制。图（17）通讯模块TC35

19、实物图参照文献：1. 张毅刚.基于Proteus的单片机课程的基本实验与课程设计.人民邮电出版社2.施湧潮. 传感器检测技术. 国防工业出版社3.张毅刚. 单片机原理及应用. 北京：高等教育出版社4.赵勇. 传感器敏感材料与器件.清华大学出版社5.张洪润. 传感器应用电路200例.北京航空航天大学出版社6.张宪. 传感器与测控电路.化学工业出版社7.徐湘元. 传感器及信号调理技术.机械工业出版社8周坚. 单片机轻松入门M. 北京：北京航空航天出版社 9孙育才. MCS51系列单片微型计算机及其应用M. 南京：东南大学出版社 10公孙茂，马宝匍，孙晨 单片机入口接口实例集M. 北京：北京航空航天出版社 11求是科技. PIC单片机典型模块设计和实例导航M. 北京：人民邮电出版社 12龙泽明，顾立志，王桂莲，陈光军. MCS51单片机原理及工程应用M. 北京：国防工业出版社 .13胡辉.王晓，戴永成. 单片机原理及应用设计M. 北京：中国水利水电出版社 14蔡菲娜. 单片微型计算机原理和应用M. 杭州：浙江大学出版社 15.李广第等. 单片机基本. 北京航天航空大学出版16.吴国敬等.单片机应用和技术. 中国电力出版17. 王卫星等.单片机原理与应用开发技术. 中国水利水电出版社