基于無線網(wǎng)絡(luò)平臺的智能家居系統(tǒng)的研究說明書

1、基于無線網(wǎng)絡(luò)平臺的智能家居系統(tǒng)的研究說明書1、 硬件說明 熱釋電紅外傳感器 熱釋電紅外傳感器（人體紅外感應(yīng)模塊）是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。它目前正在被廣泛的應(yīng)用到各種自動化控制裝置中。除了在我們熟知的樓道自動開關(guān)、防盜報警上得到應(yīng)用外，在更多的領(lǐng)域應(yīng)用前景看好。比如：在房間無人時會自動停機的空調(diào)機、飲水機；電視機能判斷無人觀看或觀眾已經(jīng)睡覺后自動關(guān)機的機構(gòu)；開啟監(jiān)視器或自動門鈴上的應(yīng)用；結(jié)合攝影機或數(shù)碼照相機自動記錄動物或人的活動等等。您可以根據(jù)自己的奇思妙想，結(jié)合其它電路開發(fā)出更加優(yōu)秀的新產(chǎn)品。或自動化控制裝置。熱釋電效應(yīng)同壓電效應(yīng)類似，是指由于溫度的變化而引起晶

2、體表面荷電的現(xiàn)象。熱釋電傳感器是對溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個表面做成電極，在傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)溫度有t的變化時，熱釋電效應(yīng)會在兩個電極上會產(chǎn)生電荷q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓v。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個場效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷q會被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時，t=0，則傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生t，則有t輸出；若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。所以這種傳感器檢測人體或者動物的活動傳感。 由實驗證明，傳感器不加光學(xué)透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，

3、其檢測距離小于2m，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測距離最大可超過7m。 這是兩款采用紅外專用芯片biss0001芯片設(shè)計的人體傳感模塊，它最大的優(yōu)點是性能穩(wěn)定可靠。模塊線路板尺寸33mm*28mm，透鏡直徑約25毫米，模塊厚度20毫米，體積更小，更容易嵌入其他設(shè)備。模塊采用低功耗穩(wěn)壓器件7133a-1，可以保證在很寬的輸入電壓下穩(wěn)定提供3.3v的工作電壓，確保模塊能正常工作。模塊有三個輸出腳，由紅、黃、黑三色線插座引出，紅線和黑線分別接dc624v電源的“+”、“”，標(biāo)有“out”的黃線是輸出腳，有人輸出約3v高電平，無人輸出0v低電平。上右圖中左上角藍(lán)色箭頭指示有一個檢測方式設(shè)置區(qū)，產(chǎn)品默認(rèn)設(shè)置和

4、h連接，為可重復(fù)觸發(fā)方式（見上圖左上角藍(lán)色箭頭指示處，如果改成和l連接，則為不可重復(fù)觸發(fā)方式），即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)；如果和l連接為不可重復(fù)觸發(fā)模式，這種模式下感應(yīng)輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變?yōu)榈碗娖?。模塊電平輸出時間約15秒左右。技術(shù)參數(shù)1、工作電壓：dc624v2、電平輸出：有人3v高電平，無人0v低電平3、感應(yīng)角度：水平最大140度，垂直最大60度4、靜態(tài)電流

5、：小于50a5、感應(yīng)距離：0.57米6、觸發(fā)時間：約510秒7、觸發(fā)方式：重復(fù)/不重復(fù)8、外形尺寸：33mm28mm20mm感應(yīng)范圍示意圖濕度傳感器 hs1101濕度傳感器是基于獨特工藝設(shè)計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰?yīng)用于辦公自動化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補償?shù)膱龊纤部梢缘玫胶艽蟮膽?yīng)用。特點：全互換性 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正長時間飽和下快速脫濕 可以自動化焊接，包括波峰焊或水浸 高可靠性與長時間穩(wěn)定性 專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) 可用于線性電壓或頻率輸出回爐 快速反應(yīng)時間注釋此電路為典型的555非穩(wěn)態(tài)電路。hs1101/hs1100作為電容變量接

6、在555的trig與thres兩引腳上，引腳7用作電阻r4的短路。等量電容hs1101/hs1100通過r2與r4充電到門限電壓（約0.67vcc），通過r2放電到觸發(fā)電平（約0.33vcc），然后r4通過引腳7短路到地。傳感器由不同的電阻r4與r2充放電，其工作循環(huán)可以描述如下： thigh=c%rh*(r2+r4)*ln2 tlow=c%rh*r2*ln2 f=1/(thigh+tlow)=1/(c%rh*(r4+2*r2)*ln2) 輸出循環(huán)周期=thigh*f=r2/(r4+2*r2)為了使循環(huán)時間降低50%，則與r2相比，r4應(yīng)該非常小，但是不要低于最小值。電阻r3是為了短路保護，5

7、55必須為cmos。注釋：555電路的非平衡電阻r1是做內(nèi)部溫度補償，目的是為了引入溫度效應(yīng)，使它與hs1101/hs1100的溫度效應(yīng)相匹配。r1必須象所有的r-c時鐘電阻的要求一樣，1%的精度，最大的溫度效應(yīng)應(yīng)該小于100ppm。由于不同型號的555的內(nèi)部溫度補償有所不同，r1的值必須與特定的芯片相匹配。為了保證在55%rh的典型濕度值為6660hz，r2也需要做稍許修正。如下表：555r1r2tlc555909k576ts555100nf電容52375551732k549lmc5551238562空氣質(zhì)量傳感器1半導(dǎo)體氣敏傳感器及其特性半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用待測氣體與半導(dǎo)體(主要是金屬氧

8、化物)表面接觸時, 產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物性變化來檢測氣體。半導(dǎo)體氣敏器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)下, 當(dāng)氣體接觸器件表面而被吸附時, 吸附分子首先在表面自由地擴散(物理吸附) , 失去其運動能量, 其間的一部分分子蒸發(fā), 殘留分子產(chǎn)生熱分解而固定在吸附處(化學(xué)吸附)。這時, 如果器件的功函數(shù)小于吸附分子的電子親和力, 則吸附分子將從器件奪取電子而變成負(fù)離子吸附。具有負(fù)離子吸附傾向的氣體最典型的是氧氣, 稱為氧化型氣體或電子接收性氣體。如果器件的功函數(shù)大于吸附分子的離解能, 吸附分子將向器件釋放電子, 而成為正離子吸附。具有這種正離子吸附傾向的氣體有 h2、 co、碳?xì)浠衔锖途祁惖?，成為還原型氣體或電子共

9、給型氣體。2 半導(dǎo)體空氣傳感器 tgs26002.1 tgs2600 構(gòu)成和工作原理空氣質(zhì)量傳感器是半導(dǎo)體氣敏傳感器中的一種, 它構(gòu)造簡單, 由傳感器基板, 氣敏元件和傳感器蓋帽組成。氣敏元件由一個以金屬鋁做襯底的金屬氧化物敏感芯片和一個完整的加熱器組成。利用加熱器加熱, 以偵測氣體附著于金屬氧化物表面而產(chǎn)生的電阻值的變化。在檢測氣體時, 傳感器的傳導(dǎo)率依賴于空氣中氣體濃度的變化。在目標(biāo)氣體不存在的狀態(tài)下, 大量附著的空氣中的氧氣會捕捉電子, 而呈現(xiàn)出高阻狀態(tài);相反的, 若有目標(biāo)氣體存在, 則因為會與氧產(chǎn)生一種燃燒反映, 自由電子的量增加, 而電阻值則降低。用一個測量電路能將該傳導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)化

10、成對應(yīng)于氣體濃度變化的輸出信號。tgs2600 是日本 figaro 公司開發(fā)生產(chǎn)的一種新型半導(dǎo)體氣體傳感器, 能夠靈敏地感知空氣中的低濃度污染物的異味, 如空氣中的低濃度香煙污染物和其它異味, 對 h2、 co等有較高的敏感度。該傳感器能檢測到幾個 ppm級 h2 含量。tgs2600 具有成本低、 體積小、 壽命長、 選擇性和穩(wěn)定性好等特性, 可廣泛用于空氣質(zhì)量監(jiān)測、 自動通風(fēng)換氣系統(tǒng)、 空氣清新機和氣流控制設(shè)備中。該器件比較適合于在室溫下長時間通電連續(xù)工作。由于采用小型化芯片, tgs2602 的加熱器所需電流僅為 42ma, 并且安置于標(biāo)準(zhǔn) to- 5 封裝中。一、室內(nèi)空氣檢測傳感器t

11、gs2600主要參數(shù)：型號：tgs2600-b00空氣質(zhì)量傳感器可測量范圍：1-30ppm分辨率：0.30.6（10ppmh2阻值/空氣中阻值）防爆等級：空氣質(zhì)量傳感器輸出信號：可變電阻值 環(huán)境溫度：-1050二、室內(nèi)空氣檢測傳感器tgs2600主要特點：對氣味氣體有很高的靈敏度；低功耗；對氣態(tài)的空氣質(zhì)量檢測有很高的靈敏度；長壽命，低價位；應(yīng)用電路簡單?？捎糜诳諝赓|(zhì)量檢測及室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測，空氣清新機等。3、 引腳說明：兩個電源引腳（加熱器電壓 vh 和電路電壓 vc），一個地引腳，一個輸出引腳。2.2 tgs2600 傳感器基本測量電路傳感器基本測量電路如圖所示。此傳感器要求有兩個電壓輸入:

12、 加熱器電壓 vh 和電路電壓 vc。加熱器電壓 vh 加于集成加熱器上以保持傳感器在一個特定的最佳感應(yīng)溫度。電路電壓 vc 被加載以便于測量與氣敏元件串聯(lián)的負(fù)載電阻電壓 vout。此傳感器有極性所以電路電壓 vc 必須是直流?？梢杂靡粋€公共的電源來同時供給 vh 和 vc 以滿足傳感器的電氣需求。合理選擇負(fù)載電阻 rl 使報警門限電壓最優(yōu)化, 并使半導(dǎo)體傳感器功耗小于 15mw。當(dāng)目標(biāo)體存在時, 傳感器功耗在 rs 與 rl 相等時最大。太陽能熱水器的智能控制水下壓力傳感器model h-310概要:h-310高精度投入式水位監(jiān)測傳感器的精度優(yōu)于0.003m,儀器安裝,使用和維護非常方便,不

13、需要現(xiàn)場校準(zhǔn).其外殼絕緣并防腐. 【技術(shù)性能】 精度:0.02%fs(壓力);1 (壓力) 分辨率:0.0004%(壓力和溫度) 長期穩(wěn)定性優(yōu)于0.05%fs/年 線性偏差小于0.02% sdi-12和rs-232輸出 【應(yīng)用領(lǐng)域】 地下水監(jiān)測 地表水測量 水井測量 江河流量監(jiān)測 功能:監(jiān)控水面變化,精度超過政府要求的0.01ft 主要性質(zhì): 1. 安裝,操作和維修都很方便(無需現(xiàn)場校準(zhǔn)) 2.分辨率為:2500m內(nèi)0.01m 在規(guī)定溫度范圍:精度在0.0003m 3. 外殼是絕緣體并且防腐蝕. 4. 輸出選項:sdi-12和rs-232 5. 壓力測試數(shù)據(jù)可以無誤的通過長電纜線傳輸 6. 傳

14、感器的電纜有足夠的通風(fēng)空間來補償快速的大氣壓力轉(zhuǎn)換. 7. 防潮措施系統(tǒng)可以在不影響感應(yīng)器精度的前提下可以自動提供補償. 說明書: 精度:(最大誤差) 氣壓:0.02%的全額輸出,在參考溫度范圍以直線形式變化,起點為0到終點最大壓力 溫度:室內(nèi)溫度1在溫度范圍 靈敏度:輸入信號很小改變引起的改變 氣壓:0.0004% 溫度:0.0004% 標(biāo)準(zhǔn)范圍: 壓力 深度 精度 015psi 010.5米 0.007ft 030psi 021米 0.014ft 氣壓可以校核在575psi范圍. 超載氣壓2*率定氣壓 電源:電壓:9.616.0v 電流: 休眠制式:最大值1ma 檢測制式:最大值50ma

15、干燥空氣系統(tǒng): 防止潮濕空氣從壓縮的水下壓力傳感器中泄出,可以自動給變化的氣壓的提供補償而不影響輸出電壓: 最低高壓:3.5v 最高低壓:0.8v 電纜線最長:300m rs-232c輸出(需要選擇h-214) 波特率:1200 協(xié)議:rs-232c 機械數(shù)據(jù): 材料:聚氯乙烯 工程塑料,聚亞安酯排氣管 型號:最大:1.425英寸的直徑*12英寸長 電纜線: 傳感器的電纜線(h-310連接到集線盒):通氣,有保護層,有三根線合成. 熱敏電阻溫度測量采用熱敏電阻分壓方式。無線模塊軟件說明1、 使用軟件介紹該項目編程軟件主要為iar，介紹如下：iar embedded workbench（簡稱 e

16、w）的 c/c+交叉編譯器和調(diào)試器是今天世界最完整的和最容易使用專業(yè)嵌入式應(yīng)用開發(fā)工具。ew 對不同的微處理器提供一樣直觀用戶界面。ew 今天已經(jīng)支持 35 種以上的 8 位/16位 32 位 arm 的微處理器結(jié)構(gòu)。 ew 包括：嵌入式 c/c+優(yōu)化編譯器，匯編器，連接定位器，庫管理員，編輯器，項目管理器和 c-spy 調(diào)試器中。使用 iar 的編譯器最優(yōu)化最緊湊的代碼，節(jié)省硬件資源，最大限度地降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品競爭力。 ewarm 是 iar 目前發(fā)展很快的產(chǎn)品，ewarm 已經(jīng)支持 arm7/9/10/11xscale，并且在同類產(chǎn)品中具有明顯價格優(yōu)勢。其編譯器可以對一些 soc 芯

17、片進(jìn)行專門的優(yōu)化. 如atmel，ti，st，philips。除了 ewarm 標(biāo)準(zhǔn)版外，iar 公司還提供 ewarm bl（256k）的版本，方便了不同層次客戶的需求。 iar system 是嵌入式領(lǐng)域唯一能夠提供這種解決方案的公司。ew 支持 35 種以上的 8位/16 位/32位的微處理器結(jié)構(gòu)。 iar embedded workbench集成的編譯器主要產(chǎn)品特征： 高效 promable 代碼 完全標(biāo)準(zhǔn) c兼容 內(nèi)建對應(yīng)芯片的程序速度和大小優(yōu)化器 目標(biāo)特性擴充 版本控制和擴展工具支持良好 便捷的中斷處理和模擬 瓶頸性能分析 高效浮點支持 內(nèi)存模式選擇 工程中相對路徑支持 iar s

18、ystems 的c/c+編譯器可以生成高效可靠的可執(zhí)行代碼，并且應(yīng)用程序規(guī)模越大，效果明顯。與其他的工具開發(fā)廠商相比，系統(tǒng)同時使用全局和針對具體芯片的優(yōu)化技術(shù)。 連接器提供的全局類型檢測和范圍檢測對于生成目標(biāo)的代碼的質(zhì)量是至關(guān)重要。 iar systems一貫使用精簡的優(yōu)化技術(shù)-基于我們最新技術(shù)架構(gòu)的，針對avr 的iar embedded workbench4.10b版，生成的代碼的尺寸比3.20a 版縮小了10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他同類編譯器生成的代碼尺寸。iar embedded workbench 生成的可以執(zhí)行代碼可以運行于更小尺寸、更低成本的為處理器之上，從而降低產(chǎn)品的開發(fā)成本。 iar

19、 embedded workbench 是一套完整的集成開發(fā)工具集合：包括從代碼編輯器、工程建立到c/c+編譯器、連接器和調(diào)試器的各類開發(fā)工具。它和各種仿真器、調(diào)試器緊密結(jié)合，使用戶在開發(fā)和調(diào)試過程中，僅僅使用一種開發(fā)環(huán)境界面，就可以完成多種微控制器的開發(fā)工作。 2、 軟件使用及配置使用 iar 開發(fā)環(huán)境首先應(yīng)建立一個新的工作區(qū)。在一個工作區(qū)中可創(chuàng)建一個或多個工程。用戶打開 iar embedded workbench 時，已經(jīng)建好了一個工作區(qū)，一般會顯示如圖窗口，可選擇打開最近使用的工作區(qū)或向當(dāng)前工作區(qū)添加新的工程。選擇 filenewworkspace ?，F(xiàn)在用戶已經(jīng)建好一個工作區(qū)，可創(chuàng)建

20、新的工程并把它放入工作區(qū)。 打開一個工作區(qū)單擊 project 菜單，選擇 greate new project，彈出圖 11 建立新工程對話框，確認(rèn) tool chain 欄已經(jīng)選擇 8051，在 project templates: 欄選擇 empty project 單擊下方 ok 按鈕。 選擇 project 菜單下的 options 配置與 cc1110 相關(guān)的選項。 配置 target，選擇 code model 和 data model，以及其它參數(shù)。 c51rf-ps系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置： 1 c51rf-ps仿真器（具有usb在線仿真、調(diào)試、下載，具有串口擴展等）； 2 c51rf-

21、ps電池擴展板； 3 高頻模塊（cc1110選配）。 c51rf-ps系統(tǒng)應(yīng)用擴展： 1 傳感器擴展板(溫度、光敏)； 2 圖形oled擴展板； 3 dac控制擴展板； 4 步進(jìn)電機擴展板； c51rf-ps軟件配置： 1 cc1110單片機部分基礎(chǔ)實驗；2 cc1110無線部分基礎(chǔ)實驗； 3 所有擴展板基礎(chǔ)實驗； 4 各種項目實驗； simpliciti網(wǎng)絡(luò)協(xié)議： 1 simpliciti網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將支持客戶開發(fā)超低功耗系統(tǒng)，同時降低系統(tǒng)成本，加速產(chǎn)品上市進(jìn)程； 2 simpliciti 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可實現(xiàn) mcu 資源占用的最小化，從而降低了低功耗 rf 網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)成本； 3 該協(xié)議能“開盒即用”地在cc1110等片上系統(tǒng)(soc)或msp430超低功耗微控制器與rf收發(fā)器cc110x/cc2500上運行； 4 simpliciti 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，但是依然能夠支持點對點通信，這種選擇方案不僅可使用接入點設(shè)備來存儲并發(fā)送消息，還能通過范圍擴展器 (range extender) 來擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，以支持多次跳頻； 5 simpliciti 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議專為簡單的rf網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計， 對適合網(wǎng)狀路由與標(biāo)準(zhǔn)化配置的大型