傳感器智能家居設(shè)計(jì)報(bào)告匯總

1、南通大學(xué) 傳感器與檢測(cè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 學(xué) 院：電氣工程學(xué)院 班 級(jí)：自143 姓 名：鐘明蕊 學(xué) 號(hào)：1412011064 目錄 1設(shè)計(jì)目的及要求仁 2總體設(shè)計(jì)方案 2. 2.1智能家居一一溫度檢測(cè) 2. 1.1測(cè)溫器件DS18B20的簡(jiǎn)介 2 2.1.2顯示器件介紹3. 2.1.3硬件設(shè)計(jì)電路4. 2.1.4軟件設(shè)計(jì)電路 .5 2.2智能家居一一氣體泄漏/火災(zāi)檢測(cè) 2.2.1 MQ-2/MQ-7 氣體傳感器 7. 2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路 8. 2.2.3硬件設(shè)計(jì)電路 8. 2.2.4軟件設(shè)計(jì)電路9 2.3智能家居一一外人闖入 2.3.1干簧管簡(jiǎn)介.0 2.3.2干簧管電路 2.3.3硬件

2、設(shè)計(jì)電路. 2.3.4軟件設(shè)計(jì)電路- 3各模塊與TC35之間的通訊 4 TC35 GSM模塊 1.1 1.1 12 12 14 .15 參考文獻(xiàn) 智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、設(shè)計(jì)目的及要求 1.1設(shè)計(jì)背景： 智能家居以住宅為平臺(tái)，將建筑、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、管理融為一體的高效、 舒適、安全、便利、環(huán)保的家居環(huán)境。智能家居是一個(gè)多功能的系統(tǒng)，包括家庭內(nèi) 部的安全防范、家居布線系統(tǒng)、家電控制、遠(yuǎn)程的視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。家居智能化設(shè) 計(jì)包括傳感器的檢測(cè)，信號(hào)的傳遞，結(jié)果處理等。但現(xiàn)在仍未普及，而且目前智能 家居的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)未成熱，因此智能家居監(jiān)控系統(tǒng)仍然存在廣闊的發(fā)展空間。 1.2設(shè)計(jì)目的： 利用所學(xué)的傳感

3、器與檢測(cè)技術(shù)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)家居溫度、煤氣泄漏、外人闖入、火災(zāi) （煙霧）的檢測(cè)（以上檢測(cè)項(xiàng)目必做。在此基礎(chǔ)上增加檢測(cè)項(xiàng)目并具有可行性，加 分。除環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目外，也可增加人體信號(hào)檢測(cè)等。）。各檢測(cè)節(jié)點(diǎn)可通過(guò)無(wú)線方 式連接到主機(jī)，檢測(cè)到危險(xiǎn)信號(hào)后，主機(jī)可采用聲光報(bào)警或遠(yuǎn)程報(bào)警。 1.3設(shè)計(jì)要求： （1）用Protel畫(huà)出設(shè)計(jì)原理圖； （2）采用 Quaters II、Maxplus II、multisim （EWB）、pspice、Proteus 中 的一種或幾種軟件，完成系統(tǒng)電路圖部分或全部仿真，在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 中體現(xiàn)仿真結(jié)果； （3）寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 2、總體設(shè)計(jì)方案： 總體方案：需設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電路原理框

4、圖如圖（1所示: 智能家居系統(tǒng)原理框圖（1） 由溫度模塊、外人闖入模塊、煤氣泄漏模塊、煙霧火災(zāi)模塊檢測(cè)室內(nèi)的狀況，采用 PT2262/2272編解碼集成電路無(wú)線傳播與無(wú)線數(shù)據(jù)通訊模塊TC35通訊，無(wú)線數(shù)據(jù)通訊模塊 TC35 通訊作為電路主要器件構(gòu)建GSM通訊模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線報(bào)警控制，并通知用戶。 各模塊設(shè)計(jì)（軟、硬件設(shè)計(jì)）： 2.1智能家居一一室內(nèi)環(huán)境的溫度檢測(cè)與報(bào)警： 本模塊主要介紹了單片機(jī)控制下的溫度檢測(cè)系統(tǒng)， 通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)溫度，顯 示屏顯示，若產(chǎn)生報(bào)警，報(bào)警信息通過(guò) GSM網(wǎng)傳到用戶手機(jī)。 2.1.1測(cè)溫器件 DS18B20的簡(jiǎn)介 此處采用的數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為測(cè)溫元件，可

5、利用溫度傳感器（DS18B20 ）測(cè)量室 內(nèi)多處環(huán)境的溫度； 此傳感器測(cè)溫范圍為-55C+ 125C，精度為土 05C； 由液晶1602顯示實(shí)際溫度值； 根據(jù)需要設(shè)定上、下限報(bào)警溫度； DS18B20為單線數(shù)字溫度傳感器，控制簡(jiǎn)單； 價(jià)格便宜，市場(chǎng)價(jià)不到10元一個(gè); 如圖 DS18B20體積小。 F1L T OS! 020 倉(cāng) 3 圖 （2）DS18B20外部封裝形式一 2.1.2顯示器件介紹如下: 圖（3）LCD1602的實(shí)物圖 顯示電路由lcd1602和上拉電阻組成。 LCD1602能夠顯示16x02即32個(gè)字符。 如上圖LCD1602共有16腳排一排，可用一排排針接于單片機(jī) 圖（4）、（

6、 5）為L(zhǎng)CD1602管腳功能圖和接線圖，接線簡(jiǎn)單； LCD1602價(jià)格便宜且使用比較成熟； （4） LCD1602的管腳功能圖 +5 圖（5） LCD1602的接線圖 2.1.3硬件設(shè)計(jì)電路: 本溫度檢測(cè)模塊由 DS18820溫度傳感器檢測(cè)當(dāng)前溫度，并將結(jié)果送入單片機(jī)，由89C205I 單片機(jī)對(duì)送來(lái)的測(cè)量溫度讀數(shù)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，井將此結(jié)果送出液晶顯示屏顯示。由圖（6）可 看到，本電路主要由DS18820溫度傳感器、89C2051單片機(jī)和聲音報(bào)警及外圍電路組成。由于 考慮到家居室內(nèi)的環(huán)境比較良好，且不需要相當(dāng)精確的檢測(cè)，于是采用集成溫度傳感器來(lái)檢測(cè) 室內(nèi)溫度。該系統(tǒng)由集成溫度傳感器DS18B2

7、0發(fā)光二極管（燈光報(bào)警）led顯示單片機(jī)組成。在 led上顯示溫度值當(dāng)室內(nèi)溫度低于某個(gè)數(shù)值或者高于某個(gè)數(shù)值時(shí)，發(fā)光二極管將發(fā)出報(bào)警信息。 J1 LS1 丄 I 十 S2L 二I陽(yáng)啞 s-TCJfr 圖（6）溫度計(jì)設(shè)計(jì)proteus仿真圖 IIS： FXT心 KTALJ POOWfl Fn.i.m PO11.5D2 耳沖8 PGEWK FO7AIJDT paaF ALE P21M 旳沖科 P2.1; DQ=1; if(DQ) k|= 0 x80; Delay_us(60); return(k); 寫(xiě)18B20時(shí)序: 寫(xiě)18B20程序 void wr_ds18_1(char dat) sig ne

8、d char idata i=0; un sig ned char idata j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb)/ 寫(xiě) 1 DQ=0; _n op_(); _n op_(); DQ=1; delay_18B20(8); else/寫(xiě) 0 DQ=0; delay_18B20(8); DQ=1; _n op_(); _n op_(); 2.2智能家居一一煤氣泄漏檢測(cè) 2.2.1 MQ-2/MQ-7 氣體傳感器 MQ-2實(shí)物圖 MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫（SnO2）。當(dāng)傳感 器所處環(huán)境中 存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨

9、空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn) 單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ-2氣體傳感器對(duì)液 化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè) 多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。 技術(shù)指拯 產(chǎn)品型導(dǎo) 產(chǎn)品類型 卑導(dǎo)體吒敬元件 標(biāo)惟知裝 膠術(shù)（黑膠術(shù)） 檢測(cè)氣體 可牌氣祐、畑霧 檢測(cè)嵌度 SOOlOOOQpp 冋燃?xì)忏?， 標(biāo)桂回路電壓讓 24V DC 電路加熱電壓V. S. DV 0. 2V ACorDC 秦件負(fù)羲電阻良 可關(guān) 標(biāo)淮加熱電阻R, 3insfi (室恵) 測(cè)試加熱功耗P. 5. DV+O, IV；

10、標(biāo)誰(shuí)測(cè)試電路 試案 5. 0V0. IV 件預(yù)熱時(shí)洞 不少于好卜時(shí) 敏感煉功醉（F* ）侑可用計(jì)直下式:鼬 傳感器電阻（前h可用下式計(jì)算：R齊（Vc ：%-1） XR 由于轉(zhuǎn)換電路所輸出的模擬電壓隨著環(huán)境中氣體濃度的不同而不同，所以根據(jù) 技術(shù)參數(shù)表可知，我所選取的分壓電阻為20k，供電電壓為5v （見(jiàn)右圖）。當(dāng)環(huán)境中 氣體濃度很高時(shí)，MQ-2的等效電阻很小，所以輸出電壓近似5v,符合A/D轉(zhuǎn)換芯片 是ADC0809模擬輸入電壓的要求。 222 A/D轉(zhuǎn)換電路 選用的A/D轉(zhuǎn)換芯片是 ADC0809 , ADC0809轉(zhuǎn)換精度滿足要求，技術(shù)成熟 ADDB ADDC ALE % V. ADC080

11、9弓I腳及功能圖 聲音報(bào)警電路 VCC SPK1 Q1 5JK 圖（9 ）報(bào)警電路 2.2.3、硬件設(shè)計(jì)電路: 電位器電阻變化表示氣體傳感器檢測(cè)的氣體濃度的變化，調(diào)整電位器的阻值改變模擬輸入電壓。 經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換到單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，采集到的數(shù)據(jù)送入 LED顯示出。若氣體濃度大于設(shè)定的某一 數(shù)值，將發(fā)出聲光報(bào)警。 ra.imo PVT I n* we :rm. q Fu * J * * TTFMI.:T w t AtIC U2 PT P r ； i TU 収 IT ,:fh rf 5 - iiy- IT1 224、軟件設(shè)計(jì)電路： 報(bào)警電路中p15為低電平時(shí)蜂鳴器響 報(bào)警程序設(shè)計(jì) uchar in0

12、,in1; init(); while(1) in0=adin0(); writeO(inO); in1=adin1(); writel(inl); if(in0150|in1150) p0_7=1； LED顯示電路 數(shù)碼管采用四連體七段數(shù)碼管 本系統(tǒng)采用數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示，逐一位選(P2 口)，逐一顯示(P0 口)。 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì) void write0(uchar num) uchar i,j,k; k=num/100; j=num%100/10; i=num%10; P2=0 xff; PO=dulatabk; wei1=0; delay(4); P2=0 xff; P0=dulat

13、abj; wei2=0; delay(4); P2=0 xff; PO=dulatabi; wei3=0; delay(4); 2.3、智能家居一一外人闖入 2.3.1干簧管簡(jiǎn)介 圖（11）干簧管結(jié)構(gòu)圖 干簧管通常有兩個(gè)軟磁性材料做成的、無(wú)磁時(shí)斷開(kāi)的金屬簧片觸點(diǎn)，有的還有第 三個(gè)作為常閉觸點(diǎn)的簧片。這些簧片觸點(diǎn)被封裝在充有惰性氣體（如氮、氦等）或真空 的玻璃管里，玻璃管內(nèi)平行封裝的簧片端部重疊，并留有一定間隙或相互接觸以構(gòu) 成開(kāi)關(guān)的常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)。干簧管比一般機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、速度高、工 作壽命長(zhǎng)；而與電子開(kāi)關(guān)相比，它又有抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)，工作可靠性很高。 干簧管的工作原理非常簡(jiǎn)

14、單，兩片端點(diǎn)處重疊的可磁化的簧片、密封于一玻璃管 中，兩簧片分隔的距離僅約幾個(gè)微米，玻璃管中裝填有高純度的惰性氣體，在尚未 操作時(shí)，兩片簧片并未接觸、外加的磁場(chǎng)使兩片簧片端點(diǎn)位置附近產(chǎn)生不同的極性， 結(jié)果兩片不同極性的簧片將互相吸引并閉合。依此技術(shù)可做成非常小尺寸體積的切 換組件，并且切換速度非?？焖?、且具有非常優(yōu)異的信賴性。永久磁鐵的方位和方 向確定何時(shí)以及多少次開(kāi)關(guān)打開(kāi)和關(guān)閉。 如此形成一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)：當(dāng)永久磁鐵靠近干簧管或繞在干簧管上的線圈通電形成 的磁場(chǎng)使簧片磁化時(shí)，簧片的觸點(diǎn)部分就會(huì)被磁力吸引，當(dāng)吸引力大于簧片的彈力 時(shí)，常開(kāi)接點(diǎn)就會(huì)吸合；當(dāng)磁力減小到一定程度時(shí)，接點(diǎn)被簧片的彈力打開(kāi)。

15、 2.3.2電路如下圖所示: H1是一個(gè)干簧管,當(dāng)門(mén)閉合時(shí),H1吸合,C1兩端點(diǎn)位相同,Q1截止,Q2也截止；當(dāng) 門(mén)打開(kāi)時(shí),干簧管觸點(diǎn)打開(kāi),有一個(gè)電流流過(guò)Q1的發(fā)射極、R32（和H12并聯(lián)）、C1、 R31、地，使得Q2飽和導(dǎo)通,輸出低電平0給單片機(jī),發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 圖（12）干簧管控制電路 2.3.3硬件設(shè)計(jì)報(bào)警模塊 P3.2（INT0）連接防盜探測(cè)器,用來(lái)檢測(cè)盜情，如果盜情發(fā)生,觸發(fā)外部中斷0,MCU 接到報(bào)警信號(hào)以后,開(kāi)始啟動(dòng)LED等閃爍報(bào)警,同時(shí)啟動(dòng)100dB的聲音報(bào)警,來(lái)震懾入 室的小偷。 報(bào)警模塊電路如圖 pj imp 二訐E rr sintI P)*T FlAfliir P3 J

16、iRT 鬥 li!M 刃 3-A*1| F 3iA11 *2 IA3 F WT* rj 7CM dgli ES_打痕 HET 圖（13）設(shè)計(jì)proteus仿真圖 Hi ro i.i如i Pli 3-AJffiO- W知畑 rti 4!jM ID rti void ini t_tx() _ EA=1; EX0=1; IP=0X00; void mai n() p2_3=1; ini t_tx(); void tx0() in terrupt 0 p2_3=0; 3、各模塊與TC35之間的通訊 3.1、總電路系統(tǒng)組成： 各模塊與TC35之間的通訊由于在室內(nèi)，且各各模塊又安裝在室內(nèi)不同的地 方，要把

17、各各模塊連接起來(lái)布線就比較麻煩。所以采用無(wú)線傳輸比較合理。 3.2、模塊原件介紹 傳輸采用315/433MHZ勺DF無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊 315/433MHZ的 DF無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的介紹： 315/433MHZ的 DF無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊抓藥由 PT2262/PT2272芯片組成。傳輸距離比較 理想，一般能達(dá)到600米以上。 PT2262/2272最多可有12位（A0-A11 ）三態(tài)地址端管腳（懸空，接高電平，接低電 平），任意組合可提供531441地址碼，PT2262最多可有6位（D0-D5）數(shù)據(jù)端管腳, 設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出。 編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼

18、、同步碼組成一個(gè)完整的碼字， 解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，VT腳才輸出高電平, 與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連 續(xù)發(fā)射。 COHT JI J2 PLO F訂 PL3 PL3 FL4 FL5 PLfl PL7 室; Mi L9 Ti IW! CSTK WR 2 J LM LQ -2g |卜缶| F 口 Pi* Pl? 圖（14） PT2262發(fā)射電路 接收電路，兩部分通訊通過(guò)無(wú)線的發(fā)射模塊和接 使用相同的地址碼。 器, 圖（14）發(fā)射電路和圖（15） 收模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩部分均有撥碼 圖（14）發(fā)射電路接于溫度、外人闖入、煤

19、氣泄漏、煙霧火災(zāi)各各模塊的報(bào)警 輸出端 （15）接收電路與GT35接通 4、TC35 GSM 模塊 4.1、總體設(shè)計(jì) 利用GSM勺短信息功能，把無(wú)線控制的智能家居安保系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)建立在的GSM 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上。通過(guò)PT2272傳來(lái)的信息，通過(guò)單片機(jī)處理，編輯不同信息內(nèi)容的短息 由TC35 GSM模塊發(fā)送的用戶的手機(jī)上。 4.2、TC35 簡(jiǎn)介 GS基帶處理器集成了一個(gè)與ISO 7816-3 IC Card標(biāo)準(zhǔn)兼容的SIM接口。為了適 合外部的SIM接 口，該接口連接到主接口 （ZIF連接器）。在GSM11.1為SIM卡預(yù)留5個(gè) 引腳的基礎(chǔ)上，TC35在ZIF連接器上為SIM卡接口預(yù)留了 6個(gè)引腳，

20、所添加的CCIN引腳 用來(lái)檢測(cè)SIM卡支架中是否插有SIM卡。當(dāng)插入SIM卡，該引腳置為高電平，系統(tǒng)方可 進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 短消息服務(wù)作為GSI網(wǎng)絡(luò)的一種基本的業(yè)務(wù)，它可以通過(guò)服務(wù)中心來(lái)對(duì)文本信息 進(jìn)行收發(fā)和存儲(chǔ)，而且其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、傳輸特性好，為數(shù)據(jù)的采集提供了便捷的 無(wú)線傳輸通道。所以為了實(shí)現(xiàn)報(bào)警顯示，在本報(bào)警顯示系統(tǒng)中利用GS的短信息功能， 把報(bào)警系統(tǒng)建立在的GSM網(wǎng)絡(luò)上，進(jìn)行報(bào)警信息的收發(fā) F1P Pit P12 Pl P14 F15 P1& INTI nm TJ TO ESvp XI XJ RE 呂 ET RD WK F5EN 站 21 11 23 24 25 托 27 2 10 n 30 r 2P RXD TXD AJ.EP fl 1 2 3 J- fi.- Mp2F2MPP2戰(zhàn)P2 8 IT To II Rl OTTT R2OOT Tl OUT T2OOT C2+ C2 - U3 MAX132ACPE(I6) J4 圖（16）通訊模塊TC35與單片機(jī)的連接電路設(shè)計(jì) 通訊模塊TC35與單片機(jī)的連接電路如圖（16）所示，J4為通訊模塊TC35勺串口 端，它通過(guò)串