智能家居設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 南通大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 南通大學(xué) 傳感器與檢測(cè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 學(xué) 院：電氣工程學(xué)院班 級(jí)：電122姓 名：陳晨 學(xué) 號(hào)：1212021050 目錄一智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.1設(shè)計(jì)目的及要求11.2 智能家居溫度檢測(cè)11.2.1 DS18B20的簡(jiǎn)介11.2.2 設(shè)計(jì)思想21.2.3 Proteus仿真31.3 智能家居外人闖入31.3.1干簧管簡(jiǎn)介31.3.2 設(shè)計(jì)思想41.3.3 Proteus仿真41.4 智能家居氣體泄漏/火災(zāi)檢測(cè)41.4.1 MQ-2/MQ-7氣體傳感器41.4.2 設(shè)計(jì)思想61.4.3 proteus仿真7參考文獻(xiàn)：7附件8一智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)目的及要求

2、雖然視頻監(jiān)控系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代末就在中國(guó)市場(chǎng)興起，有很多公司推出了自己的智能家居系統(tǒng)，但是現(xiàn)在仍未得到普及，而且目前智能家居的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)尚未成熱，因此智能家居監(jiān)控系統(tǒng)存在廣闊的發(fā)展空間。利用所學(xué)的傳感器與檢測(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。要求（1）用Protel畫出設(shè)計(jì)原理圖；（2）采用Quaters II、Maxplus II、multisim（EWB）、pspice、

3、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 書中體現(xiàn)仿真結(jié)果；（3）寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；（4）每位同學(xué)必做；1.2 智能家居溫度檢測(cè)1.2.1 DS18B20的簡(jiǎn)介DS18B20是典型的單總線數(shù)字式溫度傳感器，工作電壓為35v，測(cè)量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送，在使用中不需要任何外圍元件。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)l 只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。l 在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。l 實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。l 測(cè)量溫度范圍在55.C

4、到125.C之間。l 數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。l 內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。TO92封裝的DS18B20的引腳排列見右圖，其引腳功能描述見表序號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)字輸入輸出引腳,開漏單總線接口引腳,當(dāng)使用寄生電源時(shí),可向電源提供電源3VDD可選擇的VDD引腳,當(dāng)工作于寄生電源時(shí),該引腳必須接地表DS18B20詳細(xì)引腳功能描述DS18B20 的溫度操作是使用16 位，也就是說(shuō)分辨率是0.0625。BIT15BIT11 是符號(hào)位，為了就是表示轉(zhuǎn)換的值是正數(shù)還是負(fù)數(shù)。1.2.2 設(shè)計(jì)思想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

5、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DS18B20 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。程序見附錄。1.2.3 Proteus仿真 1.3 智能家居外人闖入 1.3.1干簧管簡(jiǎn)介干簧管通常有兩個(gè)軟磁性材料做成的、無(wú)磁時(shí)斷開的金屬簧片觸點(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)成開關(guān)的常開或常閉觸點(diǎn)。干簧管比一般機(jī)械開關(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

6、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)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)以及多少次開關(guān)打開和關(guān)閉。如此形成一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(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

7、開接點(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。1.3.2 設(shè)計(jì)思想以干簧管作為傳感器，在主人進(jìn)入家門前需要先按下一個(gè)小開關(guān)，干簧管動(dòng)作但是不會(huì)產(chǎn)生警報(bào)。在有外人闖入時(shí)，因?yàn)椴恢烙虚_關(guān)的存在，干簧管動(dòng)作，小燈閃爍，蜂鳴器報(bào)警。起到防止外人進(jìn)入的作用。1.3.3 Proteus仿真1.4 智能家居氣體泄漏/火災(zāi)檢測(cè)1.4.1 MQ-2/MQ-7氣體傳感器 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

8、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。 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。 MQ-7氣體傳感器的氣敏材料，是用在清潔空氣中電導(dǎo)率低的二氧化錫(SnO2)。采用高低溫循環(huán)檢測(cè)方式 低溫（1.5V加熱）檢測(cè)一氧化碳，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中一氧化碳

9、氣體濃度增加而增大，高溫（5.0V 加熱）清洗低溫時(shí)吸附的雜散氣體。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-7傳感器對(duì)一氧化碳的靈敏度高，這種傳感器可檢測(cè)多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。 MQ-2基本電路1.4.2 設(shè)計(jì)思想利用MQ-2測(cè)量煙霧濃度，MQ-7測(cè)量可燃?xì)怏w濃度，輸入ADC0809中，分別進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信息送入單片機(jī)中，當(dāng)濃度超標(biāo)時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警裝置會(huì)動(dòng)作，用黃燈閃加蜂鳴器間隔發(fā)聲表示煙霧超標(biāo)，用紅燈加蜂鳴器長(zhǎng)發(fā)聲表示可燃?xì)怏w超標(biāo)。程序見附錄。1.4.3 proteus仿真參考文獻(xiàn)：1. 張毅剛.基于Proteus

10、的單片機(jī)課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).人民郵電出版社20122.施湧潮. 傳感器檢測(cè)技術(shù). 國(guó)防工業(yè)出版社20073.張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：高等教育出版社20084.趙勇. 傳感器敏感材料與器件.清華大學(xué)出版社20125.張洪潤(rùn). 傳感器應(yīng)用電路200例.北京航空航天大學(xué)出版社20066.張憲. 傳感器與測(cè)控電路.化學(xué)工業(yè)出版社20117.徐湘元. 傳感器及信號(hào)調(diào)理技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社20128周堅(jiān). 單片機(jī)輕松入門M. 北京：北京航空航天出版社 20029孫育才. MCS51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用M. 南京：東南大學(xué)出版社 200410公孫茂，馬寶匍，孫晨 單片機(jī)入口接口實(shí)例集

11、M. 北京：北京航空航天出版社 200211求是科技. PIC單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)和實(shí)例導(dǎo)航M. 北京：人民郵電出版社 200512龍澤明，顧立志，王桂蓮，陳光軍. MCS51單片機(jī)原理及工程應(yīng)用M. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社 2005.13胡輝.王曉，戴永成. 單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)M. 北京：中國(guó)水利水電出版社 200514蔡菲娜. 單片微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用M. 杭州：浙江大學(xué)出版社 200315.李廣第等. 單片機(jī)基礎(chǔ). 北京航天航空大學(xué)出版16.吳國(guó)敬等.單片機(jī)應(yīng)用和技術(shù). 中國(guó)電力出版17. 王衛(wèi)星等.單片機(jī)原理與應(yīng)用開發(fā)技術(shù). 中國(guó)水利水電出版社附件1. 溫度檢測(cè)#include#incl

12、ude INTRINS.Hsbit DQ = P20;/DQ端sbit p3_2 = P32;sbit p3_5 = P35;unsigned char temp1;/高位unsigned char temp0;/低位unsigned char f;unsigned char duan10=0xC0,0x0F9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;float tem;void delay_18B20(int i) while(i-); return;void delay(unsigned int count)unsigned int i;while(

13、count)i=200;while(i0)i-;count-; void Delay_us(unsigned char n)unsigned char i;i=0;while(in)i+;return;void wr_ds18_1(char dat)/溫度傳感器寫操作設(shè)置 signed char idata i=0; unsigned char idata j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb) /寫一 DQ=0; _nop_(); _nop_(); DQ=1; delay_18B20(8); else /寫0 DQ=0; delay_18B20(8); DQ=

14、1; _nop_(); _nop_(); void Init_18B20(void) DQ=0; delay_18B20(103); DQ=1; delay_18B20(4); delay(1); wr_ds18_1(0xcc); wr_ds18_1(0x44); unsigned char ReadByte(void)/溫度傳感器讀操作unsigned char i,k;i=8;k=0;while(i-)DQ=1; _nop_();_nop_(); DQ=0; k=k1;DQ=1;if(DQ) k|= 0x80;Delay_us(60);return(k);void tempture(voi

15、d) DQ=0; delay_18B20(103); DQ=1; delay_18B20(4); delay(1); wr_ds18_1(0xcc); wr_ds18_1(0xbe); temp0=ReadByte();/diwei temp1=ReadByte();/gaowei f=temp1&0xf8; if(f)temp1=temp1;if(temp0=0)temp1+;temp0=temp0+1; tem=(temp1*256+temp0)/16;void main() p3_2=1; while(1) int h,l; Init_18B20(); /18B20初始化/lcd_cle

16、ar();tempture();/使用該函數(shù)獲得溫度 if(tem34|tem18) p3_2=0;/不正常溫度聲音報(bào)警else p3_2=1; h=(int)tem/10; l=(int)tem%10;P1=duanl;P0=duanh; delay_18B20(20000); /等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 delay_18B20(20000); 2. 外人闖入#includesbit P2_7=P27;sbit P1_0=P10;void delay(char time) char i,j;for(i=0;itime;i+)for(j=0;j110;j+;void main()EA=1;P2_7=0;w

17、hile(1)if(P1_0=0)EX0=0;else EX0=1;void in() interrupt 0P2_7=1;delay(100);P2_7=0;delay(100);3. 氣體泄漏/火災(zāi)檢測(cè)#include #define uchar unsigned charsbit p1_7=P17;sbit CLK=P13;sbit ST=P12;sbit OE=P10;sbit EOC=P11;sbit P1_6=P16;sbit P2_0=P20;uchar count;void delay(uchar time) /延時(shí)uchar i,j;for(i=0;itime;i+)for(j=0;j110;j+);void init() P2=0xff; EA = 1; TMOD = 0x02; /T0方式2 TH0=216; /T0中斷產(chǎn)生CLK信號(hào) TL0=216; TR0=1; ET0=1; ST=0; OE=0; uchar adin1()uchar value;OE=0;EOC=1;ST=0;delay(10);ST=1;delay(10);ST=0;while(!