傳感器智能家居設(shè)計(jì)報(bào)告概要(共18頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 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)： 專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)目錄2.1智能家居溫度檢測(cè)2.2.1.4軟件設(shè)計(jì)電路.52.2.4軟件設(shè)計(jì)電路.9102.3.4軟件設(shè)計(jì)電路.123各模塊與TC35之間的通訊124 TC35 GSM模塊.14參考文獻(xiàn).15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(xiàn)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

2、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(xiàn)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

3、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(xiàn)傳播與無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊模塊TC35通訊，無(wú)線(xiàn)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(xiàn)報(bào)警控制，并通知用戶(hù)。各模塊設(shè)計(jì)（軟、硬件設(shè)計(jì)）：2.1智能家居室內(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)G

4、SM網(wǎng)傳到用戶(hù)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-55125，精度為±0.5；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(xiàn)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。 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LCD160

5、2共有16腳排一排，可用一排排針接于單片機(jī)圖（4）、（5）為L(zhǎng)CD1602管腳功能圖和接線(xiàn)圖，接線(xiàn)簡(jiǎn)單；LCD1602價(jià)格便宜且使用比較成熟；（4）LCD1602的管腳功能圖圖（5）LCD1602的接線(xiàn)圖2.1.3硬件設(shè)計(jì)電路：本溫度檢測(cè)模塊由溫度傳感器檢測(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DSl8820溫度傳感器、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DS1

6、8B20 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。圖（6）溫度計(jì)設(shè)計(jì)proteus仿真圖當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到室內(nèi)溫度超過(guò)某一限定值時(shí)，發(fā)出聲音報(bào)警1）、溫度檢測(cè)電路DS18B20與芯片連接電路如圖 7所示：圖（7）DS18B20與單片機(jī)的連接2.1.4軟件設(shè)計(jì)電路：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(0

7、x44); 讀18B20時(shí)序： 讀18B20程序：unsigned char ReadByte(void)unsigned char i,k;i=8;k=0;while(i-)DQ=1; _nop_();_nop_(); DQ=0; k=k>>1; DQ=1;if(DQ) k|= 0x80;Delay_us(60);return(k); 寫(xiě)18B20時(shí)序： 寫(xiě)18B20程序void wr_ds18_1(char dat) signed char idata i=0; unsigned char idata j; bit testb; for(j=1;j<=8;j+) test

8、b=dat & 0x01; dat = dat>>1; if(testb) /寫(xiě)1 DQ=0; _nop_(); _nop_(); DQ=1; delay_18B20(8); else /寫(xiě)0 DQ=0; delay_18B20(8); DQ=1; _nop_(); _nop_(); 2.2 智能家居煤氣泄漏檢測(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

9、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。 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。2.2.2 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(mǎn)足要求，技術(shù)成熟ADC0809引腳及功能圖 聲音報(bào)警電路

10、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。2.2.4、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,in1;init();while(1)in0=adin0();write0(in0);in1=adin1();write1(in1);if(in0>150|in1>150) 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，

11、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=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、智能家居外人闖入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)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

12、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)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(lài)性。永久磁鐵的方位和方向確定何時(shí)

13、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(xiàn)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)。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

14、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 圖（13）設(shè)計(jì)proteus仿真圖2.3.4軟件程序設(shè)計(jì)：#include<reg51.h>sbit p2_3=P23;void init_tx() EA=1; EX0=1; IP=0X00;void main() p2_3=1; init_tx(); void tx0() interrupt 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

15、各各模塊連接起來(lái)布線(xiàn)就比較麻煩。所以采用無(wú)線(xiàn)傳輸比較合理。3.2、模塊原件介紹傳輸采用315/433MHZ的DF無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊315/433MHZ的DF無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊的介紹：315/433MHZ的DF無(wú)線(xiàn)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、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片P

16、T2272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。圖（14）PT2262發(fā)射電路圖（15）PT2272接收電路圖（14）發(fā)射電路和圖（15）接收電路，兩部分通訊通過(guò)無(wú)線(xiàn)的發(fā)射模塊和接收模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩部分均有撥碼器，使用相同的地址碼。圖（14）發(fā)射電路接于溫度、外人闖入、煤氣泄漏、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的短信息功能，把無(wú)線(xiàn)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)

17、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(hù)的手機(jī)上。4.2、TC35簡(jiǎn)介GSM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GSM11.11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，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GSM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

18、提供了便捷的無(wú)線(xiàn)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GSM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)。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的串口端，它通過(guò)串口芯片MAX232A與單片機(jī)89C52的連接。單片機(jī)89C52通過(guò)RXD和TXD腳實(shí)現(xiàn)對(duì)通訊模塊的收發(fā)信息的控制。圖（17）通訊模塊TC35實(shí)物圖參考文獻(xiàn)：1. 張毅剛. 基于Proteus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 2007 3.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(mén)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