传感器智能家居设计报告

南通大学课程设计报告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：1412011064南通大学课程设计报告目录1设计目的及要求...........................................................................................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显示器件介绍.............................................................................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2.2.1MQ-2/MQ-7气体传感器...........................................................72.2.2A/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……………………………………………124TC35GSM模块.............................................14参考文献………………………………………………………………..15南通大学课程设计报告第1页智能家居监控系统设计1、设计目的及要求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、舒适、安全、便利、环保的家居环境。智能家居是一个多功能的系统，包括家庭内部的安全防范、家居布线系统、家电控制、远程的视频监控系统等。家居智能化设计包括传感器的检测，信号的传递，结果处理等。但现在仍未普及，而且目前智能家居的国际标准未成热，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：利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。在此基础上增加检测项目并具有可行性，加分。除环境监测项目外，也可增加人体信号检测等。）。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设计要求：（1）用Protel画出设计原理图；（2）采用QuatersII、MaxplusII、multisim（EWB）、pspice、Proteus中的一种或几种软件，完成系统电路图部分或全部仿真，在设计说明书中体现仿真结果；（3）写设计说明书；南通大学课程设计报告第2页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通讯作为电路主要器件构建GSM通讯模块实现无线报警控制，并通知用户。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：本模块主要介绍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网传到用户手机。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，可利用温度传感器（DS18B20）测量室内多处环境的温度；●此传感器测温范围为-55℃～＋125℃，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；●DS18B20为单线数字温度传感器，控制简单；南通大学课程设计报告第3页●价格便宜，市场价不到10元一个；●如图DS18B20体积小。图（2）DS18B20外部封装形式一2.1.2显示器件介绍如下：图（3）LCD1602的实物图●显示电路由lcd1602和上拉电阻组成。●LCD1602能够显示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，接线简单；LCD1602价格便宜且使用比较成熟；（4）LCD1602的管脚功能图南通大学课程设计报告第4页图（5）LCD1602的接线图2.1.3硬件设计电路：本温度检测模块由DS18820温度传感器检测当前温度，并将结果送入单片机，由89C205I单片机对送来的测量温度读数进行计算和转换，井将此结果送出液晶显示屏显示。由图（6）可看到，本电路主要由DSl8820温度传感器、89C2051单片机和声音报警及外围电路组成。由于考虑到家居室内的环境比较良好，且不需要相当精确的检测，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显示单片机组成。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仿真图南通大学课程设计报告第5页●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voidInit_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：unsignedcharReadByte(void){unsignedchari,k;i=8;k=0;while(i--){DQ=1;_nop_();_nop_();DQ=0;k=k1;南通大学课程设计报告第6页DQ=1;if(DQ)k|=0x80;Delay_us(60);}return(k);}●写18B20时序：写18B20程序voidwr_ds18_1(chardat){signedcharidatai=0;unsignedcharidataj;bittestb;for(j=1;j=8;j++){testb=dat&0x01;dat=dat1;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_();}}}南通大学课程设计报告第7页2.2智能家居——煤气泄漏检测2.2.1MQ-2/MQ-7气体传感器MQ-2实物图MQ-2气体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加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。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，所以根据技术参数表可知，我所选取的分压电阻为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，所以输出电压近似5v，符合A/D转换芯片是ADC0809模拟输入电压的要求。南通大学课程设计报告第8页2.2.2A/D转换电路选用的A/D转换芯片是ADC0809，ADC0809转换精度满足要求，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：电位器电阻变化表示气体传感器检测的气体浓度的变化，调整电位器的阻值改变模拟输入电压。经A/D转换到单片机内进行处理，采集到的数据送入LED显示出。若气体浓度大于设定的某一数值，将发出声光报警。南通大学课程设计报告第9页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ucharin0,in1;init();while(1){in0=adin0();write0(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，逐一位选（P2口），逐一显示（P0口）。数码管显示程序设计voidwrite0(ucharnum){uchari,j,k;k=num/100;南通大学课程设计报告第10页j=num%100/10;i=num%10;P2=0xff;P0=dulatab[k];wei1=0;delay(4);P2=0xff;P0=dulatab[j];wei2=0;delay(4);P2=0xff;P0=dulatab[i];wei3=0;delay(4);}2.3、智能家居——外人闯入2.3.1干簧管简介图（11）干簧管结构图干簧管通常有两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，有的还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，并留有一定间隙或相互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结构简单、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单，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个微米，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、外加的磁场使两片簧片端点位置附近产生不同的极性，南通大学课程设计报告第11页结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，并且切换速度非常快速、且具有非常优异的信赖性。永久磁铁的方位和方向确定何时以及多少次开关打开和关闭。如此形成一个转换开关：当永久磁铁靠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，当吸引力大于簧片的弹力时，常开接点就会吸合；当磁力减小到一定程度时，接点被簧片的弹力打开。2.3.2电路如下图所示：H1是一个干簧