室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、太原工業(yè)學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告系 部 名 稱： 電子工程系 項(xiàng) 目 名 稱： 室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng) 指 導(dǎo) 教 師： 陸 鋒 申 請(qǐng) 者： 馮國(guó)棟 年 級(jí) 專 業(yè)： 11級(jí)電子信息工程 申 請(qǐng) 日 期： 2013年11月24日 聯(lián) 系 電 話： 一、 項(xiàng)目主要內(nèi)容本項(xiàng)目將利用單片機(jī)與傳感器等電子器件，設(shè)計(jì)一款實(shí)用方便的室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。設(shè)計(jì)分為兩個(gè)模塊，室內(nèi)模塊和室外模塊。室內(nèi)模塊主要功能是：測(cè)量室內(nèi)溫度和濕度、火災(zāi)監(jiān)測(cè)報(bào)警、煙霧（或有害氣體）監(jiān)測(cè)報(bào)警；室外模塊的主要功能是：測(cè)量室外溫濕度。兩個(gè)模塊可以通過(guò)無(wú)線（采用ZigBee）連接，單片機(jī)將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處

2、理，將溫度、濕度及室內(nèi)外溫差顯示在LCD顯示器上；當(dāng)出現(xiàn)火情、有害氣體泄漏時(shí)，蜂鳴器用不同頻率的響聲分別對(duì)各種情況進(jìn)行預(yù)警。二、 項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新1.設(shè)計(jì)的室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)靈巧、簡(jiǎn)便。2.將日常生活中需要的幾種監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的整合。最主要的是設(shè)計(jì)了溫濕檢測(cè)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、煙霧及有害氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警。3.可以用我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)，外接風(fēng)扇、水霧噴灑或換氣系統(tǒng)。根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)風(fēng)扇、根據(jù)濕度噴灑水霧或根據(jù)空氣質(zhì)量開關(guān)換氣系統(tǒng)。4.使用了ZigBee近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)。三、 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路包括室內(nèi)模塊和室外模塊。室內(nèi)模塊相當(dāng)于協(xié)調(diào)器，使用了STM32和CC2530兩款芯片，主要用于

3、檢測(cè)室內(nèi)溫濕度并顯示、監(jiān)測(cè)火災(zāi)、有毒氣體以及報(bào)警裝置、接收室外溫濕信息并顯示、控制繼電器等。室外模塊相當(dāng)與終端設(shè)備，使用CC2530芯片，主要用于檢測(cè)室外或其他地方溫濕參數(shù)，并把這些參數(shù)無(wú)線發(fā)射到室內(nèi)模塊進(jìn)行顯示。下面是主要的硬件設(shè)計(jì)。1. STM32核心板電路圖2. CC2530核心板電路圖3. 電源電路設(shè)計(jì) ASM117-3.3是5V轉(zhuǎn)3.3V芯片4. DS18B20電路設(shè)計(jì)5. DHT11電路設(shè)計(jì) 6. 火災(zāi)、煙霧監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì) 煙霧、有害氣體監(jiān)測(cè)使用MQ_2，利用紅外接受二極管監(jiān)測(cè)是否有火災(zāi)發(fā)生。LM393是一種低功率失調(diào)電壓雙比較器，它類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入

4、端和一個(gè)輸出端，兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同向輸入端，一個(gè)稱為反相輸入端。在比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓作參考電壓，另一端加一個(gè)待比較信號(hào)電壓。7. LCD顯示電路設(shè)計(jì)8. 繼電器電路設(shè)計(jì)9. 按鍵電路10. CC2530串口通信電路設(shè)計(jì)四、 部分軟件設(shè)計(jì)由于程序較長(zhǎng)，這里提供部分程序。1. STM32主程序部分#include stm32f10x.h#include delay.h#include sys.h#include USART.h#include LCD.h#include DHT11.h#include DS18B20.h#include MQ_2.h#include I

5、R.h#include LED.h#include BUZZER.h#include KEY.h#include RELAY.h#include Display.hvoid Deal_With(u8,u8);void Deal_Temp(u8,u8);extern unsigned char TH, TL, RH, RL;extern unsigned char temp7;extern u8 RES;int main(void)u8 ts = 0;u8 fs = 1;u8 mq = 0;u8 ir = 0;u8 h_norm = H_TEMP;u8 l_norm = L_TEMP;delay

6、_init();LED_Init();Buzzer();RELAY_Init();IR_Init();MQ_Init();USART1_Configuration();USARTx_NVIC_Configuration();LCD_Init(0x38,0x0c,0x06,0x01);DS18B20_WriteEEPROM();Scan_Key_Configuration(); while(1) DHT11_ReadData();DS18B20_ReadTemperature();Temp_Conversion();Slect_Model();mq = MQ_Scan();ir = IR_Sca

7、n();ts = Key_Scan();switch(ts)case KVALUE1 : fs = Set_LCD(ts); break;case KVALUE2 : h_norm = Set_H_Param(ts,fs); break;case KVALUE3 : l_norm = Set_L_Param(ts,fs); break;case KVALUE4 : Reset_Instrument(ts); break;default : break;switch(fs)case 0 : break;case 1 : Display_Indoor(); break;case 2 : Displ

8、ay_Outdoor_1(); break;case 3 : Display_Outdoor_2(); break;case 4 : Display_Set_Temp_Param(h_norm,l_norm); break;default : break;Deal_With(mq,ir);Deal_Temp(h_norm,l_norm); 2. CC2530監(jiān)測(cè)溫度程序#ifndef _DS18B20_H_#define _DS18B20_H_extern unsigned char Ds18b20Initial(void);extern void Temp_test(void);extern

9、 void Temp_Conversion(void);extern unsigned char temp7;extern unsigned char tflag;#endif#include iocc2530.h#include OnBoard.h#define uint unsigned int #define uchar unsigned char#define Ds18b20Data P0_6 /溫度傳感器引腳#define ON 0x01 /讀取成功返回0x00，失敗返回0x01#define OFF 0x00uchar temperature2; /存放溫度數(shù)據(jù)uchar temp

10、7;/存放分解的7個(gè)ASCII碼溫度數(shù)據(jù) uchar tflag;void Ds18b20Delay(uint k);void Ds18b20InputInitial(void);/設(shè)置端口為輸入void Ds18b20OutputInitial(void);/設(shè)置端口為輸出uchar Ds18b20Initial(void);void Ds18b20Write(uchar infor);uchar Ds18b20Read(void);void Temp_test(void); /溫度讀取函數(shù)void Temp_Conversion(void);/時(shí)鐘頻率為32Mvoid Ds18b20Del

11、ay(uint k) /*uint i,j; for(i=0;ik;i+) for(j=0;j 8000)Flag_1 = OFF; Status = Ds18b20Data; Ds18b20OutputInitial();/P0_6設(shè)置為輸出模式 Ds18b20Data = 1;/拉高總線 Ds18b20Delay(100); return Status;/主機(jī)往Ds18b20寫數(shù)據(jù)void Ds18b20Write(uchar infor) uint i; Ds18b20OutputInitial();/P0_6設(shè)置為輸出模式 /發(fā)送一個(gè)字節(jié) for(i=0;i= 1;/移位 /主機(jī)從Ds

12、18b20讀數(shù)據(jù)uchar Ds18b20Read(void) uchar Value = 0x00; uint i; Ds18b20OutputInitial();/P0_6設(shè)置為輸出模式 Ds18b20Data = 1;/總線拉高，準(zhǔn)備讀數(shù)據(jù) Ds18b20Delay(10); for(i=0;i= 1; Ds18b20OutputInitial();/P0_6設(shè)置為輸出模式 Ds18b20Data = 0;/拉低總線產(chǎn)生讀信號(hào) Ds18b20Delay(3); Ds18b20Data = 1;/釋放總線準(zhǔn)備讀數(shù)據(jù) Ds18b20Delay(3); Ds18b20InputInitial(

13、);/P0_6設(shè)置為輸入模式 /等待讀取數(shù)據(jù) if(Ds18b20Data = 1) Value |= 0x80; Ds18b20Delay(15); return Value;void Temp_test(void) /溫度讀取函數(shù) uchar V; Ds18b20Initial();/初始化 Ds18b20Write(0xcc);/逃過(guò) ROM Ds18b20Write(0x44);/溫度轉(zhuǎn)換命令 Ds18b20Initial(); Ds18b20Write(0xcc);/逃過(guò) ROM Ds18b20Write(0xbe);/讀DS1820溫度暫存器命令 temperature0 = Ds

14、18b20Read(); temperature1 = Ds18b20Read(); V = temperature1; V = 8; V = V | temperature0; if(V 0x0fff) tflag = 0; else tflag = 1; Ds18b20Initial();void Temp_Conversion(void) uchar temp_data_1,temp_data_2; uint TempDec; temp_data_1 = temperature1; temp_data_1 &= 0xf0;/取高4位 if (temp_data_1 = 0xf0)/判斷是

15、正溫度還是負(fù)溫度讀數(shù) /負(fù)溫度讀數(shù)求補(bǔ),取反加1,判斷低8位是否有進(jìn)位 if (temperature0=0) /有進(jìn)位,高8位取反加1 temperature0 = temperature0+1; temperature1 = temperature1+1; else /沒進(jìn)位,高8位不加1 temperature0 = temperature0+1; temperature1 = temperature1; /取高字節(jié)低4位(溫度讀數(shù)高4位)，注意此時(shí)是12位精度 temp_data_1 = temperature1 4; /組合成完整數(shù)據(jù) temp_data_1 = temp_data_

16、1 | temp_data_2; temp0 = temp_data_1/100+0x30;/取百位轉(zhuǎn)換為ASCII碼 temp1 = (temp_data_1%100)/10+0x30;/取十位轉(zhuǎn)換為ASCII碼 temp2 = (temp_data_1%100)%10+0x30;/取個(gè)位轉(zhuǎn)換為ASCII碼 temperature0 &= 0x0f;/取小數(shù)位轉(zhuǎn)換為ASCII碼 /625=0.0625*10000，表示小數(shù)部分,擴(kuò)大1萬(wàn)倍，方便顯示 TempDec = temperature0*625; temp3 = TempDec/1000+0x30;/取小數(shù)十分位轉(zhuǎn)換為ASCII碼 temp4 = (TempDec%1000)/100+0x30;/取小數(shù)百分位轉(zhuǎn)換為ASCII碼 temp5 = (TempDec%1000)%100)/10+0x30;/取小數(shù)千分位轉(zhuǎn)換為ASCII碼 temp6 = (TempDec%1000)%100)%10+0x30;/取小數(shù)萬(wàn)分位轉(zhuǎn)換為ASCII碼五、 項(xiàng)目總結(jié)1使用Altium Desicner軟件，完成了基于STM32F103VBT6最小系統(tǒng)的核心電路板的設(shè)計(jì)、基于CC2530