智能家具之家電控制系統(tǒng)—基于單片機的燈光智能控制以及煤氣泄漏報警的設(shè)計

1、洛 陽 理 工 學(xué) 院課 程 設(shè) 計 報 告 課程名稱 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 設(shè)計題目 智能家具之家電控制系統(tǒng) 專 業(yè) 計算機應(yīng)用技術(shù) 班 級 Z120554 學(xué) 號 Z12055429 姓 名 宋衛(wèi)青 完成日期 2015-1-8 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書設(shè)計題目：智能家具之家電控制系統(tǒng)基于單片機的燈光智能控制以及煤氣泄漏報警的設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容與要求：基于STC89C52單片機的智能家電的設(shè)計，用紅外發(fā)射模塊和遙控器實現(xiàn)智能燈光的模擬控制設(shè)計，控制的燈有：臥室燈、客廳燈，廁所燈，庭院燈以及煤氣報警燈，MQ-2氣體傳感器模塊用于檢測煤氣是否泄漏等。要求如下：1.能夠用遙控器通過紅外模塊實現(xiàn)各個燈的

2、開關(guān)。2.能夠?qū)崿F(xiàn)多個以及單個燈的開關(guān)。3.能夠檢測氣體的濃度，當(dāng)氣體濃度過高時實現(xiàn)蜂鳴器的報警以及實現(xiàn)報警燈的閃爍 指導(dǎo)教師： 李志先 2015 年 1月 8 日課 程 設(shè) 計 評 語 成績： 指導(dǎo)教師：_ 年 月 日洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告一 實訓(xùn)目的1.了解物聯(lián)網(wǎng)的概念2.通過實訓(xùn)對智能家居有一個簡單的認(rèn)識3.鍛煉學(xué)生的操作能力與動手能力4.培養(yǎng)小組成員的合作精神二 實訓(xùn)內(nèi)容 基于STC89C52單片機的智能家電的設(shè)計，用紅外發(fā)射模塊和遙控器實現(xiàn)智能燈光的模擬控制設(shè)計，控制的燈有：臥室燈、客廳燈，廁所燈，庭院燈以及煤氣報警燈，MQ-2氣體傳感器模塊用于檢測煤氣是否泄

3、漏等。1.邏輯總框圖:臥室燈客廳燈廁所燈庭院燈煤氣報警燈STC89C52紅外發(fā)射模塊MQ-2氣體傳感器模塊 圖 1 家電系統(tǒng)控制總框圖2.遙控器按鍵模塊如下圖所示：012345678 圖 23.遙控器按鍵模擬燈光顯示功能如下：燈（標(biāo)志）模擬的燈實物數(shù)字控制L0臥室1L1廁所2L2客廳3L3庭院4L0、L1臥室燈和廁所燈5L0、L1、L2臥室燈和廁所燈、客廳燈6L0、L2臥室燈和客廳燈7L0、L1、L2、L3臥室燈和廁所燈、客廳燈、庭院燈8 燈滅燈滅0/9圖34.設(shè)計所需的元件：元件名稱 型號 數(shù)量/個單片機 STC89C52 1 晶振 12MHz 1按鍵遙控器 1電阻 10K 9電源 5V 1

4、導(dǎo)線 若干氣體傳感器 MQ-2 1蜂鳴器 1Led燈 5三、單元電路設(shè)計：1.主控制系統(tǒng)單片機中央處理系統(tǒng)的方案設(shè)計，選用STC2單片機作為中央處理器，如下圖所示：該單片機除了擁有MCS-51系列單片機的所有優(yōu)點外，內(nèi)部還具有8K的在系統(tǒng)可編程FLASH存儲器，低功耗的空閑和掉電模式，極大的降低了電路的功耗，還包含了定時器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器等硬件，其硬件能符合整個控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲器芯片和定時器件，方便地構(gòu)成一個最小系統(tǒng)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強，性價比高。圖4 STC89C52引腳圖2.紅外線發(fā)射模塊圖 4圖5 碼值3.紅外發(fā)射原理/*- 名稱：紅外發(fā)射原理 修改

5、：無 內(nèi)容：通過紅外發(fā)射接收閃爍LED，同普通LED顯示程序相同。 由于主板集成了紅外38K調(diào)制，所以只需發(fā)送需要發(fā)送的碼即可-*/#include<reg52.h> /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義sbit IRSend=P12; /定義紅外發(fā)射sbit IRRev =P32; /接收接口sbit LED = P16; /演示LEDvoid Init_Timer0(void);/定時器初始化/ 主函數(shù)void main (void)Init_Timer0();while (1) /主循環(huán) LED = IRRev; /接收值反應(yīng)到LED /*- 定時

6、器初始化子程序-*/void Init_Timer0(void) TMOD |= 0x01; /使用模式1，16位定時器，使用"|"符號可以在使用多個定時器時不受影響 EA=1; /總中斷打開 ET0=1; /定時器中斷打開 TR0=1; /定時器開關(guān)打開/*- 定時器中斷子程序-*/void Timer0_isr(void) interrupt 1 TH0=0; /重新賦值 65.536ms TL0=0; IRSend=!IRSend;/發(fā)射管電平取反，表明以周期 65.536x2 ms時間閃爍4.紅外接收原理/*- 名稱：從紅外接收讀取電平信息 修改：無 內(nèi)容：從紅外接

7、收頭接收到信息反映到LED上-*/#include<reg52.h> /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義sbit LED=P10;/ 用sbit 關(guān)鍵字 定義 LED到P1.0端口，LED是自己任意定義且容易記憶的符號sbit IR_IN=P32;/主函數(shù)void main (void)while (1) /主循環(huán) LED=IR_IN; /主循環(huán)中添加其他需要一直工作的程序 3.MQ-2氣體傳感器原理MQ-2/MQ-2S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)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃

8、氣體濃度的增加而增大。使用簡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應(yīng)的輸出信號。MQ-2/MQ-2S氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器部件材料1氣體敏感層二氧化錫2電極金（Au）3測量電極引線鉑（Pt）4加熱器鎳鉻合金（Ni-Cr）5陶瓷管三氧化二鋁6防爆網(wǎng)100目雙層不銹鋼（SUB316）7卡環(huán)鍍鎳銅材（Ni-Cu）8基座膠木或尼龍9針狀管腳鍍鎳銅材（Ni-Cu）圖6圖 7自感應(yīng)器件MQ2參數(shù):A. 標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號參數(shù)名稱技術(shù)條件備注 Vc回路電壓15VAC or DC

9、VH加熱電壓5.0V±0.2 VAC or DC RL負(fù)載電阻可調(diào) RH加熱電阻31±3室溫 PH加熱功耗900mW B. 環(huán)境條件符號參數(shù)名稱技術(shù)條件備注 Tao使用溫度-10-50 Tas儲存溫度-20-70 RH相對濕度小于95%RH O2氧氣濃度21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)氧氣濃度會影響靈敏度特性最小值大于C. 靈敏度特性符號參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù)備注Rs敏感體表面電阻 3K-30K (1000ppm 異丁烷 )探測濃度范圍100ppm-10000ppm液化氣和丙烷300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm 甲烷300ppm-5000ppm 氫氣100pp

10、m-2000ppm 酒精 (3000/1000) 異丁烷濃度斜率 0.6標(biāo)準(zhǔn)工作條件 溫度： 20±2 Vc:5.0V±0.1V 相對濕度： 65%±5% Vh: 5.0V±0.1V預(yù)熱時間 不超過1小時MQ-2氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖所示(結(jié)構(gòu) A or B), 由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。4.蜂鳴器模塊原理 圖8蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，本文介紹如何用單片機驅(qū)動蜂鳴器，他廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電話機等電子產(chǎn)品

11、中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.515V直流工作電壓），多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。電磁式蜂鳴器內(nèi)部構(gòu)成： 1. 防水貼紙 2. 線軸 3. 線圈4. 磁鐵 5. 底座6. 引腳7. 外殼8. 鐵芯 9

12、. 封膠10. 小鐵片11. 振動膜12. 電路板 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機IO引腳輸出的電流較小，單片機輸出的TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。S52增強型單片機實驗板通過一個三極管C8550來放大驅(qū)動蜂鳴器，原理圖如下圖9： 圖 95.電路實物設(shè)計圖 10四、軟件設(shè)計設(shè)計遙控器控制燈光的開關(guān)，蜂鳴器報警以及燈光閃爍，程序如下：#include<reg52.h> /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#include "intrin

13、s.h"#define uchar unsigned char/宏定義無符號字符型#define uint unsigned int /宏定義無符號整型sbit IR=P32; /紅外接口標(biāo)志#define DataPort P1 /定義數(shù)據(jù)端口 程序中遇到DataPort 則用 P1 替換sbit LATCH1=P20; /定義鎖存使能端口 段鎖存sbit LATCH2=P21; /位鎖存sbit BJD=P14;sbit DOUT=P20; /定義單片機P2口的第1位 （即P2.0）為傳感器的輸入端sbit speak=P23;void delay() /延時程序uchar m,

14、n,s;for(m=20;m>0;m-)for(n=20;n>0;n-)for(s=248;s>0;s-);void delaylb() /大概0.5ms左右的延時uchar a;for(a=450;a>0;a-)_nop_();/*- 全局變量聲明-*/unsigned char code dofly_DuanMa10=0xff,0xfe,0xfd,0xdf,0xbf,0xbe,0xbd,0x9e,0x9c,0xff; / 顯示led燈 L0,L1,L5,L6unsigned char code dofly_DuanMa10=0x00,0x01,0x02,0x04,0

15、x08,0x03,0x07,0x05,0x0f,0x00; / 顯示led燈 L0,L1,L5,L6 ,0xbe,0xbd,0x9e,0x9c,0xffunsigned char irtime; /紅外用全局變量bit irpro_ok,irok;unsigned char IRcord4;unsigned char irdata33;/*- 函數(shù)聲明-*/void Ir_work(void);void Ircordpro(void);/*- 定時器0初始化-*/void TIM0init(void)/定時器0初始化 TMOD=0x02; /定時器0工作方式2，TH0是重裝值，TL0是初值 T

16、H0=0x00; /重載值 TL0=0x00; /初始化值 ET0=1; /開中斷 TR0=1; /*- 外部中斷0初始化-*/void EX0init(void) IT0 = 1; /指定外部中斷0下降沿觸發(fā)，INT0 (P3.2) EX0 = 1; /使能外部中斷 EA = 1; /開總中斷/*- 定時器0中斷處理-*/void tim0_isr (void) interrupt 1 using 1 irtime+; /用于計數(shù)2個下降沿之間的時間/*- 外部中斷0中斷處理-*/void EX0_ISR (void) interrupt 0 /外部中斷0服務(wù)函數(shù) static unsign

17、ed char i; /接收紅外信號處理 static bit startflag; /是否開始處理標(biāo)志位if(startflag) if(irtime<63&&irtime>=33)/引導(dǎo)碼 TC9012的頭碼，9ms+4.5ms i=0; irdatai=irtime;/存儲每個電平的持續(xù)時間，用于以后判斷是0還是1 irtime=0; i+; if(i=33) irok=1; i=0; elseirtime=0;startflag=1;/*- 鍵值處理-*/void Ir_work(void) /紅外鍵值散轉(zhuǎn)程序 switch(IRcord2) /判斷第三個數(shù)

18、碼值 case 0x16:DataPort=dofly_DuanMa0;break;/0 按下遙控器上面0的按鍵燈滅 case 0x0c:DataPort=dofly_DuanMa1;break;/L0 顯示相應(yīng)的燈亮 case 0x18:DataPort=dofly_DuanMa2;break;/L1 case 0x5e:DataPort=dofly_DuanMa3;break;/L5 case 0x08:DataPort=dofly_DuanMa4;break;/L6 case 0x1c:DataPort=dofly_DuanMa5;break;/L0，L6 case 0x5a:DataP

19、ort=dofly_DuanMa6;break;/L1，L6 case 0x42:DataPort=dofly_DuanMa7;break;/L1，L5，L6 case 0x52:DataPort=dofly_DuanMa8;break;/L0，L1，L5，L6 case 0x4a:DataPort=dofly_DuanMa9;break;/燈滅 default:break; irpro_ok=0;/處理完成標(biāo)志 /*- 紅外碼值處理-*/void Ircordpro(void) /紅外碼值處理函數(shù) unsigned char i, j, k; unsigned char cord,value

20、; k=1; for(i=0;i<4;i+) /處理4個字節(jié) for(j=1;j<=8;j+) /處理1個字節(jié)8位 cord=irdatak; if(cord>7) /大于某值為1，這個和晶振有絕對關(guān)系，這里使用12M計算，此值可以有一定誤差 value|=0x80; if(j<8) value>>=1; k+; IRcordi=value; value=0; irpro_ok=1;/處理完畢標(biāo)志位置1/*- 主函數(shù)-*/void main(void) int i; EX0init(); /初始化外部中斷 TIM0init(); /初始化定時器/ LCD1602=0;/關(guān)閉數(shù)碼管/ cs88=0; /關(guān)閉點陣 DataPort=0x00; /取位碼 第