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

1、洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱(chēng)_ 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)_設(shè)計(jì)題目 _智能家具之家電控制系統(tǒng)_專(zhuān)業(yè)_ 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)_班級(jí)_ Z120554_學(xué)號(hào)_ Z12055429_姓名_ 宋衛(wèi)青_完成日期_2015-1-8_課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：智能家具之家電控制系統(tǒng)一基于單片機(jī)的燈光智能控制以及煤氣泄漏報(bào)警的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：基于STC89C52單片機(jī)的智能家電的設(shè)計(jì)，用紅外發(fā)射模塊和遙控器實(shí)現(xiàn)智能 燈光的模擬控制設(shè)計(jì)，控制的燈有：臥室燈、客廳燈，廁所燈，庭院燈以及煤氣報(bào) 警燈，MQ-2氣體傳感器模塊用于檢測(cè)煤氣是否泄漏等。要求如下：1.能夠用遙控器通過(guò)紅外模塊實(shí)現(xiàn)各個(gè)燈的開(kāi)關(guān)。2.能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)以及

2、單個(gè)燈的開(kāi)關(guān)。3能夠檢測(cè)氣體的濃度，當(dāng)氣體濃度過(guò)高時(shí)實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的報(bào)警以及實(shí)現(xiàn)報(bào)警燈 的閃爍指導(dǎo)教師：_20152015 年 1 1 月 8 8 日課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)成績(jī):指導(dǎo)教師：_洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告1實(shí)訓(xùn)目的1.了解物聯(lián)網(wǎng)的概念2.通過(guò)實(shí)訓(xùn)對(duì)智能家居有一個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)3.鍛煉學(xué)生的操作能力與動(dòng)手能力4.培養(yǎng)小組成員的合作精神二實(shí)訓(xùn)內(nèi)容基于STC89C52I片機(jī)的智能家電的設(shè)計(jì)，用紅外發(fā)射模塊和遙控器實(shí)現(xiàn)智能燈光的模擬控制設(shè)計(jì)，控制的燈有：臥室燈、客廳燈，廁所燈，庭院燈以及煤氣報(bào)警燈，MQ-2氣體傳感器模塊用于檢測(cè)煤氣是否泄漏等1.邏輯總框圖：臥室燈客廳燈廁所燈，庭院燈煤氣報(bào)警燈STC89C52

3、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:紅外發(fā)射模塊洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告2燈（標(biāo)志）模擬的燈實(shí)物數(shù)字控制L0臥室1L1廁所2L2客廳3L3庭院4LO、L1臥室燈和廁所燈5LO、L1、L2臥室燈和廁所燈、客廳燈6LO、L2臥室燈和客廳燈7LO、L1、L2、L3臥室燈和廁所燈、客廳燈、庭院燈8燈火燈火0/9圖 34.設(shè)計(jì)所需的元件：元件名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量/個(gè)單片機(jī)STC89C521晶振12MHz1按鍵遙控器1電阻10K9電源5V1導(dǎo)線若干氣體傳感器MQ-21蜂鳴器1Led燈5三、單元電路設(shè)計(jì):1.主

4、控制系統(tǒng)單片機(jī)中央處理系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，選用STC2單片機(jī)作為中央處理器，如下 圖所示：該單片機(jī)除了擁有MCS-5係列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)外，內(nèi)部還具有8K的 在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告3器，低功耗的空閑和掉電模式，極大的降低了電路的功洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告4耗，還包含了定時(shí)器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等硬件，其硬件能符合整個(gè)控制 系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲(chǔ)器芯片和定時(shí)器件， 方便地構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng) 整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高。圖 4 STC89C52 弓|腳圖2.紅外線發(fā)射模塊IRI IRR17331P140 Pl. 1P1 - 2 IP143 IP144

5、 I P1+5 I Fl . SI Pl F IRESET I MD/P3. OI TXD/P3. 1FfiTO/P3.2IHT1/P3. 3 IT0/P3. 4 I T1/P3. 5I VVR/P3. & IRD/P3-7 IXTAL2 IXTAL1Vss IV cc PO. O/ADOPO. 1/AD1 PO,2/AD2 PO, 3/AD3PO, 4/AD4 PO.5/AD5 PO.B/ADGPO.7/ADT EA/Vpp_ALE/PRO&PSEN?/ADl 5P2* S/AB14 P2.5/AD13 P2.4/AD12 P23/AD11 P2.2/AD1 0 P2,1/A

6、D3 P2. O/AD8紅外發(fā)送匪線132P20KP161R2_1!RR19 331洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告5紅外發(fā)送荒線I、VCC用戶碼：OOFFjCHANMEt45CHANNEL-46147WN MTIMH MT Pii.AVrPAU444043VO-1.-VC3L-*o0715D91619OdOC185Eooo081C5Aooo42524Ac惑圖5碼值3.紅外發(fā)射原理/*-名稱(chēng)：紅外發(fā)射原理修改：無(wú)內(nèi)容：通過(guò)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*/#in clude /包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功

7、能 寄存器的定義sbit IRSend=PM2; /定義紅外發(fā)射sbit IRRev =P3A2; /接收接口sbit LED = P1A6;/演示LEDvoid Init_TimerO(void); 定時(shí)器初始化洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告6/主函數(shù)void main (void)Ini t_TimerO();while (1)/主循環(huán)LED = IRRev;/接收值反應(yīng)到LED/*-定時(shí)器初始化子程序- */void Ini t_TimerO(void)TMOD |= 0 x01;個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響使用模式1,16位定時(shí)器，使用|符號(hào)可以在使用多EA=1;/總中斷打開(kāi)ET0=1;/定時(shí)器中斷打

8、開(kāi)TR0=1;/定時(shí)器開(kāi)關(guān)打開(kāi)/*-定時(shí)器中斷子程序- */void TimerO_isr(void) interrupt 1TH0=0;重新賦值65.536msTL0=0;IRSe nd=!IRSe nd;/發(fā)射管電平取反，表明以周期65.536x2 ms時(shí)間閃爍洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告74.紅外接收原理/*-名稱(chēng)：從紅外接收讀取電平信息修改：無(wú)內(nèi)容：從紅外接收頭接收到信息反映到LED上*/#in clude /包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能 寄存器的定義sbit LED=P1A0;/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(hào)sbi

9、t IR_IN=P3A2;/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-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(SnO)。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)的輸出信號(hào)。MQ-2/MQ-2S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)用的低成本傳感器洛陽(yáng)理工學(xué)院課

10、程設(shè)計(jì)報(bào)告8自感應(yīng)器件MQ 2參數(shù)：A.標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號(hào)參數(shù)名稱(chēng)技術(shù)條件備注Vc回路電壓15VAC or DCVH加熱電壓5.0V0.2 VAC or DCRL負(fù)載電阻可調(diào)RH加熱電阻31Q3 Q室溫PH加熱功耗900mWB.環(huán)境條件符號(hào)參數(shù)名稱(chēng)技術(shù)條件備注Tao使用溫度-10C-50CTas儲(chǔ)存溫度-20C-70CRH相對(duì)濕度小于95%RHO2氧氣濃度21%標(biāo)準(zhǔn)條件）取小值大于2氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特性C.靈敏度特性部件材料1氣體敏感層二氧化錫2電極金（Au）3測(cè)量電極引線鉑（Pt）圖 6圖 7洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告9符號(hào)參數(shù)名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)備注洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告10Rs敏感體表面電阻濃

11、度斜率3KQ-30KQ(1000ppm異丁烷)探測(cè)濃度范圍100ppm-10000ppm液化氣和丙烷a(3000/0.6300ppm-5000ppm丁烷1000)5000ppm-20000pp m甲烷異丁烷300ppm-5000ppm氫氣標(biāo)準(zhǔn)工作溫度：20C2C100ppm-2000ppm酒精條件Vc:5.0V土0.1V相對(duì)濕度：65%5% Vh:5.0V0.1V預(yù)熱時(shí)間不超過(guò)1小時(shí)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(cè)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

12、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(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器, 他廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電話機(jī)等電子產(chǎn)品中作發(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(lèi)型。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后， 振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電 磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)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F M洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告11作電壓），多諧振蕩器起振,輸出

13、1.52.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)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.封膠10.小鐵片11.振動(dòng)膜12.電路板蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)10引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸 出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。S52增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板通過(guò)一個(gè)三極管C8550來(lái)放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，原理圖如下圖9:圖 95.電路實(shí)物設(shè)計(jì)圖10洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告12四、軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)遙控器控制燈光的開(kāi)關(guān)，蜂鳴器報(bào)警以及燈光

14、閃爍，程序如下：#i nclude/包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#in elude intrin s.h#defi ne uchar un sig ned char宏 定義無(wú)符號(hào)字符型#define uint unsigned int /宏定義無(wú)符號(hào)整型sbit IR=P3A2;/紅外接口標(biāo)志#defi ne DataPort P1/定義數(shù)據(jù)端口程序中遇到DataPort則用P1替換sbit LATCH仁P2A0；sbitLATCH2=P2A1；sbitBJD=P1A4;sbit DOUT=P2A0；sbit speak=P2A3;void delay()uc

15、har m,n,s;for(m=20;m0;m-)for(n=20 ;n 0; n-)for(s=248;s0;s-);void delaylb() uchar a;for(a=450;a0;a-)_nop_();/定義鎖存使能端口段鎖存/位鎖存/定義單片機(jī)P2口的第1位（即P2.0）為傳感器的輸入端/延時(shí)程序/大概0.5ms左右的延時(shí)洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告13/*-全局變量聲明- */un sig nedchardofly_Dua nM a10=0 xff,0 xfe,0 xfd,0 xdf,0 xbf,0 xbe,0 xbd,0 x9e,0 x9c,0 xff;顯示led燈L0,L1,L

16、5丄6un sig nedchardofly_Dua nM a10=0 x00,0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x03,0 x07,0 x05,0 x0f,0 x00;顯示led燈L0,L1 ,L5,L6 ,0 xbe,0 xbd,0 x9e,0 x9c,0 xffunsigned char irtime;紅外用全局變量bit irpro_ok,irok;un sig ned char IRcord4;un sig ned char irdata33;/*-函數(shù)聲明- */void lr_work(void);void Ircordpro(void);/*-定時(shí)器0初始化-

17、 */void TIM0init(void)/定時(shí)器0初始化code/code洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告14TM0D=0 x02; /定時(shí)器0工作方式2,TH0是重裝值，TL0是初值THO=OxOO;重載值TLO=OxOO;初始化值ET0=1;/開(kāi)中斷TRO=1;/*-外部中斷O初始化- */void EXOi nit(void)ITO = 1;/指定外部中斷O下降沿觸發(fā)，INTO (P3.2)EXO = 1;/使能外部中斷EA = 1;/開(kāi)總中斷/*-定時(shí)器O中斷處理- */ void timO_isr (void) in terrupt 1 using 1irtime+;用于計(jì)數(shù)2個(gè)下降沿之

18、間的時(shí)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)洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告15static unsigned char i;static bit startflag;/接收紅外信號(hào)處理/是否開(kāi)始處理標(biāo)志位if(startflag)if(irtime=33) 引導(dǎo)碼TC9012的頭碼，9ms+4.5msi=0;irdatai=irtime;存儲(chǔ)每個(gè)電平的持續(xù)時(shí)間，用于以后判斷是irtime=0;i+;if(i=33)irok=1;i=0;elseirtime=0;startflag=1;/*-鍵值處理- */void lr_

19、work(void)switch(IRcord2)紅外鍵值散轉(zhuǎn)程序/判斷第三個(gè)數(shù)碼值0還是1洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告16case 0 x16:DataPort=dofly_DuanMaO;break;/O按下遙控器上面0的按鍵燈滅case 0 x0c:DataPort=dofly_Dua nMa1;break;/L0顯示相應(yīng)的燈亮case 0 x18:DataPort=dofly_Dua nMa2;break;/L1case 0 x5e:DataPort=dofly_Dua nMa3;break;/L5case 0 x08:DataPort=dofly_Dua nMa4;break;/L6ca

20、se 0 x1c:DataPort=dofly_DuanMa5;break;/L0, L6case 0 x5a:DataPort=dofly_DuanMa6;break;/L1,L6case 0 x42:DataPort=dofly_DuanMa7;break;/L1,L5，L6case 0 x52:DataPort=dofly_DuanMa8;break;/L0, L1，L5，L6case 0 x4a:DataPort=dofly_Dua nMa9;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)un sig ned char i, j, k;un sig ned char cord,value;k=1;for(i=0;i4;i+)/處理4個(gè)字節(jié)for(j=1;j7)/大于某值為1這個(gè)和晶振有絕對(duì)關(guān)系，這里使用12M計(jì)算，此值可以有一定誤差value|=0 x80;if(j=1;k+;IRcordi=value;value=0;irpro_ok=1;處理完畢標(biāo)志位置1/*-主函數(shù)- */void ma in (void)int i;EX0i nit();/初始化外部中斷TIM0i nit();/初始化定時(shí)器/LCD16