智能家居設(shè)計(jì)報(bào)告

1、南通大學(xué)傳感器與檢測(cè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書學(xué) 院：電氣工程學(xué)院班 級(jí)：電122姓 名：陳晨學(xué) 號(hào)：1212021050目錄一.智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.1.1 設(shè)計(jì)目的及要求1.1.2 智能家居一一溫度檢測(cè)1.1.2.1 DS18B20 的簡介1.1.2.2 設(shè)計(jì)思想2.1.2.3 Proteus 仿真 3.1.3 智能家居一一外人闖入3.1.3.1 干簧管簡介3.1.3.2 設(shè)計(jì)思想4.1.3.3 Proteus 仿真 .4.1.4 智能家居一一氣體泄漏/火災(zāi)檢測(cè)41.4.1 MQ-2/MQ-7 氣體傳感器 .4.1.4.2 設(shè)計(jì)思想6.1.4.3 proteus 仿真7.參考文獻(xiàn)：7.附件8.二智

2、能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)目的及要求雖然視頻監(jiān)控系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代末就在中國市場(chǎng)興起，有很多公司推出了自己 的智能家居系統(tǒng)，但是現(xiàn)在仍未得到普及，而且目前智能家居的國際標(biāo)準(zhǔn)尚未成熱， 因此智能家居監(jiān)控系統(tǒng)存在廣闊的發(fā)展空間。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)可通過無線方式連接到主機(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。要求(1)用Protel畫出設(shè)計(jì)原理圖；(2)采用 Quaters II、Maxpl

3、us II、multisim (EWB)、pspice、Proteus 中 的一種或幾種軟件，完成系統(tǒng)電路圖部分或全部仿真，在設(shè)計(jì)說明書中體現(xiàn)仿真結(jié)果；(3)寫設(shè)計(jì)說明書；(4)每位同學(xué)必做；1.2 智能家居一一溫度檢測(cè)1.2.1 DS18B20 的簡介DS18B20是典型的單總線數(shù)字式溫度傳感器,工作電壓為35v,測(cè)量結(jié)果以 912位數(shù)字量方具有線路簡單,式串行傳送， 在使用中不需要任何外圍元件。因此用它來組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng), 在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)。實(shí)際應(yīng)用中不

4、需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。測(cè)量溫度范圍在55.C到+ 125.C之間。數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9位到12位選擇。內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。TO-92封裝的DS18B20的弓|腳排歹見右圖，其引腳功能描述見表序號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)字輸入輸出弓1腳，開漏單總線接口引腳，當(dāng)使用寄生電源時(shí)， 可向電源提供電源3VDD可選擇的VDD弓|腳，當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，該引腳必須接地表DS18B20詳細(xì)引腳功能描述DS18B20的溫度操作是使用16位，也就是說分辨率是0.0625。BIT15BIT11是 符號(hào)位，為了就是表示轉(zhuǎn)換的值是正數(shù)還是負(fù)數(shù)。1.2.2 設(shè)計(jì)思想由于考慮到家

5、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檢測(cè)室內(nèi)溫度。該系統(tǒng)由集成溫度傳感器DS18B20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。程序見附錄。1.2.3 Proteus 仿真IEa FXTAU叩口 ADOPC.MD1IXTlGFO.A.D*p日-gRBTH1.TKDTPzxrs；P2.VA3pzAinPZJfMHiJUG 口FZ,IZ FZSA13F34M1IF2.7M15FIDFSflICXD1P3IMPjL3P1.4|R3.*F1 jSiF3由嗚而Pl.T口方扁R

6、TS - ： 5110 TIT 值1.3 智能家居一一外人闖入1.3.1 干簧管簡介干簧管通常有兩個(gè)軟磁性材料做成的、無磁時(shí)斷開的金屬簧片觸點(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、氮等）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) 成開關(guān)的常開或常閉觸點(diǎn)。干簧管比一般機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度高、工 作壽命長；而與電子開關(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

7、 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，并且切換速度非常快速、且具有非常優(yōu)異的信賴性。永久磁鐵的方位和方向確定何時(shí)以及多少次開關(guān)打開和關(guān)閉如此形成一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)：當(dāng)永久磁鐵靠近干簧管或繞在干簧管上的線圈通電形成 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。1.3.2 設(shè)計(jì)思想以干簧管作為傳感器，在主人進(jìn)入家門前需要先按下一個(gè)小開關(guān)， 干簧管動(dòng)作但 是不會(huì)產(chǎn)生警報(bào)。在有外人闖入時(shí)，因

8、為不知道有開關(guān)的存在，干簧管動(dòng)作，小燈 閃爍，蜂鳴器報(bào)警。起到防止外人進(jìn)入的作用。1.3.3 Proteus 仿真R 口的。 PO.|J(AD1 PO;寓重 pm PO目比4 用二岫:5 卬宣曲日 PCi FjWDTP? n/an P2.iia9 P2 3JAiO P23M11 P2，AM? F2SJA1U P2GR4 P2 7.16P3IWXU P3J.nXD P32lH，L 叼 3HNTIP3MQP4&T1 P”硬 '- 7.F -1.4 智能家居一一氣體泄漏/火災(zāi)檢測(cè)1.4.1 MQ-2/MQ-7 氣體傳感器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

9、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。產(chǎn)品型號(hào)Eg產(chǎn)品類型半導(dǎo)體澳元件標(biāo)假裝殿本 （黑皎木）檢測(cè)氣體可播氣體、煙露檢測(cè)昧度30 0_1 OOOOpps 可健氣曲)標(biāo)淮 電路 條件叵M審樂Vc24V DC加裝電壓V.5.腳土 0. 2V ACorDC負(fù)君電陽出可謂標(biāo)潴惻試 條件下氣敏元伴特 性加熱電阻玲310

10、 ±30 (室溫)加熱功耗為敏愿體表 面電1組Re2KQ -2皿0 (in 2000 pm 03Hl )員或度£Ra (in Bir/Ri (lOOCppi異丁 烷 14 5除度斜率aWCL 艮呼神' RiMcpi* C=3sJ標(biāo) 睢測(cè) 試條 件溫度、濕度2cnc±2ic ； 6茄標(biāo)唯惻試用路Vc：5.0V±0. IV；Q: 5. 0V±&r IT例y時(shí)間不少于則、時(shí)技術(shù)指標(biāo)觸感體功耗i p= 1位可用i+付下式：p ="、=加一砧 佶屋雅電阻f也），可用下式計(jì)直：Rb= （Vc/V-i） x孔由于轉(zhuǎn)換電路所輸出的模擬

11、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。MQ-7氣體傳感器的氣敏材料，是用在清潔空氣中電導(dǎo)率低的二氧化錫（SnO2）。采用高低溫循環(huán)檢測(cè)方式 低溫（1.5V加熱）檢測(cè)一氧化碳，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣 中一氧化碳?xì)怏w濃度增加而增大，高溫（5.0V加熱）清洗低溫時(shí)吸附的雜散氣體。 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(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ-7傳感器對(duì)一氧化碳的靈敏度高，這種傳感

12、器可檢測(cè)多種含一氧化碳的氣體，是款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。MQ-2基本電路1.4.2 設(shè)計(jì)思想利用MQ-2M量煙霧濃度，MQ-7測(cè)量可燃?xì)怏w濃度，輸入 ADC0809K分別進(jìn)行AD 轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信息送入單片機(jī)中，當(dāng)濃度超標(biāo)時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警裝置會(huì)動(dòng)作，用黃燈 閃加蜂鳴器間隔發(fā)聲表示煙霧超標(biāo)，用紅燈加蜂鳴器長發(fā)聲表示可燃?xì)怏w超標(biāo)。程 序見附錄。1.4.3 proteus 仿真IM*;TIeKsTrBxtl/MVrl ,!, CMIS己咽 FF ,上4“；：C t!H;HT_L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 .施鴻潮.傳感器

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14、設(shè)計(jì)和實(shí)例導(dǎo)航M. 北京：人民郵電出版社200512 龍澤明， 顧立志， 王桂蓮， 陳光軍 . MCS 51 單片機(jī)原理及工程應(yīng)用 M. 北京： 國防工業(yè)出版社2005.13 胡輝 . 王曉，戴永成. 單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)M. 北京：中國水利水電出版社200514 蔡菲娜 . 單片微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用 M. 杭州：浙江大學(xué)出版社200315 . 李廣第等 . 單片機(jī)基礎(chǔ). 北京航天航空大學(xué)出版16 . 吳國敬等 . 單片機(jī)應(yīng)用和技術(shù). 中國電力出版17 . 王衛(wèi)星等 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用開發(fā)技術(shù). 中國水利水電出版社附件 1. 溫度檢測(cè)#include<reg51.h>#inclu

15、de "INTRINS.H"sbit DQ = P2A0;/DQ 端sbit p3_2 = P3A2;sbit p3_5 = P3A5;unsigned char temp1;/高位unsigned char temp0;/低位unsigned char f;unsigned charduan10=0xC0,0x0F9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;float tem;void delay_18B20(int i)while(i-);return;void delay(unsigned int count)unsigned

16、int i;while(count)i=200;while(i>0)i-;count-;void Delay_us(unsigned char n)unsigned char i;i=0;while(i<n)i+;return;void wr_ds18_1(char dat)/ 溫度傳感器寫操作設(shè)置signed char idata i=0;unsigned char idata j;bit testb;for(j=1;j<=8;j+)testb=dat & 0x01;dat = dat>>1;if(testb) / 寫一DQ=0;_nop_();_nop

17、_();DQ=1;delay_18B20(8);else/寫 0DQ=0;delay_18B20(8);DQ=1;_nop_();_nop_();void Init_18B20(void)DQ=0;delay_18B20(103);DQ=1;delay_18B20(4);delay(1);wr_ds18_1(0xcc);wr_ds18_1(0x44); unsigned char ReadByte(void)/ 溫度傳感器讀操作 unsigned char i,k;i=8;k=0;while(i-)DQ=1;_nop_();_nop_();DQ=0;k=k>>1;DQ=1;if(D

18、Q) k|= 0x80;Delay_us(60);return(k);void tempture(void)DQ=0;delay_18B20(103);DQ=1;delay_18B20(4);delay(1);wr_ds18_1(0xcc);wr_ds18_1(0xbe);temp0=ReadByte();/diweitemp1=ReadByte();/gaowei f=temp1&0xf8;if(f)temp1=temp1;if(temp0=0)temp1+;temp0=temp0+1;tem=(temp1*256+temp0)/16;void main()p3_2=1;while(

19、1)int h,l;Init_18B20();/18B20/ lcd_clear();tempture();if(tem>34|tem<18) p3_2=0;/else p3_2=1;h=(int)tem/10;l=(int)tem%10;P1=duanl;P0=duanh;/ 使用該函數(shù)獲得溫度不正常溫度聲音報(bào)警初始化delay_18B20(20000);/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束delay_18B20(20000);2. 外人闖入#include<reg51.h>sbit P2_7=P2A7;sbit P1_0=P1A0;void delay(char time)char i,j;for(i=0;i<time;i+)for(j=0;j<110;j+;void main()EA=1;P2_7=0;while(1)if(P1_0=0)EX0=0;else EX0=1;void in() interrupt 0P2_7=1;delay(100);P2_7=0;delay(100);3. 氣體泄漏 / 火災(zāi)檢測(cè)#include <reg51.h>#define uch