智能家居設(shè)計報告

1、 南通大學(xué)課程設(shè)計報告 南通大學(xué) 傳感器與檢測課程設(shè)計報告書 學(xué) 院：電氣工程學(xué)院班 級：電122姓 名：陳晨 學(xué) 號：1212021050 目錄一智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計11.1設(shè)計目的及要求11.2 智能家居溫度檢測11.2.1 DS18B20的簡介11.2.2 設(shè)計思想21.2.3 Proteus仿真31.3 智能家居外人闖入31.3.1干簧管簡介31.3.2 設(shè)計思想41.3.3 Proteus仿真41.4 智能家居氣體泄漏/火災(zāi)檢測41.4.1 MQ-2/MQ-7氣體傳感器41.4.2 設(shè)計思想61.4.3 proteus仿真7參考文獻：7附件8一智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計1.1設(shè)計目的及要求

2、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)的傳感器與檢測技術(shù)知識，實現(xiàn)家居溫度、煤氣泄漏、外人闖入、火災(zāi)（煙霧）的檢測（以上檢測項目必做。在此基礎(chǔ)上增加檢測項目并具有可行性，加分。除環(huán)境監(jiān)測項目外，也可增加人體信號檢測等。）。各檢測節(jié)點可通過無線方式連接到主機，檢測到危險信號后，主機可采用聲光報警或遠程報警。要求（1）用Protel畫出設(shè)計原理圖；（2）采用Quaters II、Maxplus II、multisim（EWB）、pspice、

3、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)計說明 書中體現(xiàn)仿真結(jié)果；（3）寫設(shè)計說明書；（4）每位同學(xué)必做；1.2 智能家居溫度檢測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，測量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送，在使用中不需要任何外圍元件。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。DS18B20產(chǎn)品的特點l 只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。l 在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號。l 實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。l 測量溫度范圍在55.C

4、到125.C之間。l 數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。l 內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。TO92封裝的DS18B20的引腳排列見右圖，其引腳功能描述見表序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)字輸入輸出引腳,開漏單總線接口引腳,當(dāng)使用寄生電源時,可向電源提供電源3VDD可選擇的VDD引腳,當(dāng)工作于寄生電源時,該引腳必須接地表DS18B20詳細引腳功能描述DS18B20 的溫度操作是使用16 位，也就是說分辨率是0.0625。BIT15BIT11 是符號位，為了就是表示轉(zhuǎn)換的值是正數(shù)還是負數(shù)。1.2.2 設(shè)計思想由于考慮到家居室內(nèi)的環(huán)境比較良好，且不需要相當(dāng)精確的檢測，于是采用集成

5、溫度傳感器來檢測室內(nèi)溫度。該系統(tǒng)由集成溫度傳感器DS18B20 發(fā)光二極管(燈光報警) led顯示單片機組成。在led上顯示溫度值 當(dāng)室內(nèi)溫度低于某個數(shù)值或者高于某個數(shù)值時，發(fā)光二極管將發(fā)出報警信息。程序見附錄。1.2.3 Proteus仿真 1.3 智能家居外人闖入 1.3.1干簧管簡介干簧管通常有兩個軟磁性材料做成的、無磁時斷開的金屬簧片觸點，有的還有第三個作為常閉觸點的簧片。這些簧片觸點被封裝在充有惰性氣體(如氮、氦等)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。干簧管比一般機械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開

6、關(guān)相比，它又有抗負載沖擊能力強等特點，工作可靠性很高。干簧管的工作原理非常簡單，兩片端點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微米，玻璃管中裝填有高純度的惰性氣體，在尚未操作時，兩片簧片并未接觸、外加的磁場使兩片簧片端點位置附近產(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以及多少次開關(guān)打開和關(guān)閉。如此形成一個轉(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使簧片磁化時，簧片的觸點部分就會被磁力吸引，當(dāng)吸引力大于簧片的彈力時，常

7、開接點就會吸合；當(dāng)磁力減小到一定程度時，接點被簧片的彈力打開。1.3.2 設(shè)計思想以干簧管作為傳感器，在主人進入家門前需要先按下一個小開關(guān)，干簧管動作但是不會產(chǎn)生警報。在有外人闖入時，因為不知道有開關(guān)的存在，干簧管動作，小燈閃爍，蜂鳴器報警。起到防止外人進入的作用。1.3.3 Proteus仿真1.4 智能家居氣體泄漏/火災(zāi)檢測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

8、出信號。 MQ-2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。 由于轉(zhuǎn)換電路所輸出的模擬電壓隨著環(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，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)檢測方式 低溫（1.5V加熱）檢測一氧化碳，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中一氧化碳

9、氣體濃度增加而增大，高溫（5.0V 加熱）清洗低溫時吸附的雜散氣體。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應(yīng) 的輸出信號。 MQ-7傳感器對一氧化碳的靈敏度高，這種傳感器可檢測多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。 MQ-2基本電路1.4.2 設(shè)計思想利用MQ-2測量煙霧濃度，MQ-7測量可燃氣體濃度，輸入ADC0809中，分別進行AD轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信息送入單片機中，當(dāng)濃度超標(biāo)時，相應(yīng)的報警裝置會動作，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)聲表示可燃氣體超標(biāo)。程序見附錄。1.4.3 proteus仿真參考文獻：1. 張毅剛. 基于P

10、roteus的單片機課程的基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計.人民郵電出版社 20122.施湧潮. 傳感器檢測技術(shù). 國防工業(yè)出版社 2007 3.張毅剛. 單片機原理及應(yīng)用. 北京：高等教育出版社 20084.趙勇. 傳感器敏感材料與器件. 清華大學(xué)出版社 20125.張洪潤. 傳感器應(yīng)用電路200例. 北京航空航天大學(xué)出版社 20066.張憲. 傳感器與測控電路.  化學(xué)工業(yè)出版社 20117.徐湘元. 傳感器及信號調(diào)理技術(shù). 機械工業(yè)出版社 20128周堅. 單片機輕松入門M

11、. 北京：北京航空航天出版社 20029孫育才. MCS51系列單片微型計算機及其應(yīng)用M. 南京：東南大學(xué)出版社 200410公孫茂，馬寶匍，孫晨 單片機入口接口實例集M. 北京：北京航空航天出版社 200211求是科技. PIC單片機典型模塊設(shè)計和實例導(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. MCS51單片機原理及工程應(yīng)用M. 北京：國防工業(yè)出版社 2005.13胡輝.王曉，戴永成. 單片機原理及應(yīng)用設(shè)計M. 北京：中國水利水電出版社 200514蔡菲娜. 單片微型計算機原理和應(yīng)用M. 杭州：浙江大學(xué)出版社 200315.李廣第等. 單片機基礎(chǔ). 北京航天

12、航空大學(xué)出版16.吳國敬等.單片機應(yīng)用和技術(shù). 中國電力出版17. 王衛(wèi)星等.單片機原理與應(yīng)用開發(fā)技術(shù). 中國水利水電出版社附件1. 溫度檢測#include<reg51.h>#include "INTRINS.H"sbit DQ = P20;/DQ端sbit p3_2 = P32;sbit p3_5 = P35;unsigned char temp1;/高位unsigned char temp0;/低位unsigned char f;unsigned char duan10=0xC0,0x0F9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x

13、80,0x90;float tem;void delay_18B20(int i) while(i-); return;void delay(unsigned int count)unsigned 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

14、; bit testb; for(j=1;j<=8;j+) testb=dat & 0x01; dat = dat>>1; if(testb) /寫一 DQ=0; _nop_(); _nop_(); DQ=1; delay_18B20(8); else /寫0 DQ=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)

15、; 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(DQ) 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();/diwei temp1=

16、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(1) int h,l; Init_18B20(); /18B20初始化/lcd_clear();tempture();/使用該函數(shù)獲得溫度 if(tem>34|tem<18) p3_2=0;/不正常溫度聲音報警else p3_2=1; h=(int)tem/10; l=(int)tem%10;P1=duanl;

17、P0=duanh; 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=P27;sbit P1_0=P10;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(10

18、0);3. 氣體泄漏/火災(zāi)檢測#include <reg51.h>#define uchar unsigned charsbit p1_7=P17;sbit CLK=P13;sbit ST=P12;sbit OE=P10;sbit EOC=P11;sbit P1_6=P16;sbit P2_0=P20;uchar count;void delay(uchar time) /延時uchar i,j;for(i=0;i<time;i+)for(j=0;j<110;j+);void init() P2=0xff; EA = 1; TMOD = 0x02; /T0方式2 TH0=216; /T0中斷產(chǎn)生CLK信號 TL0=216; TR0=1; ET0=1; ST=0; OE=0; uchar adin1()uchar value;OE=0;EOC=1;ST=0;delay(10);ST=1;delay(10);ST=0;whi