傳感器智能家居設計報告匯總

1、南通大學課程設計報告南通大學傳感器與檢測課程設計報告書學院：電氣工程學院班級：自 143姓名：鐘明蕊學號： 1412011064南通大學課程設計報告目錄1設計目的及要求 .12總體設計方案 .22.1 智能家居溫度檢測2. 1.1 測溫器件 DS18B20 的簡介 .22.1.2顯示器件介紹 .32.1.3硬件設計電路 .42.1.4軟件設計電路 . .52.2 智能家居氣體泄漏 /火災檢測氣體傳感器7轉換電路8硬件設計電路8軟件設計電路92.3 智能家居外人闖入2.3.1干簧管簡介 .102.3.2干簧管電路 .112.3.3硬件設計電路 .11軟件設計電路 . 123 各模塊與 TC35之

2、間的通訊124 TC35 GSM模塊 .14參 考 文 獻 .15南通大學課程設計報告智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設計1、設計目的及要求1.1 設計背景：智能家居以住宅為平臺，將建筑、網(wǎng)絡通信、信息家電、管理融為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的家居環(huán)境。智能家居是一個多功能的系統(tǒng)，包括家庭內部的安全防范、家居布線系統(tǒng)、家電控制、遠程的視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。家居智能化設計包括傳感器的檢測，信號的傳遞，結果處理等。但現(xiàn)在仍未普及，而且目前智能家居的國際標準未成熱，因此智能家居監(jiān)控系統(tǒng)仍然存在廣闊的發(fā)展空間。1.2 設計目的：利用所學的傳感器與檢測技術知識， 實現(xiàn)家居溫度、煤氣泄漏、外人闖入、 火災（煙霧）的檢測

3、（以上檢測項目必做。在此基礎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。1.3 設計要求：（1）用 Protel 畫出設計原理圖；（2）采用 Quaters II、 Maxplus 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，在設計說明書中體現(xiàn)仿真結果；（3）寫設計說明書；第 1 頁南通大學課程設計報告2、總體設計方案：總體方案 ：需設計系統(tǒng)的電路原理框圖如圖（1）所示：智能家居系統(tǒng)原理框圖（

4、1）由溫度模塊、外人闖入模塊、煤氣泄漏模塊、煙霧火災模塊檢測室內的狀況，采用PT2262/2272 編解碼集成電路無線傳播與無線數(shù)據(jù)通訊模塊TC35 通訊，無線數(shù)據(jù)通訊模塊TC35通訊作為電路主要器件構建GSM 通訊模塊實現(xiàn)無線報警控制，并通知用戶。各模塊設計（軟、硬件設計）：2.1 智能家居室內環(huán)境的溫度檢測與報警：本模塊主要介紹了單片機控制下的溫度檢測系統(tǒng)， 通過溫度傳感器檢測溫度， 顯示屏顯示，若產(chǎn)生報警，報警信息通過 GSM 網(wǎng)傳到用戶手機。測溫器件DS18B20 的簡介此處采用的數(shù)字溫度傳感器DS18B20 作為測溫元件，可利用溫度傳感器（DS18B20 ）測量室內多處環(huán)境的溫度；此

5、傳感器測溫范圍為-55 125，精度為0.5；由液晶1602 顯示實際溫度值；根據(jù)需要設定上、下限報警溫度； DS18B20 為單線數(shù)字溫度傳感器，控制簡單；第 2 頁南通大學課程設計報告價格便宜，市場價不到10 元一個；如圖DS18B20 體積小。圖 （ 2） DS18B20 外部封裝形式一顯示器件介紹如下：圖（ 3） LCD1602 的實物圖顯示電路由lcd1602 和上拉電阻組成。LCD1602 能夠顯示 16x02 即 32 個字符。如上圖 LCD1602 共有 16 腳排一排，可用一排排針接于單片機圖（ 4）、（ 5）為 LCD1602 管腳功能圖和接線圖，接線簡單；LCD1602

6、價格便宜且使用比較成熟；（4）LCD1602 的管腳功能圖第 3 頁南通大學課程設計報告圖（ 5） LCD1602 的接線圖硬件設計電路：本溫度檢測模塊由DS18820 溫度傳感器檢測當前溫度，并將結果送入單片機，由89C205I單片機對送來的測量溫度讀數(shù)進行計算和轉換，井將此結果送出液晶顯示屏顯示。由圖（ 6）可看到，本電路主要由 DSl8820 溫度傳感器、 89C2051 單片機和聲音報警及外圍電路組成。由于考慮到家居室內的環(huán)境比較良好，且不需要相當精確的檢測，于是采用集成溫度傳感器來檢測室內溫度。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。

7、在led 上顯示溫度值當室內溫度低于某個數(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。圖（ 6）溫度計設計proteus 仿真圖第 4 頁南通大學課程設計報告當溫度傳感器檢測到室內溫度超過某一限定值時，發(fā)出聲音報警1）、溫度檢測電路DS18B20 與芯片連接電路如圖7 所示：圖（ 7） DS18B20 與單片機的連接軟件設計電路：18B20 初始化初始化程序void Init_18B20(void)DQ=0;delay_18B20(103);DQ=1;delay_18B20(4);delay(1);wr_ds18_1(0 xcc);wr_ds18_1(0 x44);讀 18B20 時序：讀

8、 18B20 程序：unsigned char ReadByte(void)unsigned char i,k;i=8;k=0;while(i-)DQ=1;_nop_();_nop_();DQ=0;k=k1;第 5 頁南通大學課程設計報告DQ=1;if(DQ) k|= 0 x80;Delay_us(60);return(k);寫 18B20 時序：寫 18B20 程序void wr_ds18_1(char dat)signed charidata i=0;unsigned char idata j;bit testb;for(j=1;j1;if(testb)/寫 1DQ=0;_nop_();_

9、nop_();DQ=1;delay_18B20(8);else/寫 0DQ=0;delay_18B20(8);DQ=1;_nop_();_nop_();第 6 頁南通大學課程設計報告2.2 智能家居煤氣泄漏檢測氣體傳感器MQ-2 實物圖MQ-2 氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2) 。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導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率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。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

10、適合多種應用的低成本傳感器。由于轉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 轉換芯片是 ADC0809 模擬輸入電壓的要求。第 7 頁南通大學課程設計報告轉換電路選用的 A/D 轉換芯片是ADC0809，ADC0809 轉換精度滿足要求，技術成熟ADC0809 引腳及功能圖聲音報警電路圖（ 9）報警電路、硬件設計電路：電位器電阻變化表示氣體傳感器檢測的氣體濃度的變化，調整電位器的阻值改變模擬輸入電壓。經(jīng) A/D 轉換到

11、單片機內進行處理， 采集到的數(shù)據(jù)送入 LED 顯示出。 若氣體濃度大于設定的某一數(shù)值，將發(fā)出聲光報警。第 8 頁南通大學課程設計報告、軟件設計電路：報警電路中p15 為低電平時蜂鳴器響報警程序設計uchar in0,in1;init();while(1)in0=adin0();write0(in0);in1=adin1();write1(in1);if(in0150|in1150)p0_7=1;LED 顯示電路數(shù)碼管采用四連體七段數(shù)碼管本系統(tǒng)采用數(shù)碼管的動態(tài)顯示，逐一位選（P2 口），逐一顯示（P0 口）。數(shù)碼管顯示程序設計void write0(uchar num)uchar i,j,k;k

12、=num/100;第 9 頁南通大學課程設計報告j=num%100/10;i=num%10;P2=0 xff;P0=dulatabk;wei1=0;delay(4);P2=0 xff;P0=dulatabj;wei2=0;delay(4);P2=0 xff;P0=dulatabi;wei3=0;delay(4);2.3、智能家居外人闖入干簧管簡介圖（ 11）干簧管結構圖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

13、成開關的常開或常閉觸點。干簧管比一般機械開關結構簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開關相比，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，第10頁南通大學課程設計報告結果兩片不同極性的簧片將互相吸引并閉合。依此技術可做成非常小尺寸體積的切換組件，并且切換速度非?？焖?、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打開和關閉。如此形成一個轉換開關： 當

14、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，當吸引力大于簧片的彈力時，常開接點就會吸合；當磁力減小到一定程度時，接點被簧片的彈力打開。電路如下圖所示：H1是一個干簧管 , 當門閉合時 ,H1 吸合 ,C1 兩端點位相同 ,Q1 截止 ,Q2 也截止 ; 當門打開時 , 干簧管觸點打開 , 有一個電流流過 Q1 的發(fā)射極、 R32(和 H12 并聯(lián) ) 、C1、R31、地 , 使得 Q2飽和導通 , 輸出低電平 0 給單片機 , 發(fā)出報警信號。圖（ 12）干簧管控制電路硬件設計報警模塊P3.2(INT0) 連接防盜探測器 , 用來檢測盜情 ,

15、如果盜情發(fā)生 , 觸發(fā)外部中斷 0,MCU 接到報警信號以后 , 開始啟動 LED等閃爍報警 , 同時啟動 100dB的聲音報警 , 來震懾入室的小偷。報警模塊電路如圖第11頁南通大學課程設計報告圖（ 13）設計 proteus 仿真圖軟件程序設計：#includesbit p2_3=P23;void init_tx()EA=1;EX0=1;IP=0X00;void main()p2_3=1;init_tx();void tx0() interrupt 0p2_3=0;3、各模塊與TC35 之間的通訊第12頁南通大學課程設計報告3.1、總電路系統(tǒng)組成：各模塊與 TC35 之間的通訊由于在室內，

16、且各各模塊又安裝在室內不同的地方，要把各各模塊連接起來布線就比較麻煩。所以采用無線傳輸比較合理。3.2、模塊原件介紹傳輸采用 315/433MHZ的 DF無線數(shù)據(jù)傳輸模塊315/433MHZ的 DF無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的介紹：315/433MHZ的 DF無線數(shù)據(jù)傳輸模塊抓藥由 PT2262/PT2272芯片組成。傳輸距離比較理想，一般能達到 600 米以上。PT2262/2272 最多可有 12 位（ A0-A11）三態(tài)地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平），任意組合可提供 531441 地址碼， PT2262最多可有 6 位（D0-D5）數(shù)據(jù)端管腳，設定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17 腳串行輸出。編碼

17、芯片 PT2262發(fā)出的編碼信號由： 地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片 PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后， VT腳才輸出高電平，與此同時相應的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。圖（ 14）PT2262發(fā)射電路第13頁南通大學課程設計報告圖（ 15） PT2272接收電路圖（ 14）發(fā)射電路和圖（ 15）接收電路，兩部分通訊通過無線的發(fā)射模塊和接收模塊來實現(xiàn)，兩部分均有撥碼器，使用相同的地址碼。圖（ 14）發(fā)射電路接于溫度、外人闖入、煤氣泄漏、煙霧火災各各模塊的報警輸出端15）接收電路與 GT35接通4、 TC35 GSM 模

18、塊4.1、總體設計利用 GSM的短信息功能，把無線控制的智能家居安保系統(tǒng)報警系統(tǒng)建立在的 GSM 網(wǎng)絡基礎上。通過 PT2272傳來的信息，通過單片機處理，編輯不同信息內容的短息由 TC35 GSM模塊發(fā)送的用戶的手機上。4.2、 TC35 簡介GSM基帶處理器集成了一個與ISO 7816-3 IC Card標準兼容的 SIM接口。為了適合外部的 SIM接口，該接口連接到主接口 (ZIF 連接器 ) 。在 GSM11.11為 SIM卡預留 5個引腳的基礎上， TC35在ZIF 連接器上為 SIM卡接口預留了 6個引腳，所添加的 CCIN引腳用來檢測 SIM卡支架中是否插有 SIM卡。當插入 S

19、IM卡，該引腳置為高電平，系統(tǒng)方可進入正常工作狀態(tài)。短消息服務作為 GSM網(wǎng)絡的一種基本的業(yè)務，它可以通過服務中心來對文本信息進行收發(fā)和存儲，而且其網(wǎng)絡覆蓋面廣、傳輸特性好，為數(shù)據(jù)的采集提供了便捷的無線傳輸通道。所以為了實現(xiàn)報警顯示， 在本報警顯示系統(tǒng)中利用GSM的短信息功能，第14頁南通大學課程設計報告把報警系統(tǒng)建立在的 GSM網(wǎng)絡上，進行報警信息的收發(fā)。圖（ 16） 通訊模塊 TC35與單片機的連接電路設計通訊模塊 TC35與單片機的連接電路如圖（ 16）所示， J4為通訊模塊 TC35的串口端，它通過串口芯片 MAX232A與單片機 89C52的連接。單片機 89C52通過 RXD和TXD腳實現(xiàn)對通訊模塊的收發(fā)信息的控制。圖（ 17） 通訊模塊 TC