智能家居设计报告

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1、南通大学1912 卜传感器与检测课程设计报告书学班姓学院：电气工程学院级：电122名：陈晨号：1212021050目录一.智能家居监控系统设计11.1设计目的及要求11.2智能家居一一温度检测11。2.1 DS18B20 的简介11。2.2 设计思想21。2.3 Proteus 仿真31.3智能家居外人闯入31。3。1干簧管简介31。3。2设计思想41。3。3 Proteus 仿真41.4智能家居一一气体泄漏/火灾检测41.4。1 MQ2/MQ-7 气体传感器41。4。2设计思想61.4。3 proteus 仿真7参考文献：7附件8一.智能家居监控系统设计1。1设计目的及要求虽然视频监控系统在

2、20世纪90年代末就在中国市场兴起，有很多公司推出了自己 的智能家居系统，但是现在仍未得到普及，而且目前智能家居的国际标准尚未成热， 因此智能家居监控系统存在广阔的发展空间。利用所学的传感器与检测技术知识， 实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾烟雾）的检测（以上检测项目必做。在此 基础上增加检测项目并具有可行性，加分。除环境监测项目外，也可增加人体信号 检测等.）。各检测节点可通过无线方式连接到主机，检测到危险信号后，主机可采用 声光报警或远程报警。要求（1）用Protel画出设计原理图；（2）采用 Quaters II、Maxplus II、multisim（EWB）、pspice、Pro

3、teus 中的 一种或几种软件，完成系统电路图部分或全部仿真，在设计说明 书中体现仿 真结果；（3）写设计说明书；（4）每位同学必做；1。2智能家居温度检测1。2。1 DS18B20 的简介DS18B20是典型的单总线数字式温度传感器，工作电压为35v，测量结果以912位数字量 方式串行传送，在使用中不需要任何外围元件。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简 单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。DS18B20产品的特点只要求一个端口即可实现通信。在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号.实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。测量温度范围在一55.C到+ 12

4、5。C之间。数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。内部有温度上、下限告警设置。TO-92封装的DS18B20的引脚排列见右图，其引脚功能描述见表序号名称弓1脚功能描述1GND地信号2DQ数字输入输出引脚，开漏单总线接口引脚，当使用寄生电源时，可向电源提供电源3VDD可选择的VDD引脚，当工作于寄生电源时，该引脚必须接地表DS18B20详细引脚功能描述DS18B20的温度操作是使用16位，也就是说分辨率是0 0625BIT15BIT11是 符号位，为了就是表示转换的值是正数还是负数。1.2。2设计思想由于考虑到家居室内的环境比较良好，且不需要相当精确的检测，于是采用集成温 度传感器来检测

5、室内温度.该系统由集成温度传感器DS18B20发光二极管（灯光报警） led显示单片机组成。在led上显示温度值 当室内温度低于某个数值或者高于某个 数值时，发光二极管将发出报警信息。程序见附录.1.2.3 Proteus 仿真1.3智能家居一一外人闯入1。3。1干簧管简介十簧管通常有两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，有的还有第 三个作为常闭触点的簧片。这些簧片触点被封装在充有惰性气体（如氮、氦等）或 真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触 以构成开关的常开或常闭触点。干簧管比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、 工作寿命长；而与电子开关相比，

6、它又有抗负载冲击能力强等特点，工作可靠性很 高.干簧管的工作原理非常简单，两片端点处重叠的可磁化的簧片、密封于一玻璃管 中，两簧片分隔的距离仅约几个微米，玻璃管中装填有高纯度的惰性气体，在尚未操 作时，两片簧片并未接触、外加的磁场使两片簧片端点位置附近产生不同的极性，结 果两片不同极性的簧片将互相吸引并闭合.依此技术可做成非常小尺寸体积的切换 组件，并且切换速度非常快速、且具有非常优异的信赖性。永久磁铁的方位和方向 确定何时以及多少次开关打开和关闭。如此形成一个转换开关：当永久磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成 的磁场使簧片磁化时，簧片的触点部分就会被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力

7、时,常开接点就会吸合;当磁力减小到一定程度时，接点被簧片的弹力打开。1.3.2设计思想以干簧管作为传感器，在主人进入家门前需要先按下一个小开关，干簧管动作但 是不会产生警报。在有外人闯入时，因为不知道有开关的存在，干簧管动作，小灯闪 烁，蜂鸣器报警。起到防止外人进入的作用。1。3.3 Proteus 仿真1。4智能家居一-气体泄漏/火灾检测1.4。1 MQ-2/MQ-7气体传感器MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。当传感器所处环境中存在可燃气体时,传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大.使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对

8、 应的输出信号.MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高对天然气和其它 可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应 用的低成本传感器。产品型号MQ-2产品类型半导体气敏元件标准封装肢木（黑俊木）检沥.气体可燃气体、烟雾检沮浓度3 C0-1 COCOppm 可燃气本 J标作 电路 条件同烙甫压Vc家花nr.加热电压V,5. OV0. 2V ACorDC负新电阻Ri可调标准测试条件下气敏元件特性加热电阻最31C:3Q (室温)加热功耗F必口W敏感体表 面苞阻Rb2KQ -IOECQ (in ：000FpniC：E-：:：灵敏度SRs- (itL air) ZR

9、s (lODOppm 丁烷中5浓度斜率a=-%0. 6 (艮CHgURlDHfT. C迅)标试条 件温度、湿度Z0flC2lC ； 6玉土 玉汪标荏测试巨路Vc： 5. 0V0. IV；V: 6. 0Y0. IV预热时间下小于1&小时技术指标敏感体功耗（?= 值可用计笃下式:PE=Ve:XKE/（Ri；+fiL）：隹感器电阻（云），可用下式计算：RmKIMTu-LI JL由于转换电路所输出的模拟电压随着环境中气体浓度的不同而不同，所以根据技术参 数表可知，我所选取的分压电阻为20k，供电电压为5V （见右图）。当环境中气体 浓度很高时，MQ-2的等效电阻很小，所以输出电压近似5v，符合A/D转

10、换芯片是 ADC0809模拟输入电压的要求.MQ-7气体传感器的气敏材料，是用在清洁空气中电导率低的二氧化锡（SnO2）。 采用高低温循环检测方式 低温（1.5V加热）检测一氧化碳，传感器的电导率随空气 中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温（5。0V加热）清洗低温时吸附的杂散气体.使 用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ -7传感器对一氧化碳的灵敏度高,这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一 款适合多种应用的低成本传感器.MQ2基本电路1。4.2设计思想利用MQ2测量烟雾浓度,MQ7测量可燃气体浓度，输入ADC0809中，分别进行AD 转换，将数字信息送入

11、单片机中，当浓度超标时，相应的报警装置会动作，用黄灯 闪加蜂鸣器间隔发声表示烟雾超标，用红灯加蜂鸣器长发声表示可燃气体超标.程序 见附录.1.4.3 proteus 仿真RV1:paAD A J1AD& .KDDC- ALE史快 E叫U1XTAL1n- rrarDLO/iM CUM RUM IXPEL 做 M FDLft/iM *DA*H PHIi-AblPSI!灿 rs.iLM rajr.Rn P2W WE F33F.M3 r30T.0)i;count;void Delay_us (unsigned char n)unsigned char i；i=0；while(i n)i+;return

12、;void wr_ds18_1 (char dat) 温度传感器写操作设置signed char idata i=0;unsigned char idata j；bit testb;for(j=1;j1;if(testb)写一DQ=0;_nop_()；_nop_ ()；DQ=1;delay_18B20(8);else写 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_ds

13、18_1 (0x44)；unsigned char ReadByte(void) 温度传感器读操作 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 () ;/diweitemp1=Re

14、adByte()； /gaowei f=temp1&0xf8;if(f)temp1=temp1;if (tempO=O) temp1+;tempO=tempO+1;tem= (temp1大256+tempO) /16;void main()p3_2=1;while (1)int h, l；Init_18B2O();/18B2O 初始化/ lcd_clear();tempture ();/使用该函数获得温度if(tem34| I temsbit P2_7=P27；sbit P1_0=P0；void delay (char time)char i,j;for(i=0;itime； i+)for(j

15、=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. 气体泄漏/火灾检测#include # define uchar unsigned charsbit p1_7=P7;sbit CLK=P3;sbit ST=P2;sbit OE=PO;sbit EOC=P1;sbit P1_6=P6；sbit P2_0=P20;uchar count；void delay(uchar time)/延

16、时uchar i,j;for (i=0;itime； i+)for (j=0； j 110;j+)；void init()P2=0xff；EA = 1；TMOD = 0x02；/T0 方式 2TH0=216;/T0中断产生CLK信号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;while(！ EOC)；delay (10);OE=1；delay(1);value=P3；OE=0；return value；void main()uchar in0,in1;init ()；P2=0；while (1)in1=adin1();if(in1150)/设定的报警值p1_7=0;delay(100);p1_7=1；delay(100);elsep1_7=0; P2_0=1；in0=adin1 ();if (in0100)P1_6=1;else P1_6=0；void timer0 (void) interrupt 1CLK=CLK；