1、 南通大学课程设计报告 南通大学传感器与检测课程设计报告书 学 院：电气工程学院班 级：自 143姓 名：钟明蕊学 号：1412011064南通大学课程设计报告 目录1 设计目的及要求 .12 总体设计方案 .22.1 智能家居温度检测2.1.1 测温器件 DS18B20 的简介 .22.1.2 显示器件介绍 .32.1.3 硬件设计电路 .42.1.4 软件设计电路.52.2 智能家居 气体泄漏/火灾检测2.2.1 MQ-2/MQ-7 气体传感器 .72.2.2 A/D 转换电路 .82.2.3 硬件设计电路 .82.2.4 软件设计电路 .92.3 智能家居外人闯入2.3.1 干簧管简介
2、.102.3.2 干簧管电路 .112.3.3 硬件设计电路 .112.3.4 软件设计电路.123 各模块与 TC35 之间的通讯124 TC35 GSM 模块.14参考文献.15南通大学课程设计报告 第 1 页智能家居监控系统设计1、设计目的及要求1.1 设计背景：智能家居以住宅为平台，将建筑、网络通信、信息家电、管理融为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的家居环境。智能家居是一个多功能的系统，包括家庭内部的安全防范、家居布线系统、家电控制、远程的视频监控系统等。家居智能化设计包括传感器的检测，信号的传递，结果处理等。但现在仍未普及，而且目前智能家居的国际标准未成热，因此智能家居监控系统仍
3、然存在广阔的发展空间。1.2 设计目的：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。1.3 设计要求：（1）用 Protel 画出设计原理图；（2）采用 Quaters II、Maxplus II、multisim（EWB）、pspice、Proteus 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；南通大学课程设
4、计报告 第 2 页2、总体设计方案：总体方案：需设计系统的电路原理框图如图（1）所示：智 能 家 居 系 统 原 理 框 图 （ 1）由温度模块、外人闯入模块、煤气泄漏模块、烟雾火灾模块检测室内的状况，采用PT2262/2272 编解码集成电路无线传播与无线数据通讯模块 TC35 通讯，无线数据通讯模块TC35 通讯作为电路主要器件构建 GSM 通讯模块实现无线报警控制，并通知用户。各模块设计（软、硬件设计）：2.1 智能家居室内环境的温度检测与报警：本模块主要介绍了单片机控制下的温度检测系统，通过温度传感器检测温度，显示屏显示，若产生报警，报警信息通过 GSM 网传到用户手机。 2.1.1
5、测温器件 DS18B20 的简介此处采用的数字温度传感器 DS18B20 作为测温元件，可利用温度传感器（DS18B20）测量室内多处环境的温度；此传感器测温范围为-55 125，精度为0.5；由液晶 1602 显示实际温度值；根据需要设定上、下限报警温度；DS18B20 为单线数字温度传感器，控制简单；南通大学课程设计报告 第 3 页价格便宜，市场价不到 10 元一个；如图 DS18B20 体积小。图 （2）DS18B20 外部封装形式一2.1.2 显示器件介绍如下：图（3）LCD1602 的实物图显示电路由 lcd1602 和上拉电阻组成。 LCD1602 能够显示 16x02 即 32
6、个字符。如上图 LCD1602 共有 16 脚排一排，可用一排排针接于单片机图（4）、（5）为 LCD1602 管脚功能图和接线图，接线简单；LCD1602 价格便宜且使用比较成熟；（4）LCD1602 的管脚功能图南通大学课程设计报告 第 4 页图（5）LCD1602 的接线图2.1.3 硬件设计电路：本温度检测模块由 DS18820 温度传感器检测当前温度，并将结果送入单片机，由 89C205I单片机对送来的测量温度读数进行计算和转换，井将此结果送出液晶显示屏显示。 由图（6）可看到，本电路主要由 DSl8820 温度传感器、89C2051 单片机和声音报警及外围电路组成。由于考虑到家居室
7、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。图（6）温度计设计 proteus 仿真图南通大学课程设计报告 第 5 页当温度传感器检测到室内温度超过某一限定值时，发出声音报警1）、温度检测电路DS18B20 与芯片连接电路如图 7 所示：图（7）DS18B20 与单片机的连接2.1.4 软件设计电路：18B20 初始化初始化程序void Init_18B20(void)DQ=0
8、;delay_18B20(103);DQ=1;delay_18B20(4);delay(1);wr_ds18_1(0xcc);wr_ds18_1(0x44); 读 18B20 时序： 读 18B20 程序：unsigned char ReadByte(void)unsigned char i,k;i=8;k=0;while(i-)DQ=1;_nop_();_nop_();DQ=0;南通大学课程设计报告 第 6 页k=k1;DQ=1;if(DQ) k|= 0x80;Delay_us(60);return(k); 写 18B20 时序：写 18B20 程序void wr_ds18_1(char d
9、at)signed char idata i=0;unsigned char idata j;bit testb;for(j=1;j1;if(testb) /写 1DQ=0;_nop_();_nop_();DQ=1;delay_18B20(8); else /写 0DQ=0;delay_18B20(8);DQ=1;_nop_();_nop_();南通大学课程设计报告 第 7 页2.2 智能家居煤气泄漏检测2.2.1 MQ-2/MQ-7 气体传感器MQ-2 实物图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
10、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。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 转换芯片是 ADC0809 模拟输入电压的要求。南通大学课程设计报告 第 8 页2.2.2 A/D 转换电路 选用的 A/D 转换芯片是 ADC0809 ，ADC0809 转换精度满足要求，技术成熟ADC0809 引脚及功能图 声音报警电路图（9）报警电路2.2.3、硬件设计电路：电位器电阻变化表示气体传感器检测的气体浓度的变化，调整电位器的阻值改变模拟输入电压。经 A/D 转换到单片机内进行处理，采集到的数据送入 LED 显示出。若气体浓度大于设定的某一数值，将发出声光报警。
