李睿智

學(xué)號(hào)19021211293

【嵌牛導(dǎo)讀】本系統(tǒng)可分為溫濕度檢測(cè)與煙霧檢測(cè)和人體檢測(cè)部分。溫濕度檢測(cè)部分然爆，是通過(guò)利用單總線(xiàn)型數(shù)字式溫濕度傳感器DHT11，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)具有測(cè)溫濕度誤差小顾犹、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)筋搏。煙霧檢測(cè)電路，利用氣體傳感器MQ-2與ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)基本功能闭翩。通過(guò)這些傳感器和芯片，當(dāng)環(huán)境中可燃?xì)怏w濃度或有毒氣體等發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號(hào)和聲音報(bào)警信號(hào)窥翩，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警寇蚊，智能化提示仗岸。人體檢測(cè)部分骡楼，是通過(guò)HC-SR501模塊實(shí)現(xiàn)，模塊主要功能就是熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到入侵者的紅外熱輻射挣饥，將其轉(zhuǎn)換成超低頻信號(hào)短荐，經(jīng)電路放大倚舀、輸出。檢測(cè)器是利用紅外人體檢測(cè)探頭檢測(cè)預(yù)先設(shè)定好的范圍內(nèi)的情況忍宋，一旦有危險(xiǎn)便向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)痕貌，再經(jīng)單片機(jī)處理，然后控制蜂鳴器和LED點(diǎn)亮發(fā)出警告糠排，本系統(tǒng)還可以應(yīng)用于家居防盜舵稠、倉(cāng)庫(kù)防盜等多種防盜場(chǎng)合，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和良好的市場(chǎng)前景入宦。

【嵌牛鼻子】溫濕度檢測(cè)哺徊、煙霧檢測(cè)、模數(shù)轉(zhuǎn)換乾闰、智能化落追、報(bào)警提示

【嵌牛提問(wèn)】隨著科技的高速發(fā)展，智能化時(shí)代的到來(lái)涯肩，智能家居越來(lái)越引起人們的關(guān)注轿钠，那智能家居如何應(yīng)用到我們的日常生活中呢？

【嵌牛正文】

1 緒論

1.1 課題背景

當(dāng)今世界病苗，隨著科技的不斷發(fā)展疗垛，智能環(huán)境監(jiān)測(cè)成了人類(lèi)關(guān)注的話(huà)題。智能家居通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備（如照明系統(tǒng)铅乡、火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)继谚、空調(diào)控制烈菌、安防系統(tǒng)阵幸，報(bào)警控制等）連接到一起花履，提供家電控制、照明控制挚赊、智能溫濕度調(diào)節(jié)诡壁、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等多種功能和手段荠割。與普通家居相比妹卿，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，兼?zhèn)浣ㄖ镳小⑿畔⒓译姸峥恕⒃O(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)嚎朽、結(jié)構(gòu)铺纽、服務(wù)、管理為一體的高效哟忍、舒適狡门、安全、便利锅很、環(huán)保的居住環(huán)境其馏，而且提供全方位的信息交互功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通爆安，優(yōu)化人們的生活方式叛复，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性扔仓，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金致扯。

1.2 概述及功能介紹

1.2.1?功能概述

本次設(shè)計(jì)主要分五個(gè)個(gè)功能，分別為測(cè)溫濕度当辐，煙霧及紅外感應(yīng)和報(bào)警抖僵，顯示信息和報(bào)警信息。將這幾個(gè)個(gè)功能巧妙的與家居結(jié)合缘揪，我們已經(jīng)知道五個(gè)單獨(dú)功能如何實(shí)現(xiàn)耍群，現(xiàn)在要將五個(gè)功能通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)化反饋，以達(dá)到能實(shí)現(xiàn)綜合五種功能的智能家居找筝。

設(shè)計(jì)涉及主硬件為：STC89C52RC單片機(jī)蹈垢，DHT11溫濕度傳感器，人體紅外感應(yīng)器袖裕，MQ-2煙霧傳感器曹抬，按鍵設(shè)置與LCD1602液晶顯示模塊，蜂鳴器報(bào)警電路急鳄，以及超標(biāo)指示顯示模塊組成谤民。

1.2.2??功能介紹

(1)通過(guò)DHT11溫濕度采集數(shù)據(jù)將信息顯示于LCD1602上面堰酿，如果溫濕度超出設(shè)定的預(yù)警值，指示燈有提示并蜂鳴器報(bào)警张足；待到壞境溫濕度降到低于預(yù)警值的時(shí)候触创，報(bào)警自動(dòng)關(guān)閉。

(2)采用煙霧探頭傳感器來(lái)檢測(cè)我們周?chē)h(huán)境的煙霧为牍，可對(duì)煤氣甲烷哼绑，以及我們周?chē)鸬臒熿F，或是抽煙的濃度等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)碉咆，如有超標(biāo)抖韩，蜂鳴器報(bào)警，并有指示燈動(dòng)作來(lái)提醒你解決當(dāng)前的問(wèn)題疫铜，解決之后帽蝶，這些顯示和指示指標(biāo)自動(dòng)關(guān)閉，所以能給您帶來(lái)一定的安全感块攒。

(3)人體紅外檢測(cè)電路能夠根據(jù)外界移動(dòng)人體進(jìn)行判斷励稳，如果在布防狀態(tài)并且有人時(shí)，指示燈有提示并蜂鳴器報(bào)警囱井，來(lái)警告入侵者驹尼，直至手動(dòng)撤防才可以解除報(bào)警。而且具有掉電保存的功能庞呕，即使人為關(guān)閉電源再開(kāi)機(jī)也能繼續(xù)報(bào)警新翎，這樣更加智能。

1.3?主要工作

主要完成工作如下：

（1）電路原理圖繪制住练；

（2） 電路的調(diào)試地啰；

（3） 控制程序的編寫(xiě)；

（4） 軟件調(diào)試讲逛；

（5） 單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整機(jī)測(cè)試亏吝。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)涉及主硬件為：STC89C52RC單片機(jī)，DHT11溫濕度傳感器盏混，人體紅外感應(yīng)器蔚鸥，MQ-2煙霧傳感器，按鍵設(shè)置與LCD1602液晶顯示模塊许赃，蜂鳴器報(bào)警電路止喷，以及超標(biāo)指示顯示模塊組成。本研究設(shè)計(jì)框圖如圖1所示混聊。

圖1 系統(tǒng)方框圖

3 硬件的設(shè)計(jì)

3.1 主控電路

STC89C52是一種低功耗弹谁、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上预愤，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash沟于，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案鳖粟。

?圖2? STC89C52 DIP封裝圖

3.2 溫濕度檢測(cè)

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)拙绊，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性向图。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接标沪。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越榄攀、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)金句、性?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)檩赢。

圖3　DHT11傳感器實(shí)物圖

建議連接線(xiàn)長(zhǎng)度短于20米時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。如下圖4所示：

圖4　DHT11典型應(yīng)用電路

3.3 A/D轉(zhuǎn)換電路

ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率违寞、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片贞瞒。由于它體積小，兼容性強(qiáng)趁曼，性?xún)r(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎军浆，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用ADC0832可是使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器的原理挡闰，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高乒融。

3.4 MQ-2煙霧檢測(cè)電路

MQ-2型氣體傳感器用于以氫氣為主要成分的城市煤氣、天然氣摄悯、液化石油的測(cè)量赞季，而且它抗干擾能力強(qiáng)，水蒸氣奢驯、煙等干擾氣體對(duì)它的影響小申钩。

MQ-2型氣敏元件具有以下特點(diǎn)：

(1) 采用燒結(jié)半導(dǎo)體所形成的敏感燒結(jié)體，具有穩(wěn)定的R (即器件在純潔空氣中的阻抗)阻值瘪阁，從而保證了長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性典蜕。

(2) 單電源供電，其功耗僅0.7W左右罗洗。

(3) 對(duì)所測(cè)試的氣體有極高的靈敏度和信噪比愉舔。

MQ-2型氣敏元件有兩種型號(hào)。MQ-2A型適用于天然氣伙菜、城市煤氣轩缤、石油液化氣、丙丁烷及氫氣等;MQ-2型適用于煙霧等減光型有害氣體。

圖5? MQK-2型元件外形結(jié)構(gòu)圖

3.5 報(bào)警電路

3.5.1 燈光報(bào)警電路

圖6 燈光報(bào)警電路

3.5.2 聲音報(bào)警電路

圖7 聲音報(bào)警電路

3.6 LCD1602夜晶顯示電路

圖8 液晶顯示電路設(shè)計(jì)

3.7 人體檢測(cè)模塊

在自然界火的，任何高于絕對(duì)溫度（-273度）時(shí)物體都將產(chǎn)生紅外光譜壶愤，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的馏鹤，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的征椒。

?在被動(dòng)紅外探測(cè)器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器(PIR)湃累，它能將波長(zhǎng)為8一12um之間的紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)勃救，并能對(duì)自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用，因此在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi)治力，當(dāng)無(wú)人體移動(dòng)時(shí)蒙秒，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)人警戒區(qū)宵统，通過(guò)菲涅爾透鏡晕讲，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，因此马澈，紅外探測(cè)器的紅外探測(cè)的基本概念就是感應(yīng)移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異瓢省。

3.8 按鍵電路

本設(shè)計(jì)采用按鍵接低的方式來(lái)讀取按鍵，單片機(jī)初始時(shí)痊班，因?yàn)闉楦唠娖骄煌保?dāng)按鍵按下的時(shí)候，會(huì)給單片機(jī)一個(gè)低電平辩块，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理

圖9 按鍵電路

4 軟件的設(shè)計(jì)

4.1 軟件介紹

Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)蛔六，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上废亭、結(jié)構(gòu)性国章、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)豆村，因而易學(xué)易用液兽。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻掌动。?? Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具四啰，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)粗恢，只要看一下編譯后生成的匯編代碼柑晒，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊眷射，容易理解匙赞。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)佛掖。下面詳細(xì)介紹Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。Keil_c軟件界面如圖

圖10 Keil_c軟件界面

Protel99SE的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面涌庭，如圖所示芥被，包括：標(biāo)題欄、主菜單坐榆、標(biāo)準(zhǔn)工具欄拴魄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄席镀、對(duì)象選擇按鈕匹中、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕愉昆、預(yù)覽窗口职员、對(duì)象選擇器窗口麻蹋、圖形編輯窗口跛溉。

圖11 Prtel99SE軟件界面

4.2 系統(tǒng)程序流程圖

圖12 系統(tǒng)程序流程圖

5測(cè)試結(jié)果

5.1 調(diào)試

??? 調(diào)試過(guò)程中首先要檢測(cè)的就是硬件電路的設(shè)計(jì)原理是否正確、能否達(dá)到預(yù)期效果以及實(shí)現(xiàn)方法是否簡(jiǎn)便等等扮授；其次在焊接好難有線(xiàn)電路之后芳室，認(rèn)真檢查電路的焊接情況。這次采用的是分塊調(diào)試的方法刹勃，煙霧探測(cè)電路堪侯，報(bào)警電路以及單片機(jī)控制電路進(jìn)行調(diào)試。在對(duì)每個(gè)模塊的進(jìn)行調(diào)試過(guò)程中又采用了由局部到整體荔仁，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的調(diào)試方法伍宦，最后再將各個(gè)模塊總和成一個(gè)整體。在調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題有：

(1) 由于在焊電路之前沒(méi)有認(rèn)真的查看STC89C52的管腳乏梁，使得管腳的順序全部焊錯(cuò)了次洼，最后只好重新買(mǎi)器件重焊；

(2) ]煙霧值一直顯示很高遇骑，經(jīng)過(guò)查閱資料和換元件測(cè)試發(fā)現(xiàn)卖毁，煙霧傳感器初次使用得通電幾小時(shí)以上才可以正常使用，要做老化試驗(yàn)落萎。

(3) 在解碼程序的編寫(xiě)過(guò)程中亥啦，隨著理解的深入也作了相應(yīng)的修改。

(4)? 比如說(shuō)這次用到的液晶顯示练链，剛開(kāi)始用的是P0口翔脱，程序沒(méi)有錯(cuò)誤和警告，但是液晶卻無(wú)法顯示字符媒鼓，通過(guò)多番測(cè)試才知道P0口的驅(qū)動(dòng)不足碍侦，所以更換IO口后粱坤，便能正確顯示。

(5) 如由于這次程序用的比較多瓷产，但是RAM空間又小站玄，所以程序中的變量定義，必須改為idata（就是全部RAM區(qū)）型的濒旦，包括數(shù)組株旷，否則變量隨意分配會(huì)引發(fā)意想不到的后果。