智能家居系統(tǒng)設計方案技術(shù)報告

智能家居系統(tǒng)設計方案摘要： 電氣學院電子設計大賽，我組所選題目為《智能家居系統(tǒng)設計》，依據(jù)題目要求，我組承受模塊細想設計電路：溫度采集模塊濕度采集模塊煙霧探測模塊火災報警模塊亮度檢測模塊溫濕度調(diào)整模塊亮度調(diào)整模塊無線收發(fā)模塊顯示模塊電源模塊51一、系統(tǒng)框架圖：1、節(jié)點采集模塊框架圖：2、遠程數(shù)據(jù)收發(fā)模塊框架圖：二、各模塊電路原理分析：溫度采集模塊：2、模擬集成溫度把握器；3、智能溫度傳感器；4、通用智能溫度把握器；5、微機散寵保護專用的智能溫度把握器。本模塊考慮方案有兩種：承受熱電阻溫度傳感器。有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點為精度高、測量范圍大。不適合長期使用。2DS18B20DS18B20測量范圍從-55℃~+125℃，-10~+85℃時測量精度為±0.5℃，測量區(qū)分9~1293.75ms912位的數(shù)字量。它具有體積小、接口便利、傳輸距離遠等特點，內(nèi)含寄生電源。的溫度采集模塊。DS18B20原理分析：DS18B20內(nèi)部構(gòu)造主要由四局部組成：64ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器THTLDS18B20的管腳排列如下:DQ/輸出端；GNDVDD〔在寄生電源接線方式時接地〕。DS18B20依靠一個單線端口通訊。在單線端口條件下，必需先建立 ROM操作協(xié)議，才能進展存儲器和把握操作。因此，把握操作必需首先供給下5ROM(1)ROM,(2)匹配ROM,(3)搜尋ROM,(4)跳過ROM,64ROMDS18B20DS18B20的存儲器。一個把握功能指揮指示DS18B20的演出測溫。測量結(jié)果將被放置在DS18B20THTLEEPROMDS18B20成。通過緩存器讀存放器。全部數(shù)據(jù)的讀寫都是從最低位開頭[5]。測溫原理：DS18B20的測溫原理如圖3.4所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度21度存放器被預置在-55℃所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進展減法計數(shù)當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度存放器的值將加11120時，停頓溫度存放器值的累1[10]。DS1820B外部供電電路：濕度采集模塊：電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是依據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進展?jié)穸葴y量的。設計方案有承受電阻型濕度傳感器電子導電型濕度傳感器，它通過將導電體粉末〔金屬、石墨等〕分散于膨脹性吸濕高分子中制成濕敏膜。隨濕度變化，膜發(fā)生膨脹或收縮，從且難以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，所以應用較少。HS1101電容傳感器HS1101A/D可直接被計算機所采集。比較方案一二，本設計承受HS1101采集濕度。NE555200mA.個外接電容確定，它可以延時數(shù)微秒到數(shù)小時。其工作電壓范圍為：4.5VV16V。NE555的框圖如以以下圖所示。cc基 于555振蕩電路的濕度測量電路設計：把HS1101和NE555NE555620”時,3“1”。在此電路中,555依據(jù)這一功能用作多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出頻率信號的。當電源接通時,由于6和2端的輸入為“0”,則定時器3腳輸出為“1”；C10,故Vcc

R2和R3對C1C1兩端電壓到達2V BJTcc1”,BJTC1R3BJT進展放電,當C1兩端電壓降低到Vcc

/3時,定時器又翻轉(zhuǎn),使輸出變?yōu)椤?”,內(nèi)部放電BJT,VCCR2R3C1作循環(huán)中的充電時間為Th

=0.7(R2+R3)C1；放電時間為T1

=0.7R3*C1；輸出脈沖占空比為q＝(R2+R3)/(R2+2R3),50％,R2兩端電容值發(fā)生轉(zhuǎn)變,從而轉(zhuǎn)變定時電路的得環(huán)境的濕度。煙霧探測模塊：氣敏傳感器是一種因受四周環(huán)境中氣體成分和濃度變化從而使電阻值或者其他敏感元件發(fā)了解到四周環(huán)境的變化，從而實現(xiàn)環(huán)境的檢測和監(jiān)控。MQ-2氣體傳感器可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置，適宜于液化氣、傳感器的特點。因此，MQ—2MQ—2數(shù)據(jù)采集局部由煙霧傳感器MQ-2A/D轉(zhuǎn)換器組成.MQ-2A/D轉(zhuǎn)換器的連接圖如下:火災報警模塊：聲光報警局部有蜂鳴器及三級放大管8550組成.當煙霧傳感器和亮度傳感器檢測到數(shù)據(jù)把握火災報警器的IOb效，發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器發(fā)出警報其電路圖所下:5、亮度檢測模塊：

聲光報警局部電路圖亮度檢測模塊承受最簡潔的光敏電阻，光敏電阻依據(jù)光的強度不同轉(zhuǎn)變電阻值。亮度越發(fā)出指令。光敏電阻檢測亮度原理圖6、亮度把握器：依據(jù)亮度檢測模塊采集的數(shù)據(jù)和單片機內(nèi)部設定的數(shù)據(jù)相比較，當采集數(shù)據(jù)小于內(nèi)部設定的數(shù)據(jù)，單片機把握IO口，利用三極管開關(guān)作用，把握繼電器，從而把握220v電源開關(guān)接通，燈光照明。繼電器連接原理圖7、無線收發(fā)模塊為了到達遠程遠程接收數(shù)據(jù)和發(fā)送發(fā)送命令的功能，設計了無線接收和發(fā)送模塊。模塊nfr24l01芯片，搭建外圍電路，從而到達接收數(shù)據(jù)和發(fā)送指令的功能。NRF24L01的框圖如以以下圖所示：CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CE。CSN：芯片的片選線，CSN為低電平芯片工作。SCK：芯片把握的時鐘線〔SPI時鐘〕MISO：芯片把握數(shù)據(jù)線〔Masterinputslaveoutput〕MOSI：芯片把握數(shù)據(jù)線〔Masteroutputslaveinput〕IRQ：中斷信號。無線通信過程中MCU主要是通過IRQ與NRF24L01進展通信。CE：芯片的模式把握線。在CSN為低的狀況下，CE協(xié)同NRF24L01的CONFIG存放器共同打算NRF24L01的狀態(tài)〔參照NRF24L01的狀態(tài)機〕。NRF24L01狀態(tài)機：NRF24L01的狀態(tài)機見Fig.2所示，對于NRF24L01的固件編程工作主要是參照NRF24L01的狀態(tài)機。主要有以下幾個狀態(tài)PowerDownMode：掉電模式TxMode：放射模式RxMode：接收模式Standby-1Mode：待機1模式Standby-2Mode：待機2模式對24L01的固件編程的根本思路如下：置CSN為低，使能芯片，配置芯片各個參數(shù)?！策^程見3.Tx與Rx的配置過程〕PowerDown狀態(tài)中完成。假設是Tx模式，填充TxFIFO。配置完成以后，通過CE與CONFIG中的PWR_UP與PRIM_RX參數(shù)確定24L01要切換到的狀態(tài)。TxMode：PWR_UP=1;PRIM_RX=0;CE=1(保持超過10us就可以)；RxMode:PWR_UP=1;PRIM_RX=1;CE=1;4)IRQ引腳會在以下三種狀況變低：TxFIFO發(fā)完并且收到ACK〔使能ACK狀況下〕RxFIFO收到數(shù)據(jù)將IRQ接到外部中斷輸入引腳，通過中斷程序進展處理。Nfr24l018、LCD160216021602字符型液晶它是一種特地用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊它有假設干個5X75X11符。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，〔用自定義CGRAM，顯示效果也不好〕1602LCD16X216〔顯示字符和數(shù)字〕。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780HD44780LCD1602與單片機的接線VCCR12

J4DC

1602 CDCNVG1K NCOSGVVRR

012EDDD

34567DDDDD

- GBB123456789

01234561111111567012222000PPPPPP

3456700000PPPPP管腳號1管腳號123符號VssVddV04RS5R/W678910111213141516EDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7AK功能電源地〔GND〕電源電壓(+5V)LCD驅(qū)動電壓(可調(diào))存放器選擇輸入端，輸入MPU選擇模塊內(nèi)部存放器類型信號：RS=0，當MPU進展寫模塊操作，指向指令存放器；當MPU進展讀模塊操作，指向地址計數(shù)器；RS=1，無論MPU讀操作還是寫操作，均指向數(shù)據(jù)存放器讀寫把握輸入端，輸入MPU選擇讀/寫模塊操作信號：R/W=0讀操作；R/W=1寫操作使能信號輸入端，輸入MPU讀/寫模塊操作使能信號：上升沿有效數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道背光的正端+5V背光的負端0V4位方式通訊時，不使用DB0-DB31腳：VSS為地電源2腳：VDD5V正電源3腳：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高，比照度過高時會產(chǎn)生“鬼影”10K的電位器調(diào)整比照度第4腳：RS為存放器選擇，高電尋常選擇數(shù)據(jù)存放器、低電尋常選擇指令存放器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電尋常進展讀操作，低電尋常進展寫操作。當RSRWRSRW為高電尋?？蒖SRW為低電尋?？梢詫懭霐?shù)據(jù)。6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電尋常，液晶模塊執(zhí)行命令。7～14腳：D0～D78位雙向數(shù)據(jù)線。15～16腳：空腳HD44780DDRAM〔RAM〕、CGROM〔ROM〕CGRAM〔RAM〕。DDRAMRAM，用來存放待顯示的字符代碼。共80個字節(jié)，其地址和屏幕的對應關(guān)系如下表：LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個“A”字,DDRAM00H地址寫入“A”LCD40個地址在160216個就行了。其次行也一樣用前16個地址。對應如下：DDRAM地址與顯示位置的對應關(guān)系1602〔CGROM)160下表所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，“A”的代碼是01000001B〔41H〕，顯41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”9.電源模塊：121234DJ1FUSE11234567891011121314151617181920212223242526L1LM7805CT1 Vin+5V3V61B10+DNGV6C43C1203225VGNDC1520L2LM7812CTVinDNG/C52C20222+2VB212VGND5VBFUSE320C3161C62DNGJ21234567891011121314151617181920212223242526D+5VC+12V+1V3FUSE2V6B02VinL3LM7912CT23-12VTitleSizeA4Date:File:NumberRevisionAA12-Oct-2007Sheet ofM:\\\:I-1(06)\I-1.d三、軟件編程KEIL利用C語言編程，在此過程中需要重點了解單片機串口傳輸、中斷、定時等。四：自我發(fā)揮局部：因本組成員中課余時間學習了android編程，考慮到現(xiàn)今智能手機在大學校園中廣泛流行，故考慮將智能手機藍牙無線收發(fā)數(shù)據(jù)及操作融入到智能家居系統(tǒng)中去。在應用的時候，硬件搭建以手機自帶的藍牙模塊為主機模塊，以藍牙從機模塊連接51TX、RX.和單片機的串口通訊大同小異。硬件搭建完畢后，給智能手機編寫應用程序，本次給android智能機編寫程序，androidjavagoogleAPIshock編通信程讓