电134传感器大作业刘天淞

1、电气工程学院传感器课程设计报告班 级： 电134班 姓 名： 刘天淞 学 号： 1312021094 设计题目： 智能家居监控系统设计 设计时间： 2015.12.282016.1.5 设计目的： 以提高家居生活的安全性、舒适度、人性化为目的，设计智能家居监控系统。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，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。 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

2、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课题摘要：21世纪是一个信息化的社会，它与人们的生活的关系也日益紧密。信息化的社 会不仅改变了人们的生活方式，也对传统住宅提出了挑战。人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为追求的是一个安全，方便，舒适的居家环境。所以智能家居的概念随之诞生，智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事物的管理系统。本次课程设计针对常见的安全问题如家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾（烟雾）等。整体思路图示：一、温度检

3、测模块由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。这里采用DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20作为测温元件。即利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度 测量范围为-5599，精度为0.5 用液晶进行实际温度值显示 能够根据需要方便设定上下限报警温度DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列、各种封装形式如图4.2所示，DQ为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器

4、件提供电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。其电路图4.3所示.。DS18B20内部结构：图为DS1820的内部框图，它主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器（内含便笺式RAM），用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）发生器等七部分。DS18B20采用脚PR35封装或脚SOIC封装，其内部结构框图如图4.4所示DS18B20测温原理：DS18B20的测温原理如图2所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器

5、1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计

6、数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。在正常测温情况下，DS1820的测温分辨力为0.5，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果：首先用DS1820提供的读暂存器

7、指令（BEH）读出以0.5为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位（LSB），得到所测实际温度的整数部分Tz，然后再用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。考虑到DS1820测量温度的整数部分以0.25、0.75为进位界限的关系，实际温度Ts可用下式计算：Ts=（Tz-0.25）+(CD-Cs)/CD硬件设计电路：本温度计大体分三个工作过程。首先，由DS18820温度传感器芯片测量当前的温度，并将结果送入单片机。然后，通过89C205I单片机芯片对送来的测量温度读数进行计算和转换，井将此结果送入液晶显示模块屏上。由图1可看到，本电路主要由DSl8820温度传感器芯

8、片、89C2051单片机芯片和声光报警电路组成。其中，DSI8B20温度传感器芯片采用“一线制”与单片机相连，它独立地完成温度测量以及将温度测量结果送到单片机的工作。二、煤气泄漏传感器的选择：选择气敏传感器TGS813，它的特点是对氢气、一氧化碳、丙烷、乙醇等一般可燃性气体均有较高的灵敏度；后期电路简单；长寿命、低功耗。报警电路图：报警电路有电源电路、检测电路、电压比较电路和指示电路四部分组成当有可燃性气体超量出现时，TGS813的电阻下降，比较器IC4的2脚电压升高，当达到2.5v以上时，IC4输出高电平，晶体管vt2导通，从而激励蜂鸣器发声报警电路图如下所示：三、火灾（烟雾）检测模块传感器

9、的选择：UD-02型离子感烟传感器电路原理及原理图：四、红外检测1.DYPME003人体红外热释防盗报警模块该模块人体红外感应报警，探测人体发出的红外线，当人进入报警器监控区域内，即可发出报警声。热释电红外探头的工作原理及特性：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10um左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人体发射的10um左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。其如图2所示。总结： 与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、局品位且宜人的家庭生活空间： 还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与时间，增强