【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 測(cè)單元安裝在廚房，甲醛含量檢測(cè) 單元放置在客廳或臥室。放置在不同位置的檢測(cè)單元將信息通過無線設(shè)備實(shí)時(shí)的發(fā)送給主控單元，一旦發(fā)生起火，水管漏水，入室盜竊，煤氣泄漏等意外情況，主控單元就會(huì)馬上接收到報(bào)警信號(hào)，接著 主控單元會(huì) 對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行判斷和處理，得出報(bào)警類型，進(jìn)行聲光報(bào)警，并通過 GSM 網(wǎng)路通知用戶。 該居家安全報(bào)警系統(tǒng)主要有六大功能： 手機(jī)網(wǎng) 絡(luò)智能報(bào)警，當(dāng)檢測(cè)到家中出現(xiàn)意外情況時(shí)，通過 短信進(jìn)行報(bào)警；能夠監(jiān)測(cè)家庭中的煤氣或天然氣的濃度，發(fā)現(xiàn)煤氣泄漏，及時(shí)報(bào)警； 具有 智能防盜功能，當(dāng)有盜賊進(jìn)入時(shí)，立即進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)通知警方和戶主；智能火災(zāi)報(bào)警，家中出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)立即進(jìn)行報(bào)警，減少財(cái)產(chǎn)的損失； 智能防水 檢測(cè)功能，發(fā)現(xiàn)家中漏水，及時(shí)關(guān)閉總閥，并短信通知主人，避免損失； 可以通過遙控器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，使用方便， 操作簡(jiǎn)單。 3 居家安全報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 主控單元的設(shè)計(jì) 主控制器主要由電源、 GSM 通信模塊、無線通信模塊、顯示設(shè)備、按鍵、遙控器幾部分組成，組成結(jié)構(gòu)如圖 3所示。 主 控 制 芯 片S T C 8 9 C 5 2顯 示 設(shè) 備 1 2 8 6 4液 晶無 線 通 信 設(shè) 備2 4 L 0 1遙 控 器4 4 輸 入 按 鍵D C 5 V 電 源G S M 移 動(dòng) 網(wǎng) 絡(luò)通 信 模 塊聲 光 報(bào) 警 設(shè) 備L E D 燈 、 蜂 鳴 器接收器 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 圖 3 主控單元系統(tǒng)圖 電源部分使用的是 AC220/DC5V 電源模塊，電源變壓后再通過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓，最終得到穩(wěn)定 5V電壓輸送給單片機(jī)及其它用電設(shè)備。 顯示設(shè)備使用的是 12864 液晶， 12864 是 128*64 點(diǎn)陣 液晶模塊的點(diǎn)陣數(shù)簡(jiǎn)稱，帶中文字庫的 12864 液晶每屏可顯示 4 行 8 列共 32 個(gè) 16 16 點(diǎn)陣的漢字，每個(gè)顯示 RAM 可顯示1 個(gè)中文字符或 2 個(gè) 16 8 點(diǎn)陣全高 ASCII 碼字符，即每屏最多可實(shí)現(xiàn) 32 個(gè)中文字符或64 個(gè) ASCII 碼字符的顯示。 通過液晶實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)外溫度、濕度、光照強(qiáng)度、系統(tǒng)工作狀態(tài)等的顯示 ,方便人們實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。顯示液晶的基本電路如圖 4所示。 圖 4 液晶顯示連接電路圖 GSM 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信模塊選用 的是西門子公司的 TC35 模塊，這是是一款雙頻900/1800MHZ 高度集成的 GSM 模塊，它易于集成，性價(jià)比高，有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和性能的保證，系統(tǒng)通過它同用戶的手機(jī)進(jìn)行短信通信，方便快捷 。 該 GSM模塊 可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號(hào) ,通過接口連接器和 天線連接器分別連接 SIM卡讀卡器和天線。自動(dòng)波特率為 ～ 115kb/s。它支持 Text和 PDU格式的 SMS(Short Message Service,短消息 ), 可進(jìn)行發(fā)短信，打電話 。 該模塊擴(kuò)展電路如圖 5所示，特征說明如下 。 信息傳送內(nèi)容：語音和數(shù)據(jù) 電源：?jiǎn)坞娫? ～ 頻段：雙頻 GSM900MHz 和 DCS1800 MHz(Phase 2+) 發(fā)射功率： 2W （ GSM900MHz Class 4） 1W （ DCS1800MHz Class 1） 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 SIM 卡連接方 式： 外接 天線： 由天線連接器連接外部天線 通話模式 : 300mA (典型值 .) 圖 5 TC35 外圍擴(kuò)展電路圖 無線通信設(shè)備采用的是 24L01 無線模塊，最高工作速率 2Mbps，高效 GFSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)?？墒褂玫念l道高達(dá) 126 個(gè)，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要，內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制；低功耗 工作，待機(jī)模式下狀態(tài)為 22uA；掉電模式下為 900nA；內(nèi)置 天線，體積小巧；模塊可軟件設(shè)地址，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便。 與 51 系列單片機(jī) P0 口連接時(shí)候，需要加 10K 的上拉電阻 ,與其余口連接不需要。其他系列的單片機(jī)，如果是 5V 的，請(qǐng)參考該系列單片機(jī) IO口輸出電流大小，如果超過 10mA，需要串聯(lián)電阻分壓。 如果是 的，可以直接和 RF2401 模塊的IO 口線連接。比如 AVR 系列單片機(jī)如果是 5V 的，一般串接 2K 的電阻 。 鍵盤用于主控單元基本參數(shù)的設(shè)置，也可以通過 SAA3010T 遙控對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，遙控接收器使用的是 HS0038，與單片機(jī)的連接電路如 6圖所示 。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 圖 6 紅外 遙控接收器電路圖 我們采用 接收頭 ，它的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，方便單片機(jī)進(jìn)行控制。 它的操作方法和普通的電視機(jī)遙控器的操作方法相同，操作簡(jiǎn)單，使用方便 ，如圖 7 所示 。 圖 7 HS0038 遙控器 火災(zāi)檢測(cè)單元的設(shè)計(jì) 火災(zāi)報(bào)警單元由煙霧傳感器和溫濕度傳感器組成，溫濕度傳感器的增加能夠增強(qiáng)報(bào)警的可靠性，減少誤報(bào)的發(fā)生 [6]，火災(zāi)報(bào)警單元的組成如圖 8 所示。 火 災(zāi) 報(bào) 警M C U煙 霧 傳 感 器M Q 2溫 濕 度 傳 器D H 1 1A / D 轉(zhuǎn)換 芯 片無 線 通 信2 4 L 0 1總 控 單 元 圖 8 火災(zāi)檢測(cè)單元系統(tǒng)圖 煙 霧傳感器將采集到的煙霧濃度轉(zhuǎn)化為模擬量信號(hào)，再經(jīng)過 A/D 芯片將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 化為數(shù)字量信號(hào)，發(fā)送給單片機(jī)。溫濕度傳感器 DH11 能將溫度、濕度以數(shù)字量的形式發(fā)送單片機(jī)，因而信號(hào)不必再經(jīng)處理。 MCU 將接收到的信息通過無線通信模塊 24L01 發(fā)送給總控單元。 系統(tǒng)采用的煙霧傳感器的型號(hào)是 MQ2， MQ2 使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫 (SnO2)，對(duì)煙霧的靈敏度很高。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在煙霧時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中煙霧濃度的增加而增大，使用簡(jiǎn)單的電路 即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，連接電路如圖 4所示 。 圖 9 煙霧傳感器電路圖 煙霧傳感器輸出的信號(hào)是模擬量，必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能發(fā)送給單片機(jī)，模數(shù)轉(zhuǎn)換采用的芯片是 AD0832，它與單片機(jī)的連接電路如圖 10所示。 圖 10 AD0832 轉(zhuǎn)換芯片電路 圖 漏水檢測(cè)單元的設(shè)計(jì) 該單元的設(shè)計(jì)主要是利用了水的導(dǎo)電特性，與單片機(jī)連接的有兩個(gè)檢測(cè)探頭，分別連接單片機(jī)的 I/O引腳和 GND 引腳。使用時(shí)將兩個(gè)探頭放在衛(wèi)生間地面的上方，當(dāng)有漏水的情況發(fā)生，衛(wèi)生間產(chǎn)生積水，探測(cè)器的兩個(gè)探頭被積水接 通，預(yù)設(shè)高電平 I/O 引腳被置低，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，單片機(jī)再通過無線通信模塊將報(bào)警信號(hào)發(fā)送給主控單元，從而完成整個(gè)報(bào)警過程 [7]。 該報(bào)警單元的具體結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 漏 水 報(bào) 警M C U無 線 通 信2 4 L 0 1總 控 單 元檢測(cè)探頭I / O 引 腳G N D 引 腳 圖 11 漏水檢測(cè)單元系統(tǒng)圖 煤氣泄漏檢測(cè)單元的設(shè)計(jì) 煤氣泄漏檢測(cè)單元主要由甲烷含量顯示液晶、甲烷傳感器、無線通信模塊、蜂鳴報(bào)警器幾部分組成 ， 結(jié)構(gòu)如圖 12所示 。 煤 氣 泄 漏探 測(cè) M C U無 線 通 信2 4 L 0 1甲 烷 傳 感 器G J C 4A / D轉(zhuǎn) 換甲 烷 含 量 顯 示5 5 1 0 液 晶總控單元蜂 鳴報(bào) 警 圖 12 煤氣泄漏檢測(cè)單元系統(tǒng)圖 其中，顯示液晶選用的是 5110 液晶屏，它的特點(diǎn) 有： 性價(jià)比高， LCD1602 可以顯示32個(gè)字符，而 Nokia5110可以顯示 15個(gè)漢字， 30個(gè)字符 ， Nokia5110裸屏僅 ， LCD1602一般 15 元左右， LCD12864 一般 50~70 元 ； 接口簡(jiǎn)單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動(dòng)， LCD1602需 11根 I/O 線， LCD12864 需 12 根。速度快，是 LCD12864 的 20 倍，是 LCD1602 的 40 倍 。 甲烷傳感器選用的型號(hào)是 GJ4,它的輸出量是模擬量，需要經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換發(fā)送給單片機(jī)，它的使用方法與煙霧傳感器類似，連接電路如圖 13 所示 。 V C C甲 烷 傳 感 器 G J C 4V C CA / D5 KR 11342G N D 圖 13 甲烷 傳感器應(yīng)用電路 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 甲醛監(jiān)測(cè)單元的設(shè)計(jì) 甲醛探測(cè)單元主要是由甲醛傳感器、運(yùn)算放大器、無線通信模塊和聲光報(bào)警器組成。甲醛傳感器將甲醛濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器處理后輸入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷，將甲醛含量信號(hào)通過無線通信模塊發(fā)送給主控單元 [8]。 甲 醛 含 量探 測(cè) M C U無 線 通 信2 4 L 0 1甲 醛 傳 感 器H C H O運(yùn) 算放 大器