【文章內容簡介】 控電路圖。 桂林電子科技大學信息科技學院畢業(yè)設計 (論文 )說明書 第 7 頁 共 32 頁 圖 22 單片機主控電路圖 溫 濕度模塊電路設計分析 DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器 ,傳感器內部是由一個電阻式感濕元件和一個 NTC測溫元件組成。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，其中信號傳輸距離可達 20米以上。 （ 1） DHT11引腳功能如圖 23所示： 引腳 1為 VDD： 接 。 引腳 2為 DATA：該引腳為單總線串行數據傳輸腳。 引 腳 3為 NC： 該引腳為空腳，懸空。 引腳 4為 GND： 該引腳為接低端，接電源負極。 （ 2） DHT11時序原理分析 圖 23 DHT11引腳圖 DHT11數字型溫濕度傳感器的測量分辨率分別為 8bit（溫度）、 8bit（濕度 ）。直接與微控制器的端口 。微控制器模擬傳感器 DHT11的工作時序，讀取其寄存器的濕度值，微控制器是采取主動的方式與傳感器 DHT11進行通信，并且 DHT11傳感器不需要進行相關的寄存器設置。 ① DATA的通訊方式 DATA用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步、采用單總線數據格式，一次通訊時間 4ms左右，數據分小數部分和整數部分，小數部分用于擴展，在本系統(tǒng)讀出為零。一次完整的數據傳輸為 40bit，高位先出。數據格式： 8bit濕度整數數 據 +8bit濕度小數數據 +8bit溫度整數數據 +8bit溫度小數數據 +8bit校驗和。數據傳送正確時校驗和數據等于E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 0 5 1C13 0 p fC23 0 p fY11 2 MR11 0 kS1S W P BV C C12345678910111213141516J 1 0L C DV C C4 7 0R E S 3D1L E D12J3風扇繼電器123J4L 2 9 8 NV C C1 0 kR E S 4Q28 0 5 0V C CL S 1S P E A K E RQ18 5 5 01J1R S 5 0 112J2C O N 21234J7C O N 4123J6C O N 3123J5C O N 3V C C+C31 0 uS2S W P BS3S W P BR41 0 kV C C123456789J 2 01 0 KV C CP 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7P 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7V C C 桂林電子科技大學信息科技學院畢業(yè)設計 (論文 )說明書 第 8 頁 共 32 頁 “ 8bit濕度整數數據 +8bit濕度小數數據 +8bi溫度整數數據 +8bit溫度小數數據”所得結果的末 8位。單片機發(fā)送一次開始信號后， DHT11從低功耗模式轉換到高速模式，等待主機開始信號結束后， DHT11發(fā)送響應信號送出 40bit的數據，并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取部分數據。在從模式下， DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集 , 如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號， DHT11不會主動進行溫濕 度采集。采集數據后轉換到低速模式。時序圖如圖 24所示。 圖 24 DHT11 讀時序圖 ② DHT11 寫時序如圖 25 所示 總線空閑狀態(tài)為高電平，主機把總線拉低等待 DHT11 響應，主機把總線拉低必須大于 18 毫秒，保證 DHT11 能檢測到起始信號。 DHT11 接收到主機的開始信號后，等待主機開始信號結束 ,然后發(fā)送 80us 低電平響應信號。主機發(fā)送開始信號結束后，延時等待 2040us 后，讀取 DHT11 的響應信號，主機發(fā)送開始信號后 ，可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻拉高。如圖 25 所示。 圖 25 DHT11 寫時序圖 ③ DHT11 結束時序圖如圖 26 所示 總線為低電平 ,表明 DHT11 發(fā)送響應信號 ,DHT11 發(fā)送響應信號后 ,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數據 ,每一 bit 數據都以 50us 低電平時隙開始 ,高電平的長短決定了數據位是 0 還是 1。如果讀取響應信號為高電平 ,則 DHT11 沒有響應 ,請檢查線路是否連接正常。當最后一 bit 數據傳送完畢后， DHT11 拉 低總線 50us，隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。數字“ 0”信號表示方法如圖 26 所示，數字“ 1”信號表示方法如圖 27 所示。 桂林電子科技大學信息科技學院畢業(yè)設計 (論文 )說明書 第 9 頁 共 32 頁 圖 26 DHT11 結束時序圖 ④ DHT11 信號表示時序圖如圖 27 所示 圖 27 DHT11 信號表示圖 本模塊電路設計 VCC 端供電電壓為 ，數據連接線長度小于 20米時，用 的上拉電阻，大于 20 米時根據實際情況使用合適上拉電阻，通過上拉電阻使控制總線處在高電平狀態(tài)。電源引腳（ VCC,GND）之間加一個 發(fā)光二極管，用于表示此模塊正常接通電源 。如圖 28 所示。 圖 28 DHT11 模塊 硬件接線電路圖 煤氣檢測 模塊電路設計分析 在本模塊設計中， 直接采用了 MQ5 煤氣檢測模塊， 氣敏傳感器 MQ5 適用于家庭或工業(yè)上對液化氣，天然氣，煤氣的監(jiān)測裝臵。其具有對液化氣、天然氣、城市煤氣有較好的靈敏度；對乙醇，煙霧幾乎不響應，具有優(yōu)良的抗干擾能力；有快速的響應恢 復特性；有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；測試電路比較簡單等優(yōu) 點。 桂林電子科技大學信息科技學院畢業(yè)設計 (論文 )說明書 第 10 頁 共 32 頁 結構及工作原理 MQ5 煤氣檢測模塊 由微型 AL2O3 陶瓷管、 SnO2 敏感層 ,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有 6 只針狀管腳，其中 4 個用于信號取出， 2 個用于提供加熱電流。首先，可燃性氣體濃度信號通過 MQ5 氣體傳感器將可燃性氣體濃度信號轉換成電壓信號，經過 A/D 轉換，輸出一個適合單片機接收的電壓信號，然后，送入 STC89C52RC中，線性化數據處理后，將電壓信號轉化成對應的十六進制濃度值。當檢測到的可燃性氣體濃度超出上限報警設定值時，報警器發(fā)出聲音 和報警燈 報警 。在本次設計中只采用了數字信號來檢測是否有可燃氣體，并沒有使用檢測到的模擬信號來輸出可燃氣體的濃度，氣體濃度檢測可使用模塊上的靈敏度調節(jié)。 MQ5 煤氣檢測模塊 內部結構圖如圖 29所示。 圖 29 MQ5 內部結構圖 本模塊設計有 4 個接口，分別為電源接口 VCC， GND。還有一個模擬信號接口，一個數字信號接口?？梢赃x擇向單片 輸入模擬量或輸入數字量。另接一個 10K的可調電阻，用于調節(jié)檢測可燃氣體的靈敏度。兩個 LED 燈，綠色用于表示電源正常接通，紅色用于表示傳感器檢測到可燃氣體。如圖 210所示。 圖 210 MQ5 煤氣檢測模塊電路圖 桂林電子科技大學信息科技學院畢業(yè)設計 (論文 )說明書 第 11 頁 共 32 頁 風力檢測 模塊電路設計分析 市面上面的風速傳感器， 風速傳感器是 將空氣的流動速度變量轉換成有一定對應關系的輸出信號的裝置。風速 傳感器種類 有采用畢托管測風速、熱線熱膜測風速、機械式傳感器測風速、超聲波測風速和三杯式 風速傳感器 測風速 。 這些傳感器可以直接使用，準度也比較高 。但是有幾個缺陷：第一這些種類的風速傳感器體型普遍較大，若要固定于窗體上則會占用很大的空間，會影響窗體的整體外觀。第二這些種類的風速傳感器風力測試儀價格都比較高，不符合設計的初衷。 本設計的 風力檢測 采用霍爾傳感器集成與單片機上，將信號磁鐵固定于排風扇的扇葉上，并配合霍爾傳感器。當室外天氣為大風時，風吹動排風扇，扇葉轉動會給霍爾傳感器輸入信號，單片機根據霍爾傳感器輸入的脈沖數量計算，當達到一定條件，識別為大風狀況時，就自動起開自動關窗動作?；魻杺鞲衅鞣€(wěn)定性高，反應速度快，體積小，性價比高。經過霍爾傳感器和排風 扇的配合，可以識別大風天氣。 霍爾傳感器是利用霍爾效應實現磁電轉換的一種傳感器，它具有靈敏度高，線性度好，穩(wěn)定性高、體積小和耐高溫等特點，所以，在測量技術、自動化技術和信息處理等方面得到了廣泛的應用，通常被用來測量位移、壓力、轉速等物理量。使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結構可以做得較為簡單，只要在轉軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關靠近磁鋼，就有信號輸出，轉軸旋轉時，就會不斷地產生脈沖信號輸出。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可以實現旋轉一周，獲得多個脈沖輸出。在粘磁鋼時要注意 ，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現場應用廣泛。 本設計采用了 3144 霍爾元件作為檢測風速的主要元件，并接入 74HC14 六反相 器與兩個 LED 燈，形成一個風力檢測模塊。綠燈作為一個電源是指燈，紅燈作為脈沖信號指示燈，接入電源后，霍爾元件并未靠近磁鐵時，則紅燈保持發(fā)光狀態(tài)，當扇葉帶動磁鐵靠近霍爾元件，則紅燈熄滅，此時霍爾元件向單片機輸入一個脈沖信號，單片機通過記錄在一定時間 內接收到的脈沖信號判斷是否達到關窗動作的條件。風力測試模塊電路圖如圖 211 所示。 圖 211 風力測試模塊電路圖 桂林電子科技大學信息科技學院畢業(yè)設計 (論文 )說明書 第 12 頁 共 32 頁 雨天檢測模塊 電路設計及其功能介紹 （ 1） 電路設計的優(yōu)點 一般 市面上的雨滴傳感器有兩種，一種是集合式的雨滴傳感器模塊，這種模塊把雨滴采集部分和電路部分直接連接在一個板子上，缺點比較明顯，采集范圍小，而且容被雨水損壞電路。第二種是分離式的雨滴傳感器，就是雨滴采集部分和電路部利用導線連接使用，這樣的方式可以把電路部分放在室內不被雨水浸入，有效的保護電路不被雨水損害，并可以擴大雨水采集的范圍。對雨天的識別效果比較明顯。所以，本次設計就直接使用分離式的雨滴傳感器模塊。 （ 2） 雨滴傳感器 原理介紹 本設計使用的雨滴傳感器的控制核心是 LM393 電壓比較器， LM393 是由兩個獨立的、高精度電壓比較器組成的集成電路，失調電壓低，最大為 。它專為獲得寬電壓范圍、單電源供電而設計，也可以以雙電源供電；而且無論電源電壓大小，電源消耗的電流都很低。它還有一個特性：即使是單電源供電，比較器的共模輸入電壓范圍接近地電平。主要應用于限幅器、簡單的模 /數轉換器、脈沖發(fā)生器、延時發(fā)生 器、寬頻壓控