【導讀】螞袆羅芆莂蠆袁芅蒄襖螇芄蚆蚇膆芃莆肂節(jié)蒈螅羈芁薀羈襖芁蚃螄膂莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅蒞薁袈肁蒞蚄蟻羇莄莃袇袃蒃蒆蝕膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀蒀袃罿肇薂螆裊肆蚄膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肅蕿螃袂膃蟻薆膁膂莁螁膇膁薃薄肅膀蚅衿罿腿蒞螞襖膈蕆袈膃膇薀蝕聿芇螞袆羅芆莂蠆袁芅蒄襖螇芄蚆蚇膆芃莆肂節(jié)蒈螅羈芁薀羈襖芁蚃螄膂莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅蒞薁袈肁蒞蚄蟻羇莄莃袇袃蒃蒆蝕膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀蒀袃罿肇薂螆裊肆蚄膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肅蕿螃袂膃蟻薆膁膂莁螁膇膁薃薄肅膀蚅衿罿腿蒞螞襖膈蕆袈膃膇薀蝕聿芇螞袆羅芆莂蠆

　　

【正文】 開 電 器（ 風 扇 ， 加 濕器 等 ） 指 令 至串 口發(fā) 送 打 開 電 器（ 風 扇 ， 加 濕器 等 ） 指 令 至串 口發(fā) 送 打 開 電 器（ 風 扇 ， 加 濕器 等 ） 指 令 至串 口手 動 選擇 結(jié) 束Y / N結(jié) 束 程 序保 存 數(shù) 據(jù) 保 存 數(shù) 據(jù) 保 存 數(shù) 據(jù)超 過 預 定 值未超過預定值超 過 預 定 值 超 過 預 定 值未超過預定值未超過預定值 圖 24 后臺處理軟件 功能流程圖 下位機部分所實現(xiàn)的功能 下位機部分實現(xiàn)功能主要有： 第一、對傳感器信號的信號跟隨與放大。 第二、對傳感器信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 第三、下位機數(shù)據(jù)采集模塊通過無線收發(fā)裝置將采集到的信號發(fā)送給接收模塊。 第四、接收模塊將接收到的數(shù)據(jù)傳送給 后臺處理軟件 進行相應的處理。 浙江理工大學信息電子學院本科畢業(yè)論文 9 第五、下位機接收模塊根據(jù) 后臺處理軟件 發(fā)送的命令控制字進行相應的電器開啟與關閉。 下位機數(shù)據(jù)采集與發(fā)送模塊功能流程圖如圖 25所示： 傳感器信 號 跟 隨與 放 大模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換采 集 模 塊 處 理 芯 片（ A T 8 9 S 5 2 ）無線傳收發(fā)模塊數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 圖 25 下 位機數(shù)據(jù)采集與發(fā)送模塊功能流程圖 下位機數(shù)據(jù)接收模塊功能流程圖如圖 26所示： 圖 26 下位機數(shù)據(jù)接收模塊功能流程圖 小結(jié) 本章主要闡述了本課題所設計系統(tǒng)的要解決的主要問題，并且對系統(tǒng)的模塊分工做基于無線傳感器網(wǎng)絡 的智能家居安防系統(tǒng)初步構(gòu)建 10 了相應的介紹。 第三章 智能家居安防系統(tǒng)硬件電路設計 本章詳細的介紹了智能家居安防系統(tǒng)硬件電路設計部分，并且簡略的介紹了相關器件的使用方法。 可燃氣體傳感器電路模塊 MQ306A 氣體傳感器概述 可燃氣體傳感器采用 MQ306A可燃氣體傳感器。 MQ306A是一種二氧化 錫型半導體氣敏元件 具有 高靈敏度 ， 低功耗 ， 小巧的體型 的 特點 。 對可燃性氣體具有高度靈敏性和快速響應性，適用于液化石油氣、液化天然氣、丁烷、甲烷、氫氣的便攜式監(jiān)測裝置等。 MQ306A 測試電路 如圖 31所示 測試電路。通過固定或可調(diào)外接負載電阻上電壓的變化獲得元件電阻的變化。其中 VRL為測量電壓。 RL測試負載電阻 接 5K電阻，由于傳感器內(nèi)部測試電阻范圍為 20K～ 400K,所以負載分壓為 19mv～ 900mv。 為了使元件發(fā)揮其好的功能和特定的性能，加熱電壓、回路電壓和負載電阻須限制在下頁圖表所示的標準工作條 件內(nèi)。 圖 31 測試電路 浙江理工大學信息電子學院本科畢業(yè)論文 11 表 31 標準工作條件 符號 參數(shù) 技術條件 備注 V H 加熱電壓 177。 AC or DC V C 回路電壓 ≤ 6 V DC R L 負載電阻 可調(diào) ( 1 ) P S 10 mW R H 加熱電阻 歐 常溫 IH 加熱電流 ≤ 130 mA PH 加熱功率 ≤130 mW PS 元件功率 ≤10 mW 表 31 靈敏度特性 型號 MQ306A 符號 參數(shù)名稱 技術條件 備 注 Rs 元件電阻 在潔凈空氣中 ? 電阻比 ( 0) Rs (3000 ppm丁烷 ) / Rs (1000 ppm丁烷 ) 標準測試條件 : 溫度 濕度 預熱時間：大于 48 小時 R L : 可調(diào) 信號的跟隨與放大電路如圖 32所示： 圖 32 為放大電路。電路分兩級，一級為跟隨電路，二級為放大電路，將測試電壓信號放大 5 倍左右。電路缺點是使用了兩個很大的電解電容做耦合，電路需要一段較長的開機過渡時間（需要把電容充電到到偏置點才可以正常工作）。 圖 32 信號的跟隨與放大電路 基于無線傳感器網(wǎng)絡 的智能家居安防系統(tǒng)初步構(gòu)建 12 數(shù)據(jù)采集 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片概述 本系統(tǒng)中 模數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片選用 ADC0809。 ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式 A／ D轉(zhuǎn)換器，它由 8路模擬 開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開關樹型 D／ A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理 8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。輸入輸出與 TTL兼容。 主要特性 （ 1） 8 路 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。 （ 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕? （ 3）轉(zhuǎn)換時間為 100μs （ 4）單個＋ 5V 電源供電 （ 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 （ 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度 （ 7） 低功耗，約 15mW。 ADC0809 與 AT89S52 接口電路 圖 33中 ADC0809 的 A、 B、 C 端接地，選通 0通道 。 浙江理工大學信息電子學院本科畢業(yè)論文 13 圖 33 ADC0809與 AT89S52接口電路 無線收發(fā)模塊 PTR8000 無線收發(fā)原理 本系統(tǒng)中無線收發(fā)模塊芯片選用 PTR8000， PTR8000是專為點對多點無線通信設計，內(nèi)置數(shù)據(jù)協(xié)議和 CRC檢錯，無亂碼輸 出 ,外圍 MCU通過 SPI總線配置 PTR8000的內(nèi)部寄存器和數(shù)據(jù)收發(fā)。 PTR8000的 SPI總線包括四個引腳： CSN(SPl使能 )、 SCK(SPI時鐘 )、 MISO(主人從出 )和 MOSI(主出從入 )。 SPI總線的每次操作都必須在使能引腳 CSN的下降沿開始。 CSN低電平有效，總線上的數(shù)據(jù)在時鐘的上升沿有效。 MCU對 SPI總線的操作不外乎兩種方式：讀和寫。在進行讀操作時，先把 CSN置低，然后在 MOSI數(shù)據(jù)線上輸出一個表示讀命令的字節(jié)，與此同時， PTR8000會在： MISO數(shù)據(jù)線上輸出 1字節(jié)表示狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)，隨后輸出 1字節(jié)地址 ，后面跟隨有效數(shù)據(jù)。在進行寫操作時比較簡單， MCU先把 CSN拉低，然后在 MOSI線上輸出寫命令字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)即可。 PTR8000 無線收發(fā)數(shù)傳模塊的特點及應用 PTR8000是高性能嵌入式無線收發(fā)模塊，它的核心芯片是挪威 Nordic VLSI ASA公司的 nRF905。具有可選頻道多，低功耗，抗干擾能力強的優(yōu)點，它的特性如下： 基于無線傳感器網(wǎng)絡 的智能家居安防系統(tǒng)初步構(gòu)建 14 ● 430/868/915Mhz多頻道多頻段， － 低電壓工作，待機功耗 2uA。 ● 超小體積，內(nèi)置環(huán)形天線，性能穩(wěn)定，對電源不敏感，傳輸距離更遠 。 ● 最大發(fā)射功率 +10dBm，高抗干擾 GFSK調(diào)制。可跳頻通信，數(shù)據(jù)速率可達50kbps。 ● 內(nèi)置完整的通信協(xié)議和 CRC，有獨特的載波檢測、地址匹配、數(shù)據(jù)就緒等輸出，接口方便、使用簡單 。 后臺處理軟件與 下位機通信接口設計 MAX232 電平轉(zhuǎn)換 芯片概述 本系統(tǒng)中 RS232電平轉(zhuǎn)換芯片選用 MAX232電平轉(zhuǎn)換器。AX232芯片是美信公司專門為電腦的 RS232標準串口設計的接口電路 ,使用 +5v單電源供電。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分： 第一部分是電荷泵電路。功能是產(chǎn)生 +12v和 12v兩個電源，提供給 RS232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN輸入轉(zhuǎn)換成 RS232數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT送到電腦DP9插頭； DP9插頭的 RS232數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、R2OUT輸出。 第三部分是供電。 15腳 DNG、 16腳 VCC（ +5v）。 DB9 的連接圖 DB接標準接口圖如圖 34所示 浙江理工大學信息電子學院本科畢業(yè)論文 15 圖 34 標準 DB9 在本文所設計的系統(tǒng)中，只需要用到三根線即可，即 RXD， TXD和 GND，連接方式。如圖 35所示。 圖 35 最簡 RS232 連接 MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路 串口 信號為負電平邏輯信號， 通過 MAX232 將其轉(zhuǎn)換成與單片機匹配的 TTL 電平。 基于無線傳感器網(wǎng)絡 的智能家居安防系統(tǒng)初步構(gòu)建 16 圖 36 MAX232 與 DB9 連接 電器控制模塊 PC817 光電耦合器概述 本系統(tǒng)中 光電耦芯片選用 PC817光電耦合器。 PC817為分離式光電耦合器，可以