【正文】 入偏流 15V) 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?(3— 30V)； 雙電源 (177。 直流電壓增益高 (約 100dB) 腳位排列圖如圖 15 所示： 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 15： LM358 腳位排列圖 特性 : 它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 MQ2 的特點(diǎn)和工作特點(diǎn)如下： ⑴ 廣泛的探測(cè)范圍； ⑵ 高靈敏度／快速響應(yīng)恢復(fù)； ⑶ 優(yōu)異的穩(wěn)定性／長(zhǎng)壽命； ⑷ 簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路 。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 上圖是 MQ2 型元件典型氣體濃度測(cè)試的特性曲線，在丁烷濃度 %以下有極高的靈敏度。 圖 14： MQK2 型元件外形結(jié)構(gòu) MQ2 氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如上圖 14 所示 , 由微型 AL2O3 陶瓷管、 SnO2 敏感層 ,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供必要的工作條件。 電路如右圖所示： 器件的主要參數(shù)如下 : 響應(yīng)時(shí)間 ： Tr≤ 10s 恢復(fù)時(shí)間 ： Tn≤ 60s 加熱電壓 ： V﹢ =5+ 加熱功率 ： 約 抗干擾能力 ： 丁烷濃度在 %時(shí)在濕度小于 85%RH，在 10℃ ~+40℃ 溫度下不會(huì)引起誤報(bào)。 器件的靈敏度： S=Ro/Rx 為 10~30。 MQ2 型氣敏元件具有如下特點(diǎn)： (1) 采用燒結(jié)半導(dǎo)體所形成的敏感燒結(jié)體，具有穩(wěn)定的 R 阻值，保證了長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性； (2) 單 電源供電，功耗僅 左右； (3) 對(duì)所測(cè)試的氣體有極高的靈敏度和信噪比。 調(diào)節(jié)電位器 R8 和 R9，在氣體傳感器沒(méi)有響應(yīng)的狀態(tài)下，使 LM358 的反向端 (2 腳 )的電壓高于同相端（ 3 腳）的電壓，輸出端（ 1 腳）輸出低電平；在氣體傳感器有響應(yīng)的情況下，則是 2 腳電壓低于 3 腳電壓， 1 腳輸出高電平。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和 “ 位置檢測(cè)器 ” ，極薄零件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。 光敏電阻 根據(jù) 它 的光譜特性，可分為三種光敏電阻器： 紫外光敏電阻器：對(duì)紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測(cè)紫外線 ； 紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。光敏電阻具有很高的靈敏度，很好的光譜特性，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)一直到紅外區(qū)。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 工作原理如下：當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏電阻（暗電阻 )很大（大約有幾 M 歐姆 )，電路中的電流很?。▋H僅幾 K~幾十 K 歐姆）；當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng) 范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻 )急劇減少，因此電路中的電流迅速增加。 光敏電阻 簡(jiǎn)介： 光敏電阻及其在電路中的符號(hào)如下圖 12 所示： 圖 12：光敏電阻 光敏電阻是用光電導(dǎo)體制成的光電器件，它是基于半導(dǎo)體光電效應(yīng)工作的?！? 可編程 的分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 在 9 位分辨率時(shí)最 多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： 主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 它由一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體的傳感器件（如氧化物 SnO2）構(gòu)成 ， 在新鮮空氣條件下，它的電導(dǎo)較小，而一旦接觸還原性氣體或者易燃易爆氣體， 電導(dǎo)會(huì)增加，引發(fā)檢測(cè)電路電平跳變從而啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工作。發(fā)光管和接收管中間有沒(méi)障礙物時(shí)，單片機(jī) 管腳所輸入的電平會(huì)不同，當(dāng)有障礙物時(shí)電路處于觸發(fā)狀態(tài)。 DS18B20 擁有 獨(dú)特的單線接口方式，在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊 ，且 在使用中不需要任何外圍元件 ，大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì) 。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 傳感器 采集 模塊 本系統(tǒng)傳感器模塊由一組功能不同的傳感器構(gòu)成，用于監(jiān)測(cè) 家庭中可能發(fā)生的 各種異常情況。這樣連接可以實(shí)現(xiàn)兩種工作方式：一是當(dāng)計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)和單片機(jī)連接時(shí)用，方便調(diào)試；二是 TC35 模塊與單片機(jī)連接時(shí)，可觀察最終結(jié)果。在本系統(tǒng)中只用到第 5 三個(gè)引腳，由這三根線與串行口就可以讀寫數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)使用TEXT 模式就可以滿足系統(tǒng)功能需求 。 圖 6： TC35 模塊電路圖 工作原理： 對(duì) TC35 的操作均采用 AT 指令，它包含了 GSM 語(yǔ)音和短信息的控制 ，這里我們只采用 GSM 的短消息控制 。 TC35使用外接式 SIM 卡 , 24～ 29 為 SIM 卡引腳 ， SIM 上的 CCRST、 CCIO、 CCCL、 CCVCC和 CCGND 通過(guò) SIM 卡閱讀器與 TC35 的同名端直接相連 ； 32 腳 SYNC 引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時(shí)的功率增長(zhǎng)情況，另一種是指示 TC35 的工作狀態(tài)，可用 AT 命令 AT+SYNC 進(jìn)行切換 ； 3 32 腳為控制腳，其中 30 為 RTC backup， 31 為 Power down， 32 為 SYNC。 1～ 5 引腳 為 正電源輸入腳 ， 通常推薦值 ； 6～ 10 引腳是電源地 ； 1 12 為充電引腳，可 以外接鋰電池 ； 13 為對(duì)外輸出電壓 ； 14 為 ACCUTEMP 接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護(hù)控制 ； 15腳是啟動(dòng)腳 IGT，系統(tǒng)加電后為使 TC35進(jìn)入工作狀態(tài)必須給 IGT加一個(gè)大于 100ms的低脈沖 ,電平下降持續(xù)時(shí)間不可超過(guò) 1ms； 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 16～ 23 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出，分別為 DSR0、 RING0、 RxD0、 TxD0、 CTS0、 RTS0、 DTR0 和 DCD0。該 模塊主要由 GSM 基帶處理器、 GSM 射頻模塊、供電模塊、閃存、 ZIF 連接器 、天線接口六個(gè)部分組成 ，其 構(gòu)成框圖如圖 5 所示。 TC35 模塊 本系統(tǒng)使用的 GSM 模塊是 Siemens 公司的 TC35，該模塊 可以快速安全地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音的傳輸 和 SMS等功能，可以工作在 GSM 900 kHz 和 1 800 kHz 兩個(gè)頻段， RS232 數(shù)據(jù)口符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn) GSM0707 和 GSM0705， 通過(guò)獨(dú)特 40 引腳的 ZIF 連接器，實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音信號(hào)及控制信號(hào)的雙向傳輸；通過(guò) ZIF 連接器及 50 Ω 天線連接器，可分別連接 SIM 卡支架和天線。 電源及時(shí)鐘復(fù)位電路 電源電路如圖 3 所示： 圖 3：電源電路 電源部分通過(guò)一個(gè) led 燈的亮滅來(lái)顯示單片機(jī)的供電是否， 5V 電源通過(guò)電容濾波后給單片機(jī)上電。 STC89C54RD+單片機(jī) 簡(jiǎn)介 STC89C54RD+單片機(jī)是 STC 公司生產(chǎn)的一款增強(qiáng)型 51 單片機(jī)，具有低功耗、存儲(chǔ)容量大、運(yùn)行穩(wěn)定、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。 右上部分為單片機(jī)對(duì)信號(hào)處理后通過(guò)內(nèi)部程序控制相應(yīng)的 LED 燈亮滅和蜂鳴器響，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。其中 TC35 模塊可 將報(bào)警 信號(hào)以 短信 形式 發(fā)送給用戶 ； 串口通訊電路用于單片機(jī)與 PC 機(jī)，或單 片機(jī)與 TC35 模塊間的串口通信。當(dāng)傳感器檢測(cè)到有異常時(shí)，就會(huì)分別通過(guò) , 口輸出相應(yīng)的電平進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊的設(shè)計(jì)， TC35 模塊的設(shè)計(jì)，傳感器采集模塊的設(shè)計(jì)（包括紅外探測(cè)電路的設(shè)計(jì)、溫度探測(cè)電路的設(shè)計(jì)、氣體探測(cè)電路的設(shè)計(jì)），報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。對(duì)于完整的系統(tǒng)而言，為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，本系統(tǒng)應(yīng)符合體積小、功耗低、性能可靠和成本低廉等技術(shù)要求。每個(gè)傳感器配有相應(yīng)的二極管，當(dāng)檢測(cè)到有異常情況時(shí)，所對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光，且蜂鳴器發(fā)聲； (3)GSM 通信功能：當(dāng)傳感器檢測(cè)到有異常情況發(fā)生時(shí)，單片機(jī)要啟動(dòng) GSM 通信模塊將探測(cè)器檢測(cè)的情況通過(guò) GSM 模塊以短消息的形式發(fā)送到指定的手機(jī)屏幕上。 圖 1：系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖 溫度傳感器 氣體傳感器 紅外傳感器 單片機(jī)（ 控制中心 ） GSM 模塊（短信收發(fā)） 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 本系統(tǒng)的研制主要包括以下幾項(xiàng)功能： (1)系統(tǒng)探 測(cè)功能：為提高家居智能報(bào)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，本系統(tǒng)需采用多種傳感器對(duì)家庭進(jìn)行的探測(cè)。 如圖 1 為 GSM 通信的智能家居報(bào)警 系統(tǒng)的工作原理圖 。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 2 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的智能報(bào)警系統(tǒng)是利用基于 GSM 系統(tǒng)的移動(dòng)平臺(tái)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的短信息業(yè)務(wù)，將 GSM 通信與家庭報(bào)警結(jié)合起來(lái)，當(dāng)出現(xiàn)警情時(shí)，系統(tǒng)將報(bào)警信號(hào)以短信息的方式發(fā)送到房主的手機(jī)上，提醒房主采取相關(guān)措施。 ⑵ 軟件部分：包括定時(shí)器的定時(shí)、各種傳感器的檢測(cè)、單片機(jī)控制 GSM 模塊發(fā) 送短信程序的編寫。 本課題研究的基于 GSM 通信的智能家居報(bào)警系統(tǒng)包括單片機(jī)控制模塊、 GSM 通信模塊、傳感器采集模塊以及聲光報(bào)警模塊。如果發(fā)生盜賊闖入、火災(zāi)、燃汽泄露等緊急事故，傳感器就會(huì)立即 探測(cè)到 并由報(bào)警系統(tǒng)觸發(fā) 聲 光警報(bào)以有效地恫嚇企圖行竊的盜賊；系統(tǒng)還會(huì)迅速向 房主 傳送報(bào)警信息； 同時(shí) 系統(tǒng) 還 具備 24 小時(shí)防破壞 ， 并 可進(jìn)行 自我監(jiān)視，一旦有任何被破壞的跡象即刻報(bào)警。 我國(guó)的安防自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，其智能化程度也越來(lái)越高。 小區(qū)安全防范報(bào)警系統(tǒng)是智能 化 小區(qū)實(shí)現(xiàn)安全管理的重要系統(tǒng) ,主要包括 火災(zāi) 報(bào)警 、大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 防盜報(bào)警、煤氣泄漏報(bào)警 。 智能家居的發(fā)展與現(xiàn)狀 我 國(guó)安居工程需要大力發(fā)展文明安全 的 小區(qū)建設(shè)，嚴(yán)峻的社會(huì)治安，需要建立并完善文明安全小區(qū)防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系。 利用各種傳感器對(duì)可能出現(xiàn)的火災(zāi)、有人闖入房屋、煤氣泄漏等意外情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò) TC35 模塊將特定報(bào)警信息發(fā)送給預(yù)先設(shè)定好的手機(jī)號(hào)碼，通知房主做出 相應(yīng)的措施。 課題的研究 目的與意義 一個(gè)完善的智能家庭，具有安全、舒適、高檔的生活環(huán)境，為確保每一個(gè)家庭住戶的生命財(cái)產(chǎn)安全，必須得使用一套智能的家居報(bào)警系統(tǒng)，而 目前 傳統(tǒng)的機(jī)械式安防系統(tǒng)在實(shí)際使用中暴露了很多隱患，例如：為其它沒(méi)有安防盜窗的相近樓層形成被盜隱患、發(fā)生火災(zāi)時(shí)不易逃生 ，且 普遍存在有礙美觀 的缺點(diǎn) 。 GSM 網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游 ,網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng) ,用戶無(wú)需另外組網(wǎng) ,極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí) 也 為客戶節(jié)省了建網(wǎng)和維護(hù) 的 費(fèi)用。隨著電信 GSM 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的廣闊化、無(wú)縫化 、可靠性高 ，以及 手 機(jī) 的日益普及 ， 為基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)提供了巨大的應(yīng)用空間。Sensor 目錄 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 摘要 .………………………………………………………………………………………… ....2 Abstract.……………………………………………………………………………………… ..3 1 緒論 ..........................................................................................................................................5 課題的研究背景 ..............................................................................................................5 課題的