【正文】 第 9 頁(yè) 人體對(duì)溫度的變化甚為敏感，在環(huán)境溫度高于 35 攝氏度后，每增加一度對(duì)人體的負(fù)面影響都是幾何級(jí)的增加，故此系統(tǒng)中最重要亦是最基本的就是環(huán)境中溫度的采集。家庭中的每個(gè)房間可以多放幾個(gè)這樣的類似節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)房間進(jìn)行多點(diǎn)的溫度信息采集，以提高溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度。目前人們經(jīng)常是通過(guò)普通的加濕器來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，此類加濕器一般只是手動(dòng)操作，這樣就存在著人為的主觀不確定性，最終也有可能不利于環(huán)境之改善。 （ 3）煙霧 燃?xì)獾闹饕斐蔁熿F源，當(dāng)燃?xì)獍l(fā)生泄漏時(shí)，就會(huì)對(duì)家庭人員生命帶來(lái)威脅。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到煙霧濃度大于用戶設(shè)定是初值時(shí)， PC 會(huì)立即發(fā)送報(bào)警信號(hào)到報(bào)警裝置或者是家庭成員的手機(jī)或直接報(bào)警，PC 在啟動(dòng)報(bào)警裝置的同時(shí)，或可以自動(dòng)控制開窗，以達(dá)到室內(nèi)空氣流通的效果，保證家庭成員的安全。光敏傳感器可以將感知的光線強(qiáng)度信息發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器則將信息傳輸?shù)?PC，經(jīng)過(guò)處理和判斷光線強(qiáng)度控制窗簾的開關(guān)或燈的開關(guān)。 （ 5）電能質(zhì)量 電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有電壓、頻率和波形。所以居民住房的電能質(zhì)量檢測(cè)有很大必要，本文使用電壓電流互感器通過(guò) CS5460A 芯片處理數(shù)據(jù)，由單片機(jī)能出，交流電的電壓、電流、功率、頻率等。分別從軟硬件兩個(gè)方面來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。 （ 2）安全性：本系統(tǒng)為家居環(huán)境控制系統(tǒng)做前期的數(shù)據(jù)采集，若出現(xiàn)錯(cuò)誤，則可導(dǎo)致 PC 判斷錯(cuò)誤，導(dǎo)致錯(cuò)誤控制。故要求系統(tǒng)的安全性 （ 3）外觀：由于要安裝在家庭各個(gè)地點(diǎn)，故要求其盡量小巧，美觀。 軟件方面要求程序模塊化設(shè)計(jì)，可以使系統(tǒng)升級(jí)方便以備增加節(jié)點(diǎn)時(shí)修改其中一個(gè)模塊而其他地方無(wú)需改動(dòng)；程序設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳輸格式要統(tǒng)一。 根據(jù)系統(tǒng)的需要，傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)具備以下功能。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)通常由傳感器模塊、微處理器模塊、無(wú)線通信模塊和電源模塊構(gòu)成 [4]。傳感器模塊采用集成溫濕度傳感器 DHT1 MQ2 型氣體傳感器、光照強(qiáng)度傳感器用光敏電阻和電能質(zhì)量檢測(cè)用電壓電流互感器和 CS5460A 芯片，電源采用交流 220V變壓整流直流 5V供電。 S T C 1 2 C 5 6 0 8 A D 單 片 機(jī)整 流2 2 0 V 變 壓交 流 2 2 0電 流 電 壓互 感 器C S 5 4 6 A過(guò) 電壓 電流 等保 護(hù)7 8 0 5R S4 8 5串 口通 訊P C 上 位 機(jī)溫 度 濕 度傳 感D H T 1 1煙 霧傳 感 器M Q 2光敏電阻相應(yīng)輸出控制L C D1 2 8 * 6 4液 晶顯 示 圖 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)電源電路 電源管理是對(duì)電源電壓調(diào)節(jié)和分配，為其他各模塊提供可靠和正常工作的電壓。電源模塊為控制單元、傳感器、控 制輸出（電機(jī)、繼電器 ）等模塊提供可靠且不同的工作 壓。如下圖 5V電源電路，家電交流 220V經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓 [7]。 4 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 高精度轉(zhuǎn)換。 SPI 同步通信口，主模式 /從模式同步通信口 [9]。 最小系統(tǒng)電路圖如 下圖所示。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米 以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。 MQ2 氣體傳感器所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)。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) [11]。其中 VH用于為傳感器提供特定的工作溫度。這種傳感器 具有輕微的極性， VC 需用直流電源。為更好利用傳感器的性能，需要調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 Rp 恰當(dāng)?shù)?RL 值。當(dāng)檢測(cè)到煙霧控制器輸出報(bào)警，蜂鳴器報(bào)警電路如圖 所示。把光敏電阻采樣得到的電壓值經(jīng)過(guò) LM358 進(jìn)行電壓放大，然后進(jìn)行濾波后送到單片機(jī)進(jìn)行處理。在給定偏壓下 ,光照度較大，光電流也越大。但是電壓不能無(wú)限地增大，因?yàn)槿魏喂饷綦娮瓒际茴~定功率、最高工作電和額定電流的限制，超過(guò)最高工作電壓和最大額定電流，可能導(dǎo)致光敏電阻永久性損壞 [12]。由于不同材料的光敏電阻時(shí)延特性不同，所以它們的頻率特性也不同。 圖 光敏電阻傳感器電路 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 電壓電流檢測(cè)及保護(hù) 供電系統(tǒng)的不斷發(fā)展和安全穩(wěn)定運(yùn)行給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)巨大的動(dòng)力和效益。因此，如何保證供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行就成為了一個(gè)永恒的主題。 本系統(tǒng)的電流電壓檢測(cè)同樣使用電壓電流互感器，不同的是，經(jīng)互感器后由單相雙向功率集成電路芯片 CS5460A 處理數(shù)據(jù)，而后又單片機(jī)讀取數(shù)值， CS5460A 還可以由軟件讀取交流電的頻率和電壓電流的相位差等。 圖 電壓電流檢測(cè)電路 由單片機(jī)檢測(cè)的電壓電流參數(shù)與該供電系統(tǒng)的參數(shù)整定后，可以輸出瞬時(shí)過(guò)電流保護(hù)，過(guò)載保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、失壓保護(hù)等控制，這些控制功能由光電隔離器件及有觸點(diǎn)的中間繼電器等組成，以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)警報(bào)、外部觸點(diǎn)輸入 、人機(jī)對(duì)話及通訊等功能。 RS485 通訊模塊 控制器通過(guò) RS485 與上位機(jī)通信。電路如圖 下所示。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。液晶顯示接線如下圖 所示。 (2)數(shù)據(jù)顯示功能：能夠在 LCD 上將采集處理后的傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。 (3)數(shù)據(jù)傳輸功能：采用標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS 協(xié)議通過(guò)上位機(jī)修改系統(tǒng)參數(shù)。 ZigBee 無(wú)線通訊協(xié)議程序流程圖如圖 所示。 uint ADC0 () { uint i,test,adval。 test=0。 _nop_()。 _nop_()。 ADCCLK=0。 ADCCLK=1。 if(CH==0) { DI=1。 _nop_()。 DI=0。 _nop_()。 _nop_()。 因?yàn)?MQ2 型煙霧傳感器在不通電存放一段時(shí)間后，再次通電時(shí)，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時(shí)間預(yù)熱。其主程序流程圖為 所示。 1) 復(fù)位 CS5460A，對(duì) CS5460A 的復(fù)位腳發(fā)復(fù)位脈沖，脈寬不少于 10MS。 使用 C 語(yǔ)言書寫程序如下附件 2。 (1)穩(wěn)定性測(cè)試：長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行系統(tǒng)檢查電源電壓 ，液晶顯示，傳感器，無(wú)線模塊等。 (2)硬件安全性：檢查各類接口，保證電路不出現(xiàn)短路等問(wèn)題。經(jīng)測(cè)試系統(tǒng)各接口運(yùn)行正常 [13]。測(cè)試結(jié)果：采樣正常，數(shù)據(jù)可靠。測(cè)試結(jié)果：無(wú)線模塊接收正常。測(cè)試結(jié)果：程序運(yùn)行無(wú)錯(cuò)誤，無(wú)死機(jī)現(xiàn)象。設(shè)置各個(gè)波特率，查看通訊是否正常。 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 總 結(jié) ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是基于 Zi gBee 協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，是 ZigBee 協(xié)議與傳感技術(shù)的結(jié)合，是應(yīng)用性非常強(qiáng)的技術(shù)，它具有耗資小、安裝方便、維護(hù)和更新費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，非常適合于對(duì)布線困難、人員不能到達(dá)的區(qū)域和一些臨時(shí)場(chǎng)合的狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，如大型建筑的健康狀態(tài)監(jiān)控、空間探索、災(zāi)害預(yù)測(cè)等，它在當(dāng)前我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有著巨大的應(yīng)用潛力的。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn) ZigBee 無(wú)線通信技術(shù)在在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中占有廣泛的市場(chǎng)，具有低功耗、數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量 大、兼容性強(qiáng)、安全性高、成本低等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試，我們研制的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信平臺(tái)已經(jīng)可以穩(wěn)定的運(yùn)行，并且有較好的可靠性和擴(kuò)展性。通過(guò)該設(shè)計(jì)，使得自己在學(xué)業(yè)上受益匪淺，它不僅要求我靈活應(yīng)用以前所學(xué)的知識(shí)，也要求自己在工作中不斷學(xué)習(xí)和接受新知識(shí)，極大的鍛煉了自己獨(dú)立研發(fā)的能力，為今后的工作開創(chuàng)了新的前景。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，煙臺(tái)南山學(xué)院給我創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)、研究設(shè)計(jì)環(huán)境。在我學(xué)習(xí)和完成設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，楊老師精心的點(diǎn)撥與指導(dǎo)、富有創(chuàng)造性的研究思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)、淵博的知識(shí)以及高尚的人格都給了我很大的啟發(fā)與幫助。這樣，一方面既鍛煉了我獨(dú)立思考的能力，另一方面有利于形成我自己的思想而又不偏離正確的方向 ，將使我終身受益。一并感謝徐州百瑞自動(dòng)化科技有限公司，在畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)給我提供了良好的實(shí)習(xí)環(huán)境，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做了一定的準(zhǔn)備。 最后，對(duì)在我讀書期間所有關(guān)心、支持我的親人、老師、同學(xué)、朋友致以衷心的感謝和深深的祝福。 //12V sbit LED2=P1^1。 //12V unsigned char bufini,bufino,bbs。 bit internal。 //unsigned char sendbao[50]。 unsigned char *pp。 //unsigned int 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