多功能智能窗畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于單片機(jī)-
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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 課題名稱 基于單片機(jī)的多功能智能開(kāi)窗/關(guān)窗的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 電自12-2 學(xué) 號(hào) 201209604129 姓 名 王超 指導(dǎo)教師
2、 定稿日期: 17 多功能智能開(kāi)窗/關(guān)窗控制器的設(shè)計(jì) 摘要:本文討論了一種智能窗系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該智能窗由多個(gè)傳感器收集風(fēng)力大小、空氣濕度、煙信號(hào)、紅外檢測(cè)等信號(hào),經(jīng)處理后傳入單片機(jī)。 單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算,再輸出脈沖信號(hào)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)。智能窗可根據(jù)環(huán)境變化及使用者的意愿調(diào)整扇葉張角,控制室內(nèi)環(huán)境參數(shù),且具有一定的自適應(yīng)能力。也可以對(duì)窗外長(zhǎng)期駐留人員的情況進(jìn)行檢測(cè),并對(duì)室內(nèi)人員報(bào)警提醒。當(dāng)不啟用智能窗系統(tǒng)時(shí),也能用手動(dòng)對(duì)窗戶進(jìn)行開(kāi)關(guān),更具人
3、性化。 關(guān)鍵詞:89C51單片機(jī)、傳感器、智能窗 第一章 課題簡(jiǎn)介 1.1課題背景 我國(guó)的改革開(kāi)放,經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,使得人民物質(zhì)生活水平不斷提高,人們對(duì)其住宅和汽車的要求也越來(lái)越高,表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適、溫馨的住所和汽車,而且對(duì)其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。現(xiàn)在的自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)為我們的生活提供了太多的便利,在生活的各個(gè)方面,人們迫切需要一種智能型的家庭安全自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng),能可靠的進(jìn)行日常的開(kāi)關(guān)工作,在環(huán)境大風(fēng)或下雨的情況下,自動(dòng)識(shí)別大風(fēng)或下雨
4、天氣,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)窗動(dòng)作,以便人們能夠更安心的工作,同時(shí)也保證了居民生活的舒適和生命財(cái)產(chǎn)不受損失。于是有關(guān)家庭、辦公室,倉(cāng)庫(kù)還有汽車等處的自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制日益被科研單位和生產(chǎn)廠家所重視?,F(xiàn)在市場(chǎng)上也出現(xiàn)了各種名目繁多的關(guān)窗裝置,但多由于可靠性較差、造價(jià)高或使用復(fù)雜而難于普及。隨著電子通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,單片微機(jī)以其具有體積小、價(jià)格低、集成度高、性價(jià)比高等突出優(yōu)點(diǎn)已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機(jī)床、數(shù)據(jù)采集以及各種家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用。因此利用單片機(jī)和一些簡(jiǎn)單的外圍器件來(lái)開(kāi)發(fā)一種適合于家庭、倉(cāng)庫(kù)、銀行,汽車等重要場(chǎng)所的低價(jià)位、運(yùn)行可靠、具有自動(dòng)關(guān)窗功能的系統(tǒng),對(duì)惡劣的天氣情況自動(dòng)發(fā)出報(bào)
5、警信息。 另外自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用于汽車。汽車是現(xiàn)代生活中不可缺少的交通工具,隨著人們生活水平的提高,人們對(duì)汽車的安全性、 舒適性都有著更高的要求。中央門鎖和電動(dòng)車窗給駕駛員和乘客帶來(lái)了很大的方便。駕駛員通過(guò)它可以方便的對(duì)所有車門的開(kāi)閉進(jìn)行控制。電動(dòng)車窗使得駕駛員也可通過(guò)設(shè)在駕駛員旁邊的控制開(kāi)關(guān)對(duì)各車窗實(shí)現(xiàn)集中控制。但是在有些時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)一些其他的麻煩。比如:當(dāng)汽車停車熄火,鎖好門后,有時(shí)會(huì)忘記將車窗玻璃升到位,及時(shí)發(fā)現(xiàn)的,要重新打開(kāi)車門,按動(dòng)開(kāi)關(guān)將其升到位;而一旦疏忽,不但會(huì)造成重要文件、物品丟失,甚至?xí)?dǎo)致車輛失竊、 雨天駕駛室進(jìn)水等 ,給用戶帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失和精神負(fù)擔(dān)。鑒于以上情
6、況,可以設(shè)計(jì)在中央門鎖和電動(dòng)車窗的基礎(chǔ)上加裝的汽車自動(dòng)關(guān)窗控制器。其工作情況是:當(dāng)汽車熄火后 ,鎖上門鎖時(shí) ,汽車自動(dòng)關(guān)窗控制器會(huì)自動(dòng)關(guān)好開(kāi)著的所有車窗玻璃。如果汽車附有遙控裝置 ,下車后只需輕輕一按遙控器就可以放心地離開(kāi)了 ,再不用擔(dān)心物品丟失、 車輛失竊、 雨天駕駛室進(jìn)水等問(wèn)題。 1.2 課題意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高,人們對(duì)健康的重視程度也日漸增強(qiáng) 保持室內(nèi)空氣新鮮,經(jīng)常通風(fēng)換氣也成為人們共同的生活習(xí)慣 然而在當(dāng)今快節(jié)奏生活中,人們常常會(huì)忘記關(guān)窗,每逢刮風(fēng)下雨,便擔(dān)心不已?,F(xiàn)在的智能關(guān)窗裝置雖然品種功能都很多,但主要應(yīng)用在高檔建筑和各種公共場(chǎng)所,而且主
7、要是和窗戶一起定做,價(jià)格也比較高 同時(shí)無(wú)論是老的還是新建的民房預(yù)先安裝的以手動(dòng)推拉窗居多,很少有人愿意把已安裝好的窗戶廢掉,更換成多功能智能窗。 由于以上原因,本課題希望開(kāi)發(fā)一種在普通窗的基礎(chǔ)上改進(jìn)的智能關(guān)窗裝置,該裝置裝有風(fēng)速傳感器,溫濕度傳感器,每當(dāng)刮風(fēng)下雨,窗戶便自動(dòng)關(guān)閉,解除用戶的后顧之憂. 1.3課題研究?jī)?nèi)容 智能門窗一般是指安裝了先進(jìn)的防盜、防劫、報(bào)警、自動(dòng)關(guān)窗等系統(tǒng)的門窗。智能門窗在一些公共場(chǎng)所、高檔商品房、商場(chǎng)中運(yùn)用廣泛,現(xiàn)在正向普通家庭普及。 智能門窗控制系統(tǒng)由無(wú)線遙控器、智能主控器、門窗控制器、門窗驅(qū)動(dòng)器等組成,現(xiàn)在的智能門窗系統(tǒng)集現(xiàn)代聲、光、機(jī)、電、通訊為一體,是智
8、能居家的理想選擇。另一種智能窗是由玻璃或透明塑料等基材和調(diào)光材料所組成的具有調(diào)光功能的器件, 在一定的物理?xiàng)l件( 如電場(chǎng)、 溫度)下,這種器件可以改變自身的透明度或顏色,從而選擇性地吸收和反射外界熱輻射和阻止內(nèi)部熱擴(kuò)散,達(dá)到調(diào)節(jié)光強(qiáng)度或室內(nèi)溫度的目的。一般智能窗材料根據(jù)激勵(lì)方式可以分為三種:光致變色型、電致變色型、熱致調(diào)光型。隨著能源危機(jī)、污染、全球變暖等問(wèn)題的日益嚴(yán)峻,智能窗( Smart Window ) 迅速成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。 應(yīng)用簡(jiǎn)單可靠的系統(tǒng),通過(guò)高智能的精準(zhǔn)控制和協(xié)同,讓生活變得更簡(jiǎn)單更舒適更節(jié)約。從專業(yè)的角度講,我們是電子產(chǎn)品的造物主,賦予它們靈魂不僅是我們的夢(mèng)想也是我們的
9、使命。人工智能窗,能使你的生活更加安全,更加舒適,更加環(huán)保。它不僅是一個(gè)消費(fèi)品,更是家庭云系統(tǒng)中的一員。當(dāng)然它更是一種健康綠色的理念。基于以上,作為智能家居的不可缺少的一環(huán),智能窗應(yīng)運(yùn)而生。智能窗主要是由單片機(jī),人體紅外線感應(yīng)器,風(fēng)速傳感器、溫濕度傳感器、氣體傳感器及其相關(guān)部件組成。 單片機(jī)是一種集成在電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
10、 第二章 方案設(shè)計(jì) 2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一個(gè)多功能智能窗,能夠根據(jù)外界的天氣情況和室內(nèi)的氣體情況來(lái)控制者窗戶的開(kāi)啟和關(guān)閉。本系統(tǒng)有以下幾個(gè)控制要求:(1)當(dāng)外界下雨時(shí),及時(shí)關(guān)閉窗戶,防止雨水進(jìn)入室內(nèi)損壞室內(nèi)的裝飾和物品。(2)當(dāng)室內(nèi)的可燃?xì)怏w、煙霧等超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),窗戶自動(dòng)打開(kāi),并啟動(dòng)排氣扇進(jìn)行排氣,同時(shí)報(bào)警器也會(huì)響起來(lái)提醒主人危險(xiǎn)的存在,防止煤氣中毒或火災(zāi)。(3)當(dāng)窗戶外有人駐留時(shí),阻斷了紅外線探測(cè)器的發(fā)射接收通路,窗戶會(huì)立即
11、關(guān)閉并發(fā)出高分貝聲音報(bào)警。(4)當(dāng)室內(nèi)的溫度超過(guò)30時(shí)能開(kāi)窗換氣,保持室內(nèi)空氣清新,當(dāng)然這一動(dòng)作是以外界沒(méi)有下雨和盜情為前提的。(5)增加手動(dòng)開(kāi)窗、關(guān)窗功能,是產(chǎn)品更人性化。 濕度傳感器 風(fēng)速傳感器 光強(qiáng)傳感器 氣體傳感器 溫度傳感器 信號(hào)調(diào)理電路 A/D 單片機(jī) 遙控器 報(bào)警器 驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī) 2.2 各部分元器件選擇 2.2.1 單片機(jī)選擇 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易
12、失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造,與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 主要性能 (1)、與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容; (2)、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器; (3)、全靜態(tài)操作:0Hz-33MHz; (4)、32個(gè)可編程I/O口線; (5)、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器; (6)、六個(gè)中斷源; (7)、低功耗空閑和掉電模式;
13、 圖2-2 AT89S52引腳圖 DIP封裝 2.2.1、溫度傳感器 溫度傳感器有四種主要類型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和IC溫度傳感器。 熱電偶應(yīng)用很廣泛,因?yàn)樗鼈兎浅?jiān)固而且不太貴。熱電偶有多種類型,它們覆蓋非常寬的溫度范圍,從?C200℃到2000℃。它們的特點(diǎn)是:低靈敏度、低穩(wěn)定性、中等精度、響應(yīng)速度慢、高溫下容易老化和有漂移,以及非線性。另外,熱電偶需要外部參考端。 RTD精度極高且具有中等線性度。它們特別穩(wěn)定,并有許多種配置。但它們的最高工作溫度只能達(dá)到400℃左右。它們也有很大的TC,且
14、價(jià)格昂貴(是熱電偶的4~10倍),并且需要一個(gè)外部參考源。 模擬輸出IC溫度傳感器具有很高的線性度 (如果配合一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器或ADC可產(chǎn)生數(shù)字輸出)、低成本、高精度(大約1%)、小尺寸和高分辨率。它們的不足之處在于溫度范圍有限(?C55℃~+150℃),并且需要一個(gè)外部參考源。 數(shù)字輸出IC溫度傳感器帶有一個(gè)內(nèi)置參考源,它們固有地會(huì)自身發(fā)熱,但可以采用自動(dòng)關(guān)閉和單次轉(zhuǎn)換模式使其在需要測(cè)量之前將IC設(shè)置為低功耗狀態(tài),從而將自身發(fā)熱降到最低。 與熱敏電阻、RTD和熱電偶傳感器相比,IC溫度傳感器具有很高的線性,低系統(tǒng)成本,集成復(fù)雜的功能,能夠提供一個(gè)數(shù)字輸出,并能夠在一個(gè)相當(dāng)有用的范圍
15、內(nèi)進(jìn)行溫度測(cè)量。 故我們選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器,它的優(yōu)點(diǎn)是接線方便,耐磨耐碰,體積小,使用方便,封裝形式多樣,適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。 2.2.3濕度傳感器 常用的濕度傳感器有氯化鋰濕度傳感器、碳濕敏元件、氧化鋁濕度計(jì)、陶瓷濕度傳感器、數(shù)字濕度傳感器。 第一個(gè)基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局的F.W.Dunmore研制出來(lái)的。這種元件具有較高的精度,同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉,適用于常溫常濕的測(cè)控等一系列優(yōu)點(diǎn)。 氯化鋰元件的測(cè)量范圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關(guān)。單個(gè)元件的有效感濕范圍一般在20%RH 以內(nèi)。例如0.05%的濃度對(duì)應(yīng)的感
16、濕范圍約為(80~100)%RH ,0.2%的濃度對(duì)應(yīng)范圍是(60~80)%RH 等。由此可見(jiàn),要測(cè)量較寬的濕度范圍時(shí),必須把不同濃度的元件組合在一起使用??捎糜谌砍虦y(cè)量的濕度計(jì)組合的元件數(shù)一般為5個(gè),采用元件組合法的氯化鋰濕度計(jì)可測(cè)范圍通常為(15~100)%RH,國(guó)外有些產(chǎn)品聲稱其測(cè)量范圍可達(dá)(2 ~100)%RH 。 碳濕敏元件是美國(guó)的 E.K.Carver 和 C.W.Breasefield 于1942年首先提出來(lái)的,與常用的毛發(fā)、腸衣和氯化鋰等探空元件相比,碳濕敏元件具有響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、無(wú)沖蝕效應(yīng)和滯后環(huán)窄等優(yōu)點(diǎn),因之令人矚目,其測(cè)量不確定度不超過(guò)5%RH ,時(shí)間常數(shù)在正溫
17、時(shí)為2~3s,滯差一般在7%左右,比阻穩(wěn)定性亦較好。 氧化鋁傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是,體積可以非常?。ɡ缬糜谔娇諆x的濕敏元件僅90μm厚、12mg重),靈敏度高(測(cè)量下限達(dá)-110℃露點(diǎn)),響應(yīng)速度快(一般在 0.3s 到 3s 之間),測(cè)量信號(hào)直接以電參量的形式輸出,大大簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理程序,等等。另外,它還適用于測(cè)量液體中的水分。如上特點(diǎn)正是工業(yè)和氣象中的某些測(cè)量領(lǐng)域所希望的。因此它被認(rèn)為是進(jìn)行高空大氣探測(cè)可供選擇的幾種合乎要求的傳感器之一。也正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)使人們對(duì)這種方法產(chǎn)生濃厚的興趣。然而,遺憾的是盡管許多國(guó)家的專業(yè)人員為改進(jìn)傳感器的性能進(jìn)行了不懈的努力,但是在探索生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品的工
18、藝條件,以及提高性能穩(wěn)定性等與實(shí)用有關(guān)的重要問(wèn)題. 在濕度測(cè)量領(lǐng)域中,對(duì)于低濕和高濕及其在低溫和高溫條件下的測(cè)量,到目前為止仍然是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié),而其中又以高溫條件下的濕度測(cè)量技術(shù)最為落后。以往,通風(fēng)干濕球濕度計(jì)幾乎是在這個(gè)溫度條件下可以使用的唯一方法,而該法在實(shí)際使用中亦存在種種問(wèn)題,無(wú)法令人滿意。另一方面,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展,要求在高溫下測(cè)量濕度的場(chǎng)合越來(lái)越多,例如水泥、金屬冶煉、食品加工等涉及工藝條件和質(zhì)量控制的許多工業(yè)過(guò)程的濕度測(cè)量與控制。因此,自60年代起,許多國(guó)家開(kāi)始竟相研制適用于高溫條件下進(jìn)行測(cè)量的濕度傳感器。 考慮到傳感器的使用條件,人們很自然地把探索方向著眼于既具有吸水性又能耐高
19、溫的某些無(wú)機(jī)物上。實(shí)踐已經(jīng)證明,陶瓷元件不僅具有濕敏特性,而且還可以作為感溫元件和氣敏元件。這些特性使它極有可能成為一種有發(fā)展前途的多功能傳感器。寺日、福島、新田等人在這方面已經(jīng)邁出了頗為成功的一步。他們于 1980 年研制成稱之為“濕瓷 - Ⅱ型”和“濕瓷 - Ⅲ型”的多功能傳感器。前者可測(cè)控溫度和濕度,主要用于空調(diào),后者可用來(lái)測(cè)量濕度和諸如酒精等多種有機(jī)蒸氣,主要用于食品加工方面。 本設(shè)計(jì)是用于室內(nèi)窗戶的開(kāi)/關(guān)窗根據(jù)設(shè)計(jì)條件和要求我們優(yōu)先選擇DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器,傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NT
20、C測(cè)溫元件,并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。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)。每個(gè)DHT11傳感器都在即為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中,傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口,使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗,信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝,連接方便。 技術(shù)參數(shù) (1)供電電壓:3.3~5.5V DC; (2)輸出:?jiǎn)慰偩€數(shù)字信號(hào); (3)測(cè)量范圍:濕度20-90%RH,溫度0~50℃; (4)測(cè)量精度:濕度+-5%RH,溫度+-2℃;
21、 (5)分辨率:濕度1%RH,溫度1℃; 其引腳如圖所示 圖2-4 DHT11引腳圖 2.2.4風(fēng)速傳感器 市面上常用的風(fēng)速傳感器有超聲波風(fēng)速傳感器和FM-FS風(fēng)速傳感器。 超聲波風(fēng)速傳感器采用全鋁質(zhì),重量輕,防腐性能好,輸出脈沖信號(hào),10脈沖/每秒米,輸入電壓為直流12-36v。 由于本設(shè)計(jì)是用于家用窗戶的開(kāi)、關(guān)在家里受電壓。電流的限制所以我們選用FM-FS風(fēng)速傳感器。 FM-FS風(fēng)速傳感器。傳感器由殼體、風(fēng)杯和電路模塊組成。傳感器殼體和風(fēng)杯采用鋁合金材料,使用特種模具精密壓鑄工藝,尺寸公差甚小表面精度甚高,內(nèi)部電路均經(jīng)過(guò)防護(hù)處理,整個(gè)傳感器具有很高的強(qiáng)
22、度、耐候性、防腐蝕和防水性。電纜接插件為軍工插頭,具有良好的防腐、防侵蝕性能,能夠保證儀器長(zhǎng)期使用,同時(shí)配合內(nèi)部進(jìn)口軸承系統(tǒng),確保了風(fēng)速采集的精確性。 、 2.2.5紅外線傳感器 對(duì)于同類型紅外線傳感器而言DYP-ME003人體感應(yīng)模塊的特點(diǎn)是熱釋電紅外開(kāi)關(guān)是BISS0001配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成的被動(dòng)式紅外開(kāi)關(guān)。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗衣機(jī)等裝置,是一種高技術(shù)產(chǎn)品。全自動(dòng)感應(yīng):人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平, 人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平,輸出低電平。 光敏控制(可選擇,出廠時(shí)未設(shè)):可設(shè)置光敏控制,白天或光線強(qiáng)時(shí)
23、不感應(yīng)。 溫度補(bǔ)償(可選擇,出廠時(shí)未設(shè)):在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至30~32℃,探測(cè)距離稍變短,溫度補(bǔ)償可作一定的性能補(bǔ)償。 2.2.6氣體傳感器 常用的氣體傳感器有費(fèi)德羅、Hhchg-02、MQ-2型傳感器等氣體傳感器。 費(fèi)德羅公司的費(fèi)德羅氣體傳感器安裝不便、靈敏度低、穩(wěn)定性弱。 Hhchg-02氣體傳感器,其用于家庭及工業(yè)對(duì)丙烷、丁烷、氫氣及其他可燃性氣體的檢測(cè)(天然氣、液化石油氣等),其特點(diǎn)是 l、對(duì)天然氣、液化石油氣有很高的靈敏度。 2、具有良好的重復(fù)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。 本設(shè)計(jì)是用于家庭窗戶的開(kāi)/關(guān),主要檢測(cè)液化石油氣、烷類煙等煙霧所以我們選擇MQ-2型傳感器。
24、2.2.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備: 選擇 L298N 作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。L298N 為雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用芯片(DualFull-Bridge Driver) 內(nèi)部包含 4 信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路,兩個(gè) H-Bridge 的高電壓 、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器 ,接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平,可驅(qū)動(dòng) 46 V,2 A 以下的步進(jìn)電機(jī),且可直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓,由單片機(jī) I/O 端口來(lái)提供時(shí)序電壓[18]。 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 1、
25、溫度傳感器介紹 特點(diǎn):溫度傳感器DS18B20主要性能: (1)、適應(yīng)電壓范圍更寬,電壓范圍:3.0~5.5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電; (2)、獨(dú)特的單線接口方式,DS18B20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; (3)、DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上,實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫; (4)、DS18B20在使用中不需要任何外圍元件,全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi); (5)、溫范圍-55℃~+125℃,在-10~+85℃時(shí)精度為0.5℃; (6)、可編程 的分辨
26、率為9~12位,對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫; (7)、在9位分辨率時(shí)最多在 93.75ms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; 其引腳如圖2-3所示: 圖2-3 DS18B20引腳圖 DIP封裝 2、濕度傳感器 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器,傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件,并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該
27、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)。每個(gè)DHT11傳感器都在即為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中,傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口,使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗,信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝,連接方便。 技術(shù)參數(shù) (1)供電電壓:3.3~5.5V DC; (2)輸出:?jiǎn)慰偩€數(shù)字信號(hào); (3)測(cè)量范圍:濕度20-90%RH,溫度0~50℃; (4)測(cè)量精度:濕度+-5%RH,溫度+-2℃; (5)分辨率:濕度1%RH,溫度1℃;
28、其引腳如圖所示 圖2-4 DHT11引腳圖 3、風(fēng)速傳感器 FM-FS風(fēng)速傳感器。傳感器由殼體、風(fēng)杯和電路模塊組成。傳感器殼體和風(fēng)杯采用鋁合金材料,使用特種模具精密壓鑄工藝,尺寸公差甚小表面精度甚高,內(nèi)部電路均經(jīng)過(guò)防護(hù)處理,整個(gè)傳感器具有很高的強(qiáng)度、耐候性、防腐蝕和防水性。電纜接插件為軍工插頭,具有良好的防腐、防侵蝕性能,能夠保證儀器長(zhǎng)期使用,同時(shí)配合內(nèi)部進(jìn)口軸承系統(tǒng),確保了風(fēng)速采集的精確性。 功能特點(diǎn) ◆ 體積小,攜帶方便、安裝簡(jiǎn)捷、外觀精美; ◆ 有較強(qiáng)的防腐蝕性和耐候性; ◆ 測(cè)量精度高,量程范圍寬,穩(wěn)定性好; ◆ 功耗低,較強(qiáng)的抗干擾能力,能長(zhǎng)期
29、穩(wěn)定工作; ◆ 電源適應(yīng)范圍寬,數(shù)據(jù)信息線性度好,信號(hào)傳輸距離長(zhǎng); 其管腳圖如下 圖2-5風(fēng)速傳感器管腳圖 3、紅外檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 。 4、氣體傳感器 MQ-2型傳感器的特性及主要技術(shù)指標(biāo): (1) MQ-2型傳感器的一般特點(diǎn) (a)MQ-2型傳感器對(duì)天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度,尤其對(duì)烷類煙霧更為敏感。 (b)MQ-2型傳感器具有良好的重復(fù)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定, 響應(yīng)時(shí)間短,長(zhǎng)時(shí)間工作性能好。 MQ-2型傳感器具有良好的抗干擾性,可準(zhǔn)確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息,例如酒精和煙霧等。 (d
30、)電路設(shè)計(jì)電壓范圍寬,24V以下均可;加熱電壓50.2V。 封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳,其中4個(gè)用于信號(hào)取出,2個(gè)用于提供加熱電流。 二、特性參數(shù) (2) MQ-2型傳感器的特性參數(shù) (a)回路電壓:(Vc) 5~24V (b)取樣電阻:(RL) 0.1~20K (c)加熱電壓:(VH)50.2V (d)加熱功率:(P)約750mW (e)靈 敏 度:以甲烷為例R0(air)/RS (0.1%CH4)>5 (f)響應(yīng)時(shí)間:Tres<10秒 (g)恢復(fù)時(shí)間:Trec<30秒 6 報(bào)警電路 當(dāng)溫度或濕度達(dá)到設(shè)置的上限值時(shí),蜂鳴器報(bào)警。如3-5圖所示: 圖3-6 報(bào)警電路
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