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基于STC15F61S2核心的智能管家系统

专家
2012-12-27 17:24:53     打赏
作者:兰州城市学院 张泉斌 丁世勇 孙兆军
指导教师:姬五胜 赵彦敏

作品简介:


  

  三、实现的功能
  本系统实现的功能主要有:可燃气体及烟雾智能预警、红外监控、当前环境温湿度探测、自动加湿、自动启动和关闭通风设施等功能。通过上述功能的实现,使本系统的实用性大大增强。是一款全天候、多用途智能管家系统,完全实现无人值守、自主运行。

  四、使用说明
  步骤一:将本系统的分机和主机摆放在合适的位置上(有条件时可将分机置于较高位置,被控设备放在利于工作的地方),保持主机、分机的正常通信,然后接通电源即可,实物摆放如图3所示。  

   步骤二:按屏幕提示按下“S1”键(主机右下方靠屏幕第一个按键),启动烟气监控,主机显示界面如图4所示。  

   此时,如果环境湿度低40%,系统将启动加湿机,当湿度达到50%时,自动关闭加湿器;如果子机探测到可燃气体或烟雾,系统将开启蜂鸣器报警,或自动打开换气风扇换气,以降低烟气浓度。此时,主机显示界面如图5、图6所示。 

   步骤三:在图4状态下按下“S2”键,系统将启动红外监控功能,系统延时10秒等待用户离开现场,然后进入自动警戒状态,主机显示界面如图7所示。  

   此时如果有人进入监控区,系统将开启蜂鸣器报警,主机显示界面如图8所示。  

  平台选型说明

  系统核心板选用STC15F61S2单片机开发板,程序存储空间大、速度远快于普通8051内核的单片机。该单片机内部集成强大的硬件资源,而且价格也不贵,满足产品批量生产对成本的要求。此外,该开发板还带有12864等液晶接口,外围设备连接方便。

        设计说明

  本系统以STC15F61S2单片机为控制核心,以12864液晶屏、MQ-2燃气传感器、红外线热释电传感器、PT2262/PT2272无线收发模块等单元构成系统方案。通过实物的制作与调试,充分验证了方案的可行性与合理性。系统主要有软件部分和硬件部分组成。

  一、硬件部分
  硬件部分分主机部分与分机部分。

  (1)主机部分
  主机部分主要由STC15F61S2开发板、无线接收单元(PT2262)、电源模块、液晶显示单元、温湿度传感器及按键等组成,完成对信号的接收、处理、温湿度采集、显示信息、控制加湿器和换气风扇动作等功能。当用户将系统功能设定为烟雾或红外监控状态时,子机一旦探测到烟雾或红外线预警信号,则将该信号通过PT2262模块以无线的方式发送给PT2272接收模块,接收模块收到信号后以高电平信号的方式触发单片机,单片机根据红外线信号接口和烟雾信号接口对应的引脚电平变化判断并识别当前信号,并作出相应的响应。响应方式为屏幕文字提示、蜂鸣器声音提示和红色LED闪烁提示等。如果没有收到来自子机的信号,单片

  机则进入温湿度监控状态;此时单片机通过不断的读取温湿度传感器DHT11的温湿度数据,解码并发送至液晶屏幕实时显示和刷新。当探测到湿度小于40%则启动加湿器,在加湿器工作的同时主机界面不断刷新显示湿度的变化;环境湿度达到50%时,加湿器将停止工作。整个加湿过程无需用户干预,完全实现自主运行。在加湿器工作时,如用户想关闭加湿器,无需拔掉电源,只需按下S3键即可强制关闭加湿器,且强制关闭并不影响下一次的自动加湿。

  主机部分以STC15F61S2单片机为控制核心,电路原理图如图9所示:  

 图9 主机部分电路原理图

  主机电源供电部分电路如图10所示,220V市电经变压器降压后通过整流、滤波、退耦然后进入7805进行降压,最后输出稳定的5V供整个主机系统使用。  

   按键及温湿度采集电路部分分别如图11、图12所示:  

   DHT11数字温湿度传感器DHT11为核心,是一款含有校准数字信号输出功能的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,具有超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点,具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中通过校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。温湿度传感器采用单线制串行接口,系统集成度高,体积较小、功耗极低,信号传输距离可达20米以上,可应用在较为苛刻的应用场合。同时,温湿度传感器为 4 针单排引脚封装,连接方便。

  无线数据发射、接收部分电路如图13、图14所示,其中接收部分为PT2272,发射部分为PT2262(发射模块位于分机中)。  

   PT2262/2272 编解码芯片原理简介:

  PT2262/2272 是一种 CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272 最多可有 12 位(A0- A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262 最多可有 6 位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从 17 脚串行输出,可用于无线遥控发射电路。

  编码芯片PT2262编码信号是由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,从17脚输出到射频发 射模块的数据输入端发射出去。射频接收模块接收后送到解码芯片 PT2272,其地址码经过三次比较核对后 , PT2272的VT脚才输出高电平,与此同时与PT2262相应的数据脚也输出高电平,如果PT2262连续发射编码信号,PT2272第17脚和相应的数据脚便连续输出高电平。PT2262停止发送编码信号,PT2272的VT端便恢复为低电平状态。

  高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号,从而对高频电路完成幅度键控(ASK调制)相当于调制度为 100%的调幅。

  (2)分机部分
  分机部分主要为MQ-2烟雾传感器和红外线热释电传感器。MQ-2将探测到的气体信号送到由LM358运放构成的电压比较器,然后以数字信号的方式输出。烟雾传感器静态时输出+5V高电平信号,当探测到烟雾或可燃气体时输出0v的低电平信号,而PT2262当接到+12V的高电平数据时才启动发射,将该数据发出,这样烟雾传感器发出的信号电平与PT2262

  待发送的数据电平不兼容,需要通过光耦隔离转换后送入PT2262进行无线传输。红外线传感器静态时输出为0,当探测到人体后发出3.3V高电平信号,该模块发出的3.3V高电平信号同样与PT2262待传输的+12V高电平信号不兼容,也需要光耦进行电平转换。由于PT2262在同一时间只能传送一路信号,在实际使用中当用户离开现场时才有必要启动红外监控,所以将分机设计成当用户需要进行红外监控时要求用户按下S2键,这样就利用“时分多址” 技术既保证了两组信号的顺利传送,又巧妙地避开了两组信号间的碰撞。分机中烟雾模块和红外模块的电路分别如图15、16所示:  

   二、软件部分
  系统工作程序流程图如图17所示。  


   作品特色

  通过对智能管家系统设计、制作、调试、定型工作完成,充分验证了方案的可行性与合理性。本系统采用了先进的单片机控制技术、无线数据传输技术、烟雾传感器技术、红外遥感技术、温湿度传感器技术、时分多址技术等先进的电子技术,实现了家庭电子产品的智能化管理模式,创造性地将以上各技术成功融合并形成极具使用价值的单位、家庭必备设备,为家庭电子产品的集中化、低成本、智能化应用提供了一种模式,是物联网技术的雏形,有较高的应用价值和推广空间。

系统演示视频:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2297




关键词: 基于     STC15F61S2     核心     智能     管家     系统    

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