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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 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)

2、時(shí)，也能用手動(dòng)對(duì)窗戶進(jìn)行開(kāi)關(guān)，更具人性化。 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?，F(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、

3、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)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

4、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

5、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

6、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

7、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，

8、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)。 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

9、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 AT89S

10、52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)、

11、低功耗空閑和掉電模式； 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，且價(jià)格昂貴(是熱電偶的410倍)，并且需要一個(gè)外部參考源。 模擬輸

12、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(?C55150)，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

13、，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)的感濕范圍約為（80100）%RH ，0.2%的濃度對(duì)應(yīng)范圍是（6080）%RH 等。由此可見(jiàn)，要測(cè)量較寬的濕

14、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（15100）%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)在正溫時(shí)為23s，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

15、90m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

16、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

17、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 - 型”和“濕瓷 - 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)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

18、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：3.35.5V 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050； （4）測(cè)量精度：濕度+-5%RH，溫度+-2； （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)，

19、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)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

20、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)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3032，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

21、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。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

22、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、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：3.05.5V，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

23、路內(nèi)；（5）、溫范圍55+125，在-10+85時(shí)精度為0.5；（6）、可編程 的分辨率為912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)

24、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：3.35.5V 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050； （4）測(cè)量精度：濕度+-5%RH，溫度+-2； （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

25、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)

26、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)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只針狀管腳，其中個(gè)用于信號(hào)取出，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) 524V (b)取樣電阻：(RL) 0.120K(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：Tres10秒 (g)恢復(fù)時(shí)間：Trec30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