智能家具之家电控制系统—基于单片机的灯光智能控制以及煤气泄漏报警的设计..

1、洛阳理工学院课程设计报告课程名称_ 物联网应用系统开发_设计题目 _智能家具之家电控制系统_专业_ 计算机应用技术_班级_ Z120554_学号_ Z12055429_姓名_ 宋卫青_完成日期_2015-1-8_课程设计任务书设计题目：智能家具之家电控制系统一基于单片机的灯光智能控制以及煤气泄漏报警的设计设计内容与要求：基于STC89C52单片机的智能家电的设计，用红外发射模块和遥控器实现智能 灯光的模拟控制设计，控制的灯有：卧室灯、客厅灯，厕所灯，庭院灯以及煤气报 警灯，MQ-2气体传感器模块用于检测煤气是否泄漏等。要求如下：1.能够用遥控器通过红外模块实现各个灯的开关。2.能够实现多个以及

2、单个灯的开关。3能够检测气体的浓度，当气体浓度过高时实现蜂鸣器的报警以及实现报警灯 的闪烁指导教师：_20152015 年 1 1 月 8 8 日课程设计评语成绩:指导教师：_洛阳理工学院课程设计报告1实训目的1.了解物联网的概念2.通过实训对智能家居有一个简单的认识3.锻炼学生的操作能力与动手能力4.培养小组成员的合作精神二实训内容基于STC89C52I片机的智能家电的设计，用红外发射模块和遥控器实现智能灯光的模拟控制设计，控制的灯有：卧室灯、客厅灯，厕所灯，庭院灯以及煤气报警灯，MQ-2气体传感器模块用于检测煤气是否泄漏等1.逻辑总框图：卧室灯客厅灯厕所灯，庭院灯煤气报警灯STC89C52

3、MQ-2 气体传感 器模块图 1 家电系统控制总框图2.遥控器按键模块如下图所示:012345678图 23.遥控器按键模拟灯光显示功能如下:红外发射模块洛阳理工学院课程设计报告2灯（标志）模拟的灯实物数字控制L0卧室1L1厕所2L2客厅3L3庭院4LO、L1卧室灯和厕所灯5LO、L1、L2卧室灯和厕所灯、客厅灯6LO、L2卧室灯和客厅灯7LO、L1、L2、L3卧室灯和厕所灯、客厅灯、庭院灯8灯火灯火0/9图 34.设计所需的元件：元件名称型号数量/个单片机STC89C521晶振12MHz1按键遥控器1电阻10K9电源5V1导线若干气体传感器MQ-21蜂鸣器1Led灯5三、单元电路设计:1.主

4、控制系统单片机中央处理系统的方案设计，选用STC2单片机作为中央处理器，如下 图所示：该单片机除了拥有MCS-5係列单片机的所有优点外，内部还具有8K的 在系统可编程FLASH存储洛阳理工学院课程设计报告3器，低功耗的空闲和掉电模式，极大的降低了电路的功洛阳理工学院课程设计报告4耗，还包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制 系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件， 方便地构成一个最小系统 整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。图 4 STC89C52 弓|脚图2.红外线发射模块IRI IRR17331P140 Pl. 1P1 - 2 IP143 IP144

5、 I P1+5 I Fl . SI Pl F IRESET I MD/P3. OI TXD/P3. 1FfiTO/P3.2IHT1/P3. 3 IT0/P3. 4 I T1/P3. 5I VVR/P3. & IRD/P3-7 IXTAL2 IXTAL1Vss IV cc PO. O/ADOPO. 1/AD1 PO,2/AD2 PO, 3/AD3PO, 4/AD4 PO.5/AD5 PO.B/ADGPO.7/ADT EA/Vpp_ALE/PRO&PSEN?/ADl 5P2* S/AB14 P2.5/AD13 P2.4/AD12 P23/AD11 P2.2/AD1 0 P2,1/A

6、D3 P2. O/AD8红外发送匪线132P20KP161R2_1!RR19 331洛阳理工学院课程设计报告5红外发送荒线I、VCC用户码：OOFFjCHANMEt45CHANNEL-46147WN MTIMH MT Pii.AVrPAU444043VO-1.-VC3L-*o0715D91619OdOC185Eooo081C5Aooo42524Ac惑图5码值3.红外发射原理/*-名称：红外发射原理修改：无内容：通过红外发射接收闪烁LED，同普通LED显示程序相同。由于主板集成了红外38K调制，所以只需发送需要发送的码即可*/#in clude /包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功

7、能 寄存器的定义sbit IRSend=PM2; /定义红外发射sbit IRRev =P3A2; /接收接口sbit LED = P1A6;/演示LEDvoid Init_TimerO(void); 定时器初始化洛阳理工学院课程设计报告6/主函数void main (void)Ini t_TimerO();while (1)/主循环LED = IRRev;/接收值反应到LED/*-定时器初始化子程序- */void Ini t_TimerO(void)TMOD |= 0 x01;个定时器时不受影响使用模式1,16位定时器，使用|符号可以在使用多EA=1;/总中断打开ET0=1;/定时器中断打

8、开TR0=1;/定时器开关打开/*-定时器中断子程序- */void TimerO_isr(void) interrupt 1TH0=0;重新赋值65.536msTL0=0;IRSe nd=!IRSe nd;/发射管电平取反，表明以周期65.536x2 ms时间闪烁洛阳理工学院课程设计报告74.红外接收原理/*-名称：从红外接收读取电平信息修改：无内容：从红外接收头接收到信息反映到LED上*/#in clude /包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能 寄存器的定义sbit LED=P1A0;/用sbit关键字 定义LED到P1.0端口，LED是自己任意定 义且容易记忆的符号sbi

9、t IR_IN=P3A2;/主函数void main (void)while (1)/主循环LED=IR_IN;/主循环中添加其他需要一直工作的程序3.MQ-2气体传感器原理MQ-2/MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧 化锡(SnO)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可 燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体 浓度相对应的输出信号。MQ-2/MQ-2S体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它 可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种 应用的低成本传感器洛阳理工学院课

10、程设计报告8自感应器件MQ 2参数：A.标准工作条件符号参数名称技术条件备注Vc回路电压15VAC or DCVH加热电压5.0V0.2 VAC or DCRL负载电阻可调RH加热电阻31Q3 Q室温PH加热功耗900mWB.环境条件符号参数名称技术条件备注Tao使用温度-10C-50CTas储存温度-20C-70CRH相对湿度小于95%RHO2氧气浓度21%标准条件）取小值大于2氧气浓度会影响灵敏度特性C.灵敏度特性部件材料1气体敏感层二氧化锡2电极金（Au）3测量电极引线铂（Pt）图 6图 7洛阳理工学院课程设计报告9符号参数名称技术参数备注洛阳理工学院课程设计报告10Rs敏感体表面电阻浓

11、度斜率3KQ-30KQ(1000ppm异丁烷)探测浓度范围100ppm-10000ppm液化气和丙烷a(3000/0.6300ppm-5000ppm丁烷1000)5000ppm-20000pp m甲烷异丁烷300ppm-5000ppm氢气标准工作温度：20C2C100ppm-2000ppm酒精条件Vc:5.0V土0.1V相对湿度：65%5% Vh:5.0V0.1V预热时间不超过1小时MQ-2气敏元件的结构和外形如图所示（结构A or B）,由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。4.蜂鸣器模块原

12、理图 8蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器， 本文介绍如何用单片机驱动蜂鸣器, 他广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电话机等电子产品中作发声器 件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后， 振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电 磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.515V直流工F M洛阳理工学院课程设计报告11作电压），多谐振荡器起振,输出

13、1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电 蜂鸣片发声。电磁式蜂鸣器内部构成：1.防水贴纸2.线轴3.线圈4.磁铁5.底座6.引脚7.外壳8.铁芯9.封胶10.小铁片11.振动膜12.电路板蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机10引脚输出的电流较小，单片机输 出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。S52增强型单片机实验板通过一个三极管C8550来放大驱动蜂鸣器，原理图如下图9:图 95.电路实物设计图10洛阳理工学院课程设计报告12四、软件设计设计遥控器控制灯光的开关，蜂鸣器报警以及灯光

14、闪烁，程序如下：#i nclude/包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义#in elude intrin s.h#defi ne uchar un sig ned char宏 定义无符号字符型#define uint unsigned int /宏定义无符号整型sbit IR=P3A2;/红外接口标志#defi ne DataPort P1/定义数据端口程序中遇到DataPort则用P1替换sbit LATCH仁P2A0；sbitLATCH2=P2A1；sbitBJD=P1A4;sbit DOUT=P2A0；sbit speak=P2A3;void delay()uc

15、har m,n,s;for(m=20;m0;m-)for(n=20 ;n 0; n-)for(s=248;s0;s-);void delaylb() uchar a;for(a=450;a0;a-)_nop_();/定义锁存使能端口段锁存/位锁存/定义单片机P2口的第1位（即P2.0）为传感器的输入端/延时程序/大概0.5ms左右的延时洛阳理工学院课程设计报告13/*-全局变量声明- */un sig nedchardofly_Dua nM a10=0 xff,0 xfe,0 xfd,0 xdf,0 xbf,0 xbe,0 xbd,0 x9e,0 x9c,0 xff;显示led灯L0,L1,L

16、5丄6un sig nedchardofly_Dua nM a10=0 x00,0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x03,0 x07,0 x05,0 x0f,0 x00;显示led灯L0,L1 ,L5,L6 ,0 xbe,0 xbd,0 x9e,0 x9c,0 xffunsigned char irtime;红外用全局变量bit irpro_ok,irok;un sig ned char IRcord4;un sig ned char irdata33;/*-函数声明- */void lr_work(void);void Ircordpro(void);/*-定时器0初始化-

17、 */void TIM0init(void)/定时器0初始化code/code洛阳理工学院课程设计报告14TM0D=0 x02; /定时器0工作方式2,TH0是重装值，TL0是初值THO=OxOO;重载值TLO=OxOO;初始化值ET0=1;/开中断TRO=1;/*-外部中断O初始化- */void EXOi nit(void)ITO = 1;/指定外部中断O下降沿触发，INTO (P3.2)EXO = 1;/使能外部中断EA = 1;/开总中断/*-定时器O中断处理- */ void timO_isr (void) in terrupt 1 using 1irtime+;用于计数2个下降沿之

18、间的时间/*-外部中断0中断处理- */void EX0_ISR (void) interrupt 0/外部中断0服务函数洛阳理工学院课程设计报告15static unsigned char i;static bit startflag;/接收红外信号处理/是否开始处理标志位if(startflag)if(irtime=33) 引导码TC9012的头码，9ms+4.5msi=0;irdatai=irtime;存储每个电平的持续时间，用于以后判断是irtime=0;i+;if(i=33)irok=1;i=0;elseirtime=0;startflag=1;/*-键值处理- */void lr_

19、work(void)switch(IRcord2)红外键值散转程序/判断第三个数码值0还是1洛阳理工学院课程设计报告16case 0 x16:DataPort=dofly_DuanMaO;break;/O按下遥控器上面0的按键灯灭case 0 x0c:DataPort=dofly_Dua nMa1;break;/L0显示相应的灯亮case 0 x18:DataPort=dofly_Dua nMa2;break;/L1case 0 x5e:DataPort=dofly_Dua nMa3;break;/L5case 0 x08:DataPort=dofly_Dua nMa4;break;/L6ca

20、se 0 x1c:DataPort=dofly_DuanMa5;break;/L0, L6case 0 x5a:DataPort=dofly_DuanMa6;break;/L1,L6case 0 x42:DataPort=dofly_DuanMa7;break;/L1,L5，L6case 0 x52:DataPort=dofly_DuanMa8;break;/L0, L1，L5，L6case 0 x4a:DataPort=dofly_Dua nMa9;break;/灯灭default:break;irpro_ok=0;处理完成标志/*-红外码值处理- */void Ircordpro(void)红外码值处理函数un sig ned char i, j, k;un sig ned char cord,value;k=1;for(i=0;i4;i+)/处理4个字节for(j=1;j7)/大于某值为1这个和晶振有绝对关系，这里使用12M计算，此值可以有一定误差value|=0 x80;if(j=1;k+;IRcordi=value;value=0;irpro_ok=1;处理完毕标志位置1/*-主函数- */void ma in (void)int i;EX0i nit();/初始化外部中断TIM0i nit();/初始化定时器/LCD16