【《智能社区单片机安防系统的硬件设计案例》2800字】

I智能社区单片机安防系统的硬件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u30361智能社区单片机安防系统的硬件设计案例 1265571.1单片机模块设计 2214801.2蓝牙模块设计 3164071.3MQ-2烟雾浓度模块设计 3233361.4温湿度模块设计 4220271.5烟雾浓度模块设计 4801.6人体红外传感器模块设计 5294781.7时钟模块设计 5182821.8LCD模块设计 510834（1）LCD模块介绍 53331（2）LCD模块主要引脚介绍 6292861.9声光报警模块设计 6191441.10过流检测模块设计 6本章主要介绍STM32单片机、传感器、蓝牙等模块的设计电路。这些部件应用于火灾报警系统硬件部分。1.1单片机模块设计STM32F10系列单片机使用之前，意大利公司首先推出了“STM32基础”、“USB基础”、“补充完善装置”等一系列产品。新产品线路处理频率高达72MHz。该单片机的闪存大小为64KB，嵌入存储器的大小为20KB。新系列有“LQFP64”、“LQFP100”、“LFBGA100”三个软件包。结合STM32平台的设计概念，该单片机可以在功能、存储器、性能、引脚数等方面满足要求。图3-1STM32原理图STM32F103系列的单片机(Cortex-M3内核STM32F103)拥有1MB的闪存。其电池有电控装置、CAN和USB端口。闪存微控制器使用的是Cortex-M3，它具有相对较低的功耗和实时工作状态，使其具备完善的控制与传输功能。该软件包可用于感知嵌入式火灾。MCU机型为STM32平台，可驱动电脑、游戏、空调、工业电动机。RISC的软件兼容性高达96KB，并且拥有1MB闪存和2v到1.6v的电源。STM32F103系列具有32位闪存微芯片，这得益于开发嵌入式应用软件的突破。该单片机可以用来对一些结构进行改善，可以实现精细、更快的切削反应。这些都可以与未来的工业燃料相比。STM32F103RCT6采用中密度性能线来进行数据的接收与传送。ARMCortex-M332位微型电源镶嵌在48位LQFP封装中，这提高了RISC的内核速率。其次，72MHz的工作频率和高速存储器的输入和出口以及两个APB总线的外部连接也提高了该芯片的运行速率。STM32F103C8T6的模块中包含若干个数模转换器，1个PWM定时器和标准扩展接口程序。STM32F103最大操作电流而不损坏装置为150mA。且如果在使用过程当中，产生了更大的瞬态电流，就会导致芯片的损坏。所以应当为了保护芯片，提供一系列二极管以防护电力供应期间的过量流量。该芯片的环境温度最高可达85℃，最低温度可降到-40℃。VBAT引脚不应悬挂处理,并且在不适用VBAT的情况下该引脚可以连接到VDD而不使用VDD插头。由于VBAT的悬空，主轴可能无法保持工作是因为此类操作导致了STM32F103内部电源开关的损坏。1.2蓝牙模块设计蓝牙是一种无线通信技术，使用距离较短，适用范围在10-100m内。合理的利用蓝牙技术，可以有效的简化与各种终端的通信。蓝牙工作时传输数据速率为1Mbps，频段为2.4GHZ，采用全双工的传输方式。蓝牙通信技术比较稳定，随着时代的发展应运而生。人们的生活节奏较快，因此中对使用起来方便、快捷的产品的需求也是与日剧增。目前国内市场上，已经存在以蓝牙技术为主导符合人们要求的简便产品，蓝牙产品的出现大大提高了人们的生活质量。因此，本系统使用蓝牙模块。选用HC-02D，它拥有SPP2.0+BLUE2.0模块的无线串行通信。图3-2蓝牙模块原理图1.3MQ-2烟雾浓度模块设计MQ-2烟雾浓度模块具有很好的抗干扰性。传感器位于塑料或不锈钢制成的空腔中。加热器北边的四根工作线可用于信号提取，另外两根用于监控加热电流。图3-3MQ-2原理图当MQ-2电压超过上限，内部信号的细线就会烧坏。这样，就接通了电阻分压器。当传感器放置在所测环境中时，空气中的烟等气体接触传感器中的气体检测线，这个气体检测线使触觉器的导电率发生变化。从而检测到和气体。并且通过布线可以改变传感器的电压。当电路转换后，控制电压由0V转换为1.3V。信号在STM32ADC引脚上进行处理。在本设计中加热器电压为5±0.2v，即3dBV。传感器感应时间为10s，模块维修时间为30s，模块消耗为0.7w，可以使用5年。1.4温湿度模块设计温湿度传感器采用DHT11，因为它的体积小、方便接口、响应速度快、价格低廉，功耗低、抗干扰能力强、控制简单等。DATA作用于通讯和同步，是单总线数据格式，一次的时间大约是4ms。温湿度模块将处理后的数据传输给蓝牙模块，最后利用蓝牙模块进行发送。在本设计中设定温度测量范围为0-50℃，湿度值在20%-90%之间。当温度高于50℃时产生报警图3-4温湿度模块原理图1.5烟雾浓度模块设计MQ-2烟雾传感器主要由二氧化锡的半导体材料组成。传感器位于塑料或不锈钢制成的空腔中。加热器北边的四根工作线可用于信号提取，另外两根用于监控加热电流。当加热电压超过烟雾模块的上限时，内部信号的细线熔断。这样，就接通了电阻分压器。当传感器放置在所测环境中时，空气中的烟雾等气体就会接触传感器中的气体检测线，该气体检测线会触发触感器的电导率发生变化，从而检测到和气体。并且通过布线可以改变传感器的电压。当电路转换后，控制电压由0V转换为1.3V，单片机的ADC引脚主要用处处理信号信号在。设计加热器电压为5±0.2v，即3dBV。传感器感应时间为10s，模块维修时间为30s，模块消耗为0.7w，使用时间为5年。图3-5烟雾浓度传感器原理图1.6人体红外传感器模块设计人体红外传感器使用的是热释电效应，用来探测范围内的人。人体红外传感器内部包括热释电元件、场效应管等，热释电元件把感受到的红外信号转换成很弱的电信号，再通过场效应管进行放大后输出。当有人经过时SROUT电压升高，没有人经过时电压降低。单片机通过检测线上电压来检测是否有人。SR602传感器响应速度快，静态功耗小，灵敏度高，体积小巧，安装简单。图3-6人体红外传感器原理图1.7时钟模块设计DS1302是Dallas公司开发的时钟电路。优点是这个时钟电路低功耗，高性能。维护数据和时钟信息的功耗低于1mW。可以实现时间年、月、日、周、时、分、秒，以及年跳转功能。工作电压为2.0V~5.5V，与CPU的同步通信是由三个FIO接口完成的，DS1302与比DS1202相比，与DS1202兼容，但增加了主电源和备用电源的双电源模式。可以使用小电流为备用电源充电。美国芯片是一个正常的晶体振荡器32.768KHz。1.8LCD模块设计（1）LCD模块介绍显示屏的选择有三种，首先是LED数码管动态扫描，这种LED数码管价格合适，但是连接和维护变得非常复杂。其次选择的是点阵数码管显示，但是点阵数码管在显示时间这一块不合适，用点阵显示文字不能够清晰地看见并且浪费。最后是LED液晶显示屏，液晶显示屏可以清晰直观的看见检测出来的内容，液晶屏更容易被大家接受和使用。因此在本设计中我们综合三种选择最终选择第三种。图3-8LCD模块原理图（2）LCD模块主要引脚介绍在LCD中，VSS表示电源地；VDD代表电源正；VO代表LCD驱动电压输入端powersupplyforLCD；RS（CS）H/L并行的指令/数据选择位，串行的片选信号；E(CLK)H/L并行的使能信号，串行的同步时钟。1.9声光报警模块设计在智能社区安防系统中，本设计中主要检测温湿度、天然气浓度、电流是否超过阙值，当超过阙值时。可能会对我们的生命财产出现威胁，需要马上进行检查。当测量数值任意一项出现异常，LED会交替闪动，并且蜂鸣器蜂鸣。图3-10声光报警模块原理图1.10过流检测模块设计这是一个简单的电压比较器电路，用作过电流检测。核心器件是比较器LM2903M，正常运行时，比较器的1脚输出高电平。因为，同相输入端3脚电压约为15Vx2K/(22.1K+2K)=1.245V，而反相输入端2脚，基本为0V。

如果R41的右边与