【《智能家居安防单片机系统硬件接口电路设计案例》2300字】

智能家居安防单片机系统硬件接口电路设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u9097智能家居安防单片机系统硬件接口电路设计案例 178301.1数据采集模块接口电路设计 230871.1.1DHT11温湿度传感器接口电路设计 21201.1.2MQ-2烟雾传感器接口电路设计 388801.1.3MQ-5可燃气体传感器接口电路设计 3235231.2A/D转换模块接口电路设计 4138641.2.1ADC0832接口电路设计 495771.3显示及报警模块接口电路设计 5282641.3.1LCD1602接口电路设计 5236381.3.2蜂鸣器接口电路设计 6315601.4按键设置模块接口电路设计 623121.5系统整体硬件电路设计 71.1数据采集模块接口电路设计1.1.1DHT11温湿度传感器接口电路设计硬件结构DHT11一共有四个引脚：GND为电源地；Dout为数字信号输入/输出端；VCC为电源输入端；NC引脚悬空。由于DHT11本身就自带A/D转换电路，因此Dout端可直接与单片机相连接，本次设计中将该元件的数字信号输出端与单片机的P3^3口相连接。接口电路如图所示：图4-1DHT11与单片机接口电路DHT11工作时一般在两端施加3－2.5V的电压，在传感器接通电源后，不能直接开始工作，需要等待约1s左右，在这段时间内无需做任何动作，等传感器的状态稳定后，测得的结果才准确。DHT11与单片机通讯时有固定的数据格式，一般是单总线数据格式，与单片机完成一次通讯的时间约是4ms左右，每次发送的数据长度均为40位，依次湿度的8位整数和8位小数部分，温度的8位整数和8位小数部分，再加上8位校验和，高位先出。DHT11未工作时默认为低功耗模式，在进行数据采集时，DHT11先等待单片机发送开始信号，此时立刻转换为高速模式，在单片机发送的开始信号结束后，DHT11随即发送一个响应信号回送单片机，而后送出40位的数据，并触发一次信号采集，可根据需要读取部分数据或者是全部数据REF_Ref17111\r\h[9]。1.1.2MQ-2烟雾传感器接口电路设计MQ-2模块具有四个引脚：VCC接5V电源；DOUT为TTL高低电平（即开关量）输出端；AOUT为模拟电压输出端；GND接地。本次设计采用模拟量输出接法，由于MQ-2不像DHT11，它本身并没有模数转换功能，而此次选用的单片机也不带A/D转换模块，因此需在传感器与单片机之间连接一个单独的A/D转换模块，接收MQ-2输出的电压信号，待将其转换为单片机可识别的数字量之后，再由A/D转换芯片将数据传输给单片机，单片机就可以直接处理了。在此选择采用ADC0832，将MQ-2的AOUT端与ADC0832的CH0引脚相连。接口电路如图所示：图4-2MQ-2与ADC0832接口电路图MQ-2模块输出的结果可以是0V—5V的模拟电压，也可以是TTL开关电平。但由于此次设计需要显示出具体的数据，因此用模拟电压输出。1.1.3MQ-5可燃气体传感器接口电路设计硬件结构：MQ-5也属于半导体传感器的一种，与MQ-2传感器类似，同样具有四个引脚，第一个引脚和第四个引脚分别是电源和地，第三个引脚是模拟量输出，第二个引脚是高低电平（即开关量）输出。同样的，MQ-5输出的为电压信号，且自身不带模数转换功能，因此也需要先与A/D转换模块相连，将MQ-5的AOUT口与ADC0832的CH1引脚相连，接口电路如图所示：图4-3MQ-5与ADC0832接口电路图1.2A/D转换模块接口电路设计1.2.1ADC0832接口电路设计正常情况下ADC0832一共有CS、CLK、DO、DI这4条数据线，在使用时将其与单片机对应的接口分别相连。DO端与DI端跟单片机通过接口连接时，是双向通讯的，而且在与单片机通信的时候，这两个端口一般不会同时使用，所以在单片机连接的元器件较多，I/O口使用较为紧张的时候，可以将DO和DI并联起来，这样就只使用一根数据线与单片机相连，只会占用一个端口。本次设计即将DO和DI并联使用，ADC0832与STC89C52RC直接连接，CS引脚接单片机的P3^4，CLK接P3^5，DO和DI并联接P3^6。接口电路如图所示：图4-4ADC0832与单片机接口电路图CS为片选端，当CS=1时ADC0832不能工作，这时候可以随意设置另外三个端口的电平；当CS=0时，芯片进入工作状态，到A/D转换完全结束这个时间段内CS都必须保持低电平。当CS端处于低电平时，ADC0832开始转换数据，CLK端输入周期性的脉冲信号，DI端具有选择输入通道的功能，在第1个下降沿到来前必须使DI=1，表示启始信号；在第2、3个下降沿到来前DI端应输入两位数据用于选择通道功能REF_Ref17480\r\h[10]。具体如下表所示：表4-1ADC0832通道功能通道地址通道工作方式说明SGL/DIFODD/SIGN0100+-差分方式01-+10+单端输入方式11+第3个下降沿到来后就开始用DO输出转换数据；从第4个下降沿开始，从DO端由高到低输出8位转换数据，到第11个脉冲时可完成一个字节数据的输出；然后又从这个脉冲开始从低到高输出8位数据，到第19个脉冲时即可完成数据输出，到此一次A/D转换就结束了；转换完成后再将CS电平拉高，将数据发送给单片机处理。1.3显示及报警模块接口电路设计1.3.1LCD1602接口电路设计LCD1602是16×2点阵字符型液晶显示模块，它内部包含着一个存储器，即字符发生存储器（CGROM)，其中存储有160个不同的点阵字符图形，在使用时可以显示简单的字母、数字、符号等REF_Ref17712\r\h[11]。LCD1602共有16个引脚，其中第4、5、6引脚是三个控制位分别为RS，R/W和EN，D0-D7是8位数据线。其中，RS=0/1表示选择指令/数据寄存器；R/W=0/1表示进行写/读操作，EN是使能端。在此次设计中将LCD的D0-D7引脚与单片机的P0^0-P0^7相连接，该元件与单片机的具体接口电路如图所示：图4-5LCD1602与单片机接口电路图1.3.2蜂鸣器接口电路设计在本设计中，利用程序控制蜂鸣器发出报警声音来表示有检测数值超过阈值。蜂鸣器可直接连接到单片机，其接口电路图如下：图4-6蜂鸣器与单片机接口电路图其中输出端口与单片机的P2^7管脚相连，当单片机输出低电平时，与蜂鸣器相连接的三极管导通，蜂鸣器开始报警，故三极管在报警电路中相当于一个开关REF_Ref17941\r\h[12]。1.4按键设置模块接口电路设计本次设计用了四个功能按键，分别为“设置”、“加”、“减”、“确定”，由于采用的是单个按键，因此一个按键与单片机的一个引脚相连，将四个按键分别和单片机