基于gtm900c的家用安防系统毕业论文(编辑修改稿)

基于gtm900c的家用安防系统毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

须经过3个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位。 复位成功后发送一条ROM指令。 最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。 复位要求主CPU将数据线下拉500s，然后释放，DSI8B20收到信号后等待16—60s左右，后发出60—240s的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。 温度采集模块选用数字式温度传感器DS18B20，其可以与单片机I/O口直接连接，不需要外接A/D转换模块。 DS18B20的性能特点如下：①．独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；②．可通过数据线供电，～；③．温度测量范围为－55℃～＋125℃；④．℃；⑤．温度以9位或12位A/D转换。 DS18B20采用3脚PR－35封装，： DS18B20与单片机接口电路图DS18B20的工作是由单片机软件程序控制的，控制方法如下：①.复位操作：首先单片机应向DS18B20输送复位信号，将数据线拉低并保持480960us再释放，然后由上拉电阻拉高1660us，最后再由DS18B20发出响应低电平60240us就完成复位操作。 ②.写操作：单片机先将数据线拉低1 us以上，再写入数据。 ③.读操作：读数据之前，单片机应先将数据线拉低，再释放。 DS18B20在数据线从高电平跳低后15us内将数据送出，单片机在15us后读取数据线。 MQ2型烟雾传感器(1)工作原理半导体烟雾传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的烟雾传感器以及用单晶半导体器件制作的烟雾传感器。 按敏感机理分类，可分为电阻型和非电阻型。 半导体气敏元件也有N型和P型之分。 N型在检测时阻值随烟雾浓度的增大而减小；P型阻值随烟雾浓度的增大而增大。 半导体气敏传感器的分类如表二所示。 表二 半导体气敏传感器的分类类型所利用的特性工作温度代表性被检测气体电 阻 型电阻表面电阻控制器300～450176。 C可燃性气体体电阻控制器300～450176。 C700176。 C以上乙醇、可燃性气体非电 阻型二极管整流特性室温～200176。 CHCO、乙醇晶体管特性150176。 C HH2S本设计中采用的MQ2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。 当处于200～300℃温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少， 从而使其电阻值增加。 当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒受 到该烟雾的调制而变化，就会引起表而电导率的变化。 利用这一点就可以 获得这种烟雾存在的信息。 遇到可燃烟雾（如CH4等）时，原来吸附的氧脱附，而由可燃烟雾以正离子状态吸附在二氧化锡半导体表面；氧脱附放出电子，烟雾以正离子状态吸附也要放出电子，从而使二氧化锡半导体导带电子密度增加，电阻值下降。 而当空气中没有烟雾时，二氧化锡半导体又会自 动恢复氧的负离子吸附，使电阻值升高到初始状态。 这就是MQ2型燃性烟雾传感器检测可燃烟雾的基本原理。 MQ2型传感器的结构图如 ： MQ2型传感器的结构图 (2) MQ2型传感器的特性及主要技术指标 (A) MQ2型传感器的一般特点 (a) MQ2型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度，尤其对烷类烟雾更为敏感。 (b) MQ2型传感器具有良好的重复性和长期的稳定性。 初始稳定，响应时间短，长时间工作性能好。 (c) MQ2型传感器具有良好的抗干扰性，可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息，例如酒精和烟雾等。 (d) 电路设计电压范围宽，24V以下均可，加热电压5177。 (B) MQ2型传感器的基本特性 (a) 灵敏度特性 烟雾传感器在最佳工作条件下，接触同一种烟雾，其电阻值RS随气体浓度变化的特性称之为灵敏度特性，用K表示：K=RS/R0式中，R0为烟雾传感器洁净空气条件下的电阻值，RS为烟雾传感器在一定浓度的检测烟雾中的电阻值。 虽然对于不同的烟雾，器件灵敏度特性K的值也会各有差异，但是它们都遵循同一规律，logRS = mlogC + n式中，m为器件相对烟雾浓度变化的敏感性，又称烟雾分离能，对于烟雾，m值为1/2～1/3；C为检测烟雾的浓度。 n为与检测烟雾，器件材料有关，并随测试温度和材料中有无增感剂而有所不同。 (b) 初期稳定特性 半导体烟雾传感器在不通电状态存放一段时间后，再通电时，器件并不能立即投入正常工作。 这是因为烟雾传感器中的二氧化锡在不通电的状态下会吸附空气中的水蒸气，当再次通电时需要预热几分钟使水蒸气蒸发后，气敏电阻才能正常工作。 再通电工作时气敏电阻值达到稳定时所需要的时间，定义为初期稳定时间。 一般情况下，不通电时间越长，初期稳定时间也越长，当不通电存放时间达到15天左右时，初期稳定时间一般需要5分钟左右。 (c) 加热特性 半导体烟雾传感器一般要在较高的温度(200～450℃)下工作，所以需要对其加热。 由于传感器一般工作在易燃易爆环境下，若加热丝直接与电源相接，当加热丝局部短路造成器件过热或放电时，可能引发事故。 所以必须使用传感器生产厂家推荐的加热电压，使其工作在较安全的范围内。 MQ2型烟雾传感器加热电压为5177。 ，加热电阻为31177。 3。 当加热丝断路时，由于热惰性缘故，烟雾传感器的气敏特性并不立即消失，此时检测必出现较大的误差。 为避免出现这种情况，并及时发现气敏元件的故障，需要设计加热丝故障诊断报警电路。 (C) MQ2型传感器的特性参数： (a) 回路电压：(Vc) 5～24V； (b) 取样电阻：(RL) ～20K；(c) 加热电压：(VH)5177。 ；(d) 加热功率：(P)约750mW ；(e) 灵 敏 度：以甲烷为例R0(air)/RS (%CH4)＞5 ；(f) 响应时间：Tres＜10秒 ；(g) 恢复时间：Trec＜30秒。 (3) 烟雾检测报警器工作原理 本论文中的烟雾检测报警器以STC12C5A60S2单片机为控制核心，采用MQ2型电阻式半导体传感器采集烟雾信息。 首先，传感器送来的烟雾浓度对应的微小的电压信号经过放大，转化成较大的电压信号送入STC12C5A60S2单片机；然后，在STC12C5A60S2单片机内A/D转换、浓度比较，对数据进行线性化处理，将数字化电压信号转化成为对应的十进制浓度值；最后，将实际可燃性气体浓度送入液晶，并判断浓度值是否超出报警限，当浓度处于正常状态绿灯长亮，当烟雾浓度超出设定的限定值时，发出声音报警并伴随红灯闪亮。 另外由于烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。 为提高响应时间，保证传感器准确地、稳定地工作，报警器需要向烟雾传感器持续输出一个5V的电压。 为了保证其可靠性，在输出5V的电压的同时，进行故障监测。 当传感器加热丝或电缆线和传感器断线或接触不良时，进行故障报警，发出声光报警信号。 当然几种状态的报警信号是各不相同的。 MQ7型煤气探测器MQ7气体传感器的气敏材料，是用在清洁空气中电导率低的二氧化锡(SnO2)。 采用高低温循环检测方式。 低温（）检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温（）清洗低温时吸附的杂散气体。 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。 MQ7传感器对一氧化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。 图中纵坐标为传感器的电阻比（Rs/Ro），横坐标为气体浓度。 Rs 表示传感器在不同浓度气体中的电阻值；Ro 表示传感器在1000ppm 氢气中的电阻值，图中所有测试都是在标准试验条件下完成的。 ： 传感器典型的灵敏度特性曲线图中纵坐标是传感器电阻比（Rs/Ro）。 Rs表示在含100ppm 一氧化碳、各种温/湿度下的电阻值；Ro表示在含100ppm 一氧化碳、20℃/65%RH下的电阻值温/湿度的影响。 受温度、： 受温度、湿度影响的典型曲线基本测试回路： 传感器的基本测试电路该传感器需要施加2个电压：加热器电压（VH）和测试电压（VC）。 其中VH用于为传感器提供特定的工作温度。 VC 则是用于测定与传感器串联的负载电阻（RL）上的电压（VRL）。 这种传感器具有轻微的极性，VC 需用直流电源。 在满足传感器电性能要求的前提下，VC 和VH 可以共用同一个电源电路。 为更好利用传感器的性能，需要选择恰当的RL值。 MQ7气敏元件的结构(结构A或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，为了改善传感器的选择性，传感器气室用活性炭过滤层与外界隔开。 加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。 封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。 门磁开关主要由开关和磁铁两部分组成，开关部分由磁簧开关经引线连接。 定型封装而成；磁铁部分由对应的磁场强度的磁铁封装于塑胶或合金壳体内。 当两者分开或接近至一定距离后，引起开关的开断从而感应物体。 门磁开关图在系统处于撤防状态下，发生入侵险情时，主人可以通过紧急求助按钮向室内、外人员进行求助。 人为触发家庭内部的入侵探测器、燃气泄露探测器与紧急求助按钮，报警控制中心应可实时接收到来自入侵探测器发出的报警信号，包括时间、区域及类别。 报警信号应能保持至手动复位。 紧急求助按钮在紧急情况下或进行系统功能检测室使用。 通过四位拨码开关模拟成四个传感器模块实现“0”和“1”两者高、低电平的变换，给单片机两种不同的高、低信号，模拟传感器的功能。 串口通讯模块为了让控制系统GSM900C模块与计算机之间可以进行数据相互传递，本系统都是采用MAX232芯片来实现。 MAX232管脚及内部电路结构图图210的MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS232标准串口设计的接口电路，使用+5v单电源供电。 它是一种把电脑的串行口RS232信号电平（10V，+10V）转换为单片机所用到的TTL信号电平（0，+5V）的芯片。 其内部结构可分为三个部分：第一部分是电荷泵电路。 由6脚和4只电容构成。 功能是产生+12V和12V两个电源，提供给RS232串口电平的需要。 第二部分是数据转换通道。 由11114脚构成两个数据通道。 其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。 8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。 TTL/COMS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS232数据从R2IN、R2IN输入转换成TTL/COMS数据后从R1OUT、R2OUT输出。 第三部分是供电。 15脚GND、16脚VCC（+5V）。 MAX232芯片的主要特点如下：（1）单5V电源工作。 （2）两个驱动器及两个接收器。 （3）177。 30V输入电平。 （4）低电源电流，典型值是8mA。 （5）符合甚至优于ANSI标准 EIA/。 （6）ESD保护大于MILSTD883标准的2000V。 串口通讯模块电路目前RS232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。 RS232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。 RS232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。 由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。 RS232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。 所以RS232适合本地设备之间的通信。 在RS232的通讯标准中是以一个25针的接口来定义的，并在早期的计算机如PC机或XT机型上广泛使用，但在AT机的以后机型上，实际均采用了9针的简化版本应用，现在所说的232通讯均默认为9针的接口。 RS232的接口管脚图串口通讯接口管脚说明。 ① TXD：数据输出线；② RXD：数据输入线；③ RTS：要求发送数据；④ CTS：回应对方发送的RTS的发送许可，告诉对方可以发送；⑤ SG：信号线的接地线（严格的说是信号线的零标准线）；⑥ CD：载波检出，用以确认是否收到Modem的载波；⑦ RI：连到机器的接地线；⑧ DSR：告知本机在待命状态；⑨ DTR：告知数据终端处于待命状态。 实际应用中，在设计计算机与外围设备的通信时，通常在9针的基础再简化，只用其中的5这三个管脚进行通信。 这三个管脚分别是接收线、发送线和地线，在一般情况下即可满足通讯的要求。 串口间的通讯接线方法值得注意的是，、3两脚是交叉互联的，因为一个设备的发送线必须连接到另外一台设备的接收线上，反之亦然。 （1）串行通讯接口结构随着计算机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显得重要。 这里所说的通信是指计算机与外界的信息交换。 因此，通信既包括计算机与外部设备之间，也包括计算机和计算机之间的信息交换。 由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传送信息，所用的传输线少，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此，特别适合于远距离传输。 对于那些与计算机相距不远的人－机交换设备和串行存储的外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等，采用串行方式交换数据也很普遍。 在实时控制和管理方面，采用多台微机处理机组成分级分布控制系统中，各CPU之间的通信一般都是串行方式。 所以串行接口是微机应用系统常用的接口。 许多外设和计算机按串行方式进行通信，这里所说的串行方式，是指外设与接口电路之间的信息传送方式，实际上CPU与接。