智能家居系统设计---一氧化碳自动报警器论文.doc
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智能家居系统设计---一氧化碳自动报警器论文,引言31绪 论41.1 课题背景41.2 一氧化碳报警器的概述51.3 课题研究的目的及意义51.4 系统设计主要任务62方案设计62.1 设计要求62.2 初始方案72.2.1系统方案的选择82.2.2系统方案的确定102.3 系统组成102.3.1一氧化碳报警器系统的三大部分112.3.2系统各个模块功能说明122...
内容介绍
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引 言 3
1 绪 论 4
1.1 课题背景 4
1.2 一氧化碳报警器的概述 5
1.3 课题研究的目的及意义 5
1.4 系统设计主要任务 6
2 方案设计 6
2.1 设计要求 6
2.2 初始方案 7
2.2.1系统方案的选择 8
2.2.2系统方案的确定 10
2.3 系统组成 10
2.3.1一氧化碳报警器系统的三大部分 11
2.3.2系统各个模块功能说明 12
2.3.3系统功能扩展 13
3 硬件电路设计 13
3.1 设计使用的基本知识介绍 13
3.2 芯片介绍[4]及相关电路模块设计 14
3.2.1主控电路原理 14
3.2.2电源电路 18
3.2.3传感器的选择及电路 20
3.2.4事故处理电路的设计 23
3.2.5显示电路的设计 25
3.2.6 计算机串口通信的技术与其标准 28
3.3设计的硬件电路 34
4 软件部分 35
4.1 单片机编程 35
4.1.1软件部分设计的功能 35
4.1.2程序框图和主要程序介绍 36
4.2 上位机（PC机）编程 38
4.2.1 VB下串行通信的方法 38
4.2.2串行通信的控件MSComm及其使用方法 38
5 系统制作及调试 40
5.1系统PCB板的设计 40
5.1.1确定PCB的大小 40
5.1.2布局 40
5.1.3布线 40
5.2 硬件调试 41
5.2.1检测元器件 41
5.2.2检测各个引脚信号 41
5.3 软件调试 41
6 结论 42
谢 辞 43
参考文献 44
引 言
当今，单片微型计算机技术迅猛发展，由单片机技术开发的智能化测控设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术产品和设备促进了生产技术水平的提高。而此次的气体浓度检测系统正是单片机应用系统中的一种。单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件是指单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件；软件是指单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序。只有系统硬件和软件紧密配合、协调一致，才可能组成高性能的单片机应用系统。在单片机应用系统开发的过程中，应不断调整软、硬件，协调地进行软、硬件设计，以提高工作效率。单片机应用系统的开发过程一般包括系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试几个阶段。这几个系统开发阶段并不是相互独立、各自进行的，而应根据开发的实际需要，相互协调、交叉，有机的进行。
实现气体浓度检测离不开高性能的气体传感器。从广义上讲，传感器就是能感受外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置。狭义上讲，传感器就是能将外界信息转换成电信号的装置。随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，一切现代化仪器、设备几乎都离不开传感器[2]。在工业生产中，尤其是自动化生产过程中，用各种传感器来检测和控制生产过程中的各个参数，如温度、压力、流量、PH值等，以便使设备工作在最佳状态，产品达到最好的质量。此次设计中所利用到的气体传感器就是要测量一氧化碳气体浓度的动态信号，并且利用数模转换芯片将浓度值转换为数字值，实现整个系统的检测与事故处理功能，实现智能控制。
本文的一氧化碳报警器就是单片机应用系统的一种典型应用，要求能够检测一氧化碳气体浓度，并且在气体浓度超过给定值时能采取相关措施。由于一氧化碳中毒是家庭小区以及矿工企业常见事故，给人们生命财产安全带来了极大的危害。为了能减少事故的发生，提醒人们注意，迫切需要一氧化碳报警设备。
随着电子技术与计算机技术的发展，面对各种检测对象和大量的测试点，需要利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机或微型计算机进行数据处理，实现实时测控。而此时采用单片机来实现一氧化碳报警不仅具有采集控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度提高采集点的技术指标，从而大大提高系统的可利用性。此次三路巡回检测系统正是把ADC0809与8051单片机有机的结合起来，实现了三通道数据采集系统，也符合了本设计的要求。本人在此次设计中主要担任了系统的硬件电路图的设计、硬件的焊接和调试、软件的设计、以及各个芯片资料查找与整理等工作。设计中超出了任务书所给的任务，提出了本一氧化碳报警器在网络中的应用方案。
参考文献
[1] 张志良. 单片机原理与控制技术[M]. 北京: 机械工业出版社.1999.
[2] www.Philips.mcu.com
[3] 李 华. MCS - 51 系列单片机原理及应用[M]. 北京:北京航空航天大学出版社.1995.
[4] 刘征宇. 最新74 系列IC 特性代换手册[M]. 福州: 福建科学技术出版社.2002.
[5] 杨邦文. CMOS、CC4000 系列集成电路速查手册[M]. 北京:人民邮电出版社.1997.
[6] 朱明程,李昆华,李远辉. 智能一氧化碳报警器原理与设计[J]. 电子技术应用.1998,3.
[7] 力源产品目录[Z].武汉力源电子股份有限公司． 2004.01.
[8] 唐少农,袁 虎,毛导钦. 程控一氧化碳报警器的设计[J]. 南华大学学报(理工版). 2003,17(4).
[9] 王琴放,张凡.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社：1997.8：3~203.
[10] 宋培义,刘立新.单片机原理、接口技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社.1999.1：3~398.
[11] 邱关源.电路（第四版）[M].北京：高等教育出版社：2000.8.
[12] 沙占友.集成化智能传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社.2004.1：198~222.
[13] R. Akkaya , A. A. Kulaksiz. A microcontroller-based stand-alone photovoltaic power system for residential appliances[J]. Applied Energy 78 (2004) 419–431.
[14] Zoran Salci. A microcontroller/FPGA-based prototyping system for embedded applications[J].Microprocessors and Microsystems 21(1997)249-256.
[15] 赵宝军, 吴冬艳等.一氧化碳报警器的研究[J].中华临床与卫生:2004.04.122~122.
[16] 刘艳玲.采用MAX232实现MCS-51单片机与PC机的通信[J].天津理工学院学报，1999，15（2）：57～61.
[17] 何利民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
1 绪 论 4
1.1 课题背景 4
1.2 一氧化碳报警器的概述 5
1.3 课题研究的目的及意义 5
1.4 系统设计主要任务 6
2 方案设计 6
2.1 设计要求 6
2.2 初始方案 7
2.2.1系统方案的选择 8
2.2.2系统方案的确定 10
2.3 系统组成 10
2.3.1一氧化碳报警器系统的三大部分 11
2.3.2系统各个模块功能说明 12
2.3.3系统功能扩展 13
3 硬件电路设计 13
3.1 设计使用的基本知识介绍 13
3.2 芯片介绍[4]及相关电路模块设计 14
3.2.1主控电路原理 14
3.2.2电源电路 18
3.2.3传感器的选择及电路 20
3.2.4事故处理电路的设计 23
3.2.5显示电路的设计 25
3.2.6 计算机串口通信的技术与其标准 28
3.3设计的硬件电路 34
4 软件部分 35
4.1 单片机编程 35
4.1.1软件部分设计的功能 35
4.1.2程序框图和主要程序介绍 36
4.2 上位机（PC机）编程 38
4.2.1 VB下串行通信的方法 38
4.2.2串行通信的控件MSComm及其使用方法 38
5 系统制作及调试 40
5.1系统PCB板的设计 40
5.1.1确定PCB的大小 40
5.1.2布局 40
5.1.3布线 40
5.2 硬件调试 41
5.2.1检测元器件 41
5.2.2检测各个引脚信号 41
5.3 软件调试 41
6 结论 42
谢 辞 43
参考文献 44
引 言
当今，单片微型计算机技术迅猛发展，由单片机技术开发的智能化测控设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术产品和设备促进了生产技术水平的提高。而此次的气体浓度检测系统正是单片机应用系统中的一种。单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件是指单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件；软件是指单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序。只有系统硬件和软件紧密配合、协调一致，才可能组成高性能的单片机应用系统。在单片机应用系统开发的过程中，应不断调整软、硬件，协调地进行软、硬件设计，以提高工作效率。单片机应用系统的开发过程一般包括系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试几个阶段。这几个系统开发阶段并不是相互独立、各自进行的，而应根据开发的实际需要，相互协调、交叉，有机的进行。
实现气体浓度检测离不开高性能的气体传感器。从广义上讲，传感器就是能感受外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置。狭义上讲，传感器就是能将外界信息转换成电信号的装置。随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，一切现代化仪器、设备几乎都离不开传感器[2]。在工业生产中，尤其是自动化生产过程中，用各种传感器来检测和控制生产过程中的各个参数，如温度、压力、流量、PH值等，以便使设备工作在最佳状态，产品达到最好的质量。此次设计中所利用到的气体传感器就是要测量一氧化碳气体浓度的动态信号，并且利用数模转换芯片将浓度值转换为数字值，实现整个系统的检测与事故处理功能，实现智能控制。
本文的一氧化碳报警器就是单片机应用系统的一种典型应用，要求能够检测一氧化碳气体浓度，并且在气体浓度超过给定值时能采取相关措施。由于一氧化碳中毒是家庭小区以及矿工企业常见事故，给人们生命财产安全带来了极大的危害。为了能减少事故的发生，提醒人们注意，迫切需要一氧化碳报警设备。
随着电子技术与计算机技术的发展，面对各种检测对象和大量的测试点，需要利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机或微型计算机进行数据处理，实现实时测控。而此时采用单片机来实现一氧化碳报警不仅具有采集控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度提高采集点的技术指标，从而大大提高系统的可利用性。此次三路巡回检测系统正是把ADC0809与8051单片机有机的结合起来，实现了三通道数据采集系统，也符合了本设计的要求。本人在此次设计中主要担任了系统的硬件电路图的设计、硬件的焊接和调试、软件的设计、以及各个芯片资料查找与整理等工作。设计中超出了任务书所给的任务，提出了本一氧化碳报警器在网络中的应用方案。
参考文献
[1] 张志良. 单片机原理与控制技术[M]. 北京: 机械工业出版社.1999.
[2] www.Philips.mcu.com
[3] 李 华. MCS - 51 系列单片机原理及应用[M]. 北京:北京航空航天大学出版社.1995.
[4] 刘征宇. 最新74 系列IC 特性代换手册[M]. 福州: 福建科学技术出版社.2002.
[5] 杨邦文. CMOS、CC4000 系列集成电路速查手册[M]. 北京:人民邮电出版社.1997.
[6] 朱明程,李昆华,李远辉. 智能一氧化碳报警器原理与设计[J]. 电子技术应用.1998,3.
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[8] 唐少农,袁 虎,毛导钦. 程控一氧化碳报警器的设计[J]. 南华大学学报(理工版). 2003,17(4).
[9] 王琴放,张凡.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社：1997.8：3~203.
[10] 宋培义,刘立新.单片机原理、接口技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社.1999.1：3~398.
[11] 邱关源.电路（第四版）[M].北京：高等教育出版社：2000.8.
[12] 沙占友.集成化智能传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社.2004.1：198~222.
[13] R. Akkaya , A. A. Kulaksiz. A microcontroller-based stand-alone photovoltaic power system for residential appliances[J]. Applied Energy 78 (2004) 419–431.
[14] Zoran Salci. A microcontroller/FPGA-based prototyping system for embedded applications[J].Microprocessors and Microsystems 21(1997)249-256.
[15] 赵宝军, 吴冬艳等.一氧化碳报警器的研究[J].中华临床与卫生:2004.04.122~122.
[16] 刘艳玲.采用MAX232实现MCS-51单片机与PC机的通信[J].天津理工学院学报，1999，15（2）：57～61.
[17] 何利民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
