基于单片机的智能家居控制环境监测智能火灾烟雾报警灭火系统-创享日记

资源概况

知识点关键词：智能家居、温湿度监测、火灾烟雾报警、单片机、C51、C52

一、购买本资源包含以下内容

1、C语言源程序

2、原理图源文件

3、仿真源文件

4、配套设计报告等

二、资源内容简介

由STC89C52单片机+LCD1602液晶显示屏+ADC0832模块+蜂鸣器+DHT11温湿度传感器 +烟雾传感器+LED+按键构成

具体功能：

1、LCD1602液晶第一行显示当前的烟雾值，第二行显示当前的温度和湿度值；

2、可以设置烟雾、温湿度上下限报警值。共4个按键：复位按键、减键、加键、设置键；设定的参数具有掉电保存，保存在STC单片机的内部，上电无需重新设置；

3、当烟雾值高于设定的报警值或温度湿度超出上下限范围，蜂鸣器和指示灯会发出声光报警；

4、当温湿度值低于或高于设定的范围时，相应的指示灯亮，蜂鸣器报警；

5、当同时满足烟雾过高、温度过高、湿度过低三个条件时，控制继电器吸合，以实现电机转动，表示灭火。

三、特别说明

1、电子资源，一经售出，概不退款；

2、不提供指导；

3、每年售卖数量有限，售完为止。

资源介绍（截取部分，完整请购买）

第1章概述

第2章系统功能需求及方案设计

2.1 系统设计需求
为了实现实时温度、湿度、烟雾显示，及时报警，以降低火灾危害，本文将实现以下设计需求：
（1）精确、实时的检测别墅内的温湿度及烟雾值；
（2）直接、清晰明了的显示测得的温湿度值及烟雾浓度值；
（4）能够实现防火自动报警报警；
（5）操作简单、功能完善、精确度高。
具体如图2-1所示。

2.2 主要元器件

第3章硬件设计

如图3-1是本系统的硬件设计方案，具体地，硬件电路由以下模块构成：
（1）单片机最小系统。用于驱动和控制其他模块，以实现整体功能，其以STC89C51单片机为核心芯片，并辅以复位电路和晶振电路。
（2）信号采集电路。负责采集需要监测的数据，本设计中的信号采集电路由温度采集电路和烟雾采集电路、红外采集电路构成。
（3）AD转换电路。由ADC0832模块构成，其与传感器和单片机芯片相连，负责将模拟值转换为数字量，并发送给单片机。
（4）按键和显示电路。显示电路用于显示相关数据，按键电路用于控制芯片实现相关功能，直接与单片机相连。

3.1主控制器电路设计
单片机最小系统是单片机扩展开发应用中最基础和最主要的部分，一般由以下的电路构成，是整个设计的核心其保证了基于单片机的其他功能的扩展与实现。具体如图3-2所示。

复位电路：复位电路是单片机应用中的最基本和最重要的电路，用于处理单片机工作失灵等紧急问题。复位电路分为断电复位和按键复位，本文采用的是按键复位，其原理为：当单片机复位端口为高电平时，单片机中的代码将不会被执行。一开始上电时，电容还未充满电，复位端口为高电平，避免了直接上电就运行程序导致的程序错误等问题。当电容充满电后，复位端口变为低电平，程序开始运行。另外，当按键按下后，单片机处于复位状态。
晶振电路：晶振电路提供单片机所必不可少的时钟频率，用以提供数据传输和单片机的工作时序。本毕设晶振电路提供11.0592MHZ时钟频率。单片机芯片XTAL1(19 脚)和XTAL2(18 脚)构成单片机时钟管脚，以此构成整个稳定的振荡电路，为单片机的正常工作提供保障；晶振电路采用2个20pf电容。

3.2 LCD1602显示模块设计
本系统显示温湿度和烟雾数值采用的是LCD1602液晶显示屏。众所周知，单片机设计中一般采用LED数码管或者LCD液晶显示屏来显示数据，而LCD液晶显示屏的特点比较突出，显示的数据更加清晰、明了，且功耗较少，很适合本次设计的使用，下图3-3所示的是LCD液晶显示屏的管脚。其各个引脚说明：
第1脚：VSS为地电源。
第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：V0接10K电阻后接电源正极。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平状态下为数据寄存器、低电平状态下为指令寄存器。
第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
第6脚：E端为使能端，当其由高电平转换为低电平时，液晶模块开始执行代码。
第7～14脚：D0～D7为数据输入端。第15脚：背光源正极。

3.3温湿度传感器模块设计
温度传感器的端口1接地，2端口和端口3接10K上拉电阻后接电源和单片机，采集的数字信号直接送单片机。用于处理和显示。液位传感器及流量传感器需要通过排针外接，具体连接如图3-4所示。

3.4烟雾传感器模块设计（篇幅有限，详见文末）
3.5 继电器控制电路（篇幅有限，详见文末）

第4章软件设计

根据本文设计需求，在第三章硬件电路设计的基础上，需要通过软件编程实现的具体功能：
（1）驱动各个模块工作，实现温度的采集与显示，实现烟雾浓度的采集与AD转换显示；
（2）按键设置功能。实现温湿度报警阈值设置、烟雾报警阈值设置、电机驱动等功能；
（3）报警功能实现。实现温度温度过高、温度过低、湿度过高、湿度过低、烟雾浓度过高的声光报警；
（4）继电器控制电机。当同时满足烟雾过高、温度过高、湿度过低三个条件时，控制继电器吸合，以实现电机转动，表示灭火。其设计流程如图4-1所示。

部分程序代码（完整详见下载）

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

#define uchar unsigned char// 以后unsigned char就可以用uchar代替
#define uint  unsigned int// 以后unsigned int 就可以用uint 代替

sfr ISP_DATA  = 0xe2;			// 数据寄存器
sfr ISP_ADDRH = 0xe3;			// 地址寄存器高八位
sfr ISP_ADDRL = 0xe4;			// 地址寄存器低八位
sfr ISP_CMD   = 0xe5;			// 命令寄存器
sfr ISP_TRIG  = 0xe6;			// 命令触发寄存器
sfr ISP_CONTR = 0xe7;			// 命令寄存器

sbit dianji = P1^6;     //电机IO定义

sbit ADC_CLK =P2^6;		//SCL定义为P1口的第3位脚，连接ADC0832SCL脚
sbit ADC_DAT =P2^7;		//DO定义为P1口的第4位脚，连接ADC0832DO脚
sbit ADC_CS=P2^5;		//CS定义为P1口的第4位脚，连接ADC0832CS脚

sbit LcdRs_P   = P1^2;    // 1602液晶的RS管脚       
sbit LcdRw_P   = P1^3;    // 1602液晶的RW管脚 
sbit LcdEn_P   = P1^4;    // 1602液晶的EN管脚
sbit KeySet_P  = P3^2;		// “设置”按键的管脚
sbit KeyDown_P = P3^3;		// “减”按键的管脚
sbit KeyUp_P   = P3^4;		// “加”按键的管脚 
sbit Buzzer_P  = P1^5;		// 蜂鸣器
sbit DHT11_P   = P1^1;	 	// 温湿度传感器DHT11数据接入
sbit LedTH_P   = P2^0;		// 温度过高报警指示灯
sbit LedTL_P   = P2^1;		// 温度过低报警指示灯
sbit LedHH_P   = P2^2;		// 湿度过高报警指示灯
sbit LedHL_P   = P2^3;		// 湿度过低报警指示灯
sbit LedLG_P   = P2^4;		// 烟雾过高报警指示灯

uchar temp;								// 保存温度
uchar humi;								// 保存湿度
uint  light;									// 保存烟雾

uchar gIndex=0;						// 串口接收索引
uint  Value[20]={0};			// 串口数据缓存区

uchar AlarmTL;						// 温度下限报警值
uchar AlarmTH;						// 温度上限报警值
uchar AlarmHL; 						// 湿度下限报警值
uchar AlarmHH;						// 湿度上限报警值
uint  AlarmLG;						// 烟雾报警值



/*********************************************************/
// 单片机内部EEPROM不使能
/*********************************************************/
void ISP_Disable()
{
	ISP_CONTR = 0;
	ISP_ADDRH = 0;
	ISP_ADDRL = 0;
}


/*********************************************************/
// 从单片机内部EEPROM读一个字节，从0x2000地址开始
/*********************************************************/
unsigned char EEPROM_Read(unsigned int add)
{
	ISP_DATA  = 0x00;
	ISP_CONTR = 0x83;
	ISP_CMD   = 0x01;
	ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
	ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
	// 对STC89C51系列来说，每次要写入0x46，再写入0xB9,ISP/IAP才会生效
	ISP_TRIG  = 0x46;	   
	ISP_TRIG  = 0xB9;
	_nop_();
	ISP_Disable();
	return (ISP_DATA);
}
/*********************************************************/
// 往单片机内部EEPROM写一个字节，从0x2000地址开始
/*********************************************************/
void EEPROM_Write(unsigned int add,unsigned char ch)
{
	ISP_CONTR = 0x83;
	ISP_CMD   = 0x02;
	ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
	ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
	ISP_DATA  = ch;
	ISP_TRIG  = 0x46;
	ISP_TRIG  = 0xB9;

第5章仿真实现

5.1 仿真实现
5.1.1 仿真电路图
本系统用protues8.7设计的仿真原理图如图5-1所示。

根据第四章软件设计的思路，结合仿真需求，我们将仿真设计的C代码利用KEIL5编写好，并进行详细地注释。接着，我们点击“create HEX file”，并再次编译程序，这样就会生成HEX烧录文件，具体如图5-2所示。

接着，我们打开仿真原理图，并将生产的“HEX”文件烧录到单片机芯片中，点击开始仿真，就可以实现相关仿真了，我们将在下一节中具体展示仿真的结果。

5.1.2 仿真结果（详见下载）
（1）温湿度值与烟雾值的显示
（2）温湿度报警阈值和烟雾报警阈值的设置
（3）火灾自动报警
（5）自动灭火

5.2 测试情况分析
经过以上一系列的仿真测试，本文设计的“基于51单片机的智能家居控制系统”能够完成了2.1节的系统需求，具体仿真实现了以下功能：
（1）温湿度值测量及显示稳定、精确；烟雾值测量及显示稳定、精确；
（2）可以通过按键设定温湿度报警阈值，且测得的温湿度超过设定的阈值时，报警指示灯闪烁，蜂鸣器报警；可以通过按键设定烟雾报警阈值，且测得的烟雾浓度超过设定的阈值时，烟雾报警指示灯闪烁，蜂鸣器报警；
（3）当同时满足烟雾过高、温度过高、湿度过低三个条件时，控制继电器吸合，以实现电机转动，表示灭火。