传感器原理及应用课题研究课题名称：智能家居系统院系：机械与电子控制工程学院专业：测控技术与仪器姓名：学号：教师：目录一、引言...................................................... - 2 -二、温湿度检测系统............................................ - 3 -（一） SHTll简介........................................ - 3 -（二）基于SHTll温湿度传感器的测控系统设计............. - 3 -1．硬件电路设计........................................ - 3 -2．系统软件设计........................................ - 4 -（三）小结............................................. - 5 -三、燃气泄露报警系统.......................................... - 5 -（一）传感器的选择......................................... - 5 -（二）特点................................................. - 5 -四、火灾报警系统.............................................. - 6 -（一）传感器的选用......................................... - 6 -（二）主要电参数........................................... - 7 -（三）报警电路图........................................... - 7 -（四）电路原理............................................. - 8 -（五）数据记录与查询系统................................... - 8 -五、报警系统.................................................. - 9 -1. 蜂鸣器................................................... - 9 -2. 报警主机................................................. - 9 -六、结论..................................................... - 10 -七、参考文献................................................. - 11 -八、致谢..................................................... - 11 -智能家居系统Xxx,xxx,xxx（北京交通大学，机电学院，机电xxxx班）摘要：目前通常把智能家居被定义为利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。
本文通过设计温湿度检测、燃气泄露检测和火灾报警系统，从预防的角度来讲基本达到了智能家居对于突发情况的要求。
通过四种传感器的输出信号，在报警主机中进行简单的编程，使得数据可以及时准确的发向预设的多个单元发送报警信号并可以实时监测。
关键词：智能，家居，温湿度，燃气，火灾，设计Smart home systemXxx,xxx,xxx(Beijing Jiaotong University,School of Mechanical, Electronic and Controlengineering,Class xxxx)Abstract: At present, we used to defining smart home as a system by using computer,internet with integrated wiring technology via the family information management platform and combining all the sub-systems organically.In this paper,by designing temperature and humidity detection system,gas leak detection system andfire alarm system,we basically matched the need of prevention part of the intelligent home furnishing system.By analysing the signal from the four sensor and doing some simple programming on the alarm machine,data can be send both directly and timely to several unit which are preset and it can monitor the condition of the house as well.keywords: intelligent,home,temperature and humidity,gas,fire hazard,design一、引言智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
本文根据家居需要，选择了适当的传感器设计了三个独立检测的系统，最终由报警主机对于获得的信号进行简要分析并实时传输到各个终端，达到实时监测的目的。
二、温湿度检测系统（一）SHTll简介SHTll为具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换等特点。
该传感器的外形及管脚示意图如图1所示。
SHTll传感器默认的测量温度和相对湿度的分辨率分别为14位、12位，通过状态寄存器可降至12位、8位。
湿度测量范围是0～100％RH，对于12位的分辨率为0．0300RH；测温范围为一40～+123．8℃，对于14位的分辨率为0．01℃。
每个传感器芯片都在极为精确的湿度室中标定，校准系数以程序形式储存在OTP内存中，在测量过程中可对相对湿度自动校准，使SHTll具有100％的互换性。
其测量原理：首先利用2只传感器分别产生相对湿度、温度的信号；然后经过放大，分别送至A／D转换器进行模数转换、校准和纠错；再通过二线串行接口将相对湿度及温度的数据送至微控器；最后利用微控器完成非线性补偿和温度补偿。
（二）基于SHTll温湿度传感器的测控系统设计1．硬件电路设计测控系统的硬件电路包括采样电路、键盘显示电路、电源电路和电器驱动电路。
测控系统以SM89C51为主机，由SHTll实现温度和湿度的测量。
具体电路原理如图所示。
SM89C51是台湾新茂(SyncMos)公司生产的8位MCU，内含4 KB FLASH ROM、128 B RAM、扩展I／O，自带看门狗定时器、低EMI、DBANK寻址、片内WDT RC振荡器、PWM等。
因此本系统不需要外扩ROM，也不必用外置的看门狗电路。
SM89C51与SHTll连接．只需用2条I／O口线分别作为数据线DATA和时钟线SCK，并在DATA端接入1只上拉电阻，同时在Vcc及GND端接入1只去耦电容，通过相应的软件设计，即可完成数据的采集与传输。
显示器件选用南京国显的图形液晶显示模块GXMl2864。
它内含KS0108B／HD61202控制器，是一种采用低功耗CMOS技术实现的点阵图形LCD模块，有8位的微处理器接口，通过内部的128×64位映射DDRAM，实现128点、64点大小的平板显示。
它的主要功能是分2行同时显示现场节点的温度和湿度。
LCD显示模块与单片机的接口电路如图所示。
另外，为完成预定值的设置，系统设有4个预设按键，分别为加1键、减1键、设定功能选择键和设定完成确定键。
电器驱动电路控制的设备主要包括风机、吸湿机等，可分别采用固态继电器控制工作。
通过开关风机或加湿系统的工作状态，实现对测控系统的实时控制。
继电器采用交流固态继电SSR(SolidState Releys)HCA2550。
交流固态继电器是一种无触点通断电子开关，为四端有源器件，其中两端为输入控制端，另外两端为输出受控端，中间采用光电隔离，作为输入输出之间的电气隔离(浮空)，有效避免电磁干扰。
当单片机检测到温度或湿度值超出预设范围时，I／o口P1．2输出控制信号触发继电器启动电器工作，从而实现对相应设备的控制。
设计时应注意各个电器不应同时启动，以免冲击电网，这部分工作由软件延时完成。
2．系统软件设计系统软件程序基于KEILC 7．0开发平台，采用C51语言编写。
该部分程序采用模块化设计方法，主要包括以下几个模块：(1)主程序初始化主要完成系统上电后进行定时器和LCD液晶模块、通信电路的初始化，包括关掉TO外的所有中断、设定计数初值等，断开各电器设备的电源，设定各个数据的存储单元地址。
初始化完成后，系统将正常运行，并进行键盘扫描及温度的控制等操作。
(2)键盘扫描、显示子程序提供人机信息交换接口，完成温度的上、下限值的设定与显示功能，并将2个限值存入到固定单元中。
(3)温度测量、控制子程序微控制器首先发布1个启动传输时序，接着调用写时序发布温度或湿度(取决于入口参数，03H为测量温度，05H为测量湿度)的测量命令，然后延时等待测量的完成。
在完成测量后，再调用读时序读回测量结果，进行温湿度的计算，最后将实际温度值存储于固定单元中。
SM89C51比较温度预设值和实际值的大小，产生各个电器设备的启停及声光报警信号。
（三）小结SHTll是单片集成的数字温湿度传感器，所有信号的调理都在芯片内部完成，采用12C 总线实现通信，完成数据和时钟的传输，而且直接输出数字信号。