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家庭電路設計原理范文1
一、研究背景及意義
隨著人們生活水平的提高，汽車正迅速步入家庭，汽車內的空氣污染問題逐漸受到人們的重視。汽車內產生的病毒、甲烷、苯、一氧化碳等污染氣體能使人產生的困倦，無力、胸悶、精神恍惚，嚴重的可以猝死。所以汽車給人們帶來便利的同時也給人們帶來了很多安全隱患，而不斷提升的生活質量要求和日益增強的健康關注程度使得人們對汽車內空氣環境與舒適性的要求越來越高。本設計利用QS-01空氣質量檢測器對汽車內的空氣質量進行檢測，該空氣質量檢測系統利用QS-01空氣質量檢測傳感器對有害空氣的感應靈敏度原理，對電路進行開發設計，傳感器感測到高濃度空氣污染物時發出報警，并及時對有害空氣進行凈化處理；當空氣質量符合要求時，發出語音提示空氣質量正常。
二、QS-01空氣質量檢測的實現
（1）QS-01空氣質量檢測工作原理
QS-01是一種二氧化錫半導體氣體傳感器，對各種空氣污染源具有較高的靈敏度，并具有快速響應的特點，其振動頻率為100cmp，震動垂直高度為4nm，感應部位為二氧化錫（SnO2）。它在正常工作前需要預熱4-5分鐘，給加熱絲Rh供電，待內部溫度高達200～300℃時（傳感器外殼微熱，不會燙手），污染源氣體和空氣中的氧氣會在高溫中發生氧化反應，這時敏感體表面電阻Rs中的游離子會捕捉反應中的離子形成電子，相繼形成電流，相對應的就是RS的電阻值會降低，這時候取其RS兩端的電阻值與潔凈空氣中的Rs值做對比，結合“靈敏度特性曲線圖”可知道其污染程度，污染越大，反應中離子越多，捕捉形成電流越大，其阻值相對越小，反之亦然。
圖1 空氣檢測原理圖
圖2所示的靈敏度曲線，是傳感器電阻Rs與氣體濃度之間的關系的靈敏度特性，傳感器阻值減少與氣體濃度增加之間呈現對數關系。
（2）傳感器測量誤差分析
當空氣質量傳感器置于污染物中時，其阻值
中負載電壓Vrl的變化是由傳感器內部的敏感體表面電阻Rs變化引起的，其Rs易受溫度和濕度的影響。但考慮到本設計的工作環境是在汽車內，對系統信號采集不會產生較大影響，可只考慮溫度對傳感器的影響，只考慮溫度對傳感器的影響。
QS-01的工作溫度是0℃～40℃且在相對濕度于95%、溫度為20±2℃時靈敏度最好，其靈敏度為Rs（混合）/Rs（空氣）。當溫濕度變化較大時會對Rs及靈敏度產生影響。當汽車封閉一段時間后，本系統在不同溫度的測試結果如表1所示：
表格1 測試數據結果
三、硬件電路設計
（1）傳感器內部電路分析
本系統選用的日本進口QS-01空氣質量傳感器，高靈敏度、低污染，響應時間快速。其外部采用塑料外殼，3個引腳，內部的光敏半導體材料分布在鋁基上，鋁基上引出電極，在基底背面鍍了一層氧化釕作為加熱器，他們都封裝于塑料殼內，可在極低的功耗下獲得極好的感應數據，對于轎車內以及室內的空氣質量檢測非常適合。硬件原理圖如圖3所示，引腳1用于5V電源供電，引腳2接負載電阻與單片機進行通信，引腳3為接地端或者接電源負極。
圖3 傳感器內部電路連接
（2）傳感器電路設計模塊
當空氣中污染物濃度發生變化時，光敏半導體感應到變化導致其電阻變化，從而引起RL上的電壓值發生變化，我們將電路設計為數字輸出和模擬輸出。電路設計圖如圖4所示。
（一）數字信號輸出：將傳感器的輸出電壓信號送入LM393單限電壓比較器，調節Rz設定參考電壓Ut，當空氣中的污染氣體濃度合格時UnUt，DOUT輸出低電平。
（二）模擬信號輸出：傳感器將采集到的模擬濃度信號直接在AOUT輸出，經過AD7705進行模數轉換，將信號送入單片機處理。使用這種輸出方式我既可以計算出污染氣體的濃度，還可以確定出污染氣體的種類。
通過分析采用兩種輸出相結合的方法。在DOUT輸出的一個高（低）電平到單片機去請求中斷。若為低電平，此時單片機響應中斷請求并啟動AOUT端數據的采集，AOUT端口輸出的模擬信號，經過AD7705模數轉換芯片將信號送入單片機進行分析處理后，便可在顯示屏顯示出相應污染物的濃度，同時啟動語音播報模塊；若為高電平，則表示氣體合格。此電路具有很好的抗干擾能力，而且所用芯片的靈敏度也較高，完全可以滿足本系統的設計要求。
圖4 傳感器電路設計圖
（3）模數轉換AD7705模塊
此系統選用16位∑-A/D轉換器AD7705，此A/D轉換芯片由緩沖器、增益可編程放大器、調節器、可編程數字濾波器等組成，能夠直接將傳感器檢測到的微弱小信號進行A/D轉換，它具有高分辨率，寬動態范圍，自動校準，優良的抗噪聲性能以及低電壓低功耗等特點，適合于轎車內空氣質量檢測中微小信號處理的需要。其電路設計如下圖5所示。
圖5 A/D轉換模塊電路圖
（4）語音播報模塊
語音播報模塊使用中文語音合成芯片SYN6658[7]進行語音播報。SYN6658語音合成芯片與單片機通信示意圖如圖6所示：
圖6 語音播報示意圖
該語音合成芯片SYN6658提供一組全雙工的異步串行通信接口，利用TXD和RXD實現與單片機進行數據傳輸，通過UART接口接收單片機發送的命令和數據，實現文本信息的語音合成輸出，由揚聲器進行語音播報。當單片機接收到信號判斷出空氣質量是否合格時啟動該語音模塊。
四、軟件設計
本系統的軟件設計主要包括了轎車內的空氣濃度數據采集、按鍵掃描、語音報警以及LCD12864液晶顯示。首先單片機初始化，按鍵掃描進行標準值的設定，傳感器檢測汽車內空氣質量，傳感器采集環境數據并進行線性擬合數據，LCD顯示空氣濃度值；當前值與標準值比較，當超出允許范圍時，進行報警提示。主程序的流程設計如圖7所示。
五、結論
家庭電路設計原理范文2
【關鍵詞】STC89C51；直流電機；無線遙控；光敏傳感器
1.引言
隨著社會經濟的高速增長，人民生活水平的不斷提高，人們對家庭生活舒適性的需求越來越強烈。遙控電動窗簾在最近幾年得到迅速發展，并廣泛應用于智能大廈、高級公寓和別墅等領域，只要遙控器輕按一下，窗簾就自動開合（百葉窗可以自動旋轉），非常方便。在本次設計中，主要研究的是利用STC單片機的無線遙控窗簾電路的設計。
2.系統方案設計原理
本設計主要由單片機最小系統、無線發射、接收模塊、按鍵部分、電機控制執行部分和限位開關組成，采用8位的STC89C51單片機做控制器，程序采用C語言編程。利用直流電機正反轉，實現控制窗簾的開關。無線遙控是由SC2262/SC2272 編碼解碼芯片組成的無線發送接收模塊，通過SC2272接收輸出端D0、D1、D2、D3輸出信號控制單片機，再利用單片機控制L298N來控制直流電機。利用限位開關來控制窗簾停止，防止過卷。系統框圖如圖1所示：
3.硬件電路設計
3.1 光敏智能識別模塊
在可見光范圍內，該器件的輸出電流與外界光照強度有良好的線性關系，這樣我們就可以方便地通過一個三極管將其轉換成電壓信號，具有良好的靈敏度。
3.2 按鍵設計
常用的按鍵有三種：機械觸點式按鍵、導電橡膠式和柔性按鍵（又稱觸摸式鍵盤）。機械觸點式按鍵是利用機械彈性使鍵復位，手感明顯，連線清晰，工藝簡單，適合單件制造。但是觸點處易侵入灰塵而導致接觸不良，體積相對較大。
但是由于客觀條件與經濟能力有限，本系統采用機械觸點式按鍵。
3.3 無線發送、接收設計
SC2272是一款用以解碼的芯片，編碼芯片SC2262發出的編碼信號由：地址碼、數據碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片SC2272接收到信號后，其地址碼經過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應的數據腳也輸出高電平，如果發送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續發射。當發射機沒有按鍵按下時，SC2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發射電路不工作，當有按鍵按下時，SC2262得電工作，其第17腳輸出經調制的串行數據信號，當17腳為高電平期間315MHz的高頻發射電路起振并發射等幅高頻信號，當17腳為低平期間315MHz的高頻發射電路停止振蕩，所以高頻發射電路完全受控于SC2262的17腳輸出的數字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK調制）相當于調制度為100%的調幅。無線接收模塊R02A與單片機的接線圖如圖3所示。
3.4 正反轉狀態指示
本功能采用在直流電動機兩側并接發管二極管實現，正轉時綠燈亮，反轉時紅燈亮。
顯示模塊接線電路圖如圖4所示。
3.5 系統總原理圖（如圖5所示）
4.軟件設計
本系統按鍵采用高電平有效模式。當有按鍵按下時，無線發射模塊發出信號，接收模塊解碼后響應相應功能，當限位開關閉合時，說明窗簾已經到達指定位置，停止轉動。
本設計的程序采用的是“狀態機”的思想，它分為四個狀態：電機正轉狀態，電機反轉狀態，窗簾打開狀態，窗簾關閉狀態（程序的默認狀態）。如果光照強度高于參考值，同時窗簾處于關閉狀態，電機正轉，從而打開窗簾；如果光照強度高于參考值，但是窗簾已經處于打開狀態，則電機不轉。如果光照強度低于參考值，同時窗簾處于打開狀態，電機反轉，從而關閉窗簾；如果光照強度低于參考值，但是窗簾已經處于關閉狀態，則電機不轉。
參考文獻
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家庭電路設計原理范文3
【關鍵詞】癱瘓患者監護儀 單片機 無線技術
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2016）06C-0183-02
由于癱瘓患者無法感知自身身體變化情況，因此在家庭康復治療中對癱瘓患者的監護工作一般都是依靠護理人員的記憶或記錄來掌握物理治療時間、吃藥時間、防褥瘡翻身時間、體溫變化，依靠定時或不定時地查看患者狀態來確定其便溺情況。
目前市場上的便攜式多參數監護儀擁有監測血壓、血氧飽和度、心電圖、體溫、脈搏、呼吸等生理參數的功能，針對醫院病房應用。這類監護儀成本高昂，功能過于醫學專業化，不適用于家庭監護應用。有一類家庭使用的心電監護系統，屬于心電圖儀的范疇，這與家用型血壓儀、電子體溫計等儀器一樣，屬于測量某一生理參數的醫療儀器，這類醫療儀器多用于健康狀態的檢測，并不適用于癱瘓患者家庭監護。
針對以上問題，設計一種家用癱瘓患者監護儀，具備心率監測與記錄功能、體溫監測與記錄功能、翻身時間提醒功能、小便提醒功能、環境溫濕度監測功能、無線監護提醒功能，適用于癱瘓患者的家庭監護。
一、系統總體設計
家用癱瘓患者監護儀包括病患端主機、護理員端分機兩大部分。病患端主機與護理員端分機之間通過無線數據通信進行連接。病患端主機包括主中央控制模塊、體溫與心率監測模塊、小便報警模塊、溫濕度監測模塊、主無線數據通信模塊、主顯示與報警模塊。護理員端分機包括副中央控制模塊、副無線數據通信模塊、副顯示模塊。每套儀器至少配備一個病患端主機與一個護理員分機，如果有需要，可在家里不同房間安裝多臺護理員分機。系統總體結構框圖如圖1所示。
系統采用的無線網絡拓撲為星形連接方式，病患端主機作為中央節點負責執行通信控制策略，每一個護理員端分機只與主機進行通信。無線網絡拓撲示意圖如圖2所示。
二、硬件設計
（一）病患端主機電路設計
主中央控制模塊作為主機的核心，接收并處理、保存溫濕度監測模塊、體溫與心率監測模塊、小便監測模塊傳來的數據信息，當各個信息采集電路被觸發時發出護理信號并同時發出報警信號。主中央控制模塊采用C8051F410單片機設計，這是一款內置振蕩電路、ADC、RTC模塊的51內核單片機，能夠方便、高效地完成儀器的設計與開發。實時時鐘用于在預設的監護時間到來時發出警報信號來提醒護理人員為患者進行物理治療、吃藥或翻身。主機電路原理圖如圖3所示。
采用溫濕度傳感器DHT22設計溫濕度監測模塊，負責室內溫濕度監測。體溫與心率監測模塊包括溫度傳感器DS18B20探頭與光傳感器OPT101，用于測量患者的體溫與心率。
小便監測模塊用于檢測患者是否小便，該模塊包括自制探頭（TP）、電壓比較器LM339。在PCB設計時探頭的兩個管腳呈U形走線，當探頭干燥時兩個管腳處理斷路狀態，當探頭沾水時兩個管腳接觸水分形成短路；探頭的兩個管腳通過電壓比較器與單片機的輸入端連接。
主顯示與報警模塊用于顯示各個監測模塊監測所得的數據，在接收到報警信號后進行報警，用于提示護理人員，該模塊包括12864液晶顯示模組和聲光報警電路。
采用無線數據傳輸模塊nRF24L01設計主無線數據模塊，只需要占用單片機6個IO口即可完成高速SPI連接；該模塊負責將主中央控制模塊發出的護理信號通過無線通信的方式發送至護理員端分機，可以滿足家庭范圍內的使用需求。
（二）護理員端分機電路設計
護理員端分機包括副無線數據通信模塊、副中央控制模塊、副顯示與報警模塊。該護理員端分機從硬件結構上繼承主機，裁剪了相關的傳感監測模塊，作用是接收信息與指令并提示護理人員。分機同樣采用C8051F410設計控制電路，采用nRF24L01完成無線通信功能，采用12864液晶顯示模組完成顯示功能。
其中副無線數據通信模塊接收到病患端主機的無線護理信號，并將該護理信號輸送至副中央控制模塊，副中央控制模塊根據護理信號發出報警與顯示命令，副顯示與報警模塊接收到報警命令后發出警報，并將該護理信息并顯示在顯示屏上，用來提醒護理人員及時進行護理。分機電路原理圖如圖4所示。
三、軟件設計
本文設計的控制軟件分為兩大部分：病患端主機程序與護理員端分機程序，主機由事件與時間觸發發送數據，分機作為數據的接收方一直處于被動接收模式下。使用C語言編寫源程序，采用功能模塊化編程思想，模塊化的函數具備可復用的特點，有利于實現、調試主機與分機之間類似的功能，例如無線數據收發、顯示與報警等功能。保證無線網絡的可靠性將是該儀器軟件設計工作的重點，在此基礎上還應該盡量降低護理員端分機的功耗。
根據nRF24L01數據手冊，該器件支持睡眠模式用以節省功耗，當接收到數據時自動被喚醒。在增強型SchockBurstTM模式下可配置2.400至2.525 GHz的通信頻率與多達125個頻道，收發雙方必須配置為同樣的頻率與頻道。分機收到數據時自動進行CRC校驗，在開啟“自動應答”后，一旦檢驗正確即自動回復應答信號，主機的接收到應答信號后可確認數據已被成功接收。
利用以上特性，家用癱瘓患者監護儀的工作機制以應急請求為主，定時查詢為輔：系統初始化時主機主動查詢分機是否已聯網，若與分機聯網成果則進入睡眠模式；當緊急事件發生時，或人工設置的報警計時器溢出時主機退出睡眠模式并將相關數據發送給分機；若時限內沒有收到應答信號則認為通信失敗，主機啟用自動重發；當自動重發達到次數上限后重新查詢分機聯網狀態。軟件流程圖如圖5所示。
該癱瘓患者監護儀使用單片機與傳感器開發，成本低廉，工作性能可靠，具有非常高的性價比。能夠解決癱瘓患者家庭監護中的諸多現實問題：能夠測量并記錄患者心率，護理人員可通過心率的突然變化來判斷是否應檢查患者的大便情況與其他突發狀況；能夠測量并記錄患者體溫變化情況，方便護理人員掌握患者的基本健康情況；可以定時提醒物理治療時間、吃藥時間、翻身時間，方便護理人員很好地掌握護理當中繁瑣的時間安排；能夠通過蜂鳴器提醒護理人員患者小便情況；能夠監測環境溫濕度，方便護理人員根據具體情況調節環境。
該儀器能夠通過無線通信方式將患者信息發送至護理員端分機，護理人員不用一直守在病患身邊，即可了解病患情況。方便了家庭監護中護理人員的活動，不需要護理人員時時刻刻都守護在病床旁，就能對監護時間進行非常準確的安排和掌握。在很大程度上保證了癱瘓患者本身的健康狀況，避免了患者小便長期不處理導致的皮膚發炎，避免了臥床姿勢長期不換的褥瘡；也很好地提高癱瘓患者家庭監護的工作效率，減少了護理人員很多工作量，提高了家庭監護中病患的生活質量。
【參考文獻】
[1]曾友燕.老年家庭護理需求與服務內容的研究[D].第二軍醫大學，2007
家庭電路設計原理范文4
關鍵詞： 家庭監控；電話網絡；DTMF
中圖分類號：TP7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）0110108-01
0 引言
近年來隨著電子通信技術的發展和物質生活水平的不斷提高，特別是人們對自己的個人安全和家庭財產安全越來越重視，防盜報警系統已經慢慢深入到人們生活當中，但傳統的人防物防形式已經難以適應當今社會新形勢發展的需求。電子通信技術的進步和普遍應用，實現了社區安全防范系統從本地向遠程監控的發展，從社區的周邊防范向家庭內部防控逐漸靠攏，基于通信設備的家庭防盜報警系統迅速崛起。本文介紹的就是利用通信設備而設計的一種報警系統，可以實現多路探測和通過電話線自動撥號的遠程報警功能。該系統只需直接并聯在電話線上就可使用。在使用之前用戶需將探測裝置安裝在被監視的場所，設置接警電話號碼即可。
1 系統組成及框圖
家庭智能遠程報警系統由報警主機、熱釋紅外感應器、遙控器等部分組成。系統采用分模塊設計，各模塊之間可靈活組合。系統框圖如圖1所示。
感應器作為整個系統的監測部分，用來監視陽臺、門窗等盜賊容易進入的通道。正常情況下處于守侯狀態，當有人進入監視范圍時，可捕捉到盜情信息，觸發報警通過無線收發模塊向室內的主控制器發射信號，當主控制模塊接收到報警信號向預留在撥號器中的手機（座機）號碼進行撥號，撥通后，將預留在語音芯片中的報警提示傳給對方進行報警。
2 軟件設計
軟件設計分為振鈴檢測程序設計和自動報警程序設計。程序流程圖如圖2和圖3所示。
3 單元電路設計
3.1 遙控模塊設計
本產品可用遙控器控制，也可以用電話進行控制。遙控器體積較小，易于攜帶，電路采用聲表面波諧振器穩頻，頻率穩定度很高。編碼芯片采用寬體貼片的2262S，電源使用12V 遙控專用電池，使用電池可減小電路干擾，避免出現誤報現象[1]。
3.2 感應器電路設計
該系統采用被動式的熱釋電紅外人體感應器進行盜情檢測，由電源部分、傳感器信號處理電路、觸發電路、編碼電路、無線發射電路組成。吸頂式安裝可以形成較大的檢測范圍，為提高傳感器的靈敏度可在前面加上菲涅爾透鏡，使傳感器的檢測更有方向性。當傳感器監測范圍內有人移動時，傳感器輸出微弱的信號，經紅外傳感信號處理電路前置放大后，送往觸發電路，觸發電路觸發編碼電路進行編碼，然后調制315M載波，經發射電路送往主機。
3.3 信息傳送模塊的設計
信息傳送模塊包括電話信號處理模塊（振鈴檢測、自動摘機/掛機）、語音傳送及撥號模塊等組成?？驁D如圖4所示。
電話信號處理模塊主要有光電耦合器4N35、繼電器、穩壓二極管IN4751、整流二極管IN4001以及33K電阻組成。
當用戶被呼叫時，電話線輸出正弦波電流，幅度為25v、周期為5s（1s通4s中斷），此時，22v穩壓管被擊穿，光電耦合器的發光二極管有電流通過而發光，使光電耦合器的光敏三極管受到照射導通，利用振鈴電壓高的特點，在主控模塊AT89C51的P3.2年管腳可獲得很標準的方波，通過對方波的計數實現10或15秒的等待，隨后AT89C51的P2.7輸出高電平，繼電器工作將22k電阻接入電話線，電話線流過30mA的電流，電話認為已進入摘機通話狀態。通信結束后主控模塊發出掛機指令，P2.7輸出低電平，繼電器停止工作，完成掛機任務。
系統呼叫有語音存儲和撥號部分組成，撥號部分采用雙音多頻（DTMF）發送接收器件MT8888芯片，語音存儲芯片采用ISD25120。 MT8888是可直接與單片機進行通信的雙音多頻（DTMF）發送和接收器件，可執行互接撥號器功能。初始化時對狀態寄存器（SR）、控制寄存器A（CRA）和控制寄存器B（CRB）的讀寫設置MT8888為雙音多頻（DTMF）工作模式。 MT8888通過主控制器對雙音多頻（DTMF）信號進行接收和發送，MT8888的13腳為中斷請求信號，輸出方波，89C51通過記數5秒來判斷通話狀態，通話狀態檢測和其他控制信號共同對系統進行控制。ISD25120為語音芯片，預先錄制報警音頻，系統摘機建立通話后，89C51通過片選信號選中芯片并發送地址，該段地址的音頻可以通過SP-和SP+輸出至電話線。
4 結束語
本文闡述了遠程監控系統方案設計和結構組成，產品基于社會上很普及的公用電話網絡，無需專門布線，成本低廉，易于推廣。軟硬件的設計已經過測試，系統工作穩定，運行可靠，具有很高的經濟價值和社會價值。
參考文獻：
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家庭電路設計原理范文5
【關鍵詞】LED驅動器；PT4115；大功率LED
照明是人類消耗能源的重要方面，在電能消耗中，發達國家照明用電占發電總量的比例是19%，我國也達到12%。隨著經濟發展，我國的照明用電將有大比例的提高，因此綠色節能照明的研究越來越受到重視。LED作為一種固態冷光源，是繼白熾燈、熒光燈、高強度放電燈（如高壓鈉燈和金鹵燈）之后的第四代新光源。基于白光LED的固態照明，是一種典型的綠色照明方式，與傳統光源相比，具有節能、環保、壽命長、體積小、安全可靠等特點，代表著照明技術的未來，并符合當前政府提出的“建設資源節約型和環境友好型社會”的要求?？梢灶A見不久的將來，LED必然會進入普通照明領域取代現有的照明光源。
家庭，公司等場所對于光的需求不僅僅是照明，從美觀家裝角度出發，室內照明趨勢應兼具美觀，節能。本設計就是一款可應用于室內美觀、照明的LED燈驅動器
一、總體設計
該設計了以ATMEGA16單片機為核心的多種模式可調光LED驅動系統，采用PT4115大功率LED恒流驅動方案，可以實現多種模式調光。利用ATMEGA16作為控制器，通過PT4115（是一款連續電感電容導通模式的降壓恒流源）來驅動LED。采用傳統的調光方式即PWM（脈寬調制）技術，系統輸出一定的頻率的數字脈沖，反復開關LED驅動器，通過改變數字脈沖的占空比來調節LED大功率燈珠的亮度，占空比可在0%～100%之間變化，LED大功率燈珠的亮度可在很寬的范圍內變化，保證LED大功率燈珠的亮度可以適應不同的應用場合。本系統有紅、綠、黃3個3W LED大功率燈珠，各自采用單獨的驅動電路，亮度可以單獨調整，互不影響。本設計是基于PT4115的高效率的大功率LED恒流驅動解決方案。該種驅動電路簡單、高效、成本低，適合當今太陽能產品的市場化發展。系統總設計流程如圖1。
二、軟件設計流程
本系統軟件由控制信息采集模塊、數據轉換模塊、狀態顯示模塊，PWM數字脈沖發生模塊，調光模塊組成。軟件工作流程如圖2。
1.調光模塊
該模塊根據采集到的控制旋鈕的電壓值來調節PWM的占空比，實現對LED燈的亮度的調節；根據各個按鍵的狀態來設置調光模式。
模式一：3個PWM的波形（相位和占空比）一樣，即3個LED燈的亮度保持一致。LED指示燈0點亮，其他指示燈熄滅，表示系統處于調光模式1。
模式二：3個LED燈可以單獨調光，互不影響。3個LED燈對應著3個控制旋鈕，每個控制旋鈕控制相應的LED燈，系統根據控制旋鈕的電壓值來調節各個PWM的占空比，改變各個LED燈的亮度。LED指示燈1點亮，其他指示燈熄滅，表示系統處于調光模式2。
模式三：3個LED燈同時閃爍。3個LED同時從最暗慢慢變亮，然后，從最亮慢慢又變到最暗，這樣反復循環，實現LED燈的閃爍。LED指示燈2點亮，其他指示燈熄滅，表示系統處于調光模式3。
本設計應用的是3盞LED燈，根據個人需求，可以增加和減少。部分代碼見圖，其余主要代碼省略。
2.PT4115大功率恒流驅動模塊
系統設有三個恒流驅動模塊，每個模塊都可獨立地工作，每個模塊的電源可以通過單獨的開關來控制，當開關斷開時，整個電路停止工作，相應的LED大功率燈珠熄滅，當開關接通時，LED大功率燈珠的亮度受單片機的控制?；赑T4115設計的大功率LED恒流驅動模塊原理圖如圖3所示。
三、總結
本設計是基于單片機控制的大功率LED恒流驅動的原理，并做了成品，進行了一系列的調試。驗證了基于PT4115實現驅動大功率LED的可行性，而且效率也可以達到90%以上。而且這種驅動電路簡單、高效、成本低，很適合市場化的發展，尤其在照明和裝飾景觀上有一定的優勢。
參考文獻
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作者簡介：
家庭電路設計原理范文6
關鍵詞： GSM；煤氣泄漏；傳感器；報警；智能處理
The design of gas concentration detector based on GSM
MA Zhongheng， LI Houjie， LUO Jingchao
（ College of Information & Communication Engineering， Dalian Nationalities University，Dalian Liaoning 116600，China）
Abstract： The widespread use of the gas brings human beings lots of convenience， which not only improves the quality and efficiency of life， but also reduces the environment pollution. However， gas has a certain risk， once the different degree of leakage occurred， if not handled in time，it may cause a toxication ， even an explosion， threating the safety of people and property. Due to the security risks caused by gas leakage， it has been a problem how to realize the unified intelligent control and early warning of the leakage. In this paper， the design of a new type of gas concentration detector，which is based on GSM as the communication module， and takes STC89C52 Microcontroller as the main controlling chip. With the use of MQ-2 gas sensor and ADC0809 chip ，the detecter can collect the information of gas leakage. The detector realizes the identification and intelligent control of gas concentration and it can send alarm， so it’s more convenient and valuable for the users to communicate with intelligent equipment .
Keywords： GSM； gas leakage； sensor；alarm； intelligent processing
0 引 言
近年來，液化氣、燃氣等可燃性氣體在家庭中的使用需求正日漸攀升，但是這些氣體易燃、易爆，使得隱患事故頻見報導。一旦氣體泄漏時不能做到及時發現與處理，就會給家庭甚至鄰居帶來災害，甚至將威脅到廣大群眾的人身與財產安全。針對煤氣泄漏而形成的各類的各種安全隱患，家用煤管道氣體泄漏報警器即已成為應對煤氣泄漏的重要手段。當前，GSM 是應用最為廣泛的移動電話標準。全球已有超過200個國家和地區的10余億人正在使用GSM電話。所有用戶可以在簽署了"漫游協定"移動電話運營商之間自由無礙地實現漫游。將前述二者加以結合則可看出，基于GSM的煤氣濃度檢測器正在日常生活中發揮著舉足輕重的關鍵作用，因而已然成為時下具有高度需求和發展價值的研究方向。本文即圍繞這一內容給出系統論述和設計方案。
1 系統方案設計
控制設備的主要原理通過MQ-2氣體傳感器檢測可燃氣體，輸出模擬電壓值，模擬信號再通過ADC0809芯片轉換為數字信號，STC89C52單片機將作為主控單元讀取數字信號，并將數據顯示在數碼管上。當煤氣濃度超限時，發出聲光報警信號，系統就會自動關閉煤氣閥門，打開排氣風扇，再通過GSM短信模塊發送報警短信給手機用戶。本方案能夠實現遠程監測、智能診斷以及遠程管理功能，提供一個開放的基礎構架，并具有高可靠性、分散控制、集中監視和集約管理的優良特性。
2 系統硬件電路設計
單片機煤氣濃度檢測器系統的硬件主要有7部分，即單片機主控模塊、氣體濃度檢測模塊、數碼管顯示模塊、聲光報警模塊、GSM短信報警模塊、按鍵模塊、繼電器電路。硬件電路設計可如圖1所示。
2.1單片機微控系統電路
對于煤氣濃度檢測器，為了獲得良好操作實踐、且完備呈現其使用效果，此次設計選用STC89C52單片機作為控制芯片。最小系統將STC89C52芯片定制為整個電路的中央控制器，內部有4KB閃爍存儲器，復位電路用，晶振電路。微處理器構成了最小應用系統后，只需將單片機接上時鐘電路和復位電路，便可以進入正常工作。該系統與其他最小系統相比，省去了外擴程序存儲器的設計工作。單片機微控制電路如圖2所示。
2.2氣體檢測電路
氣體檢測電路分為2個部分。主要部分是氣體傳感器，可將檢測到的氣體而產生的電壓信號傳送給ADC0809，再通過ADC0809內部的模數轉換電路將模擬信號轉換成數字信號供送至單片機用于判定識別，單片機將依據讀取的相應數值控制調整電路工作狀態。MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫（SnO2）。當傳感器所處環境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的升降變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。MQ-2氣體傳感器對丙烷、煙霧的靈敏度頗高，對天然氣和其它可燃蒸氣的檢測也堪稱理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多累場合優質應用的低成本傳感器。具體到研發設計中，首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿則啟動 A/D轉換，此后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A/D轉換完成，EOC變為高電平，指示A/D轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平時，輸出三態門打開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。本文設計實現的采集電路的總體原理如圖3所示。
2.3 GSM模塊電路
本次設計采用了sim900A芯片作為開發芯片，模塊主要由GSM基帶、存儲器、GSM射頻、天線接口、其他接口共同構建組成。GSM是全球移動通信系統（Global System for Mobile communications） 的簡稱，同時也是當前流行廣泛的移動電話標準。設計時，對其空中接口采用了時分多址技術。同原初GSM相比，現有GSM的信令和語音信道均已實現了數字化。因此GSM將可視作為第二代（2G）移動電話系統。模塊接入微控制器、并插上SIM卡即能和普通手機用戶通信。
3 智能報警設備
智能報警設備由紅色發光二極管、蜂鳴器、GSM短信模塊提供功能組成。LED紅色發光二級管是一種固態的半導體器件，可以直接把電轉化為光，并具備使用壽命長，光電轉換效能高、而且節能等長足優點。該系統選取紅色燈指示作為報警信號，當紅燈閃爍時，說明煤氣濃度已超過安全值。采用四位共陽數碼管顯示煤氣濃度數值。信號經A/D轉換后，再由單片機處理，并將數據顯示在數碼管上，提示人們需及時做出判斷。LED紅色二極管可用于視覺上的警示，而蜂鳴器則用于聲音上的報警，GSM短信重點用于當無人在家的情況下來發出預警。
4 系統軟件設計
4.1 主程序設計流程
本文設計的GSM煤氣濃度檢測器是以STC89C52 單片機為控制核心、并由MQ-2 型傳感器來檢測氣體濃度。傳感器將檢測到的氣體濃度電壓信號經A/D 單元轉換后，轉換可得的數字信號就送入STC89C 52 單片機內，由其對氣體濃度信號執行比較處理并顯示在數碼管上，由此即可判斷氣體濃度值是否大于報警規定值。當氣體濃度處于正常數值范圍內，聲光報警系統不會發出警報；但當氣體濃度大于設定值時，報警系統則發出警報聲并啟動紅燈閃爍。然后繼電器關閉煤氣電磁閥，啟動排氣風扇，把有害氣體排出室內。同時，GSM短信模塊自動給用戶發送提醒短信。本系統所有程序均采用C 語言來實現編寫調制，設計的主程序流程如圖5 所示。
4.2 程序調試
本程序使用Keil 軟件對程序進行設計并組織調試。Keil C51 軟件為美國Keil Software 公司的研發產品，是51 系列兼容單片機C 語言軟件開發系統，與匯編語言相比，其在功能上、結構性、可讀性、可維護性上具有明顯的優勢。
5結束語
綜合考慮設計要求、使用環境、加工成本等因素，所以選用MQ-2型氣體傳感器。MQ-2型氣體傳感器主要對以氫氣為主的城市煤氣、天然氣及液化石油氣具有良好的敏感特性，并且同時表現出響應回復快，工作穩定、時間長等明確優點。在系統單片機控制電路設計中，采用STC89C52單片機作為核心芯片，可以充分利用其高速數據處理能力，并實現了系統儀器簡單化和智能化，使儀器具有結構簡單、性能穩定、體積小巧，成本低廉等穩定特點。氣體報警能實時進行氣體濃度檢測工作，當氣體的濃度大于設定的濃度時，發光報警。然而對于該系統，仍然存在不足之處。如：室內煤氣發生泄露，氣體不能及時排出；室內沒有反饋系統，不能實現自動關斷危險氣源。所以，增加智能排氣扇功能，以便在發生警報時將有害氣體盡短時間排出。此外，還增加了互聯網功能，當報警器報警時，主機會給用戶手機發送消息，提醒用戶發生煤氣泄露。為智能家居的理想規劃實踐奠定了基礎，具有一定的現實推廣價值。
收稿日期：
參考文獻
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