环境信息探测与控制系统(毕业答辩)精要.ppt

第一章 环境信息探测与控制系统概述 系统以 STC12C5A60S2单片机为主控制器，通过DHT11温湿度传感器、BH1750光照强度传感器、DS1302时钟芯片、人体红外传感器、火焰传感器等将环境光照强度、温度 、湿度、时间和安全状况等信息采集到单片机中，单片机进行处理后再将相应数据分别送到LCD12864液晶屏进行显示和SYN6288语音模块进行播报并存储，同时对智能报警系统和风扇进行相应控制。 毕业设计过程简介 （1）毕业设计选题； （2）元器件的选购，包括：STC12C5A60S2单片机，DHT11温湿度传感器，BH1750光照强度传感器，DS1302时钟芯片，LCD12864液晶屏，人体红外传感器，火焰传感器，语音播报模块，8片存储芯片AT24C04，220V转9V变压器，5V小风扇，7805稳压芯片，继电器，若干小按键和发光二极管等等。 （3）学习Altium Designer 09软件，进行原理图设计，画出PCB后交付工厂印制（需等待15天）； （4）学习Matlab软件，通过模拟得到系统所需的相关函数； （5）从工厂取回电路板后，进行元器件的焊接，完成后再进行硬件电路实验； （6）进行程序的编写与调试。 第二章 环境信息探测与控制系统硬件介绍 本章对系统的硬件设计分成11个模块进行了详细介绍，包括单片机选型、5V稳压电源、按键、智能报警、液晶显示、风扇调速、存储模块、语音播报模块、温湿度检测模块、光照强度检测模块、时钟模块。 第一节 单片机选型论文中给出了三个控制器选择方案，即STC12C5A60S2单片机、ATmega16单片机、MSP430F149作为控制器，比较后选择了方案一：采用STC12C5A60S2单片机做为系统的主控芯片，该单片机不仅能完全胜任系统的控制工作，其性价比更高，且指令代码和传统的8051完全兼容，软件开发更容易。STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。该单片机内部还集成了2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S,即25万次/秒），4个16位定时器，外部中断I/O口7路，通用全双工异步串行口(UART)，看门狗，60K字节的ROM，1280字节的RAM，EEPROM等。另外每个通用I/O口（共36个），复位后为：准双向口/弱来扩展I/O口, 还可用A/D做按键扫描来节省I/O口。 第二节 5V稳压电源设计 以前，做一些小的设计，由于需要的驱动能力比较小，直接用USB供电就足够了，但对于这个系统，需要很强的驱动能力，USB供电已远远不能达到要求，所以在此做一个5V稳压电源就显得十分必要了。5V电源设计采用的是LM7805稳压芯片，由于公司找不到2000UF的大电容，所以并联了五个电容。 在本设计中，并没有将电源设计在系统的PCB上，而是在PCB上预留了电源的输入接口，这样可在一定程度上降低系统的电磁干扰。此外，系统调试时要经常使用USB烧录程序，为了保护电脑的USB接口，必须将USB电源和5V稳压电源分割开，不然电源的大电流反灌，很可能会烧坏电脑的USB接口，这里的解决方案是设计了一个模拟的单刀双掷开关来解决的，使得烧录程序时，电源断开，而电源供电时，USB断开。 第三节 按键模块 调控该系统的唯一方式就是通过按键，或者说，按键是该系统能实现人机交互的唯一桥梁，这就使得该部分的设计十分关键。 该节提出了4种设计方案，经分析比较发现，方案一比方案二仅多用两个I/O口，而且更方便实现按键单击、双击、多连击、长按、短按、组合按键等；方案三因ADC转换需一定时间，不利于系统的的实时性，且选择恰当的电阻很困难；方案四对该系统有些大材小用了。最终，该系统选择方案一，且这种方案更有利于去抖。 第四节 智能报警模块  系统可根据环境温度、湿度、光照强度、是否出现火焰、有无红外波等参数，自动进行相应的报警。其中，防盗报警设计用的是人体红外传感模块，可通过按键进行有人模式和无人模式的切换：（1） 无人模式下，当有人或动物进入其感应范围则模块输出高电平，单片机检测到高电平后进行声光报警，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平；（2） 有人模式下，关闭防盗报警功能。由于该单片机只有两路PWM信号输出，所以控制蜂鸣器长滴、短滴等声音的PWM信号只有用定时器模拟。