内容发布更新时间 : 2024/11/8 8:57:27星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

浙江理工大学信息电子学院本科毕业论文

基于无线传感器网络的智能家居安放系统初步构建图可燃气体传感器加湿器电流转换电压电路信号放大机滤波电路模数转换数据处理芯片信号发送电路信号接受电路电源驱动电路显示数据处理芯片传感器节点传感器节点 图1-1 系统整体图

1.4 国内外研究现状

国内研究现状：

燃气家居安防在国外已经有相当成熟的产品，应用非常广泛，几乎每个家庭都安装使用。

我国在近20年才开展对燃气家居安防的推进，其越来越广泛地应用于社会生活的各个领域。公寓楼宇集中控制是燃气家居安防在民用方面最典型的应用，只要配备有大楼管理员的民用住宅楼均可采用这种方式。对燃气家居安防的数据采集端安装于各个单元并连接到值班室的集中监视盘。若某个燃气单元发生燃气泄漏，数据采集端动作并发出信号，显示于监视盘上。上海浦东新区的泰新大楼采用某煤气泄漏报警系统，其计算机终端与浦东新区消防署链接。

国外研究现状：

日本使用液化气始于1952年。70年代燃气用户急剧增长，到现在已达27，295，000户，然而家用燃气报警装置在70年代才开始推广。据统计1970年一年共发生将近1200起燃气事故。随着日本燃气的普及，家用燃气报警装置的研制、开发和销售发展迅速，现在已有90.1%的液化石油气已安装家用燃气报警装置。据1998年资料显示，每年与石油液化气有关的事故仅发生75起。而城市燃气管道用户发生事故率更低，在全国22，

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基于无线传感器网络的智能家居安防系统初步构建

418，186户城市燃气管道用户中一年发生事故仅为16起，家用燃气报警装置的普及也达到了89.8%，可以说，家用燃气报警装置已成为日本家庭生活的必备品。

日本为了大力普及和宣传家用燃气报警装置，于1986年元月，官民共同组织“安全的液化石油气燃具普及谈心会”发起了“安全的液化石油气燃具普及100%”的活动，直至1993年7月，家用燃气报警装置普及率达到95.8%，基本实现了“将燃气事故减小到1/5”。 1.5 小结

本章简要的介绍了智能家居安防系统的背景、概念、特点和应用。并且介绍了本课题研究内容研究目的、研究意义、主要研究内容及创新点，还对与本课题相关国内外研究现状做了相关的介绍

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第二章 智能家居安防系统整体方案设计

本章主要介绍了智能家居安防系统的整体功能结构，以及相应的系统设计方案等。 2.1 智能家居安防系统的系统结构

传感器信号信号跟随与放大模数转换微处理器无线收发模块PC机串口通信微处理器无线收发模块家电控制模块家电

图2-1 智能家居安防系统的整体系统结构

智能家居安防系统的整体系统结构如图2-1所示。

采集模块：采集模块的任务是完成信号的采集与传输。传感器信号经信号跟随电路滤波以后将相对阻抗较小的信号传输给信号放大电路，使信号的满偏值与模数转换芯片的基准电压相对应。模数转换芯片将经过滤波与放大的传感器信号进行模数转换。采集端微处理器以查询方式读取经模数转换后的数字量信号，经过相应的数据处理后通过无线收发模块将数据发送出去。

接收模块：数据接收模块通过无线收发模块读取信号采集模块发送过来的经过处理的数据。并将数据通过串口传送给后台处理软件显示预处理。同时以中断方式读取后台

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基于无线传感器网络的智能家居安防系统初步构建

处理软件发送过来的命令字，响应命令控制字符并打开相应的家用电器（如排风扇等）。 2.2 系统设计方案 2.2.1 系统性能指标

后台处理软件模块实现功能：

（1）设置串口参数（与下位机串口参数匹配），包括波特率，数据位，奇偶校验位，停止位等。

（2）接收数据，通过串口接收数据，对数据进行相应的处理。

（3）显示，以直观图形和数据双重形式将接收到的数据实时显示给用户。 （4）存盘功能，将接受到的数据以文件形式存入PC机，以便用户查找和做相应的分析。

（5）预警功能，根据初始设定，判断接受到的数据是否超过预警上限。若超过预警上限，向下位机发送电器控制的命令控制字，打开或关闭电器（排风扇）。

下位机模块实现功能： （一）数据采集模块实现功能： （1）传感器电压信号的滤波与放大。

（2）将放大后的电压信号转换成相应的数字量信号。

（3）读取转换后的数字量信号，并通过无线收发模块将信号发送出去。 （二）数据接收模块实现功能

（1）通过无线收发模块读取数据采集模块发送过来的数据。 （2）将读取到的数据通过串口发送给后台处理软件。

（3）以中断方式读取后台处理软件发送过来的命令控制字，并根据读取到的命令控制字开启或关闭相关家电（排风扇等）。 2.2.2 系统设计原理

数据采集模块原理图：

如图2-2所示。传感器电信号经过信号的跟随与放大，经模数转换芯片将采集到的模

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拟信号转换为相应的数字信号。经处理芯片与发送模块将数据发送出去。

传感器信号跟随放大电路数模转换处理与发送数据 图2-2 数据采集模块

家电控制模块原理图：

工作原理：如图2-3所示，当P1.0口置低电平时，光电耦驱动模块将电流信号转换成电压信号，继电器导通，电器启动。

P1.0口光耦驱动模块继电器家电 图2-3 家电控制

2.3后台处理软件部分所实现的功能

后台处理软件部分实现功能主要有：

第一、对下位机采集到的信号进行相应的数据处理。

第二、通过实时动态曲线（或实时动态柱状线形式）和数据双重形式显示给用户。 第三、根据初定预警上限值，向下位机发送相应的电器控制信号。 后台处理软件功能流程图如图2-4所示：

当程序接收到串口数据时，以图形和数据双重形式显示给用户，并同时进行数据存盘备份。判断接收到数据是否超过初始设定上限，若超过初始设定上限，发送字符“1”到串口，若数据超过上限后再次恢复到初始设定上限以下，发送字符“0”到串口。

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