室内外环境监测报警系统设计报告.docx
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太原工业学院大学生科技创新
室内外环境监测报警系统
设计报告
系部名称：
电子工程系
项目名称：
室内外环境监测报警系统
指导教师：
陆锋
申请者：
冯国栋
年级专业：
11级电子信息工程
申请日期：
2013年11月24日
联系电话：
15388513926
一、项目主要内容
本项目将利用单片机与传感器等电子器件，设计一款实用方便的室内外环境监测报警系统。
设计分为两个模块，室内模块和室外模块。
室内模块主要功能是：
测量室内温度和湿度、火灾监测报警、烟雾（或有害气体）监测报警；室外模块的主要功能是：
测量室外温湿度。
两个模块可以通过无线（采用ZigBee）连接，单片机将收集的数据进行处理，将温度、湿度及室内外温差显示在LCD显示器上；当出现火情、有害气体泄漏时，蜂鸣器用不同频率的响声分别对各种情况进行预警。
二、项目主要创新
1.设计的室内外环境监测报警系统灵巧、简便。
2.将日常生活中需要的几种监测报警系统进行统一的整合。
最主要的是设计了温湿检测、火灾监测、烟雾及有害气体监测报警。
3.可以用我们设计的系统作为控制系统，外接风扇、水雾喷洒或换气系统。
根据温度变化调节风扇、根据湿度喷洒水雾或根据空气质量开关换气系统。
4.使用了ZigBee近距离无线组网通讯技术。
三、硬件电路设计
硬件电路包括室内模块和室外模块。
室内模块相当于协调器，使用了STM32和CC2530两款芯片，主要用于检测室内温湿度并显示、监测火灾、有毒气体以及报警装置、接收室外温湿信息并显示、控制继电器等。
室外模块相当与终端设备，使用CC2530芯片，主要用于检测室外或其他地方温湿参数，并把这些参数无线发射到室内模块进行显示。
下面是主要的硬件设计。
1.STM32核心板电路图
2.CC2530核心板电路图
3.电源电路设计
ASM117-3.3是5V转3.3V芯片
4.DS18B20电路设计
5.DHT11电路设计
6.火灾、烟雾监测电路设计
烟雾、有害气体监测使用MQ_2，利用红外接受二极管监测是否有火灾发生。
LM393是一种低功率失调电压双比较器，它类似于增益不可调的运算放大器。
每个比较器有两个输入端和一个输出端，两个输入端一个称为同向输入端，一个称为反相输入端。
在比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压作参考电压，另一端加一个待比较信号电压。
7.LCD显示电路设计
8.继电器电路设计
9.按键电路
10.CC2530串口通信电路设计
四、部分软件设计
由于程序较长，这里提供部分程序。
1.STM32主程序部分
#include"stm32f10x.h"
#include"delay.h"
#include"sys.h"
#include"USART.h"
#include"LCD.h"
#include"DHT11.h"
#include"DS18B20.h"
#include"MQ_2.h"
#include"IR.h"
#include"LED.h"
#include"BUZZER.h"
#include"KEY.h"
#include"RELAY.h"
#include"Display.h"
voidDeal_With（u8,u8）;
voidDeal_Temp（u8,u8）;
externunsignedcharTH,TL,RH,RL;
externunsignedchartemp[7];
externu8RES;
intmain（void）
{
u8ts=0;
u8fs=1;
u8mq=0;
u8ir=0;
u8h_norm=H_TEMP;
u8l_norm=L_TEMP;
delay_init（）;
LED_Init（）;
Buzzer（）;
RELAY_Init（）;
IR_Init（）;
MQ_Init（）;
USART1_Configuration（）;
USARTx_NVIC_Configuration（）;
LCD_Init（0x38,0x0c,0x06,0x01）;
DS18B20_WriteEEPROM（）;
Scan_Key_Configuration（）;
while
（1）
{
DHT11_ReadData（）;
DS18B20_ReadTemperature（）;
Temp_Conversion（）;
Slect_Model（）;
mq=MQ_Scan（）;
ir=IR_Scan（）;
ts=Key_Scan（）;
switch（ts）
{
caseKVALUE1:
fs=Set_LCD（ts）;break;
caseKVALUE2:
h_norm=Set_H_Param（ts,fs）;break;
caseKVALUE3:
l_norm=Set_L_Param（ts,fs）;break;
caseKVALUE4:
Reset_Instrument（ts）;break;
default:
break;
}
switch（fs）
{
case0:
break;
case1:
Display_Indoor（）;break;
case2:
Display_Outdoor_1（）;break;
case3:
Display_Outdoor_2（）;break;
case4:
Display_Set_Temp_Param（h_norm,l_norm）;break;
default:
break;
}
Deal_With（mq,ir）;
Deal_Temp（h_norm,l_norm）;
}
}
2.CC2530监测温度程序
#ifndef__DS18B20_H__
#define__DS18B20_H__
externunsignedcharDs18b20Initial（void）;
externvoidTemp_test（void）;
externvoidTemp_Conversion（void）;
externunsignedchartemp[7];
externunsignedchartflag;
#endif
#include"iocc2530.h"
#include"OnBoard.h"
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
#defineDs18b20DataP0_6//温度传感器引脚
#defineON0x01//读取成功返回0x00，失败返回0x01
#defineOFF0x00
uchartemperature[2];//存放温度数据
uchartemp[7];//存放分解的7个ASCII码温度数据
uchartflag;
voidDs18b20Delay（uintk）;
voidDs18b20InputInitial（void）;//设置端口为输入
voidDs18b20OutputInitial（void）;//设置端口为输出
ucharDs18b20Initial（void）;
voidDs18b20Write（ucharinfor）;
ucharDs18b20Read（void）;
voidTemp_test（void）;//温度读取函数
voidTemp_Conversion（void）;
//时钟频率为32M
voidDs18b20Delay（uintk）
{
/*uinti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<2;j++）;*/
MicroWait（k）;
}
voidDs18b20InputInitial（void）//设置端口为输入
{
P0DIR&=0xbf;
}
voidDs18b20OutputInitial（void）//设置端口为输出
{
P0DIR|=0x40;
}
//ds18b20初始化
//初始化成功返回0x00，失败返回0x01
ucharDs18b20Initial（void）
{
ucharStatus=0x00;
uintCONT_1=0;
ucharFlag_1=ON;//读取是否成功的标志位
Ds18b20OutputInitial（）;//P0_6设置为输出模式
Ds18b20Data=1;//拉高总线
Ds18b20Delay（260）;
Ds18b20Data=0;//拉低总线
Ds18b20Delay（750）;
Ds18b20Data=1;//拉高总线
Ds18b20InputInitial（）;//P0_6设置为输入模式
while（（Ds18b20Data!
=0）&&（Flag_1==ON））//等待ds18b20响应，具有防止超时功能
{//等待约60ms左右
CONT_1++;
Ds18b20Delay（10）;
if（CONT_1>8000）Flag_1=OFF;
Status=Ds18b20Data;
}
Ds18b20OutputInitial（）;//P0_6设置为输出模式
Ds18b20Data=1;//拉高总线
Ds18b20Delay（100）;
returnStatus;
}
//主机往Ds18b20写数据
voidDs18b20Write（ucharinfor）
{
uinti;
Ds18b20OutputInitial（）;//P0_6设置为输出模式
//发送一个字节
for（i=0;i<8;i++）
{
//发送一位
if（（infor&0x01））
{
Ds18b20Data=0;
Ds18b20Delay（6）;
Ds18b20Da
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