发布时间 : 星期三 文章基于物联网技术的智能家居系统（毕业设计论文） - 图文更新完毕开始阅读89be2af719e8b8f67c1cb950
2013届计算机科学与技术专业毕业设计（论文）
输出信号。MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。MQ-2的主要特征如下：
? 工作温度：-10℃～+50℃ ? 报警浓度：0.65～15.5%FT ? 工作湿度：10～90% ? 工作电源：12VDC/9VDC ? 信号输出：常开/常闭 ? 安装方式：吸顶 ? 外壳：阻燃树脂
? 产品尺寸：直径105mm 厚度32mm
图2.4 MQ-2 引脚接线图
根据MQ-2的工作原理（其电导率随着气体浓度的增大而增大，其电阻是电导率的倒数，所以随着烟雾浓度的增大其电阻是减小的）并且参考图MQ-2Datasheet上的测试电路，在根据图2.4的电路图，可以得到烟雾传感器的输出电压如式2.1所示。
RsRL??Vc?VRL?VRL
(式)2.1
2.4.5光电传感器
光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见紫外光辐射）转变成为电信号的器件。光电传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可以用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强等。
本设计试图把光电传感器安装在家庭保险柜或其他重要的财产出，当小偷或其他非家庭主人试图靠近保险柜等重要财产处能自动触发语音报警，从而达到防盗的目的。
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梁力源：基于物联网技术的智能家居系统
图2.5 光电传感器引脚图
光电传感器简单易用，正确接好线之后输入3.3V高电平，当检测到有障碍物时会一直输出低电平信号。我们把光电传感器的输出引脚接单片机的EINT5/GPF5中断引脚，程序中设定低电平触发，当有小偷靠近保险柜或家居其他重要财产时，系统能捕捉到这一信号从而做出反应。 2.4.6 ISD1760语音芯片
语音报警部分采用isd1760语音芯片来完成。ISD1700系列录放芯片可工作于独立按键模式和SPI控制模式。芯片内有存储管理系统来管理多段语音，这样在独立按键模式下也能进行多段语音录放。此芯片内有振荡器，可通过外部电阻来调节其振荡频率；还有带自动增益控制（AGC）的话筒运放，模拟线路输入。本设计采用独立按键模式，连接好电路后给芯片的23脚一个电平信号即可播放提前录好的声音。
图 2.6 isd1760语音芯片接线引脚图
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2.4.7继电器
由于家电电器工作电压是220V，而单片机工作电压是5V，因而监控家电时需要引入继电器。继电器是一种控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当收到特定的短信要把家电打开时，MCU通过打开继电器给插座上电，即可打开家电，当需要关闭家电时，也是通过继电器关闭家电。
图 2.7 继电器原理图
ARM是一个弱电器件,一般情况下它们大都工作在电压为5V甚至更低、驱动电流在mA级以下，而要把它的输出用于一些大功率场合，比如控制步进电机，很显然是不可行的。因此，就要设计一个环节来衔接，这个衔接环节就是“功率驱动”。一个典型简单的功率驱动环节就是继电器的驱动。此处，继电器驱动含有两层意思：一是通过GPIO口对继电器本身进行驱动，因为继电器对于ARM来说是一个功率器件；另一个就是继电器去驱动其它负载，比如继电器可以驱动中间继电器，也可以直接驱动接触器，因此继电器驱动就是ARM与其塔大功率负载的接口。ARM的I/O口输出电压高电平为3.3V，直接接上继电器后电平被拉低，无法控制继电器的闭合。三极管具有良好的信号放大功能，信号经过三极管的放大后，再接入继电器，可以实现对继电器的控制，最终实现对交流电路的控制.
2.5 软件系统介绍
2.5.1 几种嵌入式操作系统的比较
目前市场上流行的嵌入式操作系统比较多,下面对其进行性能比较:
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? 嵌入式Linux
Linux是1991年由荷兰人LinusTorvalds发明的，从诞生到现在的短短几十年时间，Linux已经发展成为一个功能强大、设计完善的操作系统，不仅在通用操作系统领域与Windows等商业系统分庭抗争，而在在新兴的嵌入式操作系统领域也获得了飞速的发展。嵌入式Linux(EmbeddedLinux)是指对标准Limix进行小型化裁剪处理后，可固化在存储器或单片机中，适合于特定嵌入式应用场合的专用Linux操作系统。商品化嵌入式操纵系统大都没有公开其核心源代码[7]，这种源代码的封闭性大大限制了开发者的积极性，当前国家队研制自主核心源代码大力支持，为源码开发的Linux的推广提供了广阔的发展前景。
嵌入式Linux的主要特征如下：
（1）高性能、可裁剪的内核:其独特的模块机制使用户可以根据自己的需要，实时地将某些模块插入到内核或从内核中移走，很适合与嵌入式系统的小型化需要。
（2）优秀的开发工具:嵌入式Linux提供了一套完整的工具链
（3）免费，开发源代码：Linux是开发源码的自由操作系统，用户可以根据自己的应用需要方便对内核进行修改和优化。
（4）完善的网络通信和文件管理机制：Linux 支持所有标准的Internet网络协议，并且很容易移植到嵌入式系统当中。
（5）广泛的硬件支持： 支持x86、ARM、MIPS等多种体系结构。
（6）软件资源丰富：几乎每一种通用程序在Linux上都能找到，从而减轻了开发的工作量。
目前，网络上无论是研究Linux操作系统还是研究嵌入式Linux的开发团队都有很多，各种相应的程序以及文档也比较丰富。 ? μC/OS II
μC/OS是美国人Jean Labrosse 在1992年开发的一个嵌入式操作系统[8]，并于1998年推出了它的升级版本μC/OS-II。μC/OS-II是一种免费、开放源代码、结构小巧、基于可抢占优先级调度的实时操作系统，其内核提供任务调度与管理、时间管理、任务间同步与通信、内存管理和中断服务等功能。
μC/OS-II主要面向中小型嵌入式系统，具有执行效率高、占用空间小、结构简洁、实时性能优良和可扩展性强等特点，最小内核可编译至2KB，一般情况下占用10KB数量级。它的内核本身并不支持文件系统，但它具有良好的扩展性能，如果需要的话可以自行加入。由于免费、源码开放、规模较小，μC/OS-II不仅在众多的商业领域中获得了广泛的应用，而且被大学所接纳，作为教学用的嵌入式实时操作系统。
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