德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计）
图6 红外遥控接收器电路图
我们采用接收头，它的驱动电路简单，方便单片机进行控制。它的操作方法和普通的电视机遥控器的操作方法相同，操作简单，使用方便，如图7所示。
图7 HS0038遥控器
3.2 火灾检测单元的设计
火灾报警单元由烟雾传感器和温湿度传感器组成，温湿度传感器的增加能够增强报警的可靠性，减少误报的发生[6]，火灾报警单元的组成如图8所示。
烟雾传感器MQ-2A/D转换芯片火灾报警MCU无线通信24L01总控单元温湿度传器DH11
图8 火灾检测单元系统图
烟雾传感器将采集到的烟雾浓度转化为模拟量信号，再经过A/D芯片将模拟量信号转
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德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 化为数字量信号，发送给单片机。温湿度传感器DH11能将温度、湿度以数字量的形式发送单片机，因而信号不必再经处理。MCU将接收到的信息通过无线通信模块24L01发送给总控单元。
系统采用的烟雾传感器的型号是MQ-2，MQ-2使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)，对烟雾的灵敏度很高。当传感器所处环境中存在烟雾时，传感器的电导率随空气中烟雾浓度的增加而增大，使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号，连接电路如图4所示。
图9 烟雾传感器电路图
烟雾传感器输出的信号是模拟量，必须转换为数字量才能发送给单片机，模数转换采用的芯片是AD0832，它与单片机的连接电路如图10所示。
图10 AD0832转换芯片电路图
3.3 漏水检测单元的设计
该单元的设计主要是利用了水的导电特性，与单片机连接的有两个检测探头，分别连接单片机的I/O引脚和GND引脚。使用时将两个探头放在卫生间地面的上方，当有漏水的情况发生，卫生间产生积水，探测器的两个探头被积水接通，预设高电平I/O引脚被置低，产生报警信号，单片机再通过无线通信模块将报警信号发送给主控单元，从而完成整个报警过程[7]。
该报警单元的具体结构如图11所示。
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I/O 引脚检测探头漏水报警MCUGND 引脚
图11 漏水检测单元系统图
无线通信24L01总控单元3.4 煤气泄漏检测单元的设计
煤气泄漏检测单元主要由甲烷含量显示液晶、甲烷传感器、无线通信模块、蜂鸣报警器几部分组成，结构如图12所示。
甲烷含量显示5510液晶煤气泄漏探测MCU甲烷传感器GJC4A/D转换总控单元无线通信24L01蜂鸣报警
图12 煤气泄漏检测单元系统图
其中，显示液晶选用的是5110液晶屏，它的特点有：性价比高，LCD1602可以显示32个字符，而Nokia5110可以显示15个汉字，30个字符，Nokia5110裸屏仅8.8元，LCD1602一般15元左右，LCD12864一般50~70元；接口简单，仅四根I/O线即可驱动，LCD1602需11根I/O线，LCD12864需12根。速度快，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。
甲烷传感器选用的型号是GJ4,它的输出量是模拟量，需要经过A/D转换发送给单片机，它的使用方法与烟雾传感器类似，连接电路如图13所示。
VCC143VCCR15K2甲烷传感器GJC4图13 甲烷传感器应用电路
GNDA/D
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3.5 甲醛监测单元的设计
甲醛探测单元主要是由甲醛传感器、运算放大器、无线通信模块和声光报警器组成。甲醛传感器将甲醛浓度转化为电信号，信号经过运算放大器处理后输入单片机，单片机对信号进行判断，将甲醛含量信号通过无线通信模块发送给主控单元[8]。
运算放大器主控单元甲醛传感器HCHO甲醛含量探测MCU无线通信24L01声光报警
图14 甲醛检测单元系统
传感器内部包含一个常规的两电极燃料电池传感器，工作电极通过外电路将电子释放到计数电极，并且在计数电极端随着氧的减少而消耗，内电路由电解液中的离子流来实现。设计精良，便于电解液的消长。电解液的消长随环境温度和湿度的变化而变化，但是仍可正常工作不会影响到校准值。具体电路如图15所示。
_SensorHCHO620Ω10KΩ+VOUTPUTOPA177+-V
图15 甲醛传感器应用电路
在高精度测量中反馈电阻应为470K，同时并联一个4.7μF的钽电容在没有反向响应时间的情况下降噪。
3.6 防盗报警单元的设计
防盗报警单元是由热释电传感器和红外传感器组成的双鉴探测器。双鉴探测器与以往的热释电或红外单一传感器系统相比，其误报率明显下降。
双鉴探测器工作时将热释电传感器和红外传感器两种信号经过与非门处理后发送给单片机。只有两个两种传感器同时响应时，探测器才将报警信号发送给单片机，否则不产生报警信号。另外在设计时，在热释电传感器部分加入菲涅耳透镜，通过透镜分割方式的
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德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 改变可以降低外部干扰信号而起的误报原理图如图16所示。
主控单元热释电探测器红外探测器74LS00与非门防盗报警探测MCU无线通信24L01声光报警
图16 防盗报警单元系统图
双鉴探测器工作时将热释电传感器和红外传感器两种信号经过与非门处理后发送给单片机。只有两个两种传感器同时响应时，探测器才将报警信号发送给单片机，否则不产生报警信号。另外在设计时，在热释电传感器部分加入菲涅耳透镜，通过透镜分割方式的改变可以降低外部干扰信号而起的误报。
3.7 通信部分的设计
该系统的通信部分主要由GSM移动网络通信模块和24L01无线通信模块组成。GSM模块通过手机移动网络与用户的手机进行通信，用户可以随时了解到家中的安全状况。各检测单元通过无线通信模块与主控单元进行通信，及时将探测到的信息反馈给主控单元。具体通信结构如图17所示。
火灾检测单元无线用户手机GSM网络短信无线甲醛含量检测单元主控单元漏水检测单元无线无线防盗检测单元无线煤气泄漏检测单元
图17 系统通信结构图
GSM移动网络通信模块采用的是TC35模块，它的主要特点是覆盖面广，花费少，质量可靠，安全程度高。它内部继承了标准的AT指令集和RS232接口标准，更便于单片机系统对它的控制，减少了外部电路的设计，也简化了程序的编写。其硬件电路并不复杂，但
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