前言：中文期刊网精心挑选了家庭电路设计原理范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
家庭电路设计原理范文1
一、研究背景及意义
随着人们生活水平的提高，汽车正迅速步入家庭，汽车内的空气污染问题逐渐受到人们的重视。汽车内产生的病毒、甲烷、苯、一氧化碳等污染气体能使人产生的困倦，无力、胸闷、精神恍惚，严重的可以猝死。所以汽车给人们带来便利的同时也给人们带来了很多安全隐患，而不断提升的生活质量要求和日益增强的健康关注程度使得人们对汽车内空气环境与舒适性的要求越来越高。本设计利用QS-01空气质量检测器对汽车内的空气质量进行检测，该空气质量检测系统利用QS-01空气质量检测传感器对有害空气的感应灵敏度原理，对电路进行开发设计，传感器感测到高浓度空气污染物时发出报警，并及时对有害空气进行净化处理；当空气质量符合要求时，发出语音提示空气质量正常。
二、QS-01空气质量检测的实现
（1）QS-01空气质量检测工作原理
QS-01是一种二氧化锡半导体气体传感器，对各种空气污染源具有较高的灵敏度，并具有快速响应的特点，其振动频率为100cmp，震动垂直高度为4nm，感应部位为二氧化锡（SnO2）。它在正常工作前需要预热4-5分钟，给加热丝Rh供电，待内部温度高达200～300℃时（传感器外壳微热，不会烫手），污染源气体和空气中的氧气会在高温中发生氧化反应，这时敏感体表面电阻Rs中的游离子会捕捉反应中的离子形成电子，相继形成电流，相对应的就是RS的电阻值会降低，这时候取其RS两端的电阻值与洁净空气中的Rs值做对比，结合“灵敏度特性曲线图”可知道其污染程度，污染越大，反应中离子越多，捕捉形成电流越大，其阻值相对越小，反之亦然。
图1 空气检测原理图
图2所示的灵敏度曲线，是传感器电阻Rs与气体浓度之间的关系的灵敏度特性，传感器阻值减少与气体浓度增加之间呈现对数关系。
（2）传感器测量误差分析
当空气质量传感器置于污染物中时，其阻值
中负载电压Vrl的变化是由传感器内部的敏感体表面电阻Rs变化引起的，其Rs易受温度和湿度的影响。但考虑到本设计的工作环境是在汽车内，对系统信号采集不会产生较大影响，可只考虑温度对传感器的影响，只考虑温度对传感器的影响。
QS-01的工作温度是0℃～40℃且在相对湿度于95%、温度为20±2℃时灵敏度最好，其灵敏度为Rs（混合）/Rs（空气）。当温湿度变化较大时会对Rs及灵敏度产生影响。当汽车封闭一段时间后，本系统在不同温度的测试结果如表1所示：
表格1 测试数据结果
三、硬件电路设计
（1）传感器内部电路分析
本系统选用的日本进口QS-01空气质量传感器，高灵敏度、低污染，响应时间快速。其外部采用塑料外壳，3个引脚，内部的光敏半导体材料分布在铝基上，铝基上引出电极，在基底背面镀了一层氧化钌作为加热器，他们都封装于塑料壳内，可在极低的功耗下获得极好的感应数据，对于轿车内以及室内的空气质量检测非常适合。硬件原理图如图3所示，引脚1用于5V电源供电，引脚2接负载电阻与单片机进行通信，引脚3为接地端或者接电源负极。
图3 传感器内部电路连接
（2）传感器电路设计模块
当空气中污染物浓度发生变化时，光敏半导体感应到变化导致其电阻变化，从而引起RL上的电压值发生变化，我们将电路设计为数字输出和模拟输出。电路设计图如图4所示。
（一）数字信号输出：将传感器的输出电压信号送入LM393单限电压比较器，调节Rz设定参考电压Ut，当空气中的污染气体浓度合格时UnUt，DOUT输出低电平。
（二）模拟信号输出：传感器将采集到的模拟浓度信号直接在AOUT输出，经过AD7705进行模数转换，将信号送入单片机处理。使用这种输出方式我既可以计算出污染气体的浓度，还可以确定出污染气体的种类。
通过分析采用两种输出相结合的方法。在DOUT输出的一个高（低）电平到单片机去请求中断。若为低电平，此时单片机响应中断请求并启动AOUT端数据的采集，AOUT端口输出的模拟信号，经过AD7705模数转换芯片将信号送入单片机进行分析处理后，便可在显示屏显示出相应污染物的浓度，同时启动语音播报模块；若为高电平，则表示气体合格。此电路具有很好的抗干扰能力，而且所用芯片的灵敏度也较高，完全可以满足本系统的设计要求。
图4 传感器电路设计图
（3）模数转换AD7705模块
此系统选用16位∑-A/D转换器AD7705，此A/D转换芯片由缓冲器、增益可编程放大器、调节器、可编程数字滤波器等组成，能够直接将传感器检测到的微弱小信号进行A/D转换，它具有高分辨率，宽动态范围，自动校准，优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点，适合于轿车内空气质量检测中微小信号处理的需要。其电路设计如下图5所示。
图5 A/D转换模块电路图
（4）语音播报模块
语音播报模块使用中文语音合成芯片SYN6658[7]进行语音播报。SYN6658语音合成芯片与单片机通信示意图如图6所示：
图6 语音播报示意图
该语音合成芯片SYN6658提供一组全双工的异步串行通信接口，利用TXD和RXD实现与单片机进行数据传输，通过UART接口接收单片机发送的命令和数据，实现文本信息的语音合成输出，由扬声器进行语音播报。当单片机接收到信号判断出空气质量是否合格时启动该语音模块。
四、软件设计
本系统的软件设计主要包括了轿车内的空气浓度数据采集、按键扫描、语音报警以及LCD12864液晶显示。首先单片机初始化，按键扫描进行标准值的设定，传感器检测汽车内空气质量，传感器采集环境数据并进行线性拟合数据，LCD显示空气浓度值；当前值与标准值比较，当超出允许范围时，进行报警提示。主程序的流程设计如图7所示。
五、结论
家庭电路设计原理范文2
【关键词】STC89C51；直流电机；无线遥控；光敏传感器
1.引言
随着社会经济的高速增长，人民生活水平的不断提高，人们对家庭生活舒适性的需求越来越强烈。遥控电动窗帘在最近几年得到迅速发展，并广泛应用于智能大厦、高级公寓和别墅等领域，只要遥控器轻按一下，窗帘就自动开合（百叶窗可以自动旋转），非常方便。在本次设计中，主要研究的是利用STC单片机的无线遥控窗帘电路的设计。
2.系统方案设计原理
本设计主要由单片机最小系统、无线发射、接收模块、按键部分、电机控制执行部分和限位开关组成，采用8位的STC89C51单片机做控制器，程序采用C语言编程。利用直流电机正反转，实现控制窗帘的开关。无线遥控是由SC2262/SC2272 编码解码芯片组成的无线发送接收模块，通过SC2272接收输出端D0、D1、D2、D3输出信号控制单片机，再利用单片机控制L298N来控制直流电机。利用限位开关来控制窗帘停止，防止过卷。系统框图如图1所示：
3.硬件电路设计
3.1 光敏智能识别模块
在可见光范围内，该器件的输出电流与外界光照强度有良好的线性关系，这样我们就可以方便地通过一个三极管将其转换成电压信号，具有良好的灵敏度。
3.2 按键设计
常用的按键有三种：机械触点式按键、导电橡胶式和柔性按键（又称触摸式键盘）。机械触点式按键是利用机械弹性使键复位，手感明显，连线清晰，工艺简单，适合单件制造。但是触点处易侵入灰尘而导致接触不良，体积相对较大。
但是由于客观条件与经济能力有限，本系统采用机械触点式按键。
3.3 无线发送、接收设计
SC2272是一款用以解码的芯片，编码芯片SC2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片SC2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，SC2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，SC2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于SC2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100%的调幅。无线接收模块R02A与单片机的接线图如图3所示。
3.4 正反转状态指示
本功能采用在直流电动机两侧并接发管二极管实现，正转时绿灯亮，反转时红灯亮。
显示模块接线电路图如图4所示。
3.5 系统总原理图（如图5所示）
4.软件设计
本系统按键采用高电平有效模式。当有按键按下时，无线发射模块发出信号，接收模块解码后响应相应功能，当限位开关闭合时，说明窗帘已经到达指定位置，停止转动。
本设计的程序采用的是“状态机”的思想，它分为四个状态：电机正转状态，电机反转状态，窗帘打开状态，窗帘关闭状态（程序的默认状态）。如果光照强度高于参考值，同时窗帘处于关闭状态，电机正转，从而打开窗帘；如果光照强度高于参考值，但是窗帘已经处于打开状态，则电机不转。如果光照强度低于参考值，同时窗帘处于打开状态，电机反转，从而关闭窗帘；如果光照强度低于参考值，但是窗帘已经处于关闭状态，则电机不转。
参考文献
[1]余发山，王福忠.单片机原理及应用技术（第1版）[M].中国矿业大学出版社，2008，6.
[2]康华光.电子技术基础（数字部分）（第五版）[M].高等教育出版社.
[3]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京航天航空大学出版社，2001.
[4]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].清华大学出版社，2004.
[5]邹书文，黄光桂.无线电遥控单片机[J].电脑与信息技术，1995.
家庭电路设计原理范文3
【关键词】瘫痪患者监护仪 单片机 无线技术
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）06C-0183-02
由于瘫痪患者无法感知自身身体变化情况，因此在家庭康复治疗中对瘫痪患者的监护工作一般都是依靠护理人员的记忆或记录来掌握物理治疗时间、吃药时间、防褥疮翻身时间、体温变化，依靠定时或不定时地查看患者状态来确定其便溺情况。
目前市场上的便携式多参数监护仪拥有监测血压、血氧饱和度、心电图、体温、脉搏、呼吸等生理参数的功能，针对医院病房应用。这类监护仪成本高昂，功能过于医学专业化，不适用于家庭监护应用。有一类家庭使用的心电监护系统，属于心电图仪的范畴，这与家用型血压仪、电子体温计等仪器一样，属于测量某一生理参数的医疗仪器，这类医疗仪器多用于健康状态的检测，并不适用于瘫痪患者家庭监护。
针对以上问题，设计一种家用瘫痪患者监护仪，具备心率监测与记录功能、体温监测与记录功能、翻身时间提醒功能、小便提醒功能、环境温湿度监测功能、无线监护提醒功能，适用于瘫痪患者的家庭监护。
一、系统总体设计
家用瘫痪患者监护仪包括病患端主机、护理员端分机两大部分。病患端主机与护理员端分机之间通过无线数据通信进行连接。病患端主机包括主中央控制模块、体温与心率监测模块、小便报警模块、温湿度监测模块、主无线数据通信模块、主显示与报警模块。护理员端分机包括副中央控制模块、副无线数据通信模块、副显示模块。每套仪器至少配备一个病患端主机与一个护理员分机，如果有需要，可在家里不同房间安装多台护理员分机。系统总体结构框图如图1所示。
系统采用的无线网络拓扑为星形连接方式，病患端主机作为中央节点负责执行通信控制策略，每一个护理员端分机只与主机进行通信。无线网络拓扑示意图如图2所示。
二、硬件设计
（一）病患端主机电路设计
主中央控制模块作为主机的核心，接收并处理、保存温湿度监测模块、体温与心率监测模块、小便监测模块传来的数据信息，当各个信息采集电路被触发时发出护理信号并同时发出报警信号。主中央控制模块采用C8051F410单片机设计，这是一款内置振荡电路、ADC、RTC模块的51内核单片机，能够方便、高效地完成仪器的设计与开发。实时时钟用于在预设的监护时间到来时发出警报信号来提醒护理人员为患者进行物理治疗、吃药或翻身。主机电路原理图如图3所示。
采用温湿度传感器DHT22设计温湿度监测模块，负责室内温湿度监测。体温与心率监测模块包括温度传感器DS18B20探头与光传感器OPT101，用于测量患者的体温与心率。
小便监测模块用于检测患者是否小便，该模块包括自制探头（TP）、电压比较器LM339。在PCB设计时探头的两个管脚呈U形走线，当探头干燥时两个管脚处理断路状态，当探头沾水时两个管脚接触水分形成短路；探头的两个管脚通过电压比较器与单片机的输入端连接。
主显示与报警模块用于显示各个监测模块监测所得的数据，在接收到报警信号后进行报警，用于提示护理人员，该模块包括12864液晶显示模组和声光报警电路。
采用无线数据传输模块nRF24L01设计主无线数据模块，只需要占用单片机6个IO口即可完成高速SPI连接；该模块负责将主中央控制模块发出的护理信号通过无线通信的方式发送至护理员端分机，可以满足家庭范围内的使用需求。
（二）护理员端分机电路设计
护理员端分机包括副无线数据通信模块、副中央控制模块、副显示与报警模块。该护理员端分机从硬件结构上继承主机，裁剪了相关的传感监测模块，作用是接收信息与指令并提示护理人员。分机同样采用C8051F410设计控制电路，采用nRF24L01完成无线通信功能，采用12864液晶显示模组完成显示功能。
其中副无线数据通信模块接收到病患端主机的无线护理信号，并将该护理信号输送至副中央控制模块，副中央控制模块根据护理信号发出报警与显示命令，副显示与报警模块接收到报警命令后发出警报，并将该护理信息并显示在显示屏上，用来提醒护理人员及时进行护理。分机电路原理图如图4所示。
三、软件设计
本文设计的控制软件分为两大部分：病患端主机程序与护理员端分机程序，主机由事件与时间触发发送数据，分机作为数据的接收方一直处于被动接收模式下。使用C语言编写源程序，采用功能模块化编程思想，模块化的函数具备可复用的特点，有利于实现、调试主机与分机之间类似的功能，例如无线数据收发、显示与报警等功能。保证无线网络的可靠性将是该仪器软件设计工作的重点，在此基础上还应该尽量降低护理员端分机的功耗。
根据nRF24L01数据手册，该器件支持睡眠模式用以节省功耗，当接收到数据时自动被唤醒。在增强型SchockBurstTM模式下可配置2.400至2.525 GHz的通信频率与多达125个频道，收发双方必须配置为同样的频率与频道。分机收到数据时自动进行CRC校验，在开启“自动应答”后，一旦检验正确即自动回复应答信号，主机的接收到应答信号后可确认数据已被成功接收。
利用以上特性，家用瘫痪患者监护仪的工作机制以应急请求为主，定时查询为辅：系统初始化时主机主动查询分机是否已联网，若与分机联网成果则进入睡眠模式；当紧急事件发生时，或人工设置的报警计时器溢出时主机退出睡眠模式并将相关数据发送给分机；若时限内没有收到应答信号则认为通信失败，主机启用自动重发；当自动重发达到次数上限后重新查询分机联网状态。软件流程图如图5所示。
该瘫痪患者监护仪使用单片机与传感器开发，成本低廉，工作性能可靠，具有非常高的性价比。能够解决瘫痪患者家庭监护中的诸多现实问题：能够测量并记录患者心率，护理人员可通过心率的突然变化来判断是否应检查患者的大便情况与其他突发状况；能够测量并记录患者体温变化情况，方便护理人员掌握患者的基本健康情况；可以定时提醒物理治疗时间、吃药时间、翻身时间，方便护理人员很好地掌握护理当中繁琐的时间安排；能够通过蜂鸣器提醒护理人员患者小便情况；能够监测环境温湿度，方便护理人员根据具体情况调节环境。
该仪器能够通过无线通信方式将患者信息发送至护理员端分机，护理人员不用一直守在病患身边，即可了解病患情况。方便了家庭监护中护理人员的活动，不需要护理人员时时刻刻都守护在病床旁，就能对监护时间进行非常准确的安排和掌握。在很大程度上保证了瘫痪患者本身的健康状况，避免了患者小便长期不处理导致的皮肤发炎，避免了卧床姿势长期不换的褥疮；也很好地提高瘫痪患者家庭监护的工作效率，减少了护理人员很多工作量，提高了家庭监护中病患的生活质量。
【参考文献】
[1]曾友燕.老年家庭护理需求与服务内容的研究[D].第二军医大学，2007
家庭电路设计原理范文4
关键词： 家庭监控；电话网络；DTMF
中图分类号：TP7 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）0110108-01
0 引言
近年来随着电子通信技术的发展和物质生活水平的不断提高，特别是人们对自己的个人安全和家庭财产安全越来越重视，防盗报警系统已经慢慢深入到人们生活当中，但传统的人防物防形式已经难以适应当今社会新形势发展的需求。电子通信技术的进步和普遍应用，实现了社区安全防范系统从本地向远程监控的发展，从社区的周边防范向家庭内部防控逐渐靠拢，基于通信设备的家庭防盗报警系统迅速崛起。本文介绍的就是利用通信设备而设计的一种报警系统，可以实现多路探测和通过电话线自动拨号的远程报警功能。该系统只需直接并联在电话线上就可使用。在使用之前用户需将探测装置安装在被监视的场所，设置接警电话号码即可。
1 系统组成及框图
家庭智能远程报警系统由报警主机、热释红外感应器、遥控器等部分组成。系统采用分模块设计，各模块之间可灵活组合。系统框图如图1所示。
感应器作为整个系统的监测部分，用来监视阳台、门窗等盗贼容易进入的通道。正常情况下处于守侯状态，当有人进入监视范围时，可捕捉到盗情信息，触发报警通过无线收发模块向室内的主控制器发射信号，当主控制模块接收到报警信号向预留在拨号器中的手机（座机）号码进行拨号，拨通后，将预留在语音芯片中的报警提示传给对方进行报警。
2 软件设计
软件设计分为振铃检测程序设计和自动报警程序设计。程序流程图如图2和图3所示。
3 单元电路设计
3.1 遥控模块设计
本产品可用遥控器控制，也可以用电话进行控制。遥控器体积较小，易于携带，电路采用声表面波谐振器稳频，频率稳定度很高。编码芯片采用宽体贴片的2262S，电源使用12V 遥控专用电池，使用电池可减小电路干扰，避免出现误报现象[1]。
3.2 感应器电路设计
该系统采用被动式的热释电红外人体感应器进行盗情检测，由电源部分、传感器信号处理电路、触发电路、编码电路、无线发射电路组成。吸顶式安装可以形成较大的检测范围，为提高传感器的灵敏度可在前面加上菲涅尔透镜，使传感器的检测更有方向性。当传感器监测范围内有人移动时，传感器输出微弱的信号，经红外传感信号处理电路前置放大后，送往触发电路，触发电路触发编码电路进行编码，然后调制315M载波，经发射电路送往主机。
3.3 信息传送模块的设计
信息传送模块包括电话信号处理模块（振铃检测、自动摘机/挂机）、语音传送及拨号模块等组成。框图如图4所示。
电话信号处理模块主要有光电耦合器4N35、继电器、稳压二极管IN4751、整流二极管IN4001以及33K电阻组成。
当用户被呼叫时，电话线输出正弦波电流，幅度为25v、周期为5s（1s通4s中断），此时，22v稳压管被击穿，光电耦合器的发光二极管有电流通过而发光，使光电耦合器的光敏三极管受到照射导通，利用振铃电压高的特点，在主控模块AT89C51的P3.2年管脚可获得很标准的方波，通过对方波的计数实现10或15秒的等待，随后AT89C51的P2.7输出高电平，继电器工作将22k电阻接入电话线，电话线流过30mA的电流，电话认为已进入摘机通话状态。通信结束后主控模块发出挂机指令，P2.7输出低电平，继电器停止工作，完成挂机任务。
系统呼叫有语音存储和拨号部分组成，拨号部分采用双音多频（DTMF）发送接收器件MT8888芯片，语音存储芯片采用ISD25120。 MT8888是可直接与单片机进行通信的双音多频（DTMF）发送和接收器件，可执行互接拨号器功能。初始化时对状态寄存器（SR）、控制寄存器A（CRA）和控制寄存器B（CRB）的读写设置MT8888为双音多频（DTMF）工作模式。 MT8888通过主控制器对双音多频（DTMF）信号进行接收和发送，MT8888的13脚为中断请求信号，输出方波，89C51通过记数5秒来判断通话状态，通话状态检测和其他控制信号共同对系统进行控制。ISD25120为语音芯片，预先录制报警音频，系统摘机建立通话后，89C51通过片选信号选中芯片并发送地址，该段地址的音频可以通过SP-和SP+输出至电话线。
4 结束语
本文阐述了远程监控系统方案设计和结构组成，产品基于社会上很普及的公用电话网络，无需专门布线，成本低廉，易于推广。软硬件的设计已经过测试，系统工作稳定，运行可靠，具有很高的经济价值和社会价值。
参考文献：
[1]李朝青，无线发送/接收芯片及其通信技术选编，北京航空航天出版社，2004.
[2]张毅刚，MCS-51单片机应用设计，哈尔滨工业大学出版社，1997.
家庭电路设计原理范文5
【关键词】LED驱动器；PT4115；大功率LED
照明是人类消耗能源的重要方面，在电能消耗中，发达国家照明用电占发电总量的比例是19%，我国也达到12%。随着经济发展，我国的照明用电将有大比例的提高，因此绿色节能照明的研究越来越受到重视。LED作为一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯（如高压钠灯和金卤灯）之后的第四代新光源。基于白光LED的固态照明，是一种典型的绿色照明方式，与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点，代表着照明技术的未来，并符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。可以预见不久的将来，LED必然会进入普通照明领域取代现有的照明光源。
家庭，公司等场所对于光的需求不仅仅是照明，从美观家装角度出发，室内照明趋势应兼具美观，节能。本设计就是一款可应用于室内美观、照明的LED灯驱动器
一、总体设计
该设计了以ATMEGA16单片机为核心的多种模式可调光LED驱动系统，采用PT4115大功率LED恒流驱动方案，可以实现多种模式调光。利用ATMEGA16作为控制器，通过PT4115（是一款连续电感电容导通模式的降压恒流源）来驱动LED。采用传统的调光方式即PWM（脉宽调制）技术，系统输出一定的频率的数字脉冲，反复开关LED驱动器，通过改变数字脉冲的占空比来调节LED大功率灯珠的亮度，占空比可在0%～100%之间变化，LED大功率灯珠的亮度可在很宽的范围内变化，保证LED大功率灯珠的亮度可以适应不同的应用场合。本系统有红、绿、黄3个3W LED大功率灯珠，各自采用单独的驱动电路，亮度可以单独调整，互不影响。本设计是基于PT4115的高效率的大功率LED恒流驱动解决方案。该种驱动电路简单、高效、成本低，适合当今太阳能产品的市场化发展。系统总设计流程如图1。
二、软件设计流程
本系统软件由控制信息采集模块、数据转换模块、状态显示模块，PWM数字脉冲发生模块，调光模块组成。软件工作流程如图2。
1.调光模块
该模块根据采集到的控制旋钮的电压值来调节PWM的占空比，实现对LED灯的亮度的调节；根据各个按键的状态来设置调光模式。
模式一：3个PWM的波形（相位和占空比）一样，即3个LED灯的亮度保持一致。LED指示灯0点亮，其他指示灯熄灭，表示系统处于调光模式1。
模式二：3个LED灯可以单独调光，互不影响。3个LED灯对应着3个控制旋钮，每个控制旋钮控制相应的LED灯，系统根据控制旋钮的电压值来调节各个PWM的占空比，改变各个LED灯的亮度。LED指示灯1点亮，其他指示灯熄灭，表示系统处于调光模式2。
模式三：3个LED灯同时闪烁。3个LED同时从最暗慢慢变亮，然后，从最亮慢慢又变到最暗，这样反复循环，实现LED灯的闪烁。LED指示灯2点亮，其他指示灯熄灭，表示系统处于调光模式3。
本设计应用的是3盏LED灯，根据个人需求，可以增加和减少。部分代码见图，其余主要代码省略。
2.PT4115大功率恒流驱动模块
系统设有三个恒流驱动模块，每个模块都可独立地工作，每个模块的电源可以通过单独的开关来控制，当开关断开时，整个电路停止工作，相应的LED大功率灯珠熄灭，当开关接通时，LED大功率灯珠的亮度受单片机的控制。基于PT4115设计的大功率LED恒流驱动模块原理图如图3所示。
三、总结
本设计是基于单片机控制的大功率LED恒流驱动的原理，并做了成品，进行了一系列的调试。验证了基于PT4115实现驱动大功率LED的可行性，而且效率也可以达到90%以上。而且这种驱动电路简单、高效、成本低，很适合市场化的发展，尤其在照明和装饰景观上有一定的优势。
参考文献
[1]宋东平,王莉莉.一种大功率高效LED驱动器的研究设计[J].金华职业技术学院学报,2011(6).
[2]凌朝东,梁爱梅等.恒流LDO型大功率串联LED白光LED驱动器的设计[J].微电子学,2009(5).
作者简介：
家庭电路设计原理范文6
关键词： GSM；煤气泄漏；传感器；报警；智能处理
The design of gas concentration detector based on GSM
MA Zhongheng， LI Houjie， LUO Jingchao
（ College of Information & Communication Engineering， Dalian Nationalities University，Dalian Liaoning 116600，China）
Abstract： The widespread use of the gas brings human beings lots of convenience， which not only improves the quality and efficiency of life， but also reduces the environment pollution. However， gas has a certain risk， once the different degree of leakage occurred， if not handled in time，it may cause a toxication ， even an explosion， threating the safety of people and property. Due to the security risks caused by gas leakage， it has been a problem how to realize the unified intelligent control and early warning of the leakage. In this paper， the design of a new type of gas concentration detector，which is based on GSM as the communication module， and takes STC89C52 Microcontroller as the main controlling chip. With the use of MQ-2 gas sensor and ADC0809 chip ，the detecter can collect the information of gas leakage. The detector realizes the identification and intelligent control of gas concentration and it can send alarm， so it’s more convenient and valuable for the users to communicate with intelligent equipment .
Keywords： GSM； gas leakage； sensor；alarm； intelligent processing
0 引 言
近年来，液化气、燃气等可燃性气体在家庭中的使用需求正日渐攀升，但是这些气体易燃、易爆，使得隐患事故频见报导。一旦气体泄漏时不能做到及时发现与处理，就会给家庭甚至邻居带来灾害，甚至将威胁到广大群众的人身与财产安全。针对煤气泄漏而形成的各类的各种安全隐患，家用煤管道气体泄漏报警器即已成为应对煤气泄漏的重要手段。当前，GSM 是应用最为广泛的移动电话标准。全球已有超过200个国家和地区的10余亿人正在使用GSM电话。所有用户可以在签署了"漫游协定"移动电话运营商之间自由无碍地实现漫游。将前述二者加以结合则可看出，基于GSM的煤气浓度检测器正在日常生活中发挥着举足轻重的关键作用，因而已然成为时下具有高度需求和发展价值的研究方向。本文即围绕这一内容给出系统论述和设计方案。
1 系统方案设计
控制设备的主要原理通过MQ-2气体传感器检测可燃气体，输出模拟电压值，模拟信号再通过ADC0809芯片转换为数字信号，STC89C52单片机将作为主控单元读取数字信号，并将数据显示在数码管上。当煤气浓度超限时，发出声光报警信号，系统就会自动关闭煤气阀门，打开排气风扇，再通过GSM短信模块发送报警短信给手机用户。本方案能够实现远程监测、智能诊断以及远程管理功能，提供一个开放的基础构架，并具有高可靠性、分散控制、集中监视和集约管理的优良特性。
2 系统硬件电路设计
单片机煤气浓度检测器系统的硬件主要有7部分，即单片机主控模块、气体浓度检测模块、数码管显示模块、声光报警模块、GSM短信报警模块、按键模块、继电器电路。硬件电路设计可如图1所示。
2.1单片机微控系统电路
对于煤气浓度检测器，为了获得良好操作实践、且完备呈现其使用效果，此次设计选用STC89C52单片机作为控制芯片。最小系统将STC89C52芯片定制为整个电路的中央控制器，内部有4KB闪烁存储器，复位电路用，晶振电路。微处理器构成了最小应用系统后，只需将单片机接上时钟电路和复位电路，便可以进入正常工作。该系统与其他最小系统相比，省去了外扩程序存储器的设计工作。单片机微控制电路如图2所示。
2.2气体检测电路
气体检测电路分为2个部分。主要部分是气体传感器，可将检测到的气体而产生的电压信号传送给ADC0809，再通过ADC0809内部的模数转换电路将模拟信号转换成数字信号供送至单片机用于判定识别，单片机将依据读取的相应数值控制调整电路工作状态。MQ-2气体传感器所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）。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的升降变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2气体传感器对丙烷、烟雾的灵敏度颇高，对天然气和其它可燃蒸气的检测也堪称理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多累场合优质应用的低成本传感器。具体到研发设计中，首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿则启动 A/D转换，此后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。本文设计实现的采集电路的总体原理如图3所示。
2.3 GSM模块电路
本次设计采用了sim900A芯片作为开发芯片，模块主要由GSM基带、存储器、GSM射频、天线接口、其他接口共同构建组成。GSM是全球移动通信系统（Global System for Mobile communications） 的简称，同时也是当前流行广泛的移动电话标准。设计时，对其空中接口采用了时分多址技术。同原初GSM相比，现有GSM的信令和语音信道均已实现了数字化。因此GSM将可视作为第二代（2G）移动电话系统。模块接入微控制器、并插上SIM卡即能和普通手机用户通信。
3 智能报警设备
智能报警设备由红色发光二极管、蜂鸣器、GSM短信模块提供功能组成。LED红色发光二级管是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光，并具备使用寿命长，光电转换效能高、而且节能等长足优点。该系统选取红色灯指示作为报警信号，当红灯闪烁时，说明煤气浓度已超过安全值。采用四位共阳数码管显示煤气浓度数值。信号经A/D转换后，再由单片机处理，并将数据显示在数码管上，提示人们需及时做出判断。LED红色二极管可用于视觉上的警示，而蜂鸣器则用于声音上的报警，GSM短信重点用于当无人在家的情况下来发出预警。
4 系统软件设计
4.1 主程序设计流程
本文设计的GSM煤气浓度检测器是以STC89C52 单片机为控制核心、并由MQ-2 型传感器来检测气体浓度。传感器将检测到的气体浓度电压信号经A/D 单元转换后，转换可得的数字信号就送入STC89C 52 单片机内，由其对气体浓度信号执行比较处理并显示在数码管上，由此即可判断气体浓度值是否大于报警规定值。当气体浓度处于正常数值范围内，声光报警系统不会发出警报；但当气体浓度大于设定值时，报警系统则发出警报声并启动红灯闪烁。然后继电器关闭煤气电磁阀，启动排气风扇，把有害气体排出室内。同时，GSM短信模块自动给用户发送提醒短信。本系统所有程序均采用C 语言来实现编写调制，设计的主程序流程如图5 所示。
4.2 程序调试
本程序使用Keil 软件对程序进行设计并组织调试。Keil C51 软件为美国Keil Software 公司的研发产品，是51 系列兼容单片机C 语言软件开发系统，与汇编语言相比，其在功能上、结构性、可读性、可维护性上具有明显的优势。
5结束语
综合考虑设计要求、使用环境、加工成本等因素，所以选用MQ-2型气体传感器。MQ-2型气体传感器主要对以氢气为主的城市煤气、天然气及液化石油气具有良好的敏感特性，并且同时表现出响应回复快，工作稳定、时间长等明确优点。在系统单片机控制电路设计中，采用STC89C52单片机作为核心芯片，可以充分利用其高速数据处理能力，并实现了系统仪器简单化和智能化，使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小巧，成本低廉等稳定特点。气体报警能实时进行气体浓度检测工作，当气体的浓度大于设定的浓度时，发光报警。然而对于该系统，仍然存在不足之处。如：室内煤气发生泄露，气体不能及时排出；室内没有反馈系统，不能实现自动关断危险气源。所以，增加智能排气扇功能，以便在发生警报时将有害气体尽短时间排出。此外，还增加了互联网功能，当报警器报警时，主机会给用户手机发送消息，提醒用户发生煤气泄露。为智能家居的理想规划实践奠定了基础，具有一定的现实推广价值。
收稿日期：
参考文献
[1] 刘岩川. MCS-51系列单片机原理及系统设计[M].北京：电子工业出版社，2014.
[2] 韩桂英，李锡祚.数字电子技术基础实用教程[M].北京：清华大学出版社，2011.
[3] 李朝青. 单片原理及接口技术[M]. 北京：电子工业出版社，2010.
[4] 张建明. 传感器与检测技术[M]. 北京：机械工业出版社，2000.
[5] 张保卫，赵金水，尚家峰.燃气报警器的分类与选择[J]. 山东消防，2003（8）：27.
