中北大学 电子科学与技术专业实训报告.docx

电子科学与技术专业实训报告 ——基于物联网的室内信息采集系统设计 姓 名： 范宇聪 学号： 1306024132 合作成员姓名： 刘圣宇 学号： 1306024117 合作成员姓名： 刘丹 学号： 1306024102 分 组 编 号： 1601.08 指 导 教 师： 郑永秋 日 期： 2016.6.28 1 任务要求 1.1基于物联网的室内信息采集系统设计题目要求： 某户人家的房子结构如图1所示，位于1层，主人希望布置一套电子监控系统，达到如下监控目的： 图1 房屋结构图 用户需求： 1）防盗功能：窗户、门等位置是否有人活动； 2）有害气体监测功能：比如厨房、卫生间燃气泄漏，杂物间异常气体监测，随时报警； 3）温湿度监测：起居室、卧室的温湿度24小时监测； 4）烟雾报警：房屋可能是火灾产生的异常烟雾，要有警报； 5）电子监控系统的中央控制与显示放置在卧室。 6）如果有1路视频监控，请选择合适的位置安放在卧室以外的房间； 为了达到以上监测目的，你可以采用一个监测节点把所有功能实现，也可以采用多个监测节点进行分布式监测然后把信息汇总到中央监控显示节点。监测节点之间通过有线或无线方法与主控节点进行信息传输。主控节点接收各个监测节点的信息，进行数据分析及报警处理。 基本要求： 1）撰写一个简明的方案设计报告，根据房间的面积和布局，设计布置每一个监控设备，并说明布置理由以及每一个监控设备或模块的选型与指标是否满足设计要求，并估算你的方案的实现成本； 2）最多三个学生一组，最少两个学生一组，互相协商好各自的分工，在后续过程中将有针对性地加以分别考核； 3）选用实验室现有模块，实现以上用户需求1~5的功能。 4）要充分考虑实际环境布局，采用更少的资源实现了更优的方案。 5）项目完成，小组集体进行实物演示和验收，但每个人要单独完成自己的设计报告，并通过指导老师的答辩。设计报告不能突出自己不同于他人的工作部分的，不予通过。 发挥部分： 1）选用实验室现有模块，实现用户需求6的视频监控功能。 2）不仅采用简单的有线传输，还使用了CAN、Wifi、ZigBee模块进行了数据传输。 2 系统总体设计方案 2.1 系统功能简介 1.通过人体热释电红外传感器实现检测窗户，门等位置是否有人活动。 2.通过MQ5天然气传感器实现对厨房，卫生间的天然气泄漏的检测。 3.通过GP2Y1010AU烟雾传感器实现对杂物间，房屋的火灾烟雾报警。 4.通过DHT-22温湿度传感器实现对卧室，客厅的温度，湿度监控。 5.当人体热释电红外传感器，烟雾传感器，天然气传感器检测到异常时（烟雾及天然气浓度超过设定阈值或人体热释电红外传感器检测到人体活动）可通过LED灯和蜂鸣器报警。正常时，绿色LED灯长亮；异常时，红色LED灯长亮，并伴随蜂鸣器持续报警。 6.通过RS485总线实现多机（一主多从）通信，进而实现多个传感器通过多个节点向主机传送采集到的数据。 7.通过WIFI模块实现用无线传输的方式将主机接收到的传感器数据发送到电脑并显示。 2.2 系统组成及原理 STM32 从机3 天然气/液化气传感器 天然气/液化气传感器 温湿度传感器 STM32 从机2 烟雾传感器 温湿度传感器 STM32 从机1 烟雾传感器 LCD 显示屏 RS485 STM32 主机 RS485 RS485 RS485 人体热释电红外传感器 2.2.1 天然气/液化气传感器 功能：家庭或工业上对液化气，天然气和煤气的监测装置 原理： MQ-5 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。 MQ-5 气体传感器对丁烷、丙烷、甲烷的灵敏 度高，对甲烷和丙烷可较好的兼顾。这种传感器可检测多种可燃性气体，特 别是天然气，是一款适合多种应用的低成本传感器。 2.2.2 烟雾传感器 功能：检测空气中灰尘浓度，用于空气净化器、空气质量监测仪、 PM2.5 检测仪等。 原理：本模块是以夏普 GP2Y1010AU0F 为核心的灰尘传感器。传感器内部的红外二极管，可以输出一个跟灰尘浓度成线性关系的电压值。通过该电压值即可计算出空气中的灰尘和烟尘含量[2]。 2.2.3温湿度传感器 功能：AM2302 湿敏电容数字温湿度模块是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合传感器。检测空气中的温湿度，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。 原理：用户主机（MCU）发送一次起始信号（把数据总线 S