CN109342651A - 一种基于ZigBee技术的气体检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于ZigBee技术的气体检测系统，属于无线传感器网监测技术领域。本发明包括电源电路、气体检测电路、单片机I、蜂鸣器、液晶显示器、ZigBee通信模块I、ZigBee通信模块II、单片机II、时钟电路、复位电路；所述电源电路与各电路相连，气体检测电路与单片机I相连，单片机I分别与液晶显示器、蜂鸣器、ZigBee通信模块I相连，ZigBee通信模块I与ZigBee通信模块II无线连接，ZigBee通信模块II与单片机II相连。本发明解决了常规气体检测中铺设光缆复杂度较高，费用较大，定位代价大，以及信息采集实时性等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于ZigBee技术的气体检测系统，属于无线传感器网监测技术领域。
背景技术
随着世界的不断发展，劳动人员基数不断扩大，矿井坍塌工人被困、地下有毒气体超标、气体泄漏、透水事故等造成的伤亡触目惊心。通过佩戴基于ZigBee技术的气体检测的装置，可以让工人在气体泄漏的第一时间逃离现场，并通知附近工友以及地上工作人员，从而为逃离事故现场规划逃生线路，使工作人员在相对安全的情况下开展工作，最大程度减少事故发生。常规的气体检测系统是将检测到的信号通过光缆等路径进行信号传输，铺设线路较为复杂，传输信号有限，不能与其他工友形成信息交互，因此本发明通过设计出一种基于ZigBee技术的气体检测系统，实现对安全隐患及时发现，尽早处理，有效的规避事故风险，并且通过数据反馈，利用网络将矿井工人的实时信息汇总，可以对矿下人员安全做出更大的保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于ZigBee技术的气体检测系统，以用于解决常规气体检测系统中铺设光缆复杂度较高，费用较大，定位代价大，以及信息采集实时性等问题。
本发明的技术方案是：一种基于ZigBee技术的气体检测系统，其特征在于：包括电源电路1、气体检测电路2、单片机I3、蜂鸣器4、液晶显示器5、ZigBee通信模块I6、ZigBee通信模块II7、单片机II8、时钟电路9、复位电路10；所述电源电路1与各电路相连，气体检测电路2与单片机I3相连，单片机I3分别与液晶显示器5、蜂鸣器4、ZigBee通信模块I相连6，ZigBee通信模块I6与ZigBee通信模块II7无线连接，ZigBee通信模块II7与单片机II8相连。
所述电源电路1包括电源插座JP1、JP2、定值为250V/2A的保险管F1、整流二极管D1、D2、D3、D4、定值为100mH的电感L1、定值为1000uF的电解电容C1、C4、定值为1000pF的无极性电容C2、C3、型号为7805的三端稳压块VR1、定值为1K的电阻R1、发光二极管DS1；所述电源插座JP1的2脚与保险管F1相连，1脚与整流二极管D3正极、D4负极相连；保险管F1与整流二极管D1正极、D2负极相连；所述整流二极管D1负极、D3负极与电感L1相连；所述整流二极管D1正极、D3正极与电源插座JP2的2脚相连；所述三端稳压块VR1输入端与电感L1相连，输出端与电源插座JP2的1脚相连，接地端与电源插座JP2的2脚相连；所述电解电容C1、C4的正极与电源插座JP2的1脚相连，负极与电源插座JP2相连；所述无极性电容C2、C3一端与电源插座JP2的1脚相连，一端与电源插座JP2的2脚相连；所述电阻R1一端与电源插座JP2的1脚相连，一端与发光二极管DS1的正极相连；所述发光二极管DS1的负极与电源插座JP2相连。
所述气体检测电路2包括单片机I3采用AT89S52单片机、MQ-6型传感器、芯片ADC0809、定值为50K的滑动变阻器RP；所述MQ-6型传感器的1、2、3端口与电源电路1的电源插座JP2相连，4、5端口与滑动变阻器RP相连；所述芯片ADC0809的IN0端与滑动变阻器RP相连，ADDA端口、ADDB端口、ADDC端口REF(-)端口、接地端与地相连，VCC端口和REF(+)端口与电源插座JP2相连，D0、D4—D7与单片机I的I/O端口相连。
所述蜂鸣器4包括定值为1K的电阻R1、型号为NPN的三极管Q1、蜂鸣器Bell；所述电阻R1一端与单片机I的I/O端口相连，一端与三极管Q1的基极相连；所述三极管Q1的集电极与蜂鸣器Bell相连，发射极与地相连。
所述液晶显示器5包括滑动变阻器R2、液晶LCD1602；所述液晶LCD1602的VCCom端与滑动变阻器R2相连，A+端口接地，K-端口与电源插座JP2相连，D4、D5、D6、D7端口与单片机I的I/O端口相连。
所述时钟电路9包括定值为10pF的电解电容C7、定值为10K的电阻R_RST、按键K_RST；所述电解电容C7的正极与+5V电源相连，负极与单片机I的RST端相连；所述电阻R_RST一端与电解电容C7负极相连，一端接地；所述按键K_RST一端与电阻R_RST相连，一端接+5V电源。
所述复位电路10包括定值为27pF的电容C5、C6、定值为12M的晶振XTAL；所述晶振XTAL一端与单片机I的XTAL1端口相连，一端与单片机I的XTAL2端口相连；所述电容C5一端与晶振XTAL的2端口相连，一端接地；所述电容C6一端与晶振XTAL的1端口相连，一端接地。
本发明的有益效果是：本发明解决了常规气体检测中铺设光缆复杂度较高，费用较大，定位代价大，以及信息采集实时性等问题。并且该系统将ZigBee通信模块与单片机相连，数据直接由单片机获取并传输至计算机，保证了数据在传输过程中的不失真。本装置结构简单，操作方便、安全可靠、成本低廉、节约环保；而且该发明具有很好的经济普适性。
附图说明
图1是本发明的功能模块连接框图；
图2是本发明的电源电路图；
图3是本发明中气体检测电路图；
图4是本发明中单片机I、II与时钟电路和复位电路连接的电路图；
图5是本发明中蜂鸣器电路图；
图6是本发明中液晶显示器电路图；
图7是本发明中ZigBee通信模块图。
图中：1-电源电路、2-气体检测电路、3-单片机I、4-蜂鸣器、5-液晶显示器、6-ZigBee通信模块I、7-ZigBee通信模块II、8-单片机II、9-时钟电路、10-复位电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种基于ZigBee技术的气体检测系统，包括电源电路1、气体检测电路2、单片机I3、蜂鸣器4、液晶显示器5、ZigBee通信模块I6、ZigBee通信模块II7、单片机II8、时钟电路9、复位电路10；所述电源电路1与各电路相连，气体检测电路2与单片机I3相连，单片机I3分别与液晶显示器5、蜂鸣器4、ZigBee通信模块I相连6，ZigBee通信模块I6与ZigBee通信模块II7无线连接，ZigBee通信模块II7与单片机II8相连。
实施例2：如图1-7所示，一种基于ZigBee技术的气体检测系统，包括电源电路1、气体检测电路2、单片机I3、蜂鸣器4、液晶显示器5、ZigBee通信模块I6、ZigBee通信模块II7、单片机II8、时钟电路9、复位电路10；所述电源电路1与各电路相连，气体检测电路2与单片机I3相连，单片机I3分别与液晶显示器5、蜂鸣器4、ZigBee通信模块I相连6，ZigBee通信模块I6与ZigBee通信模块II7无线连接，ZigBee通信模块II7与单片机II8相连。
所述电源电路1包括电源插座JP1、JP2、定值为250V/2A的保险管F1、整流二极管D1、D2、D3、D4、定值为100mH的电感L1、定值为1000uF的电解电容C1、C4、定值为1000pF的无极性电容C2、C3、型号为7805的三端稳压块VR1、定值为1K的电阻R1、发光二极管DS1；所述电源插座JP1的2脚与保险管F1相连，1脚与整流二极管D3正极、D4负极相连；保险管F1与整流二极管D1正极、D2负极相连；所述整流二极管D1负极、D3负极与电感L1相连；所述整流二极管D1正极、D3正极与电源插座JP2的2脚相连；所述三端稳压块VR1输入端与电感L1相连，输出端与电源插座JP2的1脚相连，接地端与电源插座JP2的2脚相连；所述电解电容C1、C4的正极与电源插座JP2的1脚相连，负极与电源插座JP2相连；所述无极性电容C2、C3一端与电源插座JP2的1脚相连，一端与电源插座JP2的2脚相连；所述电阻R1一端与电源插座JP2的1脚相连，一端与发光二极管DS1的正极相连；所述发光二极管DS1的负极与电源插座JP2相连。
所述气体检测电路2包括单片机I3采用AT89S52单片机、MQ-6型传感器、芯片ADC0809、定值为50K的滑动变阻器RP；所述MQ-6型传感器的1、2、3端口与电源电路1的电源插座JP2相连，4、5端口与滑动变阻器RP相连；所述芯片ADC0809的IN0端与滑动变阻器RP相连，ADDA端口、ADDB端口、ADDC端口REF(-)端口、接地端与地相连，VCC端口和REF(+)端口与电源插座JP2相连，D0、D4—D7与单片机I的I/O端口相连。
所述蜂鸣器4包括定值为1K的电阻R1、型号为NPN的三极管Q1、蜂鸣器Bell；所述电阻R1一端与单片机I的I/O端口相连，一端与三极管Q1的基极相连；所述三极管Q1的集电极与蜂鸣器Bell相连，发射极与地相连。
所述液晶显示器5包括滑动变阻器R2、液晶LCD1602；所述液晶LCD1602的VCCom端与滑动变阻器R2相连，A+端口接地，K-端口与电源插座JP2相连，D4、D5、D6、D7端口与单片机I的I/O端口相连。
所述时钟电路9包括定值为10pF的电解电容C7、定值为10K的电阻R_RST、按键K_RST；所述电解电容C7的正极与+5V电源相连，负极与单片机I的RST端相连；所述电阻R_RST一端与电解电容C7负极相连，一端接地；所述按键K_RST一端与电阻R_RST相连，一端接+5V电源。
所述复位电路10包括定值为27pF的电容C5、C6、定值为12M的晶振XTAL；所述晶振XTAL一端与单片机I的XTAL1端口相连，一端与单片机I的XTAL2端口相连；所述电容C5一端与晶振XTAL的2端口相连，一端接地；所述电容C6一端与晶振XTAL的1端口相连，一端接地。
本发明的工作原理是：
首先是MQ-6型传感器通过采集空气中测试气体的浓度并把它转换为电信号，电信号经过ADC0809则由模拟信号变为数字信号，最后电压以数字信号的形式进入单片机I3，单片机I3中的时钟电路9内部有一个振荡器，可以用于CPU的时钟源，复位电路10是使CPU以及系统各部件处于确定的初始状态，并使系统从初始状态开始工作。液晶显示器5通过单片机I3控制将所测的频率信号读数显示出来。当测量到的气体浓度大于一定的阈值时，蜂鸣器4就会发出警告声，蜂鸣器4发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机I3的I/O引脚输出的电流较小，单片机I3输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器4，因此需要增加一个电流放大的电路，本设计通过三极管C8550来放大电流以驱动蜂鸣器4。进入单片机I3的信号还会与ZigBee通信模块I6连接，实时地传输数据，然后发出的数据通过ZigBee通信模块II7接收，并传送到单片机II8上，最后发送给计算机，实现对气体检测的实时检测。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种基于ZigBee技术的气体检测系统，其特征在于：包括电源电路(1)、气体检测电路(2)、单片机I(3)、蜂鸣器(4)、液晶显示器(5)、ZigBee通信模块I(6)、ZigBee通信模块II(7)、单片机II(8)、时钟电路(9)、复位电路(10)；所述电源电路(1)与各电路相连，气体检测电路(2)与单片机I(3)相连，单片机I(3)分别与液晶显示器(5)、蜂鸣器(4)、ZigBee通信模块I相连(6)，ZigBee通信模块I(6)与ZigBee通信模块II(7)无线连接，ZigBee通信模块II(7)与单片机II(8)相连。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的气体检测系统，其特征在于：所述电源电路(1)包括电源插座JP1、JP2、定值为250V/2A的保险管F1、整流二极管D1、D2、D3、D4、定值为100mH的电感L1、定值为1000uF的电解电容C1、C4、定值为1000pF的无极性电容C2、C3、型号为7805的三端稳压块VR1、定值为1K的电阻R1、发光二极管DS1；所述电源插座JP1的2脚与保险管F1相连，1脚与整流二极管D3正极、D4负极相连；保险管F1与整流二极管D1正极、D2负极相连；所述整流二极管D1负极、D3负极与电感L1相连；所述整流二极管D1正极、D3正极与电源插座JP2的2脚相连；所述三端稳压块VR1输入端与电感L1相连，输出端与电源插座JP2的1脚相连，接地端与电源插座JP2的2脚相连；所述电解电容C1、C4的正极与电源插座JP2的1脚相连，负极与电源插座JP2相连；所述无极性电容C2、C3一端与电源插座JP2的1脚相连，一端与电源插座JP2的2脚相连；所述电阻R1一端与电源插座JP2的1脚相连，一端与发光二极管DS1的正极相连；所述发光二极管DS1的负极与电源插座JP2相连。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的气体检测系统，其特征在于：所述气体检测电路(2)包括单片机I(3)采用AT89S52单片机、MQ-6型传感器、芯片ADC0809、定值为50K的滑动变阻器RP；所述MQ-6型传感器的1、2、3端口与电源电路(1)的电源插座JP2相连，4、5端口与滑动变阻器RP相连；所述芯片ADC0809的IN0端与滑动变阻器RP相连，ADDA端口、ADDB端口、ADDC端口REF(-)端口、接地端与地相连，VCC端口和REF(+)端口与电源插座JP2相连，D0、D4—D7与单片机I的I/O端口相连。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的气体检测系统，其特征在于：所述蜂鸣器(4)包括定值为1K的电阻R1、型号为NPN的三极管Q1、蜂鸣器Bell；所述电阻R1一端与单片机I的I/O端口相连，一端与三极管Q1的基极相连；所述三极管Q1的集电极与蜂鸣器Bell相连，发射极与地相连。
5.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的气体检测系统，其特征在于：所述液晶显示器(5)包括滑动变阻器R2、液晶LCD1602；所述液晶LCD1602的VCCom端与滑动变阻器R2相连，A+端口接地，K-端口与电源插座JP2相连，D4、D5、D6、D7端口与单片机I的I/O端口相连。
6.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的气体检测系统，其特征在于：所述时钟电路(9)包括定值为10pF的电解电容C7、定值为10K的电阻R_RST、按键K_RST；所述电解电容C7的正极与+5V电源相连，负极与单片机I的RST端相连；所述电阻R_RST一端与电解电容C7负极相连，一端接地；所述按键K_RST一端与电阻R_RST相连，一端接+5V电源。
7.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的气体检测系统，其特征在于：所述复位电路(10)包括定值为27pF的电容C5、C6、定值为12M的晶振XTAL；所述晶振XTAL一端与单片机I的XTAL1端口相连，一端与单片机I的XTAL2端口相连；所述电容C5一端与晶振XTAL的2端口相连，一端接地；所述电容C6一端与晶振XTAL的1端口相连，一端接地。
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