地震紧急逃生门禁.docx
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地震紧急逃生门禁.docx
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地震紧急逃生门禁
本科生毕业设计论文
中文题目
地震紧急逃生门禁
英文题目
Earthquakeemergencyexitdoor
学生姓名
陈江杰
班级
4
学号
201124122435
学院
电子信息与机电工程学院
专业
电气工程及其自动化
指导教师
元泽怀
职称
高级实验师
肇庆学院
本科生毕业设计(论文)声明
本人郑重声明:
所呈交的本科毕业设计(论文)是本人在肇庆学院学习期间,在指导教师指导下独立完成,内容真实可靠,无抄袭、剽窃等学术道德不端行为,除文中已经注明引用的内容外,本文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
同时,本人完全了解并愿意遵守肇庆学院有关保存、使用毕业论文(设计)的规定,其中包括:
1.学院有权保管并向有关部门递交毕业设计(论文)的原件、复印件和电子文件。
2.学院可以采用影印、缩印、电子文件或其他复制方式保存毕业设计(论文)。
3.学院可以以学术交流为目的,赠送和交换毕业设计(论文)。
4.学院可以允许毕业设计(论文)被查阅或借阅。
5.学院可以按著作权法的规定公布毕业设计(论文)的部分内容或全部内容[保密毕业设计(论文)在解密后遵守此规定]。
6.除另有科研合同或其他法律文书制约,本文的科研成果属于肇庆学院。
本声明的法律结果将完全由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
本科生毕业论文(设计论文)
签名页
学生签名
年
月
日
指导教师签名
年
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日
评阅教师签名
年
月
日
中文摘要
地震来临时,给人们带来严重的灾难,对人们的生命造成严重的威胁。
尽管处于21世纪高科技发达的今天,人们仍旧深受地震的危害。
地震不可避免,所以只能尽量减少地震给人们带来的损失。
本文章主要介绍地震紧急逃生门禁的设计所需的作品,作品用到的相关知识原理,还有作品的使用方法等等。
门禁将三轴加速度模块调为水平,检测地面水平状况。
通过人体红外检测是否有人在室内,震动开关检测地面震动情况。
当地面水平失调,地面有震动,有人在室内三种情况满足时,声音报警,警告睡觉的人。
最后门禁自动打开,方便人们逃生。
关键词:
三轴;人体红外;MOS管;51单片机系统
Abstract
Anearthquakecomes,bringseriousdisastertopeople,posesaseriousthreattopeople'slives.Althoughinthe21stcenturyhigh-techdevelopedtoday,peoplestillbytheharmoftheearthquake.Earthquakesareinevitable,socanonlyminimizethelossbroughtbyearthquake.
Thisarticlemainlyintroducesthedesignoftheearthquakeemergencyescapedoorneededtowork,worktousetherelevantknowledgeofprinciple,andtheuseoftheworksandsoon.Entranceguardtriaxialaccelerationmoduletolevel,todetectthegroundlevel.Someoneinsidethroughthehumanbodyinfrareddetection,vibrationswitchtodetectthegroundvibration.Groundlevelimbalance,groundvibration,someoneindoorswhenthreeconditionssatisfied,voicealarm,warningthesleepingman.Thelastdoorautomaticallyopen,convenientpeopletoescape.
Keywords:
threeaxis;thehumanbodyinfrared;MOStubes,51singlechipmicrocomputersystem
目录
第1章绪论1
1.1引言1
1.2目的和意义1
第2章对设计所需器件的选择和方案的确定5
2.1选择HC-SR501人体感应模块5
2.2选择LCD16026
2.3选择YL-38振动传感器模块6
2.4选择GY-521MPU-6050模块7
2.5选择AT89C52单片机8
第3章系统的原理介绍10
3.1HC-SR50110
3.1.1模块的引脚的说明10
3.1.2模块的功能说明10
3.2LCD160211
3.2.1LCD1602引脚说明13
3.2.2LCD1602的时序和指令13
3.3YL-38型号的传感器模块14
3.3.1工作原理15
3.451单片机开发板15
3.5振动模块16
3.5.1GY-521MPU-6050模块16
3.6AT89C52单片机17
第4章系统的设计20
4.1系统框图20
4.2系统的功能解说20
4.3系统的程序框图20
第5章设计的调试与分析22
5.1作品实物22
5.2作品的测试22
结论
参考文献
致谢
第1章绪论
1.1引言
一直以来,人们都遭受着地震所带来的危害。
它的突发性使人们往往防不胜防,它的破坏力令人畏惧,我们不能阻止地震的发生,只能最大限度的减少地震带来的伤害和损失。
地震带来的危害有两种,分别是直接危害和次生危害。
直接危害有:
地震是个恶魔,无情的卷走无辜的生命。
地震直接破坏人们辛辛苦苦的劳动成果,破坏建筑物,例如桥梁,水提,铁轨等。
在高科技发达的今天,任何一个地区发生地震,给经济上带来的损失都是致命的,严重阻滞该地区的发展,甚至造成该地区的发展严重倒退。
地震也严重破坏一个地区的自然环境,破坏地面,自然植物,自然生命。
总体来说,地震第一方面是造成人员的大量伤亡,第二方面是造成经济的巨大损失,第三是造成自然环境的严重灾害。
地震的次生危害有:
造成火源失控的巨大火灾,水提奔溃的巨大洪灾,还可能造成瘟疫。
一直以来,如何减少地震造成的损失,如何有效预防地震成为人们一直探索的目标。
1.2目的和意义
地震使全球面对最要紧的自然灾害。
。
我国作为一个多地震爆发的国家,更为迫切的需要做好防震减灾的工作。
如何有效防震减灾是全民的责任。
在如今飞速发展的当代,我国更不能落下前进的步伐,目前我们国家正在持续快速的前进,必须做好预防地震的措施。
如何做好预防,减少地震带来的危害是我国保证持续快速发展的一个重要话题,是全面构建和谐社会的一个重要目标。
如今在党的正确领导下,经过全国上下的共同努力,我国全民的防震减灾意思普遍提高。
面对地震,要做好监测预报,地震预防和及时救援三大步的工作。
防震减灾工作任重而道远,为了做好这项工作,还面临着一系列的国际科学和技术性的问题。
我国的科学实力还有很多空间有待发展,获取地震观测所需的信息量还远远不够,地震监测预报系统有待完善,防震减灾教育落后。
从古到今,人们就一直在探索防震的方法,依靠如今科学技术的飞速发展,尽管我国的防震减灾技术还落后于一些发达国家,但我国在这方面也取得很大的成就,而且我国在这项技术发面也在快速发展。
发展地震科学技术,把大城市和爆发率多的地区作为重点,逐步实施全面防御计划。
重视和加强地震科学技术发展,为防震减灾提供科学技术支撑,号召全民参与,提供力量支撑。
我国还在努力提高全民素质,全社会共同防御地震。
地震防灾技术在世界范围上持续发展,尤其我国更是足够重视。
随着科技的发展,研究的不断深入,在这一科学技术上不断深入,我们要捉住这一世界性科学的机遇。
我国还在持续发展地震检测能力,发展地震技术预测,工程技术抗震,地震预报警惕等技术。
防震减灾迫切需求,因此也在不断推动防震技术的发展。
防震技术需要不断的创新和发展,地震科学技术经过长期的发展,已经成为了一个理论与实际疯狂结合的科学技术领域。
地球过程观测为作出新的发现和解决了很多科学问题。
地震科学技术不仅需要自己的努力发展,还要对外开放,与其他国家不断探讨,相互学习。
当代国家之间的交流日益密切,为技术的发展提供了良好的平台。
地震科学不仅有地域性,还有国际性,相互依存。
地震科学不仅对抗震减灾有直接意义,对解决资源环境发面的问题也有很大的贡献。
中国与其他国家的合作,相互竞争和相互学习进步,不断推进地震科技发展。
我们应该将自己的命运掌握于自己的手中,科学技术的进步使我们越来越有信心面对自然灾害,当地震来临之时,我们不再那么无助无力。
科学技术的发展会推动我们社会的进步,尤其是当今科技快速发展的时代,我们人类的社会文明更是提高到了空前的高度。
科技是强国富民的强力武器,给我们中华儿女抗震减灾带来了莫大的信心。
纵观我们发展历史,从以前的过度依赖自然,听天由命到现在的我命由我不由天,一切都是因为科技的发展。
科学技术永远是最强的生产力量保证,我们作为当代大学理科生,更加要致力于投身于科研中,为抗震减灾贡献自己的力量。
我国在很久以前就已经开始研究地震科学这方面的技术了,20世纪初那时候就已经构建了科研技术基地。
自从新中国,开展中国科学院等部门的科研组织一大批优秀人才,建立我国地震专业队伍,奠定了科学技术体系的基础。
此后我国在这方面的技术蒸蒸日上,在地震科学方面做了大量的贡献。
挽救了无数的生命,为中国的人们减少了大量的财产的损失。
中国在多年了坚持不懈的地震预测预报,不断创新,不断尝试。
具有代表性的是,在1975年时,对海域地震的成功预报。
半个世纪后,中国在地震科学技术取得了巨大的成就,中国已经建立了一个专业的科研团队,通过科研院所,地震研究机构提升专业团队机构。
在一些高等学院以及一些地方机构也活跃的参与其中。
这些机构奠定了我国的防震减灾的事业基础,也在地球科学和多项领域上发挥重大作用。
我国先后取得了一系列的创新性成果,获得了多项奖项,由技术发明奖,科技进步奖,自然科学奖等。
我国在地震方面所取得的成就世界闻名,技术专家在国际合作上,国际会议上发挥了不可或缺的积极作用。
科技的进步在防震减灾上去的了重大作用,心得技术成果不断地应用于的证检测预报,防御地震,应急救援中。
我们在防震减灾管理国家的健全和完善国家和地方的政府体系,不断推动组织建设工作许可证。
找了专业人士为群众解答疑问,鼓励人们积极参与。
我国还实施了大量的保障设施,建立多方面投入机制,在抗震方面投入了大量的资金,保障了防震公益事业的持续发展。
以财政投入为主体,社会捐赠和保险为辅的体制。
中国是促进地震事业的发展,按照国家要求严格的内部管理体制改革。
为了地震科学能持续发展,国家还建立了相应的部门,投入大量资金。
各级政府制定和实施特殊的防震减灾规划,投入一定量的资金,专款专用。
一直在引入技术人才,加强对人才的培训,一直在增强全社会的技术研究合作,互相进步。
国家在不断地发掘人才,充分利用社会资源,加强地方之间的交流合作,有效做到了资源共享。
我国正在逐步完善地震科技奖励方面的机构,对为防震防灾做了贡献的人给予一定奖励。
国家在推动自主创新,团队创新,保护知识产权。
还有就是国家在推广地震科学技术知识的普及,只对不同的群体,相对应的加强地震方面知识的教育。
而且鼓励媒体传播地震方面的只是,报道地震方面的科学技术知识。
我国在新的思考方式,不断提高全民防震减灾意识。
在40年代初,美国提出了微地震应用检测造成影响的地下矿山,但由于财政问题的时候,效果不明显等原因没有提升。
近年以来,由于科学方面技术的不断发展,尤其是数字自动控制化大量的利用,为微地震监测提供了重要的基础。
在过去的20年里,美国德州棉花谷有深入的微地震成像实验,最终取得了巨大的成功,微地震技术发展实力,经济实用,高分辨率。
澳大利亚微地震技术也取得了巨大的成功,它具有信息量大,让不少投资矿业公司,联邦科学与工业研究所已完成10微震监测实验,为其监测工作打下了良好的基础。
澳大利亚在这方面的技术取得了多项奖项,在国际处于领先地位。
因为其理论技术装备一体化,为大量企业解决难题,在经济收益上也很可观。
目前澳大利亚已经推出了微地震监测的成套技术装备,得到了国际的认可和好评。
加拿大微地震项目主要是研究柱状硬岩地下隧道病害。
但这项工程及其耗费资金,可贵的是建安大最终在这个项目取得瞩目的成就,得到了许多有价值的科研成果。
加拿大为监测地质深部,定量的平定了其损伤,重点是合理的利用微震事件的分布,能级和机理等结合,建立了数学模型。
地震来临前都会有一些预兆。
地下的井水、泉水等会变得异常,井水会温度升高,变得有怪味,水位上升或者下降明显,冒水泡或者变得浑浊等等。
泉水会突然干枯或者涌出。
是生物也会有异常动态,动物会变得躁动不安。
是气候也会变得不寻常,例如狂风暴起,阳光黯然无色,很久不下雨或者雨水不绝。
还有就是水平面也会变得失调,地震前都会略带微震。
地震紧急逃生门禁就是检测地震前的一些明显预兆,当符合条件的时候,门禁就会启动。
本章小结:
本章主要论述了地震给人们带来的危害,为了减少地震给人们带来的损失,我国以及国外的一些国家采取的积极措施。
在科技不断发展下,一些国家在地震方面发明的具有代表性的作品。
为抗震减灾付出自己的力量,作为当代大学生的我们更加义不容辞,本设计就是本人大胆的创作。
第2章对设计所需器件的选择和方案的确定
2.1选择HC-SR501人体感应模块
HC-SR501自动控制模块是建立在红外探头设计的基础,只有外国进口的lhi778,其优点是很多的,具有很高的灵敏度,可以在低电压模式下工作。
HC-SR501应用广泛,特别是在干电池供电的产品中。
为了检查有没有人的时候,可以用到热释电红外传感器,它对外发射红外线。
早在第二十世纪,有人研究了热释电效应探测红外辐射,但实验没有成功,直到第二十世纪中叶,技术越来越先进,科学家们才越来越深入研究。
激光,红外技术也在不断的发展,红外光谱仪,红外遥感、热辐射探测器应用于热释电晶体,热释电晶体的使用越来越广泛,是一种理想的探测器技术。
探测器也被广泛的应用到自动化应用的控制中。
当一些设备需要检测有没有人的时候,人离开的时候,会做出相应的操作。
有人会自动打开灯发现楼梯,延时结束后离开;防盗报警器检测到有人非法进入后就会自动报警。
热释电晶体的有良好的发展前景,只要我们的想象能力足够的丰富,敢于淡淡的尝试,坚持操作,一定能结合其他的电路开发出许多优秀的产品。
本设计地震紧急逃生门禁是我经过不断操作完成的作品,虽然存在很多不足,但令我感到十分自豪。
热释电效应是温差引起的一种现象,热释电传感器属于温度传感器,温度非常敏感。
在其检测范围内,当温度变化时,会在两个电极上产生电荷,实际上两也产生电压。
因为它的输出阻抗其实是非常的高,而且在传感器中有场效应管进行阻抗的变换。
当人们进入热电传感器的检测区域,由于温度的差异和人类环境的温度变化,有温度的差异,所以有输出。
倘若人进入热释传感器的检测范围内没有活动,那么没有温差,传感器也就没有输出的了。
这现象表明,这其实是一种通过活动产生的活动温度传感。
在使用的过程中我们需要注意:
1:
我们必须控制好直流工作的电压,必须要符合我们要求的电压范围,否则将会影响模块的性能,从而影响实验的正确性。
我们必须要用良好的稳压滤波来对电压进行过滤,我们可以使用电源变压器和三端稳压芯片,通过对电压滤波电容220UF和0.1uF再作为供电电源。
2:
调试的时候人必须尽可能的远离传感器的检测区域,否则热体里模块太近会造成传感器一直有输出,尤其人体不嗯能够在模块的正前方。
其次,触摸电路部分也会影响模块的正常实验结果,都要尽可能避免人体造成的误差。
我们可以采用以下的方法解决:
将输出端口接上一个万用表或者LED,用纸张把模块盖住,实验者可以离开房间。
过一段时间后检查模块是否一直有输出。
3:
人体感应模块应该尽量避免强光的照射,我们也要屏蔽强大的射频干扰。
还要尽量避免强烈气流,强风等的干扰。
感应区要避免面对加热设备和物体和碎片被风和衣物。
总而言之,必须避免强烈的外界自然因素造成的误差。
4:
倘若模块不能正常的进行工作,有可能是以下的原因。
一是相对较小的负载电力负荷的供电能力,由工作产生的电压波动会导致错误的动作模块。
二是一些感性的负载会产生反向的电动势产生的干扰。
我们可以通过下列途径解决:
在供电部分电感滤波或负载和模块分别使用不同的电压。
或者使用超大容量的电源,不过这种方法比较浪费资源。
5:
我们尽量把模安放在盒子里,并且盒子最好密封。
对人体感应模块采用的是双元的探头,探头可以用长度大约25cm以内的双芯屏蔽线进行延长。
感应与人体和敏感性关系密切,红外模块极限感应距离控制的特点。
6:
当人体在水平移动,当红外光谱双时间和距离的差异较大,因此有更高的敏感性;当走路时身体绕纵向轴,双是检测不到红外距离的变化,并没有什么区别,感应不敏感;因此要安设传感器,应该将探头双元方向与人保持平行,确保人体能被检测,安装的圆形透镜有利于灵敏度的增强。
2.2选择LCD1602
LCD1602是工业字符型液晶,其实际容量16x2字符,是一种液晶显示模块,可以显示字母,符号,数字,经常需要使用它。
长沙太阳电子有限公司生产的1602液晶质量非常好,十分出名,本设计于是用这家公司生产的1602。
它的芯片在4.5-5.5V下正常工作,最好是选择5.0V。
2.3选择YL-38振动传感器模块
在如今日益发达的现代型工业中,传感器作为现代测试技术测试系统的最重要部分,也在现代中快速得到推广,快速发展。
而近年快速发展的计算机科学技术起到了为传感器的重要支撑作用。
人们利用新发现的一些自然中的效应不断地开发出了新型的传感器。
传感器在不断地发展,它的的性能得到不断地提高,而且它的应用越来越广泛。
随着现代的科学技术不断发展,人们制作出了大量新型的传感器。
良好的传感技术基于良好的传感材料,现在取用光导纤维传感器替代传统传感器,光纤传感器比传统传感器有更多突出的优点,其灵敏度更高,外形体积更为小巧,结构相对简单很多,而且其电绝缘性好很多。
本实验采用的是YL-38的振动传感器模块,模块应用广泛,例如可以用于摩托车,报警器方面的制作。
该模块能够准确地检测环境振动,响应及时,使用原来的MECsw-18015p振动开关,并可适当调整灵敏度,而且有固定的螺栓孔,这样子有利于对模块的安装。
模块在3.3V~5V的电压下正常工作,以数字开关量的形式进行输出。
这个型号的模块灵敏度极高,而且结构简单实用,小板的PCB尺寸为3cmx1.6cm。
模块的VCC端口可以直接与3.3V或者5V的单片机相互连接通过连接单片机,通过单片机来检测高低电平输出,由此对环境的振动情况进行检测。
DO为小板的数字量输出的接口,当模块在无振动或者振动强度微弱,没达到设定阈值的时候,DO端口就会输出高电平,倘若外界的振动强度超过于系统设定的阈值时,系统中的模块DO将会输出低电平。
但AO在这里没什么效果,不必做什么办法的处理,可以将其忽略。
2.4选择GY-521MPU-6050模块
MPU-6050是整合性6轴的运动性处理的器材,有三轴陀螺仪加三轴加速度的功能,与其他多种组件器材相比,它解决了不少难题。
它省减了许多的空间,小巧轻便。
MPU-6050还可以与其他传感器相连接,例如其他品牌的温度传感器,加速器,电子和光学影像,行人导航器等也应用到MPU-6050模板。
磁力传感器和本设计用到的振动传感器等等。
在一些动作感应游戏,电子的运动感知复杂的数据处理,数据库应用InvenSense设计运动数据的处理,可以提高计算效率的运动处理,减轻了对操作系统的负荷,还可以延长MPU-6050的寿命,此外,提供的API也使得系统更加的结构化,是这项技术的有一个大胆创新引入。
通过角速度陀螺和积分运算的测量结果来看,加速度直接通过反三角函数获得角度,但没有测量重力加速度,但是积分得到的角度会因为一些外界的因素而受到影响,要尽量减少温飘等原因引起的误差,但是在允许的范围内,测出的结果还是较为准确的。
我们要用到滤波算法来得到更为准确的加速度,因为虽然加速度解算的角度虽然没有误差,但是模块本身存在着加速度,这样子会影响实际结果。
滤波算法就是用到陀螺仪积分得到角度,然后要采用加速度测量到的角度进行修正,在权衡计算之后,得到更为合适的角度数据。
GY-521MPU-6050模块使用的是MPU:
6050型号的芯片,采用的是沉金PCB,质量是非好,耐用。
正常工作电压为3-5V,使用的是标准的通信协议方式,其中陀螺仪的范围是±25050010002000°/s,可以非常准确的追踪想要测试的动作,加速度的测量模块范围+2+4+8+16G。
以数字输出6或9轴的旋转矩阵、欧拉角格式等融合的演算数据。
2.5选择AT89C52单片机
单片机在1970年左右开始起步,人们将其发展史分为三大阶段,第一阶段叫做SCM阶段,这是单片机的探索阶段,那时起的单片机基本上还没有16位的,都只是4位或者8位的。
当时的单片机最成功的是INTEL公司的MCS-48,在单片机独立发展道路上,可以说Intel公司占了大半功劳。
当英特尔在MCS-48的不断提高,使教学体系更加丰富,增加了控制指令的数量,生产质量更佳的MCS-51单片机,MCS-51系列性能可靠、简单实用、性价比高。
第二阶段为MCU阶段,这时属于8位单片机的高速发展阶段以及16位单片机的横空出世阶段,主要应用到较为复杂的控制系统以及早期嵌入式系统。
当时不断扩展满足嵌入式应用,随着科学的飞速进步,越来越多的创新型技术融合到单片机中,外围电路的功能有了极大的提高,智能控制特性得到强化。
Philips公司在发展MCU有很大贡献,功不可没,将单片机迅速发展到微控制器。
第三阶段为SoC阶段,也就是当前的趋势是要突破MCU走上另一个巅峰,必须要最大化解决应用系统在芯片上的问题,在第二十一世纪,各个领域的科学基础的发展阶段也跃升到一个新的,特别是微电子技术的飞速发展,集成电路设计的EDA工具,所以在一定程度上,也促进了SOC单片机的发展。
我做的毕业设计用到的是AT89C52单片机。
AT89C52是由美国ATMEL公司生产的CMOS8位单片机,功能十分强大全面,外围硬件电路并不复杂,体积小,性能稳定。
适用于许多十分复杂的控制应用场合,被广泛的应用到各种机电一体化,自动控制的系统中。
本章小结:
本章主要论述了设计主要器材的确定。
在现代科学技术飞速发展的时代,选取优质的实验器材要我们经过认真的选取。
经过本人的不断努力寻找以及结合大学四年的购材经验,终于确定了以上的物美价廉的实验器材。
而且本章节也论述了实验器材的发展史和优势的地方。
第3章
系统的原理介绍
3.1HC-SR501
图3-1HC-SR501的实物图片
图3-1HC-SR501的实物图片
3.1.1模块的引脚的说明
1:
正电源2:
高低电平输出3:
负极电源H:
可重复触发L:
不可重复触发CDS:
光敏控制
其中一些参数如下
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