基于單片機的智能安防系統(tǒng)(20210314192845)

1、五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 本設(shè)計以STC89C52單片機作為控制核心，應(yīng)用多種傳感器以及其他元器件，組成基 于單片機的智能安防系統(tǒng)，其主要實現(xiàn)的功能包括有光電檢測、溫度傳感器檢測、煙霧傳 感器檢測、密碼鎖等功能，并附有鍵盤輸入以及用液晶顯示輸出的多功能智能安防系統(tǒng)。 通過不同的傳感器對不同的情況進(jìn)行檢測可有效地進(jìn)行安全監(jiān)控，從而實現(xiàn)智能安防。本 設(shè)計采用無線信息傳輸技術(shù)實現(xiàn)單片機間通訊。從方案設(shè)計、硬件原理設(shè)計、軟件編程設(shè) 計、系統(tǒng)調(diào)試一步一步完成本設(shè)計，并基本實現(xiàn)了多功能智能安防系統(tǒng)的功能。 關(guān)鍵詞安防系統(tǒng)單片機多功能 I 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 Abstract The desig n STC8

2、9C52 SCM as the con trol core, using a variety of sen sors a nd other components to form a microcontroller-based intelligent security systems, to achieve its main features include a photoelectric detection, temperature sensor,smokesensor,locks and other fun cti ons, an d with keyboard in put and out

3、put with LCD multi -f unction in tellige nt security systems. Through different sensors to detect different situations effectively for security monitoring, enabling intelligent security. The design usesa wireless information transmission tech no logy to achievecom muni cati on betwee nm icroc on tro

4、ller. From program desig n,hardware design principles, software programming design, system debugging step by step through the desig nan dthebasicrealizatio n of multi -fiun cti onal in tellige nt security system. Key words Security Systems SCM Multifunction 3 目 錄 摘 要 Abstract11. 第1章緒論1. 1.1智能安防系統(tǒng)概述1

5、. 1.2智能安防的應(yīng)用2 1.3智能安防技術(shù)前景的探索2 1.4本章小結(jié)3. 第2章智能安防系統(tǒng)設(shè)計的總體架構(gòu)4 2.1系統(tǒng)實現(xiàn)功能及要求4 2.2智能安防系統(tǒng)設(shè)計的總體方案4 2.3本章小結(jié)5. 第3章 智能安防系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 6 3.1電路原件介紹 6. 3.2外圍硬件電路設(shè)計.6. 3.2.1 MQ-2傳感電路設(shè)計6 3.2.2光電檢測電路設(shè)計 7 3.2.3 24L01模塊功能介紹8 3.2.4密碼鎖電路設(shè)計9 3.2.5 LCD1602顯示電路設(shè)計 12 3.2.6DS18B2C溫度傳感器電路設(shè)計 13 3.2.7蜂鳴器的電路設(shè)計 15 3.3 STC89C52單片機電路設(shè)計 1

6、5 3.3.1 STC89C5單片機引腳介紹 15 3.3.2單片機引腳接口 1.7 3.3.3單片機最小系統(tǒng)設(shè)計18 3.4本章小結(jié)18 第4章PCB設(shè)計.19 4.1 PCB板的做板過程19 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 4.2系統(tǒng)布局布線圖 1.9 4.3本章總結(jié)20 第5章硬件電路調(diào)試21 5.1硬件電路調(diào)試21 5.1.1穩(wěn)壓電源電路調(diào)試21 5.1.2單片機及串口電路調(diào)試 22 5.2本章小結(jié)23 第6章系統(tǒng)軟件程序調(diào)試24 6.1軟件程序調(diào)試 24 6.2串口軟件調(diào)試24 6.3軟件調(diào)試25 6.4本章小結(jié)25 結(jié)論26 參考文獻(xiàn)27 致謝28 附錄29 IV 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第1

7、章緒論 在經(jīng)濟科技迅猛發(fā)展的勢頭之下人們的生活質(zhì)量、生活水平不斷提高，與此同時， 也滋生了比如盜竊（以城市為例）的問題，在經(jīng)濟利益的驅(qū)使下許許多多的務(wù)工人員涌 向了城市謀求發(fā)展，這樣一來雖說為城市的建設(shè)和發(fā)展做出了不少的貢獻(xiàn)但同時也給城 市的居民生活的安定和人身財產(chǎn)安全帶來了不少威脅，相信現(xiàn)實生活中不少人身邊都發(fā) 生過一些入室盜竊的事件，為了社會的安定、國家的長治久安我們應(yīng)該減少甚至杜絕盜 竊事件的發(fā)生，而行之有效的方法就是發(fā)展和普及智能安防。切實將智能安防運用到人 們的生活當(dāng)中來，加快智能安防產(chǎn)業(yè)化，大眾化。給人們的人身財產(chǎn)安全提供有力的保 障。在人們對安防的意識日漸增強的今天，普及和發(fā)展智

8、能安防產(chǎn)業(yè)是適應(yīng)市場的發(fā)展 需要，在信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展的支撐下智能安防產(chǎn)業(yè)不斷的壯大，在現(xiàn)實生活中人們對智 能安防系統(tǒng)應(yīng)用也越來越普遍、越來越廣泛。 本章介紹智能安防系統(tǒng)的概述、應(yīng)用及其發(fā)展前景，通過對智能安防系統(tǒng)的了解從 而明白智能安防系統(tǒng)在生活中的重要意義。 1.1智能安防系統(tǒng)概述 本次設(shè)計以基于單片機的智能安防系統(tǒng)題目，其主要是源自智能安防系統(tǒng)這一理念, 所以在這里有必要對智能安防系統(tǒng)做一個簡單的概述。 智能安防系統(tǒng)可簡單地歸納成一個具備能對圖像的傳輸、圖像的存儲、數(shù)據(jù)的存儲 和數(shù)據(jù)的處理準(zhǔn)確而選擇性操作的技術(shù)系統(tǒng)。通常情況下，一個功能齊全的智能安防系 統(tǒng)主要由門禁、報警和監(jiān)控這三個部分構(gòu)

9、成。智能化是區(qū)分智能安防與傳統(tǒng)安防的判斷 依據(jù)，安防產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展跟普及速度都比較快。相對于智能安防來說傳統(tǒng)安防對人 有著比較強的依賴性，而且所要耗費的人力也是非常大的，但是智能安防利用機器的智 能判斷就能擺脫對人的依賴，并且能輕易地達(dá)到人們所要的預(yù)期效果，所以為了擺脫傳 統(tǒng)安防對人的依賴發(fā)展智能安防非常有必要。 1.2智能安防的應(yīng)用 得益于科學(xué)技術(shù)的推動，信息技術(shù)的應(yīng)用已牽涉到我們生活中的方方面面、并且在 多個領(lǐng)域給我們帶來的重大的影響，如今在物質(zhì)經(jīng)濟條件充?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的現(xiàn)狀下， 人們對居住和辦公的環(huán)境的要求已不僅僅局限于優(yōu)雅舒適了，對他們來說一個安全可靠 的辦公或者生活環(huán)境才是他們所想

10、擁有的，為了給大家架構(gòu)一個安全舒適的環(huán)境我們就 必須把智能安防引入到人們的生活中來。安全管理需要有一個實用有效的智能安防系統(tǒng) 提供保障，市場上常見的安防系統(tǒng)一般具備監(jiān)控和報警的功能，其報警是基于防盜、煤 氣泄漏、消防等警情來說的，而監(jiān)控一般是視頻監(jiān)控，借助監(jiān)控系統(tǒng)我們能快速地知道 警訊發(fā)生的原因從而解除或者偵破案情。在我們的生活中，我們所需要的智能安防應(yīng)該 是能夠通過自動監(jiān)管來實行安全防范的一個智能化系統(tǒng)，比如針對生活中普遍存在的火 災(zāi)，還原性及有毒氣體的泄漏等情況能實施自動監(jiān)管，并且能及時識別警情進(jìn)而報警的 這樣一個系統(tǒng)基本上就構(gòu)成了一個智能安防系統(tǒng)；其中火情大致上是以煙霧、溫度以及 可燃?xì)?/p>

11、體等探測器為主對其進(jìn)行監(jiān)控；而防盜的報警系統(tǒng)則是通過安裝紅外或激光等類 型的報警探測器對其進(jìn)行監(jiān)管。 1.3智能安防技術(shù)前景的探索 自從改革開放以來我國的經(jīng)濟不斷騰飛，但這種騰飛是相對于某些城市來說的，正 是由于這種局部的發(fā)展使得城鄉(xiāng)差距逐漸浮現(xiàn)，為了尋找出路謀求發(fā)展許許多多的外來 人口開始從鄉(xiāng)下涌向了城市。這樣一來一系列的犯罪案件也就相繼在城市上演，其中最 典型的就是一一盜竊，為了給市民營造一個安全性的生活、工作環(huán)境，在這里我們有必 要形成智能安防這一觀念。在當(dāng)今生活中的盜竊案件中主要有以下特點：作案手法種類 繁多、作案手段越發(fā)高超、能熟練地借助高科技化解阻礙，這樣那種依賴于人的傳統(tǒng)防 范方

12、式就顯得形同虛設(shè)了，因為它已經(jīng)達(dá)不到最基本的防范的要求了，就拿傳統(tǒng)的防盜 措施來說：通過安裝防盜門、防盜網(wǎng)來設(shè)防似乎起不到多大的作用了，而且這種安防措 施也違背了防火的要求，最重要的還是這種防盜措施已經(jīng)阻止不了竊賊對住宅的入侵了。 基于上述緣故，在以后的防范工作中，我們需要借助科技的力量來幫助我們加以防范， 智能安防就是科技發(fā)展的成果。鑒于智能安防能夠及時而且準(zhǔn)確地監(jiān)測到各類警情，這 就為防范工作提供有力支持，所以，人們對它的重視程度越來越高。所以說為了滿足大 眾的安防需求，我們在科技發(fā)達(dá)、經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下應(yīng)該引入智能安防系統(tǒng)。智能 安防是一種面向生活或者工作中許許多多個領(lǐng)域的安防系統(tǒng)，基

13、于智能安防系統(tǒng)應(yīng)用的 廣泛性的特點在未來的安防市場上智能安防應(yīng)該是往后發(fā)展的主流。 1.4本章小結(jié) 本章主要介紹了智能安防相關(guān)概念，應(yīng)用，發(fā)展前景進(jìn)行了相關(guān)的一些的探究。通 過相關(guān)的論述探求發(fā)現(xiàn)了智能安防潛在的市場價值，為論文和“基于單片機的智能安防 系統(tǒng)”的設(shè)計提供了強有力和特具意義寫作背景。 32 第2章智能安防系統(tǒng)設(shè)計的總體架構(gòu) 2.1系統(tǒng)實現(xiàn)功能及要求 本系統(tǒng)命名為基于單片機的智能安防系統(tǒng)，要求實現(xiàn)如下功能： (1) 通過安裝帶有鍵盤裝置的密碼鎖來實現(xiàn)一個相對簡單的門禁系統(tǒng)； (2) 利用MQ-2煙霧傳感器對還原性氣體進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到有還原性氣體時實行遠(yuǎn) 程報警； (3) 利用激光對

14、指定區(qū)域內(nèi)的情況進(jìn)行監(jiān)管，一旦檢測到有警情發(fā)生時就實施遠(yuǎn)程報 警; (4) 利用DS18B20溫度傳感器對溫度進(jìn)行實時檢測，并且用 LCD1602液晶顯示屏進(jìn) 行顯示； (5) 利用24L01模塊通過模擬SPI進(jìn)行單片機間的無線通訊； (6) 通過對報警電路安裝蜂鳴器對檢測到的情況進(jìn)行報警。 2.2智能安防系統(tǒng)設(shè)計的總體方案 基于上述所要實現(xiàn)的功能，本系統(tǒng)確定設(shè)計以單片機為主控核心，基于24L01無線模 塊通過模擬SPI進(jìn)而實行單片機之間通訊的遠(yuǎn)距離報警系統(tǒng)，考慮到采用STC89C52單片機 就足以滿足實現(xiàn)上述功能，而且 STC89C52單片機也比較廉價，故在本設(shè)計中將以 STC89C52單片

15、機作為主控芯片。 下面將講述系統(tǒng)元件設(shè)計框架圖的設(shè)計，本系統(tǒng)原件主要有密碼鎖鍵盤輸入，顯示 輸出，傳感器檢測檢測，密碼認(rèn)證，24L01無線模塊通信，蜂鳴器等部分組成。具體系統(tǒng) 的原件設(shè)計圖2-1所示。 本系統(tǒng)以STC89C52單片機為控制中心，外接了： MQ-2煙霧傳感器，激光對管， DS18B20溫度傳感器，附帶按鍵輸入設(shè)備的密碼鎖，該按鍵為一個4X4的矩形陣列其功能 具備輸入、設(shè)置密碼、可以通過呼叫用戶開門，輸出設(shè)備采用LCD1602液晶顯示屏，在 顯示屏可以顯示溫度，通過按鍵鍵入準(zhǔn)確的密碼之后，門將會被打開、若連續(xù)鍵入三次 錯誤的密碼后將不能再輸入密碼，這樣能防止一些人通過不斷輸入來試驗

16、密碼，從而形 成簡易的門禁。當(dāng)MQ-2傳感器和激光檢測到異常情況，并確定有異常侵入時，單片機會觸發(fā)報警。并且可以通過24L01模塊模擬SPI進(jìn)行無線通訊對報警信息進(jìn)行傳輸，從而讓 用來監(jiān)控的單片機對異常情況進(jìn)行處理。 總的來說這樣一個通過用單片機配置傳感器進(jìn)行工作的系統(tǒng)是非常實用的，因為它 對險情探測，誤報，抗干擾等方面都有著非常精準(zhǔn)的效果 發(fā)射系統(tǒng) 接收系統(tǒng) 圖2-1智能安防系統(tǒng)框架圖 這樣設(shè)計最突出的的特點就是：簡易、可靠，在生活或者工作中的方方面面都有很 實在的施行性。 2.3本章小結(jié) 系統(tǒng)設(shè)計最重要的是對于實用性、可行性進(jìn)行考慮，其次考慮用戶的體驗。在本章 中，對基于單片機的智能安防系

17、統(tǒng)”的系統(tǒng)設(shè)計也是從這兩方面展開的，從系統(tǒng)功能到系 統(tǒng)工作原理，再到系統(tǒng)工作具體的設(shè)計細(xì)節(jié)，一層一層的剖析了該設(shè)計方案。 第3章 智能安防系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 經(jīng)過第二章節(jié)的得出的系統(tǒng)設(shè)計方案，在我們腦海中一個設(shè)計系統(tǒng)明確的思路已經(jīng) 漸漸浮現(xiàn)出來了。在本章節(jié)中，主要對制作 智能安防控制系統(tǒng)”所用到的原件，硬件電路 設(shè)計進(jìn)行詳盡的介紹。最后致力于制作出一個通過單片機為主控的智能安防系統(tǒng)。 3.1電路原件介紹 在設(shè)計硬件電路中，我們選用原件的原則是：要充分實現(xiàn)系統(tǒng)所要達(dá)到的功能。原 件價格便宜，以便控制制作成本。原件通用，降低制作時間和制作難度。 此設(shè)計用到的元器件主要包含有： 主芯片：STC89C5

18、2單片機 傳感器：MQ-2煙霧傳感器，DS18B20溫度傳感器，激光 無線模塊：24L01模塊 此外還包含有密碼鎖，蜂鳴器以及用來做顯示屏的LCD1602 3.2外圍硬件電路設(shè)計 3.2.1 MQ-2傳感電路設(shè)計 MQ-2煙霧傳感器是一種可燃?xì)怏w探測器，所以在安防領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，二氧化錫 半導(dǎo)體氣敏材料是構(gòu)成 MQ-2型煙霧傳感器的主要素材，離子式 N型半導(dǎo)體主要依附在 該傳感器的表面。當(dāng)溫度介于二百攝氏度到三百攝氏度的時侯，MQ-2中的二氧化錫就會 對自然空間中的氧進(jìn)行吸附，這種吸附實質(zhì)上是氧的負(fù)離子吸附，此時半導(dǎo)體中的所含 的電子密度就會減少，而其電阻的在數(shù)值方面也相應(yīng)的增長。當(dāng)該傳感器

19、感觸到有煙霧 的存在的時，若晶粒間隔所在地方的勢壘因為受到這些氣體的調(diào)制而發(fā)生了變化，那么 表而電導(dǎo)率也會相應(yīng)地被引起變化?；谶@一原理我們就可以探知還原性氣體的煙霧是 否存在了，另外如果煙霧越密集，就會造就較高的電導(dǎo)率這時會使得電阻值越小。根據(jù) 其這一特性，所設(shè)計的電路如圖3-1所示。 如圖3-1所示該傳感器主要是檢測還原性氣體的，其工作原理是：當(dāng)檢測到有高濃度 還原性氣體的時候通過比較器LM393比較正相、反相輸入端的電壓大小：正相大于方向 的時候LM393就輸出“ 1”，反之則輸出“ 0”，所以探測到有煙霧的時候輸出端為“ 0”， 反之的話輸出端為“ 1”。 GAD 圖3-1 MQ-2傳

20、感器電路 3.2.2光電檢測電路設(shè)計 基于激光在誤報率、抗干擾、適應(yīng)能力等方面的突出優(yōu)點，所以將其引入到本智能 安防系統(tǒng)設(shè)計中來，將其與一光敏電阻搭配從而形成一個光電檢測電路，這樣一來就為 智能安防系統(tǒng)提供了一項良好的防御功能。激光的透射能力強，不會受空氣干擾。 放射電路時I/O 口驅(qū)動一個PNP的三極管控制，發(fā)射電路和接收電路如圖 3-2所示 die 圖3-2光電檢測電路 這一個接收頭，其原理是通過感應(yīng)不同的光線的阻值不同。當(dāng)人走過門的時候，人 就會擋住激光的射線，使光敏電阻的阻值瞬間升高，這時候引腳 P1.6采集回來低電平進(jìn) 而觸發(fā)報警，當(dāng)沒有物體遮擋的時候激光對射導(dǎo)通，這時候 P1.6采

21、集回來高電平。具體 的控制流程圖如圖3-3所示。 圖3-3光電檢測控制流程圖 3.2.3 24L01模塊功能介紹 24L01無線芯片其引腳如下: CE:使能發(fā)射或接收; CSN, SCK, MOSI，MISO: SPI引腳端，微處理器可通過此引腳配置 nRF24L01: IRQ:中斷; VDD :電源輸入端; VSS:電源地: XC2，XC1 :晶體振蕩器引腳; VDD_PA :其輸出的電壓為1.8 V它是把電供給功率放大器的; ANT1,ANT2 :天線接口 ； IREF:參考電流輸入 其中跟單片機通信時要用到的引腳有：CE,CSN,SCK,MOSI,MISO以及IRQ。注意硬件 上的電源不

22、要超過3.3V。 52單片機是沒有硬件的SPI通信的，只能通過軟件模擬SPI的通信的協(xié)議SPI 的通信相對比較穩(wěn)定，同時接線也比較少，此外每當(dāng)開始SPI寫進(jìn)一個數(shù)據(jù)都會讀回來的 都是狀態(tài)值，通過這一個狀態(tài)值知道 24L01的工作狀態(tài)，通過不同的工作狀態(tài)，主控采 用不同的指令。 24L01的時序圖如圖3-4所示。 沁 _rinjirnjuLLRnnrLnrLrLrLJinnrwmTL RUSO SPI讀模式 CSN spi寫模式 圖3-4 24L01時序圖 通過對上圖的分析，不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)前面是高位的，后面是低位的時候處于發(fā)送時的狀 態(tài)，每當(dāng)一個bit被寫進(jìn)去的時候，相應(yīng)地一個狀態(tài)字位就會被返回，每

23、次寫操作都可讀 回一個完整的狀態(tài)字。 24L01模塊通信能力是比較強的，擁有 2.4GHZ頻率；通信的速度最快為400K/S，這一 款芯片雙線傳送的距離最遠(yuǎn)達(dá)到50M，能很好地滿足智能安防系統(tǒng)的設(shè)計要求。還有這芯 片的外圍的電路比較簡單，整個模塊看起來是比較精致的。 3.2.4密碼鎖電路設(shè)計 密碼鎖鍵掃相關(guān)架構(gòu)圖如圖3-5所示。 如圖3-5所示該電路采用鍵掃8個P2I/O 口可以控制16個按鍵，這樣一來節(jié)省了很多I/O 口，在程序里面通過循環(huán)尋找已經(jīng)按下的按鍵，其控制思想是當(dāng)P2=0Xf0時使其高低。延 時10ms的延時函數(shù)，當(dāng)其P2采集回來的數(shù)據(jù)不等于0 xf0，就進(jìn)行一個延時20ms進(jìn)行一

24、個 按鍵濾波。當(dāng)采集P2 口不等與0 xf0時。就表示按鍵按下了。這時再通過 P2=0 x0f輸出高低 電平，再通過P2 口采集一個數(shù)據(jù)。兩次采集回來的數(shù)據(jù)通過一個位或門組合成一個按鍵 的值。這一個按鍵的值是一個組合的數(shù)據(jù)的，在算法上可以運用一個數(shù)組來將組合的鍵 碼值轉(zhuǎn)化成0到15,這個數(shù)組在程序中得到顯現(xiàn)，關(guān)于鍵值的定義如下：0到9的數(shù)值定義 0到9的數(shù)字按鈕。密碼鍵入定義在鍵值10上，呼叫按鈕定義在鍵值11上，改密碼定義在 鍵值12上，刪除鍵定義在鍵值13上，確定鍵定義在鍵值14上 圖3-5密碼鎖電路圖 這一個設(shè)計特別是在小區(qū)中具有一個人性化的設(shè)計，按鍵這一個模塊具有，呼叫住 宅區(qū)的房號的

25、功能，有輸進(jìn)正確密碼的功能，有修改密碼的功能。這一些的功能的操控 都能在1602液晶顯示屏上被同步顯示，很大程度上迎合了大眾化需求。 相關(guān)算法控制的講述： 輸密碼功能，在程序中剛的初始密碼是 123456剛開始上電單片機的在1602上面是 CODE CALL RESET的三個選擇。在按鍵中按下輸密碼鍵，這時就會進(jìn)入一個輸密碼的 界面，在1602顯示屏上顯示CODE:，現(xiàn)在可以按0到9的數(shù)字鍵，按出來的數(shù)值實時在 1602上顯示。按好你確定的密碼之后，就按一下確定鍵。如果按下的密碼是正確的，顯 示屏就會顯示W(wǎng)ELCOME PLEASE。但你按下的密碼是錯誤的時候顯示屏?xí)@示 OVER ERR0R

26、。這一個密碼的設(shè)置只有三次機會，如果你按下三次密碼是錯誤就會終止你的密 碼輸入功能。同時顯示屏顯示 OVER THREE TIME，這樣就很好就避免多次輸入密碼。 呼叫功能，這就很人性化。比如你是 201房間的客人，想201主人為你開門。開始的 時候選擇呼叫鍵，輸進(jìn)你呼叫你要進(jìn)的房間號，再按一下確定鍵。顯示屏就會顯示 wait 。等2S過后顯示屏就會進(jìn)入CODE CALL RESET的界面，進(jìn)入重新選擇的功能。 改密碼的功能，這一個提高系統(tǒng)的安全性。這樣一來就很好防止密碼的泄漏。剛開 始按改密碼按鍵進(jìn)入改密碼界面，改密碼的前提是要輸進(jìn)正確密碼才能轉(zhuǎn)換到改密碼的 窗口。當(dāng)輸入的密碼是被認(rèn)可之后顯

27、示屏就會顯示 NECODE:，這時就設(shè)置你想要的密碼, 再按一下確定鍵就成功了。程序控制運行圖如圖 $6所示。 圖3-6密碼鎖控制流程圖 325 LCD1602顯示電路設(shè)計 顯示模塊采用LCD10602顯示屏，要求顯示密碼，溫度，是否有人進(jìn)入門了面等各種 信息。 LCD1602是一種被用作字符顯示的液晶顯示模塊，它是由若干個點陣字符位構(gòu)成, 一個點陣字符位可相應(yīng)地顯示一個字符，位與位之間存在的間隔為一個點距，行與行之 間亦有間隔存在，這樣一來就發(fā)揮了字符間距以及行間距的效果。 LCD1602是指顯示的內(nèi)容為16X2，即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字 符和數(shù)字）。 目前絕大部分字符

28、液晶都是HD44780液晶芯片，自言而言其有著一致的控制原理，由 此市場中的大多字符液晶都可以借鑒 HD44780寫的控制程序進(jìn)行控制。 針對密碼鎖顯示屏，只需顯示簡單的字符和數(shù)字，因此選擇LCD1602就能滿足要求 LCD1602的基本參數(shù)如下： LCD1602顯示容量：16*2個符； 芯片工作電壓：4.55.5V; 工作電流：2.0mA(5V)； 最佳工作電壓：5V ； 字符尺寸：2.95*4.35(W*H)mm。 LCD1602引腳圖如圖3-7所示。 圖3-7 LCD1602引腳圖 LCD1602各個引腳功能入下表3-1所示。 表3-1 LCD1602引腳功能表 編號 符號 引腳說明 編

29、號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 DATAI/O 2 VDD 電源正極 10 D3 DATAI/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 DATAI/O 4 RS 數(shù)據(jù)命令選擇端(H/L) 12 D5 DATAI/O 5 R/W 讀寫數(shù)據(jù)端(H/L) 13 D6 DATAI/O 6 E 使能信號 14 D7 DATAI/O 7 DO DATAI/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 DATAI/O 16 BLK 背光源負(fù)極 其電路圖如圖3-8所示 VCC 圖3-8LCD1602電路圖 3.2.6 DS18B20溫度傳感器電路設(shè)計 DS18B20引腳以及其電路圖如圖3-9所示

30、。 VCC fS 的 41 腳 1, GNbthki 8820溫度傳感器亠 2. DQ,敵卞珞人/輸U1 氣V,可堆的-4-fiV電 圖3-9 DS18B20引腳及其電路圖 數(shù)字溫度傳感器DS18B20提供9位（二進(jìn)制）的溫度讀數(shù)，因為信息是通過單線接口 進(jìn)出DS18B20的，因此從單片機到DS18B20僅需要一條線（和地線）在本系統(tǒng)設(shè)計中讓溫 度傳感器與單片機P3.5腳相連，DS18B20的測量值介于-55C到+125C之間，其增量值為 05C, DS18B20傳感器能在1S內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。 由于DS18B20是在一根10 口上完成讀寫的功能，所以讀寫的功能是比較嚴(yán)格的，這 確保時序與通

31、信協(xié)議的正確性與完整性。通信的系統(tǒng)可以分為幾個模塊：初始化，讀模 塊，寫模塊。每一次讀出一個溫度的時候，都要進(jìn)行寫指令的操作的步驟。不過與大多 數(shù)的通信系統(tǒng)不相同的是數(shù)據(jù)和指令的傳輸都是數(shù)據(jù)的地位在前。 其中控制的流程圖為圖3-10所示。 圖3-10 DS18B20控制流程圖 3.2.7蜂鳴器的電路設(shè)計 圖3-11蜂鳴器電路圖 蜂鳴器電路中是負(fù)責(zé)報警的作用，普通I/O直接蜂鳴器兩端是驅(qū)動不了，因為蜂鳴器 要求驅(qū)動電流是比較大的，所以用一個三極管放大電路放大電流驅(qū)動蜂鳴器。不過P3.6 口 要接上拉電阻，為三極管的基極提供更大的驅(qū)動電流。但是在單片機的初始化中，P3.6 口 要設(shè)置為低電平，防止

32、蜂鳴器亂叫。當(dāng)有人把密碼輸了三次錯誤的密碼的時候，蜂鳴器就 會叫，當(dāng)溫度達(dá)到50度以上蜂鳴器也會叫。當(dāng)有人進(jìn)門的時候，但無有輸進(jìn)密碼，蜂鳴 器也會叫的。其電路設(shè)計為圖3-11所示。 3.3 STC89C52單片機電路設(shè)計 3.3.1 STC89C52單片機引腳介紹 本次設(shè)計的系統(tǒng)核心控件為STC89C52單片機，針對其不同的功能所以在這里有必要 剖析一下其引腳的功能： P0 口： P0 口是一個的8位漏極開路的雙向I/O 口。通常被用作輸出口， 8個TTL邏輯電 平能被每位驅(qū)動。當(dāng)“ 1被寫到P0端口時，這時的引腳充當(dāng)高阻抗輸入。 當(dāng)外部程序和數(shù)據(jù)存儲器被訪問時，P0 口也被作為低8位地址/數(shù)

33、據(jù)復(fù)用。在這一模式 下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。 在FLASH編程時，P0 口也被用以接收指令字節(jié)；在對程序進(jìn)行校驗時，P0 口被用作 輸出指令字節(jié)。另外在程序校驗的過程中，需要添加外部上拉電阻來支持。 P1 口： P1 口是一個8位同時擁有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，P1 口所輸出的緩沖器能 驅(qū)動4個TTL邏輯電平。當(dāng)“ 1被寫到P1端口時，P1 口內(nèi)部上拉電阻就會把端口拉高，在這 種情況下可以把P1 口作為輸入口來使用。當(dāng)其被用作輸入口使用時，那些被外部拉低的 引腳會因內(nèi)部電阻的緣故，從而輸出電流。 此外，P1.0和P1.2則分別被用作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)的輸入（P1.0）和時器/計

34、 數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1）。在FLASH編程和校驗時，P0 口接收低8位地址字節(jié)。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL 邏輯電平。對P2端口寫“ 1時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作 為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 movxdptr） 時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位 地址（如movx ri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在FLASH編程 和

35、校驗時，P2 口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具備內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，由P2所輸出的緩沖器能驅(qū)動 4個TTL邏輯電平。當(dāng)P3端口被寫“ 1時，其內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時 P3 口可被用作 輸入口使用。在被用作輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電 流。在這里有必要介紹一下P3 口的第二功能。P3 口作為STC89C52特殊功能（第二功能） 使用，如下表3-2所示。在FLASH編程和校驗時，P3 口也接收一些控制信號。 表3-2 P3 口第二功能介紹 P3.0 RXD串行輸入口） P3.1 TXD串行輸出口） P3.2 INT

36、O（外中斷 0） P3.3 INT1（ 外中斷 1） P3.4 T0（定時/計數(shù)器0） P3.5 T1（定時/計數(shù)器1） P3.6 WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ） P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ） 另外，P3 口亦用于某些FLASH閃存編程或程序校驗控制信號的接收。 RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單 片機復(fù)位。 ALE/PRO 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE （地址鎖存允許）輸出 脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈 沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)

37、據(jù)存儲 器時將跳過一個ALE脈沖。 對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止 ALE操作。該位置位后，只有一條 movx和move指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被 微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE禁止位無效。 PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) STC89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出 兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 EA/VPP外部訪問允許，欲使 CP

38、U僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H-FFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。 如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當(dāng)然這必須是該器件是 使用12V編程電壓VPP 332單片機引腳接口 在本設(shè)計中所要涉及到的STC89C52單片機的一些引腳接口介紹如圖表 3-3所示。 表3-3單片機引腳接口 VCC +5V GND GND P1A0- P1A7 1602數(shù)據(jù)端 P0A1- P0A2 1602控制端 P0A3- P0A7 2

39、4L01無線模塊 P2A0- P2A7 密碼鎖按鍵 P3A1 光電檢測發(fā)射端 P3A4 光電檢測接收端 P3A6 蜂鳴器 RST/Vpd 復(fù)位電路 P3A0 煙霧傳感器 3.3.3單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)是能讓單片機能夠工作的最小電路，其電路設(shè)計如圖3-12所示 冋 T FI2 fIJ 91丄 M * 1. ml呦 17 tAD邛同丁 ItTli CM：?：.； jaiipu EE、” QABJtjn a b XIA-L XTM： 二二 PL15JF2 T wc GO pnqu.a THi怛丄 ALE 3.03!. S- X . c m 2t mi .巳 WH. |i i 圖3-12

40、單片機最小系統(tǒng)電路 本設(shè)計的單片機最小系統(tǒng)由STC51單片機、晶振電路、復(fù)位電路、供電電路四部分組 成。本設(shè)計采用DC5V為單片機供電。晶振電路是為單片機提供一個工作的脈沖，這樣就 很好保證單片機工作穩(wěn)定，只有晶振電路正常起振時才能保證單片機系統(tǒng)正常工作。復(fù) 位通常有上電或者按鍵復(fù)位兩種方式。雖說方式不同但效果卻是一樣的，都是讓程序從 開始跑起來 3.4本章小結(jié) 在這一章節(jié)中是對 基于單片機的智能系統(tǒng)”的硬件部分的設(shè)計，并且到這里為止，系 統(tǒng)的硬件平臺基本上已近顯現(xiàn)出來了，硬件平臺已經(jīng)支持設(shè)計中要實現(xiàn)的功能。接下來 的工作就是布板，接著進(jìn)行軟件設(shè)計來調(diào)配資源，從而實現(xiàn)其相關(guān)的功能。 第4章PCB設(shè)計 4.1 PCB板的做板過程 (1) 應(yīng)用DSP畫圖軟件，依照相關(guān)的布線規(guī)則進(jìn)行 PCB布線繪圖； 把已經(jīng)畫好的PCB電路圖打印到轉(zhuǎn)