畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于AT89C51單片機(jī)的小區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)

1、1 引言中國(guó)安居工程需要大力發(fā)展安全文明小區(qū)建設(shè)，嚴(yán)峻的社會(huì)治安形勢(shì)，需要建立并完善安全文明小區(qū)防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系。如何解決在當(dāng)前每個(gè)家庭經(jīng)濟(jì)承受能力有限的情況下，建設(shè)滿足防范功能及可靠性需求的安全文明小區(qū)防范防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是當(dāng)前急需解決的課題。本方案是在考慮以上因素的基礎(chǔ)上，所設(shè)計(jì)的可行實(shí)施方案。小區(qū)安全防范報(bào)警系統(tǒng)是智能小區(qū)實(shí)現(xiàn)安全管理的重要系統(tǒng),主要包括防盜報(bào)警、煤氣泄漏報(bào)警、消防報(bào)警等。小區(qū)管理極為重要的內(nèi)容是確保住宅,住戶安全,生活中,人人都可能出現(xiàn)一些意想不到的求助情況,現(xiàn)代居住的格局,鄰里常年不來(lái)往已是常事,家庭生活穩(wěn)密性、封閉性越來(lái)越強(qiáng)。因此,小區(qū)安全防范及報(bào)警系統(tǒng)是具有

2、先進(jìn)的設(shè)計(jì)和設(shè)備,并為小區(qū)住戶的安全提供保障的必要系統(tǒng)。我國(guó)的安防自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程，其智能化程度也越來(lái)越高。在小區(qū)內(nèi)的每個(gè)住戶單元安裝一臺(tái)報(bào)警主機(jī)，住戶可選擇安裝在住戶門口、窗戶處安裝聲檢、緊急求助、煙霧/煤氣探頭、瓦斯探頭等報(bào)警感知設(shè)備，報(bào)警主機(jī)通過(guò)總線與管理中心的電腦連接，進(jìn)行安防信息管理。如果發(fā)生盜賊闖入、搶劫、火災(zāi)、燃汽泄露等緊急事故，傳感器就會(huì)立即獲知并由報(bào)警系統(tǒng)即刻觸發(fā)光警報(bào)以有效地恫嚇企圖行竊的盜賊；系統(tǒng)還會(huì)迅速向報(bào)警中心傳送報(bào)警信息；報(bào)警中心接到警情后立即自動(dòng)進(jìn)行分辨處理，迅速識(shí)別判定警報(bào)類型、地點(diǎn)、用戶，中心據(jù)此派出機(jī)動(dòng)力量采取相應(yīng)解救措

3、施；系統(tǒng)具備24小時(shí)防破壞等并自我監(jiān)視，一旦有任何被破壞的跡象也會(huì)即刻報(bào)警?？傊?，無(wú)論白天黑夜，你離家在外還是在家休息，電子保安時(shí)時(shí)刻刻保護(hù)家庭安全，這正是能為家人、家庭、財(cái)產(chǎn)所做的最有效的安全防盜保護(hù)措施。2 總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)背景 在當(dāng)今高速發(fā)展的社會(huì)中，人們對(duì)自身所處的環(huán)境越來(lái)越關(guān)心，居家安全已成為當(dāng)今小康之家優(yōu)先考慮的問(wèn)題。當(dāng)上班家中無(wú)人，或者僅有老人孩子在家，或晚上在家熟睡，都必須確保家庭成員和財(cái)產(chǎn)的絕對(duì)安全。中國(guó)安居工程需要大力發(fā)展安全文明小區(qū)建設(shè)，嚴(yán)峻的社會(huì)治安形勢(shì)，需要建立并完善安全文明小區(qū)防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系。如何解決在當(dāng)前每個(gè)家庭經(jīng)濟(jì)承受能力有限的情況下，建設(shè)滿足防范功能

4、及可靠性需求的安全文明小區(qū)防范防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是當(dāng)前急需解決的課題。本方案是在考慮以上因素的基礎(chǔ)上，所設(shè)計(jì)的可行性實(shí)施方案。在當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的生活日益改善，人們對(duì)家庭生命財(cái)產(chǎn)安全越來(lái)越重視，采取了許多措施來(lái)保護(hù)家庭的安全。以往的做法是安裝防盜門、防盜網(wǎng)，但也存在有礙美觀，不符合防火要求，不能有效地防止壞人的入侵。現(xiàn)在，全國(guó)各地都在如火如荼地開(kāi)展建設(shè)安全文明小區(qū)的活動(dòng)，而且很多地方都提出取消防盜網(wǎng)的口號(hào)，家庭電子防盜報(bào)警系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生。因?yàn)榇蠖鄶?shù)家庭都是雙職工，白天家里通常沒(méi)有人，發(fā)生報(bào)警后，必須要有專人來(lái)處理，因此，必須設(shè)立報(bào)警中心。而且因?yàn)閲?guó)內(nèi)住宅區(qū)大多數(shù)是密集型分布，一個(gè)住

5、宅區(qū)往往有幾百上千戶，并且都有自身的保安隊(duì)伍，因此當(dāng)用戶防盜報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，除了在現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警外，還需要向當(dāng)?shù)嘏沙鏊蚬卜志诌M(jìn)行報(bào)警聯(lián)網(wǎng)外，也需要向住宅小區(qū)的保安中心進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)報(bào)警，以便警情得到迅速處理。另外，考慮到國(guó)內(nèi)普遍收入水平較低，對(duì)于每一戶家庭的防盜報(bào)警系統(tǒng)成本不可太高，但因?yàn)橛脩魯?shù)量多，也不能采用質(zhì)量差的產(chǎn)品，以免誤報(bào)頻繁造成不良影響。根據(jù)以上分析，住宅小區(qū)對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)的要求如下：1.廣泛性即要求小區(qū)內(nèi)每個(gè)家庭都能得到保護(hù)。2.實(shí)用性即要求每個(gè)家庭的防范系統(tǒng)能在實(shí)際可能發(fā)生受侵害的情況下及時(shí)報(bào)警，并要求操作簡(jiǎn)便，環(huán)節(jié)少，易學(xué)。3.系統(tǒng)性即要求每個(gè)家庭的防范系統(tǒng)在案情發(fā)生時(shí)，除能自身報(bào)警

6、外，必須及時(shí)傳到保衛(wèi)部門，并同時(shí)上報(bào)當(dāng)?shù)毓矆?bào)警中心。4.可靠性即要求系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)合理產(chǎn)品經(jīng)久耐用、系統(tǒng)是可靠。5.投資可行性-即要求系統(tǒng)投資或造價(jià)能控制在小區(qū)家庭能承受的范圍之內(nèi)。2.2 設(shè)計(jì)思想在小區(qū)內(nèi)的每個(gè)住戶單元安裝一臺(tái)報(bào)警主機(jī)，住戶可選擇安裝在住戶門口、窗戶處安裝聲檢、緊急求助，煙霧/煤氣探頭、瓦斯探頭，防盜報(bào)警器等報(bào)警感知設(shè)備，報(bào)警主機(jī)通過(guò)總線與管理中心的電腦想連接，進(jìn)行安防信息管理，本系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程報(bào)警功能。如果發(fā)生盜賊闖入、搶劫、煙霧、燃汽泄露等緊急事故，傳感器就會(huì)立即獲知并由報(bào)警系統(tǒng)即刻觸發(fā)光警報(bào)以有效恫嚇企圖行竊的盜賊；系統(tǒng)還會(huì)迅速向報(bào)警中心傳送報(bào)警信息；報(bào)警中心接到警情

7、后立即自動(dòng)進(jìn)行分辨處理，迅速識(shí)別判定警報(bào)類型、地點(diǎn)、用戶，中心據(jù)此派出機(jī)動(dòng)力量采取相應(yīng)解救措施；系統(tǒng)具備24小時(shí)防破壞等并自我監(jiān)視，一旦有任何被破壞的跡象也會(huì)即刻報(bào)警。總之，無(wú)論白天黑夜，你離家在外還是在家休息，電子保安時(shí)時(shí)刻刻保護(hù)家庭安全，這正是能為家人、家庭、財(cái)產(chǎn)所做的最有效的安全防盜保護(hù)措施。2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)具有防盜并且兼有防火，防煤氣等功能的小區(qū)防盜報(bào)警系統(tǒng)，無(wú)疑可以使家庭保安自動(dòng)化。系統(tǒng)采用體積小巧，功能強(qiáng)大，價(jià)格便宜的單片微型計(jì)算機(jī)作為居民家庭第一監(jiān)視端，與單片機(jī)連接各種用于家庭安保的傳感器作為收集信號(hào)并送給單片機(jī)初步處理，單片機(jī)實(shí)時(shí)與遠(yuǎn)方主監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信，將從傳感器接收來(lái)的信

8、號(hào)實(shí)時(shí)傳給主機(jī)，主機(jī)端就可以知道小區(qū)各個(gè)居民家庭的異常情況，從而進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。系統(tǒng)利用can總線傳輸信息。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高了安全可靠性，操作更方便，在工程實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用，因而具有良好的應(yīng)用前景和工程推廣價(jià)值。該系統(tǒng)運(yùn)用了at89c51單片機(jī)和can總線的主要特性和功能，將主從式微機(jī)通信運(yùn)用于今天的生活，體現(xiàn)了自動(dòng)化的發(fā)展前景一片光明。對(duì)于應(yīng)用區(qū)域，每個(gè)家庭可實(shí)現(xiàn)：家中無(wú)人時(shí)，如上班了，可把家庭報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，使所有的傳感器都工作起來(lái)。當(dāng)竊賊試圖破門而入或從陽(yáng)臺(tái)闖入，熱電釋紅外傳感器器探測(cè)到動(dòng)作，警號(hào)發(fā)聲，并且保安中心立刻接收到警情，接著在數(shù)秒后公安局報(bào)警中心也會(huì)收到報(bào)警信號(hào)。家中

9、有人時(shí)，如睡覺(jué)時(shí)，把系統(tǒng)設(shè)置在留守布防狀態(tài)，當(dāng)竊賊企圖從大門闖入時(shí)，立刻發(fā)出警報(bào)；如果主人有緊急情況，如急病或受到挾持時(shí)，可按動(dòng)鍵盤上的緊急按鈕發(fā)出警報(bào)1。2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖圖2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖2.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法(1) 利用各種傳感器接收需要防備外界的異常信號(hào)。(2) 單片機(jī)接收傳感器檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)行初步處理，如記錄發(fā)生情況的位置，何種報(bào)警等等，也可以單片機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警。(3) 利用can總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與主控計(jì)算機(jī)的通訊。(4) 在主控計(jì)算機(jī)上接收單片機(jī)送來(lái)的報(bào)警信號(hào)，發(fā)出報(bào)警信息。 3 系統(tǒng)硬件模塊可行性分析報(bào)警器硬件由溫度煙霧信號(hào)采集模塊、煤氣信號(hào)采集模塊、防盜報(bào)警模塊、光報(bào)警模塊，

10、鍵盤顯示模塊以及單片機(jī)與can總線模塊組成。3.1 cpu最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選擇cpu最小系統(tǒng)在本設(shè)計(jì)的報(bào)警器中是中樞部分，所有要完成的命令和控制都是在此進(jìn)行的。所以cpu最小系統(tǒng)的好壞直接影響本設(shè)計(jì)的前端探頭和其他電路之間的配合問(wèn)題，同樣沒(méi)有cpu最小系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)也就失去了設(shè)計(jì)目的。經(jīng)過(guò)比較，本次設(shè)計(jì)決定使用由atmel公司生產(chǎn)的常用、廉價(jià)的單片機(jī)at89c51作為主控制器。3.1.1 at89c51的引腳圖及功能介紹at89c51是一個(gè)低電壓，高性能cmos8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（perom）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用a

11、tmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89c51提供了高性價(jià)比的解決方案2。 at89c51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口， at89c51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本3。at89c51具有pdip、pqfp/tqfp及plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同

12、產(chǎn)品的需求。at89c51的引腳圖如下圖所示：圖3.1 at89c51芯片的引腳圖vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高5。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部

13、上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收5。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)4。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的

14、雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故5。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下所示：p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要

15、保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效8。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期

16、間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)8。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）6。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 此單片機(jī)主要用于控制，包括響應(yīng)中斷、延時(shí)、判斷、發(fā)送對(duì)方號(hào)碼等等。3.1.2 振蕩器和時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘

17、信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式?？紤]到成本和電路的簡(jiǎn)潔等方面，我們選用內(nèi)部時(shí)鐘方式。在單片機(jī)xtal1和xtal2兩端跨接晶振就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。晶體頻率可在1.2mhz到12mhz之間選擇，頻率越高，單片機(jī)速度越快。本設(shè)計(jì)選用的晶體頻率為12mhz。外接電容c1和c2，與晶體一起構(gòu)成了本設(shè)計(jì)的晶振電路。c1和c2會(huì)影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，它還可以對(duì)振蕩頻率起微調(diào)作用。振蕩電路如圖下所示：圖3.2 振蕩器和時(shí)鐘電路3.1.3 復(fù)位電路 復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)，計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要

18、復(fù)位，使cpu和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。在振蕩器正在運(yùn)行的情況下，復(fù)位是靠在rst引腳處保持至少2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩器周期）的高電平而實(shí)現(xiàn)的7。圖3.3 按鍵電平復(fù)位電路圖為了保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，一般使rst引腳保持10ms以上的高電平，單片機(jī)可以循環(huán)復(fù)位。當(dāng)rst從高電平變?yōu)榈碗娖揭院?，單片機(jī)從0000h地址開(kāi)始執(zhí)行程序。在復(fù)位有效期間，ale和psen引腳輸出高電平。本設(shè)計(jì)如上圖所示的復(fù)位電路。當(dāng)加電時(shí)，電容c充電，電路有電流流過(guò)，構(gòu)成回路，在電阻r上產(chǎn)生壓降，rst引腳為高電平；當(dāng)電容c充滿電后，電路相當(dāng)于斷開(kāi)，rst的電位與地相

19、同，復(fù)位結(jié)束。可見(jiàn)復(fù)位的時(shí)間與充電時(shí)間有關(guān)，充電時(shí)間越長(zhǎng)復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng)。增加電容或增大電阻都可以增加復(fù)位時(shí)間。它還可以通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)復(fù)位，按下鍵后，通過(guò)r1和r2形成回路，使rst端產(chǎn)生高電平。按鍵的時(shí)間決定了復(fù)位時(shí)間。 3.2 溫度煙霧信號(hào)采集模塊火災(zāi)是發(fā)生頻率較高的災(zāi)害，無(wú)論是電氣設(shè)備、吸煙不慎、人為等原因都可能引發(fā)樓宇火災(zāi)。所以火災(zāi)報(bào)警宜早不宜遲，在火災(zāi)發(fā)生初始階段及時(shí)報(bào)警，及時(shí)采取滅火措施最好。火災(zāi)發(fā)生大多是由局部物體的燃燒開(kāi)始的，燃燒會(huì)產(chǎn)生煙霧、熱量及火焰。因此，通過(guò)檢測(cè)煙霧、溫度異常，就可以判斷火情，及時(shí)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警，以便能有效的撲滅火源，免于成災(zāi)。準(zhǔn)確的進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，選擇合適的溫度傳

20、感器和煙霧傳感器是準(zhǔn)確報(bào)警的前提。綜合考慮各種因素，本設(shè)計(jì)選擇集成數(shù)字溫度傳感器ds18b20和煙霧傳感器nis-09c用作采集系統(tǒng)的敏感元件8。3.2.1 ds18b20的簡(jiǎn)介 ds1820是美國(guó)dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器,它將半導(dǎo)體溫敏器件、a/d轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上，傳感器直接輸出的是溫度信號(hào)數(shù)字值。與其它溫度傳感器相比,ds1820具有以下特性:1) 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊。2) 大容量的特性使得溫度感知的需求可以簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)。3) 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，適用電壓為3.0v5.5v。4) 零待機(jī)功耗。5) 測(cè)溫范圍為-55+12

21、56) -10 +85范圍內(nèi)，精度為0.5。7) 程序設(shè)定912位分辨率。8) 轉(zhuǎn)變12位的溫度數(shù)字量最多需要750ms。10) 用戶可定義的非易失性的溫度報(bào)警裝置。11) 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件。12) 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)或任何熱感測(cè)系統(tǒng)。ds18b20通過(guò)一個(gè)單線接口發(fā)送或接收信息，因此在中央微處理器和ds18b20之間僅需一條連接線（加上地線）。用于讀寫(xiě)和溫度轉(zhuǎn)換的電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無(wú)需外部電源8。3.2.2 nis-09c的簡(jiǎn)介nis-09c是離子式煙霧傳感器，內(nèi)部使用了微量的放射性物質(zhì)镅241。但傳感器本身被金屬制

22、電極所覆蓋,放射能決不會(huì)泄露。nis-09c屬于低功耗廣普型傳感器,可用9v電池帶動(dòng)。主要技術(shù)指標(biāo)外加電壓：dc712v以下電流：27 3pa放射線源：镅241 33.3kbq周圍溫度：0-50周圍濕度: 95%rh以下3.3 煤氣信號(hào)采集模塊煤氣泄露報(bào)警:當(dāng)室內(nèi)煤氣超過(guò)正常標(biāo)準(zhǔn)時(shí),它將通過(guò)傳感器向家庭控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。對(duì)于密度大于空氣的氣體，感應(yīng)器放在氣體源的下方。對(duì)于密度小于空氣的氣體，感應(yīng)器放在氣體源的上方，當(dāng)煤氣泄露報(bào)警啟動(dòng),就通知管理中心。綜合考慮各種因素，本設(shè)計(jì)選用氣敏傳感器tp-1.1a，用作煤氣報(bào)警。對(duì)氣敏傳感器tp-1.1a的簡(jiǎn)介如下：1、應(yīng)用1）煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)、工業(yè)甲烷、天

23、然氣監(jiān)測(cè)2）民用燃?xì)庑孤﹫?bào)警3）以天然氣為動(dòng)力燃料的汽車安全監(jiān)測(cè) 4）便攜式氣體探測(cè)儀2、特點(diǎn)1）低功耗 2）壽命長(zhǎng)(5年)3）環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)（抗煙、酒精，不怕油分子吸附） 4）應(yīng)用電路簡(jiǎn)單5）對(duì)甲烷及液化石油氣高度的靈敏性 6）高濃度可燃?xì)怏w沖擊時(shí)，傳感器無(wú)影響3、工作條件 工作電壓 6v0.5vdc5vdc 負(fù)載電阻 5139 靜態(tài)功耗 150mw 工作溫度 40703.4 防盜報(bào)警模塊防盜報(bào)警:在小區(qū)每一住戶內(nèi)安裝防盜報(bào)警裝置。當(dāng)住戶家中無(wú)人時(shí),可把家庭內(nèi)的防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置為布防狀態(tài),當(dāng)竊賊闖入時(shí),報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并向小區(qū)安保中心報(bào)警。綜合考慮各種因素，選用熱電釋紅外傳感器re200

24、b來(lái)進(jìn)行防盜報(bào)警。熱電釋紅外傳感器re200b采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測(cè)紅外輻射，采用雙靈敏元互補(bǔ)方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。主要技術(shù)指標(biāo)工作波長(zhǎng) 7-14m平均透過(guò)率 75%輸出信號(hào) 2.5v(420k黑體1hz調(diào)制頻率0.3-3.0hz 帶寬72.5db增益)工作電壓 2.2-15v工作電流 8.5-24a(vd=10v,rs=47k,25)源極電壓 0.4-1.1v(vd=10v,rs=47k,25)工作溫度 -20- +70上述特性指標(biāo)是在源極電阻r=47k條件下測(cè)定的，實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)自己的需要調(diào)整r的大小。3.5 光報(bào)警模塊由at89c51的p

25、1口的p14p17分別控制4個(gè)發(fā)光二極管，予以光報(bào)警。p14p17控制的燈依次為溫度信號(hào)燈、煙霧信號(hào)燈、煤氣信號(hào)燈和防盜信號(hào)燈。當(dāng)這些輸出端輸出低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈便會(huì)發(fā)光報(bào)警。圖3.4 光報(bào)警電路圖3.6 數(shù)據(jù)采集模塊a/d轉(zhuǎn)換是本系統(tǒng)比較關(guān)鍵的一步，通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換，成功的把所要測(cè)量和控制的數(shù)據(jù)采集過(guò)來(lái)，是保證系統(tǒng)功能可以實(shí)現(xiàn)的第一步。為了設(shè)計(jì)好a/d轉(zhuǎn)換模塊，使它達(dá)到預(yù)想的a/d轉(zhuǎn)換效果，必須選定合適的a/d轉(zhuǎn)換器。a/d轉(zhuǎn)換電路采用了常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片adc0809，adc0809由8路模擬信號(hào)輸入端、地址鎖存與譯碼器、8位a/d轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成。(1) 其

26、主要性能指標(biāo)為:分辨率為8位。最大不可調(diào)誤差： 0809為1lsb。單電源+5v供電，基準(zhǔn)電壓由外部提供，典型值為+5v，此時(shí)允許輸入模擬電壓為05v。具有鎖存控制的8路模擬選通開(kāi)關(guān)?？涉i存三態(tài)輸出，輸出電平與ttl電平兼容，功耗15mw。轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率范圍500khz時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s。(2)adc0809引腳功能圖3.5為adc0809引腳圖,說(shuō)明如下；圖3.5 adc0809芯片引腳in0in78路模擬信號(hào)輸入端。adda、addb、addc3位地址碼輸入端。8路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換選擇由a、b、c決定。a為低位，c為高位。與低8位地址中a0a2連接。由a0a2地址0

27、00111選擇inoin7八路a/d通道。其中模擬開(kāi)關(guān)與輸入通道的關(guān)系見(jiàn)表3.1。表3.1路模擬開(kāi)關(guān)與輸入通道的關(guān)系表 通入通道in0in1in2in3in4in5in6in7a01010101b00110011c00001111clk外部時(shí)鐘輸入端。時(shí)鐘頻率高，a/d轉(zhuǎn)換速度快。通常由mcs51型單片機(jī)ale端直接或分頻后與0809clk端相連接。 d0d7數(shù)字量輸出端。 a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端。當(dāng)端為高電平時(shí)，允許將a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果從dod7端輸出。通常由mcs 51型單片機(jī)的rd端與單片機(jī)地址線如p2.0通過(guò)或非門與0809端相連接。當(dāng)dptr為feffh，且執(zhí)行movx a，dpt

28、r指令后，rd和p2.0均有效，或非后產(chǎn)生高電平，使0809端有效，0809將a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線p0口，cpu再讀入a中。ale地址鎖存允許信號(hào)。8路模擬通道地址由a、b、c輸入，在0809的ale信號(hào)有效時(shí)將該8路地址鎖存。start啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換信號(hào)。當(dāng)start端輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，立即啟動(dòng)0809進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。start端與ale端連在一起，由mcs51型單片機(jī)wr與0809片選端(例如p2.0)通過(guò)或非門相連，當(dāng)dptr為eff8h，執(zhí)行“movxdptr，a”指令后，將啟動(dòng)0809模擬通道0的a/d轉(zhuǎn)換。fef8hfeffh分別為8路模擬輸入通道的地址。執(zhí)行movx寫(xiě)指令，

29、井非真的將a中內(nèi)容寫(xiě)進(jìn)0809，而是產(chǎn)生wr和p2.0有效信號(hào)，從而使0809的start和ale有效，且輸出a/d通道0地址a0a2。事實(shí)上也無(wú)法將a內(nèi)容寫(xiě)進(jìn)0809，0809中沒(méi)有一個(gè)寄存器能容納a中內(nèi)容，0809的輸入通道是in0in7，輸出通道是d0d7，因此，執(zhí)行“movxdptr，a”指令與a中內(nèi)容無(wú)關(guān)，但dptr地址應(yīng)指向當(dāng)前a/d的通道地址。eoca/d轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)啟動(dòng)0809a/d轉(zhuǎn)換后，eoc輸出低電平；轉(zhuǎn)換結(jié)束后，eoc輸出高電平，表示可以讀取a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果。該信號(hào)取反后，若與mcs51型單片機(jī)引腳int0或連接，可引發(fā)cpu中斷，在中斷服務(wù)程序中讀a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字信

30、號(hào)。若mc551型單片機(jī)兩個(gè)中斷源已用完，則eoc也可與p1口或四口的一條端線相連，不采用中斷方式，采用查詢方式，查得eoc為高電平后，再讀a/d轉(zhuǎn)換值。vref+、vref- 正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端?；鶞?zhǔn)電壓的典型值為+5v，可與電源電壓(+5v)相連，但電源電壓往往有一定波動(dòng)，將影響a/d精度。因此，精度要求較高時(shí)，可用高穩(wěn)定度基準(zhǔn)電源輸入。當(dāng)模擬信號(hào)電壓較低時(shí)，基準(zhǔn)電壓也可取低于5v的數(shù)值。vcc正電源電壓(+5v)。gnd接地端。adc0809的a/d轉(zhuǎn)換過(guò)程是在時(shí)鐘信號(hào)的協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。adc0809的時(shí)鐘信號(hào)由clock端送入,其最高頻率為640mhz,在這個(gè)最高頻率下adc0809的a

31、/d轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us左右。a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束后,a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果(8位數(shù)字量)送到三態(tài)鎖存輸出緩沖器,此時(shí)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果還沒(méi)有現(xiàn)在db0db7八條數(shù)字量輸出線上,單片機(jī)不能獲取之。單片機(jī)要想讀到a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果,必須使adc0809的允許輸出控制端oe為高電平,打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器,a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果出現(xiàn)在db0db7上。數(shù)據(jù)采集的電路如圖3.6所示。煙霧、煤氣、防盜傳感器的輸出分別接到adc0809 in5、in6和in7。adc0809的通道選擇地址a，b，c分別由at89c51的p00p02經(jīng)地址鎖存器74ls373輸出提供。當(dāng)p2.0=0時(shí)，與寫(xiě)信號(hào)rd共同選通adc0809。圖中ale信號(hào)與

32、st信號(hào)連在一起，在wr信號(hào)的前沿寫(xiě)入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。例如，輸出地址7ff8h可選通通道in4，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換；輸出地址7ff9h可選通通道in5，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖中adc0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)eoc接到89c51的int1引腳，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換完成后，eoc變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元9。3.6 數(shù)據(jù)采集模塊3.7 鍵盤顯示模塊單片機(jī)系統(tǒng)所用的鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。編碼鍵盤是只要按下它的某一個(gè)鍵，就能產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼，與此同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，以通知cpu接收鍵碼。

33、編碼鍵盤使用方便，也不用編寫(xiě)太復(fù)雜的程序。但硬件電路復(fù)雜，比非編碼簡(jiǎn)易鍵盤成本要高。非編碼鍵盤也稱簡(jiǎn)易鍵盤，它的按鍵是排列成行、列矩陣形式的。按鍵的作用只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)的接通或斷開(kāi)，因此必須有一套相應(yīng)的程序與之配合，才能產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼，它基本上不需要附加什么硬件電路。但需要通過(guò)軟件來(lái)解決按的識(shí)別、防抖動(dòng)以及如何產(chǎn)生鍵碼的問(wèn)題。為了節(jié)約成本，本系統(tǒng)選用簡(jiǎn)易鍵盤作為撥號(hào)輸入。單片機(jī)所用的顯示有l(wèi)ed和lcd兩種，從設(shè)計(jì)的難度和成本造價(jià)來(lái)說(shuō)lcd都要高于led。因此，本作品選用了由led組成的7段發(fā)光顯示器，它有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易于與單片機(jī)接口等優(yōu)點(diǎn)。7段led選用的是共陽(yáng)極的。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，鍵盤用

34、來(lái)按下出現(xiàn)異常情況的房間號(hào)，用led組成的7段發(fā)光顯示器來(lái)顯示10。3.8 can總線協(xié)議can（controller area network）總線，又稱控制器局域網(wǎng)，是bosch公司在現(xiàn)代汽車技術(shù)中領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局域網(wǎng)。由于其卓越的性能，極高的可靠性，獨(dú)特靈活的設(shè)計(jì)和低廉的價(jià)格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、智能大廈、小區(qū)安防、交通工具、醫(yī)療儀器、環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域。can的通信協(xié)議主要由can控制器完成。can控制器主要由實(shí)現(xiàn)can總線協(xié)議的部分和實(shí)現(xiàn)與微處理器接口部分的電路組成。對(duì)于不同型號(hào)的can總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)can協(xié)議部分電路的結(jié)構(gòu)和功能大多相同，而與微處理器接口部分的結(jié)

35、構(gòu)和方式存在一些差異11。can控制器選用sja1000作為控制器。sja1000是高集成度can控制器。具有多主結(jié)構(gòu)、總線訪問(wèn)優(yōu)先權(quán)、成組與廣播報(bào)文功能及硬件濾波功能。輸入時(shí)鐘頻率為16mhz時(shí)鐘,輸出可編程控制。由以下幾部分構(gòu)成：接口管理邏輯、發(fā)送緩存器、接收緩存器、位流處理器、位定時(shí)邏輯、收發(fā)邏輯、錯(cuò)誤管理邏輯、控制器接口邏輯等。sja1000在電路中是一個(gè)總線接口芯片，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)微處理器之間的數(shù)據(jù)通信。該電路的主要功能是通過(guò)can總線接收來(lái)自上位機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析組態(tài)然后下傳給下位機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)控制功能，當(dāng)can總線接口接收到下位機(jī)的上傳數(shù)據(jù)，sja1000就產(chǎn)生一個(gè)中斷，

36、引發(fā)微處理器產(chǎn)生中斷，通過(guò)中斷處理程序接收每一幀信息并通過(guò)can總線上傳給上位機(jī)進(jìn)行分析。at89c51是can總線接口電路的核心，其承擔(dān)can控制器的初始化、can的收發(fā)控制等任務(wù)。can總線收發(fā)器選用pca82c250作為總線收發(fā)器。 pca82c250是can 協(xié)議控制器和物理總線之間的接口。82c250 可以為總線提供不同的發(fā)送性能，為can 控制器提供不同的接收性能。而且它與“iso 11898”標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。pca82c250的目的是為了增大通信距離，提高系統(tǒng)的瞬間抗干擾能力，保護(hù)總線，降低射頻干擾（rfi）實(shí)現(xiàn)熱防護(hù)等。接口主要元件電路原理圖見(jiàn)圖3.7，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下

37、幾點(diǎn)，否則達(dá)不到預(yù)期的效果。（1）總線兩端必須接兩個(gè)終端匹配電阻rt，忽略掉它們，會(huì)使數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性大大降低。（2）pca82c250為can控制器和物理總線之間的接口，它可以提供向總線的差動(dòng)發(fā)送能力和can控制器的差動(dòng)接收能力，txd和rxd引腳分別發(fā)送經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)后的發(fā)送和接收信號(hào)。其引腳8（rs）可以選擇2種不同的工作方式：把該引腳直接與地相連，系統(tǒng)將處于高速工作方式，在這種方式下，為避免射頻干擾，建議使用屏蔽電纜作總線；而在波特率較低，總線較短時(shí)，一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取決于rs的阻值，實(shí)踐表明15-200k為rs較理想的取值范圍，在這種方式下，可以使用雙絞線作

38、總線（本系統(tǒng)采用該工作方式）。（3）sja1000的tx1腳懸空，rx1引腳的電位必須維持在約0.5vcc上，否則，將不能形成can協(xié)議要求的電平邏輯。因本系統(tǒng)傳輸距離近，環(huán)境干擾小，可以不用電流隔離，這樣可以直接把82c250的vref端（約為0.5vcc）與sja1000的rx1相連，從而簡(jiǎn)化了電路。（4）設(shè)計(jì)時(shí)將sja1000的clockout的時(shí)鐘信號(hào)接至at89c51的時(shí)鐘電路輸入端，作為at89c51的外部時(shí)鐘輸入，解決了時(shí)鐘同步問(wèn)題；sja1000中斷輸出信號(hào)/int接至at89c51的/int0端，通過(guò)中斷方式與at89c51通信。 p0.0/ad0 p0.1/ad1 p0.2

39、/ad2 p0.3/ad3 p0.4/ad4 p0.5/ad5 p0.6/ad6 p0.7/ad7 p2.7/a15ale/prog/rd/p3.7/wr/p3.6 /int0/p3.2 xtal1 rstad0 tx0ad1 tx1ad2 rx0ad3 rx1ad4 vdd1ad5 vdd2ad6 vdd3ad7 vss1/cs vss2ale vss3/rd xtal1/wr/int xtal2clk/rsttxd canhrxd canlvref rs圖3.7 接口主要元器件電路圖3.9 傳感器模塊上述所說(shuō)的各種信號(hào)采集模塊都是經(jīng)過(guò)傳感器來(lái)進(jìn)行信號(hào)采集，再送到adc0809，除了溫度傳感

40、器ds18b20以外。因?yàn)閐s18b20是數(shù)字溫度傳感器，輸出的直接是數(shù)字信號(hào)，不用經(jīng)過(guò)adc0809的轉(zhuǎn)換。傳感器是一個(gè)從系統(tǒng)接收功率，通常以另一種形式將功率送到第二個(gè)系統(tǒng)中的器件。按照這一定義，可以說(shuō)傳感器是一種吸收(提取)、轉(zhuǎn)換和傳送能量的器件。嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)該區(qū)別檢測(cè)和變換這兩個(gè)概念。前者只是將被測(cè)量轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)中去，而后者從字面上說(shuō)是將被測(cè)量的種類加以改變。有時(shí)，對(duì)被測(cè)量只進(jìn)行一次變換還不夠，必須進(jìn)行第二次、第三次變換，一直到所希望的能量形式為止。傳感器轉(zhuǎn)換能量的理論基礎(chǔ)都是利用物理學(xué)、化學(xué)等各種現(xiàn)象和效應(yīng)來(lái)進(jìn)行能量形式的變換。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳感器輸出信號(hào)的形式應(yīng)盡可能是

41、電量12。傳感器的組成按其定義一般是由敏感元件、變換元件和測(cè)量電路三部分組成。除自源型傳感器外，還需外加輔助電源，用框圖表示，如圖3.8所示。由圖可知，傳感器由以下幾個(gè)部分組成：敏感元件轉(zhuǎn)換元件測(cè)量電路輔助電源圖3.8 傳感器的組成框圖（1）敏感元件(預(yù)變換器) 直接感受被測(cè)量(一般為非電量)并將其轉(zhuǎn)換為與被測(cè)量有確定關(guān)系的易變成電量(包括電量)的其它量的元件。（2）轉(zhuǎn)換元件(變換器) 它能將其它物理量直接轉(zhuǎn)換為有確定關(guān)系的電量的元件。（3）測(cè)量電路(變換電路) 把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)變?yōu)楸阌谔幚?、顯示、記錄、控制的可用電信號(hào)的電路。測(cè)量電路的類型視轉(zhuǎn)換元件的不同而定經(jīng)常采用的有電橋電路和其它

42、特殊電路，加高阻抗輸入電路、脈沖電路、振蕩電路等。（4）輔助電源 供給轉(zhuǎn)換能量。4 硬件單元電路設(shè)計(jì)4.1 adc0809和三個(gè)報(bào)警傳感器的接口電路設(shè)計(jì)由于溫度傳感器ds18b20是數(shù)字溫度傳感器，輸出的信號(hào)就直接是數(shù)字信號(hào)，不用經(jīng)過(guò)adc0809的轉(zhuǎn)換。所以，在設(shè)計(jì)中，就可以直接把ds18b20接到單片機(jī)的一個(gè)口。adc0809和三個(gè)報(bào)警傳感器的接口電路設(shè)計(jì)圖如圖4.1所示。圖4.1 adc0809和傳感器的接口電路圖如上圖所示，三個(gè)傳感器分別接在ad0809的三個(gè)模擬信號(hào)輸入端。由于它們輸出的都是模擬信號(hào)，單片機(jī)不能接受，所以通過(guò)ad0809的轉(zhuǎn)換將傳感器輸出值轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)能夠接受的二進(jìn)制

43、數(shù)值。由于本次設(shè)計(jì)只要求完成報(bào)警功能，并不顯示具體的數(shù)值，所以只需將測(cè)得值與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到報(bào)警上限時(shí)執(zhí)行相關(guān)報(bào)警動(dòng)作。元器件的選?。篴dc0809芯片一塊47k的電阻一個(gè)，51歐姆的電阻一個(gè)，50k的電阻兩個(gè)4.2 at89c51與adc0809接口電路at89c51與adc0809接口電路如4.2所示。圖4.2 at89c51與adc0809接口電路圖adc0809的通道選擇地址a，b，c分別由at89c51的p00p02經(jīng)地址鎖存器74ls373輸出提供。當(dāng)p2.0=0時(shí)，與寫(xiě)信號(hào)wr共同選通adc0809。圖中ale信號(hào)與st信號(hào)連在一起，在wr信 號(hào)的前沿寫(xiě)入地址信號(hào)，在其后沿

44、啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。adc0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)eoc接到at89c51的int1引腳，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換完成后，eoc變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元10。at89c51的頻率跟adc0809的頻率不一致，所以選用74ls74進(jìn)行二分頻。元器件的選?。篴t89c51單片機(jī)一塊adc0809芯片一塊74ls74芯片一塊74ls02芯片一塊74ls04芯片兩塊4.3 at89c51與光報(bào)警接口電路at89c51與光報(bào)警接口電路如圖4.3所示 圖4.3 at89c51與光報(bào)警接口電路圖把四個(gè)發(fā)光二極管分別接在at89c51的p1.4p1.7口。p1.4p1

45、.7口控制的燈依次為正常信號(hào)燈、煤氣信號(hào)燈、火災(zāi)信號(hào)燈和防盜信號(hào)燈。當(dāng)進(jìn)行一種報(bào)警時(shí)，所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)亮。例如，當(dāng)進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警時(shí)，p1.6口的發(fā)光二極管就會(huì)亮。元器件的選?。核膫€(gè)340歐姆的電阻四個(gè)發(fā)光二極管4.4 鍵盤顯示接口電路鍵盤顯示接口電路如圖4.4所示。 圖4.4 鍵盤顯示接口電路圖具體掃描法：（1）將全部行線y0-y1（行）置低電平，然后檢測(cè)列的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示按鍵中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平與2根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中沒(méi)有鍵按下。（2）判斷閉合鍵所在的位置。在確定有按鍵按下以后，就可以進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方

46、法是：依次將行線置低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再將行檢測(cè)各列的電平狀態(tài)。若為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。元器件的選?。喊存I選用我們熟悉的四腳矩形按鍵8個(gè)9012pnp放大三極管4個(gè)四位共陽(yáng)led數(shù)碼管一塊4.7k的限流電阻4個(gè)4.5 at89c51與can總線接口電路at89c51與can總線接口電路圖如圖4.5所示。圖4.5 at89c51與can總線接口電路圖在系統(tǒng)中，sja1000的片選信號(hào)一般由地址總線經(jīng)譯碼獲得，并由此決定出can控制器各寄存器的地址。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)at89c51的p2.7為片選信號(hào)。

47、sja1000的tx1腳懸空，rx1引腳的電位必須維持在約0.5vcc上，否則，將不能形成can協(xié)議所要求的電平邏輯。如果系統(tǒng)傳輸距離近，環(huán)境干擾小，可以不用電流隔離，這樣可直接把82c250的vref端（約為0.5vcc）與rx1腳相連，從而簡(jiǎn)化了電路13。當(dāng)上電復(fù)位時(shí)，at89c52的上電復(fù)位，需要從低到高的電平變化來(lái)激活，而sja1000的17腳rst被激活，需要出現(xiàn)一個(gè)由高電平到低電平的跳變，因此，這必須加一個(gè)反相器。82c50第8腳與地之間的電阻稱為斜率電阻，它的取值決定了系統(tǒng)處于高速工作方式還是斜率控制方式。而在波特率較低、總線較短時(shí)，一般采用斜率控制方式，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明15200k

48、為斜率電阻較理想的取值范圍，在該方式下，可以使用平行線或雙絞線作總線。在本設(shè)計(jì)中選用150k。元器件的選取：sja1000芯片一塊pca82c250芯片一塊74ls04芯片一塊16mhz晶振一個(gè)22pf的二極管兩個(gè)60歐姆的電阻一個(gè)150k的電阻一個(gè)5 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)小區(qū)安防系統(tǒng)的報(bào)警要求準(zhǔn)確無(wú)誤，必須是可靠的，因此可靠性是一個(gè)很重要的指標(biāo)，因此，系統(tǒng)的硬件電路、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均應(yīng)圍繞這個(gè)中心進(jìn)行。5.1 硬件抗干擾措施干擾的渠道有：供電系統(tǒng)的干擾，過(guò)程通道的干擾，空間的干擾等。在印刷電路板設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到電路板過(guò)大時(shí)，印刷線條長(zhǎng)，抗噪聲能力下降；過(guò)小時(shí)，散熱不好，容易受鄰近線干擾。所有本系統(tǒng)設(shè)

49、計(jì)電路板時(shí)，把相關(guān)的器件盡量放靠近些，容易產(chǎn)生噪聲的器件、電流電路、大電流電路盡量遠(yuǎn)離單片機(jī)。同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)用一個(gè)電源，并保證其良好的共地。5.2 提高元器件的可靠性提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中所有元件的質(zhì)量，以提高系統(tǒng)內(nèi)在的可靠性，這也是關(guān)鍵性的措施。采取的措施有：（1）選用質(zhì)量好的接插件，并設(shè)計(jì)好工藝結(jié)構(gòu)，如選用帶屏蔽的接插件；（2）選用合格的電子元件，并進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試、篩選；（3）設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)參數(shù)留有一定的余量；（4）提高印刷板的組裝質(zhì)量。6 系統(tǒng)調(diào)試6.1 整體調(diào)試分析整個(gè)調(diào)試所使用的測(cè)試儀器儀表和工具：1 微機(jī)一臺(tái)；2 示波器；3 萬(wàn)用表；4 直流穩(wěn)壓電源；5 單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)一套；本系統(tǒng)的調(diào)試

50、主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試三大部分。經(jīng)過(guò)初步的分析設(shè)計(jì)后，在制作硬件電路的同時(shí)，軟件調(diào)試也在穿插進(jìn)行。這樣有利于問(wèn)題的分析和解決，不會(huì)造成問(wèn)題的積累，而且不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小問(wèn)題而需要檢查整體電路，從而可以節(jié)約大量的調(diào)試時(shí)間。軟件編程中，作者首先完成的是單元功能模塊的調(diào)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，整體上與硬件調(diào)試的方法差不多。聯(lián)機(jī)調(diào)試是最重要的一部分，同時(shí)也是本裝置成功的關(guān)鍵，有許多問(wèn)題都比較棘手。6.2 硬件單元電路調(diào)試6.2.1 最小系統(tǒng)板調(diào)試首先檢測(cè)所制作的電路板是否有虛焊，短路等現(xiàn)象。然后接上+5v電源，檢測(cè)各個(gè)芯片的電源是否為+5v，如果是+5v的話，說(shuō)明供電正確。接上電壓，看單片機(jī)是

51、否發(fā)熱，如不發(fā)熱說(shuō)明電源連接正確。測(cè)單片機(jī)30腳（ale）是否有脈沖波形輸出，如果有說(shuō)明單片機(jī)正常工作。6.2.2 a/d轉(zhuǎn)換電路調(diào)試先對(duì)a/d進(jìn)行編程調(diào)試，通過(guò)后才能繼續(xù)完成其他模塊的調(diào)試，這一步很關(guān)鍵，也是最難調(diào)試的一步。給at89c51燒入a/d轉(zhuǎn)換程序先調(diào)試a/d轉(zhuǎn)換電路。a/d轉(zhuǎn)換電路調(diào)試步驟如下：（1）、給三路模擬電壓輸入一定的直流電壓，用萬(wàn)用表檢測(cè)電壓是否采集過(guò)來(lái)，也就是輸入端電壓與電源所給電壓是否一致。（2）檢測(cè)adc0809的啟動(dòng)信號(hào)輸出是否正確。（3）測(cè)得輸入端電壓與電源所給電壓一致后，再檢測(cè)adc0809的通道選擇是否正確：如：給in5輸入05v的電壓，如果測(cè)得c端為高電

52、平，b端為低電平，a端為高電平，則表示該通道選擇正確，否則不正確。如果不正確，檢查程序是否正確，如果程序沒(méi)有問(wèn)題，再檢查電路是否接對(duì)了。（4）測(cè)得通道選擇正確后，再測(cè)量數(shù)字量輸出，也即adc0809的d0d7輸出端的數(shù)字量是否與輸入模擬量相對(duì)應(yīng)。改變模擬電壓量輸入，看數(shù)字信號(hào)變化是否和模擬量變化對(duì)應(yīng)，如果輸出數(shù)字量與輸入模擬量相對(duì)應(yīng)說(shuō)明a/d轉(zhuǎn)換正確。6.2.3 光報(bào)警電路調(diào)試首先先檢查發(fā)光二極管的正負(fù)極有沒(méi)有接錯(cuò)，發(fā)光二極管有缺口的是負(fù)極。發(fā)光二極管是給一個(gè)低電平時(shí)，發(fā)光二極管就亮。用萬(wàn)用表測(cè)發(fā)光二極管是否是好時(shí)，把萬(wàn)用表的檔調(diào)到合適的檔位，紅表筆接正，黑表筆接負(fù)，發(fā)光二極管亮，就表示發(fā)光二

53、極管是好的。當(dāng)接收到傳感器所檢測(cè)的信號(hào)有異樣時(shí)，所相應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)亮。例如，當(dāng)溫度傳感器所檢測(cè)到的溫度高于所設(shè)定的最高溫度時(shí)，所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就發(fā)亮。如果有異常信號(hào)后，二極管不亮，先檢查硬件電路是否正確，如果硬件電路無(wú)誤后，就可以判定是軟件的問(wèn)題，再修改程序，進(jìn)行調(diào)試。6.2.4 鍵盤顯示電路調(diào)試在調(diào)試前，值得提到的是三極管的幾個(gè)極的判斷和數(shù)碼管的a至g所對(duì)應(yīng)的管腳的測(cè)試，這是十分重要的，這直接關(guān)系到此部分的成敗。1、判斷基極和管子類型（pnp或npn）：由于基極與發(fā)射極、基極與集電極，分別是兩個(gè)pn結(jié)，它們之間的反向電阻值都很小，所以用萬(wàn)用表歐姆檔（r100或r1k）測(cè)量時(shí)，先將任一表

54、黑筆接到某一個(gè)認(rèn)定的管腳上，另一表筆先后接到其余兩個(gè)管腳上。如果測(cè)量得到的阻值都很大（或都很?。?，然后對(duì)換表筆，重復(fù)上述測(cè)量時(shí)，阻值恰好與上述相反，都很?。ɑ蚨己艽螅?，則可斷定所認(rèn)定的管腳為基極。若不符合上述結(jié)果，應(yīng)另?yè)Q一個(gè)認(rèn)定管腳重新測(cè)量，直至符合上述結(jié)果為止。測(cè)量時(shí)注意管腳和表筆的極性。當(dāng)黑筆接在基極，紅表筆分別接在其它兩極時(shí)，測(cè)得的電阻值都較小，則可判定該三極管為npn型，反之即為pnp型。2、判斷集電極和發(fā)射極：判斷集電極和發(fā)射極的基本原理是把三極管接成基本單管放大電路。利用測(cè)量管子的電流放大系數(shù)的大小來(lái)判斷集電極和發(fā)射極。對(duì)于常用的npn型小功率硅管，若集電極接電源正極，發(fā)射極接電源

55、負(fù)極，這時(shí)表針偏較大。如果電壓極性反接，則表針偏轉(zhuǎn)就比較小。由此即可判斷出集電極和發(fā)射極。另一種更可靠的辦法是，當(dāng)肯定被測(cè)為npn型硅管后，將黑表筆接于一個(gè)待測(cè)的管腳，紅表筆接另一個(gè)管腳，基極懸空，觀察表針偏轉(zhuǎn)情況，然后將黑表筆所接管腳與已斷定的基極用手捏住，比較測(cè)量出的阻值變化，然后更換黑、紅表筆，再觀察阻值變化。如前者的變化比較大，則前者黑表筆所接管腳就是集電極，紅表筆所接管腳為發(fā)射極。如為pnp管子與上述情況相反。根據(jù)上面的方法，測(cè)得所使用的三極管是pnp管，其管腳平面對(duì)向自己，管腳從左到右為e，b，c。數(shù)碼管腳的測(cè)試就顯得比較簡(jiǎn)單：如果是共陰極的數(shù)碼管就讓位選接地，然后點(diǎn)亮其它的管腳，通過(guò)顯示結(jié)果來(lái)斷定引腳是a，b，c等，位選也是拿萬(wàn)用表的黑表筆去探試的。如果是共陽(yáng)極的話就用紅表筆來(lái)探試位選，其它的與共陰極的一致。經(jīng)過(guò)以上的判斷，得到正確的管腳接入電路中。具體調(diào)試步驟為：（1）鍵盤是否工作正常。如果不工作，先檢查鍵盤的接線是否正確，如果接線是正確的話，就再檢查軟件，看程序是否正確。（2）當(dāng)按下鍵盤時(shí)，數(shù)碼管顯示的數(shù)字是否與軟件設(shè)計(jì)的一樣，如果不滿足要求，則繼續(xù)調(diào)程序。6.2.5 傳感器電路調(diào)試在進(jìn)行傳感器調(diào)試時(shí)，首先檢查各個(gè)傳感器的接線電路是否正確，特別是有三個(gè)腳的傳感器。傳感器接到adc0809時(shí)，要接負(fù)載電阻，負(fù)載電阻的阻值