智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

1、（輸入章及標(biāo)題）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目：智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 性質(zhì)：工程實(shí)際 專業(yè)：自動(dòng)化 日期：2005年6月 iii 摘 要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高以及其它各項(xiàng)事業(yè)的興旺發(fā)達(dá)，城市用地日益緊張，促進(jìn)建筑物正朝著高層化、密集化方向發(fā)展，該建筑物的裝修用料和方式也越趨多樣化，并隨著用電負(fù)荷及煤氣耗量的加大，對(duì)智能火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高、更嚴(yán)格的要求。為確保人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，智能火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)就成為高層建筑設(shè)計(jì)中最重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容之一。而智能火災(zāi)報(bào)警探測(cè)系統(tǒng)正符合了這些特點(diǎn)，它是以單片機(jī)為主要器件的一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)串口通訊實(shí)現(xiàn)住宅小區(qū)的火災(zāi)報(bào)警，且價(jià)格低廉。本文介紹了智

2、能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的背景及發(fā)展動(dòng)態(tài)，給出了本次課題基礎(chǔ)器件單片機(jī)和傳感器的基本原理；說(shuō)明了單片機(jī)串口通訊和單片機(jī)的開(kāi)發(fā)及開(kāi)發(fā)工具；概述了軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，分析了硬件設(shè)計(jì)電路及作用，描述了軟件設(shè)計(jì)的總體思想，給出了資源分配情況，介紹了模塊的軟件實(shí)現(xiàn)情況及部分軟件流程；寫(xiě)了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的調(diào)試與仿真結(jié)果及遇到的問(wèn)題。關(guān)鍵詞單片機(jī) 串口通訊 火災(zāi) 報(bào)警 protel原理圖 源程序 52目 錄摘 要i第1章 緒論41.1 課題背景41.1.1 智能建筑面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)41.1.1.1 智能建筑發(fā)展現(xiàn)狀41.1.1.2 主要技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及問(wèn)題51.1.2 智能火災(zāi)智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的新動(dòng)向61.2 本論文

3、的工作與論文結(jié)構(gòu)7第2章 智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)82.1 簡(jiǎn)要介紹智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)82.2 對(duì)傳感器的詳細(xì)介紹82.2.1 與傳感器有關(guān)的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)92.2.2 熱釋紅外探測(cè)器92.2.2.1熱釋紅外探測(cè)器的基本概念102.2.2.2 熱釋紅外探測(cè)器的工作原理和特性102.2.2.3 熱釋紅外探測(cè)器的安裝注意事項(xiàng)112.2.2.4 熱釋紅外探測(cè)器的調(diào)試122.2.2.5 熱釋紅外探測(cè)器的防寵物功能122.3 對(duì)四運(yùn)放集成電路lm324的介紹132.4 對(duì)芯片at89c51的介紹15第3章 系統(tǒng)硬件分析與設(shè)計(jì)173.1 復(fù)位電路部分173.2 時(shí)鐘電路與時(shí)序183.2.1 內(nèi)部時(shí)鐘方式183

4、.2.2 外部時(shí)鐘方式193.3 at89c51的內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端203.4 系統(tǒng)的選址單元電路203.5 系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生電路203.6 系統(tǒng)的多機(jī)通訊技術(shù)20第4章 電路的軟件設(shè)計(jì)214.1 軟件程序內(nèi)容214.2 軟件總體流程圖224.3 報(bào)警信號(hào)發(fā)生子程序244.4 鍵盤(pán)接口子程序264.5 數(shù)碼顯示子程序274.6 本章小結(jié)28第5章 電路調(diào)試與仿真295.1 硬件焊接295.2 調(diào)試295.2.1 硬件調(diào)試方法305.2.2 軟件調(diào)試方法315.3 仿真中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法315.3 本章小結(jié)32結(jié) 論33參考文獻(xiàn)34源程序35致謝49畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表50第1

5、章 緒論1.1 課題背景1.1.1 智能建筑面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)智能建筑(即公共建筑和住宅小區(qū)智能化)是現(xiàn)代建筑技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有十分鮮明信息社會(huì)的時(shí)代特征，也是人類社會(huì)進(jìn)步、生產(chǎn)力發(fā)展的必然需求。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，智能建筑在我國(guó)建筑行業(yè)迅速發(fā)展并呈現(xiàn)了巨大的市場(chǎng)潛力，其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著，對(duì)于改造提升傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)和改善人民生活水平起到了積極作用，為人們提供了更為安全、舒適、方便、高效的工作與生活環(huán)境。智能住宅小區(qū)在我國(guó)各地發(fā)展較快，在全國(guó)城鎮(zhèn)每年住宅開(kāi)發(fā)總量9-5億平方米中占有相當(dāng)比例，并且以較快速度增長(zhǎng)，已成為智能建筑發(fā)展的主要市場(chǎng)。由于智能住宅小區(qū)的產(chǎn)

6、品難以成套引進(jìn)，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)產(chǎn)品供應(yīng)商的研發(fā)需求，膨脹了智能建筑領(lǐng)域的研發(fā)隊(duì)伍，各種新產(chǎn)品、新系統(tǒng)層出不窮，爭(zhēng)奇斗艷，從而形成了新的智能建筑產(chǎn)業(yè)。1.1.1.1 智能建筑發(fā)展現(xiàn)狀1996年以來(lái)，我國(guó)智能建筑取得了較大的發(fā)展。智能建筑技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)得到推廣應(yīng)用，其對(duì)象由賓館、商務(wù)樓向銀行、證券、辦公、圖書(shū)館、博物館、展覽館以及住宅(含住宅小區(qū))等拓展。智能建筑隊(duì)伍迅速成長(zhǎng)，初步形成了一支具有一定規(guī)模的智能建筑設(shè)計(jì)、施工力量以及系統(tǒng)集成商和產(chǎn)品供應(yīng)商。與此同時(shí)，建設(shè)部和上海、江蘇、陜西、四川等省市先后成立智能建筑專業(yè)委員會(huì)及學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)，對(duì)智能建筑的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。1999年以來(lái)，我國(guó)智

7、能建筑技術(shù)日趨成熟，各地積累了一定的工程經(jīng)驗(yàn)，基本上適應(yīng)了國(guó)內(nèi)各類建筑對(duì)智能化的需求。人們對(duì)智能建筑開(kāi)始注重理性化，對(duì)智能建筑有了更深入的理解，智能建筑的設(shè)計(jì)也較注重切合實(shí)際，克服了過(guò)去貪大求全的做法。智能建筑技術(shù)產(chǎn)品也由過(guò)去的封閉狀態(tài)向開(kāi)放性、市場(chǎng)化、公平競(jìng)爭(zhēng)方面轉(zhuǎn)化，使智能建筑市場(chǎng)全面走向有序的發(fā)展軌道。目前，國(guó)外智能建筑發(fā)展已處于一個(gè)較高水平階段，具有以下特點(diǎn)，值得我們借鑒。(1) 智能建筑充分體現(xiàn)以人為本的思想。智能建筑的最終受益者應(yīng)該是在其中生活、工作的人。一幢大廈的智能化程度，不能全視其所裝設(shè)備器材的先進(jìn)程度，而主要取決于使用人的需求功能。發(fā)達(dá)國(guó)家的智能建筑發(fā)展到今天，己經(jīng)不是單純

8、的高新技術(shù)產(chǎn)品的簡(jiǎn)單合成，而是采用高科技來(lái)實(shí)現(xiàn)人的需求，改善和提高人工環(huán)境的品質(zhì)，更好地為人服務(wù)。(2) 智能建筑是信息產(chǎn)品升級(jí)換代和業(yè)主自身需求的結(jié)合。發(fā)達(dá)國(guó)家智能建筑的發(fā)展完全是二種市場(chǎng)行為的結(jié)果、業(yè)主行為的結(jié)果。政府只是對(duì)建筑物的節(jié)能和環(huán)保提出要求。而業(yè)主完全是根據(jù)市場(chǎng)和自身的需求來(lái)投資適用的智能建筑，不會(huì)盲目攀比。同樣，建筑商或設(shè)計(jì)公司也不會(huì)為標(biāo)榜自己而設(shè)計(jì)建造一幢沒(méi)有市場(chǎng)需求的智能建筑。1.1.1.2 主要技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及問(wèn)題(1) 控制網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性。這一新趨勢(shì)必將影響智能建筑的樓宇自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，具有開(kāi)發(fā)性和互操作性的系統(tǒng)，是樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)的最佳選擇，例如，目前在樓宇控制系

9、統(tǒng)中采用較多的有l(wèi)onwoks和bacnet。另值得關(guān)注的是，近來(lái)工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展已有取代現(xiàn)場(chǎng)總線的趨勢(shì)，或者說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展必然向工業(yè)以太網(wǎng)靠近，工業(yè)以太網(wǎng)因其協(xié)議開(kāi)放而有廣泛應(yīng)用的潛力?？刂凭W(wǎng)中融入ip技術(shù)也是值得注意的動(dòng)向。(2) 網(wǎng)絡(luò)寬帶化和引入internet技術(shù)。在我國(guó)政府部門(mén)制定的信息產(chǎn)業(yè)十五，計(jì)劃綱要和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)框架思路中，提出了:抓緊建設(shè)國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，繼續(xù)建設(shè)寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)，大力發(fā)展高速互聯(lián)網(wǎng)，高度重視信息資源的開(kāi)發(fā)利用。為了滿足日益增長(zhǎng)的信息應(yīng)用以及本身的系統(tǒng)集成和信息融合的需求，智能建筑信息系統(tǒng)的寬帶化是必然的。隨著光纖的廣泛使用，光纖到區(qū)(樓)，光纖到戶(

10、桌面)，為智能建筑寬帶化創(chuàng)造必要的條件。internet技術(shù)，已經(jīng)滲透到it各個(gè)領(lǐng)域，智能建筑也不例外，實(shí)現(xiàn)internet接入，進(jìn)行本身網(wǎng)站的建設(shè)，滿足用戶訪問(wèn)internet服務(wù)的需求，在internet上對(duì)智能建筑的某些功能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和綜合管理等是當(dāng)前智能建筑信息網(wǎng)發(fā)展的新動(dòng)向。(3) 逐步選用無(wú)線通信技術(shù)。智能建筑中選用無(wú)線通信技術(shù)是發(fā)展的趨勢(shì)，今后若干年，隨著internet的無(wú)線訪問(wèn)、無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線家居智能系統(tǒng)(如藍(lán)牙技術(shù))等技術(shù)的不斷成熟，無(wú)線通信技術(shù)將會(huì)在不同建筑中應(yīng)用。(4) 視頻傳輸技術(shù)的應(yīng)用。在數(shù)字化社區(qū)中視頻傳輸系統(tǒng)包括視頻點(diǎn)播系統(tǒng)(vow)、會(huì)議電視系統(tǒng)(mtv)

11、、可視電話系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)以及家庭內(nèi)各種視頻傳輸系統(tǒng)，這些視頻傳輸技術(shù)在智能建筑寬帶網(wǎng)上將會(huì)大量使用。在未來(lái)幾年之內(nèi)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)上的多媒體會(huì)議系統(tǒng)將大大超過(guò)電信網(wǎng)上的會(huì)議系統(tǒng)。(5) 系統(tǒng)集成化勢(shì)在必行。在目前的智能大廈(小區(qū))中，實(shí)際上已經(jīng)存在局域網(wǎng)、電話網(wǎng)、雙向有線電視網(wǎng)和控制網(wǎng)四類網(wǎng)絡(luò)。在信息化的智能建筑環(huán)境中事實(shí)上存在著數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視像和控制四種信息。系統(tǒng)集成與多種信息融合，有利于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、避免功能重復(fù)建設(shè)、減少投資；有利于資源集中和信息共享；有利于系統(tǒng)的科學(xué)管理、集中維護(hù)以及系統(tǒng)的發(fā)展和擴(kuò)充等。實(shí)踐已證明系統(tǒng)集成和信息融合是必要的，其優(yōu)點(diǎn)是明顯的。在目前的技術(shù)條件下系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)時(shí)

12、，應(yīng)注意將控制網(wǎng)和信息網(wǎng)分層設(shè)計(jì)。當(dāng)通過(guò)信息網(wǎng)實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)的互動(dòng)時(shí)，要注意實(shí)時(shí)性和可靠性，同時(shí)增加硬件連鎖互動(dòng)，以確保可靠。(6) 技術(shù)產(chǎn)品方面，從智能建筑技術(shù)的研究到智能建筑產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，缺少必要的引導(dǎo)、協(xié)調(diào)和支持。缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能建筑硬、軟件產(chǎn)品。1.1.2 智能火災(zāi)智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的新動(dòng)向火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)最初是單機(jī)式報(bào)警，即：只有現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警功能，如果有火災(zāi)信號(hào)，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲音警報(bào)，然后通知消防部門(mén)，這種報(bào)警方式在布防現(xiàn)場(chǎng)起到了一定的作用，但是存在較大的局限性?？偩€制火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通過(guò)小區(qū)內(nèi)的局域總線作為物理網(wǎng)絡(luò)，徹底擺脫電話線制的局限，其基本組成是:報(bào)警控制器，探測(cè)器，總線和報(bào)警中心

13、的接警計(jì)算機(jī)。報(bào)警控制器連接多個(gè)探測(cè)器。報(bào)警控制器通過(guò)總線與接警計(jì)算機(jī)相連，按一定的協(xié)議通信，對(duì)發(fā)生的火災(zāi)信號(hào)進(jìn)行幾次校對(duì)，確認(rèn)后發(fā)出聲光報(bào)警?？偩€制報(bào)警系統(tǒng)具有先進(jìn)性、開(kāi)放性、獨(dú)立性、擴(kuò)展性、高效性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)?？偩€制報(bào)警系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn):1. 零使用、維護(hù)成本: 因?yàn)槲锢砭W(wǎng)絡(luò)為小區(qū)內(nèi)自己鋪設(shè)的局域總線，在使用和維護(hù)上不需要投入資金，真正做到一次投資、終生受益。2. 報(bào)警反應(yīng)高效、快速: 因其系統(tǒng)是采用數(shù)碼流直接傳輸，不用撥號(hào)和模擬調(diào)制，真正做到即時(shí)警報(bào)、即時(shí)接警，從報(bào)警發(fā)生到中心警示，只需0.1s左右。3. 擴(kuò)展方便、兼容性好: 智能小區(qū)的大多數(shù)子系統(tǒng)都通過(guò)小區(qū)的局域總線傳輸信號(hào)，增減

14、報(bào)警控制器不需要對(duì)總線改造。4. 集成度高，功能性好: 總線制報(bào)警系統(tǒng)的安裝配置可以通過(guò)接警中心計(jì)算機(jī)的軟件進(jìn)行設(shè)置，還能與其他子系統(tǒng)互連.智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為智能化系統(tǒng)中的子系統(tǒng)之一，同樣承載著智能建筑所面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。智能小區(qū)建設(shè)中，所有的系統(tǒng)都需要一個(gè)集中的小區(qū)監(jiān)控管理中心，傳統(tǒng)的智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是采用電話線來(lái)傳送報(bào)警信號(hào)，信號(hào)傳輸速度慢，運(yùn)行費(fèi)用高，而且功能單一，要實(shí)現(xiàn)其他如周界防范、電子巡更、三表抄送等功能就必須另外布線，重新安裝新系統(tǒng)，并且各個(gè)系統(tǒng)各自獨(dú)立運(yùn)行，互不相關(guān)，各系統(tǒng)協(xié)調(diào)能力差，系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)復(fù)雜，系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)容困難，從而造成物業(yè)管理部門(mén)工作難度加大，系統(tǒng)的智能化

15、程度降低。因此，在智能小區(qū)系統(tǒng)中，必須采用集成能力高的系統(tǒng)，通過(guò)單一的總線方式布線，集成家庭安防、周界防范、電子巡更、三表抄送、聯(lián)動(dòng)控制、cctv、停車場(chǎng)管理、家居自動(dòng)化等需要集中監(jiān)控的系統(tǒng)。針對(duì)居住的環(huán)境不同，用戶對(duì)于智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求也不是一成不變的。因而智能智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要考慮這些因素。既要易于使用、安裝和維護(hù)，又要有利于擴(kuò)張和升級(jí)，還要考慮與其他系統(tǒng)的集成和信息共享，關(guān)注計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的影響。1.2 本論文的工作與論文結(jié)構(gòu)本論文作者在大學(xué)期間，深入學(xué)習(xí)了mcs-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)、模擬電子與通信、軟件工程的理論與技術(shù)，并兩次參加了院里組織的電子小

16、制作活動(dòng)，積累了一些經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)。因此在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)了智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將告警信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)系統(tǒng)。此設(shè)計(jì)過(guò)程主要分三個(gè)步驟進(jìn)行：第一，設(shè)計(jì)整機(jī)系統(tǒng)方案，并對(duì)其進(jìn)行認(rèn)證；第二，完成由單片微機(jī)控制的小區(qū)智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的樣機(jī)制作，并安裝調(diào)試；第三，對(duì)硬件、軟件進(jìn)行聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本論文的結(jié)構(gòu)如下：第一章緒論，綜述了國(guó)內(nèi)外智能建筑的發(fā)展?fàn)顩r和智能小區(qū)智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)動(dòng)態(tài)，介紹了論文的主要內(nèi)容。第二章智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了此系統(tǒng)中所用到的熱釋紅外傳感器、lm324、at89c51等元件的結(jié)構(gòu)與工作特性。第三章系統(tǒng)硬件分析與設(shè)計(jì)，畫(huà)出了系統(tǒng)硬件框圖，并對(duì)系

17、統(tǒng)中各單元電路的組成與功能進(jìn)行了詳細(xì)介紹。第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，畫(huà)出了系統(tǒng)的軟件流程圖，確定了上位機(jī)與下位機(jī)的通信協(xié)議，并描述了主程序流程和關(guān)鍵流程。此外，根據(jù)第三章的功能分配要求，介紹了軟件功能。第五章系統(tǒng)硬件、軟件的聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試，使此設(shè)計(jì)達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際，提高作者實(shí)際工作能力的要求。結(jié)論，總結(jié)論文的主要成果，并指出了今后進(jìn)一步在本研究方向的展望與設(shè)想。 第2章 智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)2.1 簡(jiǎn)要介紹智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用各類功能的探測(cè)器對(duì)住戶房屋的周邊、空間、環(huán)境及人進(jìn)行整體防護(hù)的系統(tǒng)。按報(bào)警信號(hào)的傳輸方式分：有無(wú)線型智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和有線型智能火災(zāi)報(bào)警

18、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩種。即探測(cè)器在檢測(cè)到非法入侵者后，以兩種方式將報(bào)警信號(hào)傳輸給報(bào)警主機(jī)，無(wú)線型智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)一定頻率的電磁波傳輸報(bào)警信號(hào)，有線型智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出和電平信號(hào)輸出。作者設(shè)計(jì)的是有線型智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，且信號(hào)以電平形式輸出?，F(xiàn)在介紹一下有線智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與無(wú)線智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別。在有線智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，因其是專線專用，所以報(bào)警信號(hào)傳輸相對(duì)穩(wěn)定，不易受到外界因素的干擾；同時(shí)也有不少缺點(diǎn)：影響美觀,施工工作量大，操作復(fù)雜、維修不便，須專人維護(hù)。而無(wú)線智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不會(huì)破壞防范區(qū)域的整體美觀，且安裝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，老人、小孩一學(xué)就會(huì)，但

19、報(bào)警信號(hào)會(huì)受到外界因素的干擾，導(dǎo)致報(bào)警信號(hào)傳輸距離衰減。在本次設(shè)計(jì)的智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（發(fā)送）中，用到熱釋紅外傳感器、lm324、at89c51等元件，下面將會(huì)對(duì)其一一進(jìn)行介紹。2.2 對(duì)傳感器的詳細(xì)介紹 探測(cè)器是利用傳感器感應(yīng)各種物理變化、化學(xué)變化而產(chǎn)生的電流、脈沖等信號(hào)去推動(dòng)射頻電路發(fā)射出報(bào)警信號(hào)，它在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。人類社會(huì)對(duì)傳感器提出的越來(lái)越高的要求是傳感器技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，而現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)則提供了堅(jiān)強(qiáng)的后盾。二十一世紀(jì)，人們一方面通過(guò)提高與改善傳感器的技術(shù)性能；一方面通過(guò)尋找新原理、新材料、新工藝及新功能來(lái)改善傳感器性能，制造出

20、更多的傳感器。人的眼睛能看到的可見(jiàn)光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.620.76m；紫光的波長(zhǎng)范圍為0.380.46m。比紫光光波長(zhǎng)更短的光叫紫外線，比紅光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光叫紅外線。 最廣義地來(lái)說(shuō)，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件，紅外傳感器就是其中的一種。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，紅外線傳感器的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。紅外線傳感器有主動(dòng)式紅外傳感器和被動(dòng)式紅外傳感器兩種。主動(dòng)式紅外探測(cè)器由發(fā)射端主動(dòng)發(fā)射紅外線，由接收端接收紅外線，形成紅外線的網(wǎng)狀。這種探測(cè)器能夠?qū)θ肭治镞M(jìn)行主動(dòng)的防范，不會(huì)因小寵物的穿越或氣候的影響而產(chǎn)生誤報(bào)警情，從

21、而最大的限度降低了誤報(bào)率。被動(dòng)式紅外探測(cè)器是依靠被動(dòng)的吸收熱能動(dòng)物活動(dòng)時(shí)身體散發(fā)出的紅外熱能進(jìn)行報(bào)警的，也稱熱釋紅外探頭，其探測(cè)器本身不發(fā)射紅外線的。2.2.1 與傳感器有關(guān)的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)探測(cè)范圍：指探測(cè)器正常工作的感應(yīng)范圍，即探測(cè)器能夠探測(cè)到在此范圍以內(nèi)的所有物體運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)。探測(cè)距離：是指探測(cè)器在正常工作下所能探測(cè)到的最遠(yuǎn)距離。發(fā)射距離：報(bào)警系統(tǒng)中無(wú)線器件在被觸發(fā)后將無(wú)線報(bào)警信號(hào)以電磁波的形式發(fā)射出去的最遠(yuǎn)距離。感應(yīng)靈敏度：指探測(cè)器被觸發(fā)報(bào)警時(shí)探測(cè)距離的遠(yuǎn)近和反應(yīng)速度快慢，感應(yīng)靈敏度高，則在離探測(cè)器很遠(yuǎn)的距離都能探測(cè)到，感應(yīng)靈敏度低，則只能探測(cè)到較近的范圍。2.2.2 熱釋紅外探測(cè)器被

22、動(dòng)式紅外探測(cè)器是一種在安防工程中使用極為普遍的探測(cè)器。但要其正常使用，既要防止漏報(bào)，又要減少誤報(bào)，特別是如何將誤報(bào)現(xiàn)象降到最低的限度是一個(gè)擺在廣大工程設(shè)計(jì)人員面前的一個(gè)課題。要做到這一點(diǎn)，必須首先要了解被動(dòng)式紅外探測(cè)器的一些基本概念及其技術(shù)特點(diǎn)，這樣才能根據(jù)這些基本的技術(shù)特點(diǎn)，從安裝、調(diào)試、使用等各個(gè)環(huán)節(jié)，按照探測(cè)器的基本技術(shù)特點(diǎn)，這樣才能最大限度的發(fā)揮探測(cè)器的最大功效。在本次設(shè)計(jì)中，我們用到的傳感器就是被動(dòng)式紅外傳感器，下面將對(duì)其作一詳細(xì)介紹。2.2.2.1熱釋紅外探測(cè)器的基本概念在警戒范圍內(nèi)，為什么人在移動(dòng)時(shí)被動(dòng)紅外探測(cè)器能夠發(fā)生報(bào)警信號(hào)呢?在自然界，任何高于絕對(duì)溫度（- 273度）時(shí)物體

23、都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。在被動(dòng)紅外探測(cè)器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器(pir)，它能將波長(zhǎng)為8一12um之間的紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并能對(duì)自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用，因此在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)人警戒區(qū)，通過(guò)菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，因此，紅外探測(cè)器的紅外探測(cè)的基本概念就是感應(yīng)移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作

24、用有兩個(gè):一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號(hào)折射（反射）在pir上，第二個(gè)作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在pir上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)，這樣pir就能產(chǎn)生變化的電信號(hào)。2.2.2.2 熱釋紅外探測(cè)器的工作原理和特性一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10um左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10um左右的紅外線通過(guò)菲尼爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，電后續(xù)電路經(jīng)檢驗(yàn)處

25、理后即可產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。1)這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10um左右的紅外輻射必須非常敏感。2)為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲尼爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。3)被動(dòng)紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。4)一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。5)菲尼爾濾光片根據(jù)性能要求不同，

26、具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。在電子防盜、人體探測(cè)器領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。2.2.2.3 熱釋紅外探測(cè)器的安裝注意事項(xiàng)由于被動(dòng)式紅外探測(cè)器屬于一種微弱信號(hào)檢測(cè)設(shè)備，在安裝時(shí)必須注意一些細(xì)節(jié)方面的問(wèn)題，如高度，靈敏度等。正確安裝一個(gè)被動(dòng)紅外探測(cè)器，必須掌握以下幾個(gè)方面的信息:首先是對(duì)探測(cè)器的性能特點(diǎn)必須了解，其次要合理確定安裝的位置，最后必須要仔細(xì)調(diào)試。不能說(shuō)探測(cè)器能報(bào)警就說(shuō)明安裝好了，那么如何確定一個(gè)被動(dòng)式紅外探測(cè)器的安裝位置呢？根據(jù)說(shuō)明書(shū)確定正常的安裝角度安裝高度不是

27、隨意的，會(huì)影響探測(cè)器的靈敏度和防小寵物的效果。試想一下，一個(gè)探測(cè)器裝在2m高度的位置和2.5高度的位置，那么移動(dòng)物體從地面移動(dòng)時(shí)，切割明區(qū)和暗區(qū)的頻率是不一樣的。不宜面對(duì)玻璃門(mén)窗被動(dòng)式紅外探測(cè)器正對(duì)玻璃門(mén)窗，會(huì)有兩個(gè)問(wèn)題:一是白光干擾，顯然pir對(duì)白光具有很強(qiáng)的抑制功能，但畢竟不是100%的抑制。因此避免正對(duì)玻璃門(mén)窗，可以避免強(qiáng)光的干擾。二是避免門(mén)窗外復(fù)雜的環(huán)境干擾，比如人群流動(dòng)、車輛等。不宜正對(duì)冷熱通風(fēng)口或冷熱源被動(dòng)式紅外探測(cè)器感應(yīng)作用是與溫度的變化具有密切的關(guān)系。冷熱通風(fēng)口和冷熱源均有可能引起探測(cè)器的誤報(bào)，對(duì)有些低性能的探測(cè)器，有時(shí)通過(guò)門(mén)窗的空氣對(duì)流也會(huì)造成誤報(bào)。不宜正對(duì)易擺動(dòng)的物體易擺動(dòng)

28、的物體將會(huì)使微波探測(cè)器起作用，因此同樣可能造成誤報(bào)。注意非法入侵路線安裝探測(cè)器的目的是防止犯罪分子的非法入侵，在確定安裝位置之前，必須要考慮建筑物主要出人口。實(shí)際上我們防止了出入口，截?cái)喾欠ㄈ肭志€路，也就達(dá)到了我們的目的。2.2.2.4 熱釋紅外探測(cè)器的調(diào)試將探測(cè)器安裝完之后，調(diào)試探測(cè)器是最后所要做的工作。被動(dòng)式紅外探測(cè)器的調(diào)試有兩種方法，一種是步測(cè)，就是調(diào)試人員在警戒區(qū)內(nèi)走s型的線路來(lái)感知警戒范圍的長(zhǎng)度、寬度、微波靈敏度和紅外靈敏度，步測(cè)的方法要分別調(diào)整，過(guò)高或過(guò)低的靈敏度都將影響防范效果。有時(shí)由于季節(jié)變換，冬季和夏季要對(duì)靈敏度分別調(diào)整。微波靈敏度一定不能過(guò)大，因?yàn)槲⒉ň哂写┩感?，在調(diào)試的時(shí)

29、候要注意。第二種方法是用專業(yè)的儀表測(cè)量，來(lái)判斷這一位置是否適合安裝這類的探測(cè)器。總之我們?cè)谑褂冒惭b前，必須仔細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)，最重要的是通過(guò)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)探測(cè)器的特性一定能夠更深刻的了解，從而更好的發(fā)揮被動(dòng)式紅外探測(cè)器在安防工程中的作用。2.2.2.5 熱釋紅外探測(cè)器的防寵物功能被動(dòng)式紅外探測(cè)器發(fā)展到今天，在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，防小寵物是被動(dòng)紅外探測(cè)器的一種重要的功能，每個(gè)生產(chǎn)廠家對(duì)抗小寵物干擾的處理方式是不一樣的，但不外乎有兩種方式: 一種是物理方式，即通過(guò)菲涅爾透鏡的分割方式的改變來(lái)降低由于小寵物引起誤報(bào)的概率，這種方式是表面的，效果也是有限的。第二種方式是采用對(duì)探測(cè)信號(hào)處理分析方式，

30、主要是對(duì)探測(cè)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后分析其中的信號(hào)周期，幅度，極性（圖略）。這些因素具體反應(yīng)出移動(dòng)物體的速度、熱釋紅外能量的大小，以及單位時(shí)間內(nèi)的位移。探測(cè)器中的微處理器將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，由此判斷移動(dòng)物體可能是人還是小動(dòng)物。由此看來(lái)，我們要注意的是被動(dòng)式紅外探測(cè)器的防小寵物的功能是相對(duì)的。這種相對(duì)性包括兩個(gè)方面，一個(gè)是防寵物是相對(duì)的，相對(duì)于沒(méi)有防寵物功能的探測(cè)器其誤報(bào)率是大大降低了，它對(duì)小寵物的數(shù)量和大小有一定限度的。第二方面是安裝位置是要有一定要求的，并不是隨意的安裝就可以達(dá)到防小寵物功能，在安裝時(shí)，必須要仔細(xì)理解探測(cè)器的說(shuō)明書(shū)中的具體要求。2.3 對(duì)四運(yùn)放集成電路lm324的介紹集

31、成電路運(yùn)算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多級(jí)直接耦合放大電路，它的類型很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，輸入級(jí)一般是由bjt、jfet或mosfet組成的差分式放大電路，利用它的對(duì)稱特性可以提高整個(gè)電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個(gè)輸入端構(gòu)成整個(gè)電路的反向輸入端和同向輸入端。電壓放大級(jí)的主要作用是提高電壓增益，它可由一級(jí)或多級(jí)放大電路組成。輸出級(jí)一般由電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器所組成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。偏置電路是為各級(jí)提供合適的工作電流。此外還有一些輔助環(huán)節(jié)，如電平移動(dòng)電路、過(guò)載保護(hù)電路以及高頻補(bǔ)償環(huán)節(jié)等。一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)算放大器有5個(gè)引出腳，其中“+

32、”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“v+”、“v-”為正、負(fù)電源端，“vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。而lm324是四運(yùn)放集成電路，它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的如圖2所示的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。lm324采用1列直插塑料封裝。由于lm324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。下面介紹其應(yīng)用實(shí)例。反向交流放大器可代替晶體管進(jìn)行交流放大，可用于擴(kuò)音機(jī)前置放大等。電路無(wú)需調(diào)試

33、。放大器采用單電源供電，由r1、r2組成1/2v+偏置，c1是消振電容。放大器電壓放大倍數(shù)av僅由外接電阻ri、rf決定：av=-rf/ri。負(fù)號(hào)表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。按圖中所給數(shù)值，av=-10。此電路輸入電阻為ri。一般情況下先取ri與信號(hào)源內(nèi)阻相等，然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定rf。co和ci為耦合電容。同相交流放大器的特點(diǎn)是輸入阻抗高。其中的r1、r2組成1/2v+分壓電路，通過(guò)r3對(duì)運(yùn)放進(jìn)行偏置。 電路的電壓放大倍數(shù)av也僅由外接電阻決定：av=1+rf/r4，電路輸入電阻為r3。r4的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可用在一些自動(dòng)控制系統(tǒng)中。電阻r1、r2組成

34、分壓電路，為運(yùn)放a1負(fù)輸入端提供偏置電壓u1，作為比較電壓基準(zhǔn)。靜態(tài)時(shí)，電容c1充電完畢，運(yùn)放a1正輸入端電壓u2等于電源電壓v+，故a1輸出高電平。當(dāng)輸入電壓ui變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，二極管d1導(dǎo)通，電容c1通過(guò)d1迅速放電，使u2突然降至地電平，此時(shí)因?yàn)閡1u2，故運(yùn)放a1輸出低電平。當(dāng)輸入電壓變高時(shí)，二極管d1截止，電源電壓r3給電容c1充電，當(dāng)c1上充電電壓大于u1時(shí)，既u2u1，a1輸出又變?yōu)楦唠娖?，從而結(jié)束了一次單穩(wěn)觸發(fā)。顯然，提高u1或增大r2、c1的數(shù)值，都會(huì)使單穩(wěn)延時(shí)時(shí)間增長(zhǎng)，反之則縮短。如果將二極管d1去掉，則此電路具有加電延時(shí)功能。剛加電時(shí)，u1u2，運(yùn)放a1輸出低電平，隨著電容

35、c1不斷充電，u2不斷升高，當(dāng)u2u1時(shí)，a1輸出才變?yōu)楦唠娖?。?dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí),或者說(shuō)反饋電阻趨于無(wú)窮大時(shí)(即開(kāi)環(huán)狀態(tài)),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)也為無(wú)窮大(實(shí)際上是很大,如lm324運(yùn)放開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為100db，既10萬(wàn)倍)。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（v+），就是低電平（v-或接地）。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。如果使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器，電阻r1、r1組成分壓電路，為運(yùn)放a1設(shè)定比較電平u1；電阻r2、r2組成分壓電路，為運(yùn)放a2設(shè)定比較電平u2。輸入電壓u1同時(shí)加到a1的正輸入端和a2的負(fù)輸入端之間，當(dāng)ui u1時(shí)，

36、運(yùn)放a1輸出高電平；當(dāng)ui u2時(shí)，運(yùn)放a2輸出高電平。運(yùn)放a1、a2只要有一個(gè)輸出高電平，晶體管bg1就會(huì)導(dǎo)通，發(fā)光二極管led就會(huì)點(diǎn)亮。 2.4 對(duì)芯片at89c51的介紹智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（發(fā)送）使用了at89c51，并將其作為系統(tǒng)的核心。at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸

37、出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。下面對(duì)at89c51做一個(gè)簡(jiǎn)要介紹：第一，主要特性：與mcs-51兼容；4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽命：1000次寫(xiě)擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0hz-24hz ；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；1288位內(nèi)部ram；32可編程i/o線；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。第二，管腳說(shuō)明： 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，

38、每腳可吸收8ttl門(mén)電流。當(dāng)p0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；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(mén)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；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(mén)電流，當(dāng)p

39、2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)；p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)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口將輸出電流這是由于上拉的緣故。

40、p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口：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

41、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。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)。ea/vpp：當(dāng)ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)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)，

42、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。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。第三，震蕩器特性：xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石英振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。第四，芯片擦除：整個(gè)perom陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保

43、持ale管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 第3章 系統(tǒng)硬件分析與設(shè)計(jì)3.1 復(fù)位電路部分復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只要給reset引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平信號(hào)，就可使at89c51單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位的主要功能是把pc初始化為0000h

44、，使at89c51單片機(jī)從0000 h單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。at89c51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳rst通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路如圖3-1所示。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。

45、當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6mhz時(shí)，c取22微法，r取1千歐。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。圖3-1 上電自動(dòng)復(fù)位電路在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，若有外部擴(kuò)展的i/o接口電路也需初始復(fù)位，如果它們的復(fù)位端和at89c51單片機(jī)的復(fù)位端相連，復(fù)位電路中的r、c參數(shù)要受到影響，這時(shí)復(fù)位電路中的r、c參數(shù)要統(tǒng)一考慮以保證可靠的復(fù)位。如果單片機(jī)at89c51與外圍i/o接口電路的復(fù)位電路和復(fù)位時(shí)間不完全一致，使單片機(jī)初始化程序不能正常運(yùn)行，外圍i/o接口電路的復(fù)位也可以不和at89c51單片機(jī)復(fù)位端相連，僅采用獨(dú)立的上電復(fù)位電路。若rc上電復(fù)位電路接斯密特電路輸入端，斯密特電路輸出接at89c51單片機(jī)和

46、外圍電路復(fù)位端，則能使系統(tǒng)可靠地同步復(fù)位。一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)的復(fù)位速度比外圍i/o快些。為保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，在初始化程序中應(yīng)安排一定的復(fù)位延遲時(shí)間。而在本次設(shè)計(jì)的智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（發(fā)送）中，我們使用的是上電復(fù)位電路，即圖3-1所示的電路。3.2 時(shí)鐘電路與時(shí)序時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生at89c51單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘信號(hào)。at89c51單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，at89c51單片機(jī)應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各個(gè)信號(hào)的關(guān)系。在執(zhí)行指令時(shí)，cpu首先要到程序存儲(chǔ)器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并由時(shí)

47、序電路產(chǎn)生一系列控制信號(hào)去完成指令所規(guī)定的操作。cpu發(fā)出的時(shí)序信號(hào)有兩類，一類用于片內(nèi)對(duì)各個(gè)功能部件的控制，這類信號(hào)很多。另一類用于對(duì)片外存儲(chǔ)器或i/o端口的控制，這部分時(shí)序?qū)τ诜治?、設(shè)計(jì)硬件接口電路至關(guān)重要。時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種為外部時(shí)鐘方式。3.2.1 內(nèi)部時(shí)鐘方式at89c51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成震蕩器的高增益反向放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片引腳xtal1，輸出端為引腳x

48、tal2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體震蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激震蕩器。圖11是at89c51單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘方式的震蕩器電路。除使用晶體震蕩器外，如對(duì)時(shí)鐘頻率要求不高，還可以用陶瓷諧振器來(lái)代替。電路中的電容c1和c2典型值通常選擇為30皮法左右。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的震蕩頻率的范圍通常是在1.2mhz與12mhz之間。晶體的頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。但反過(guò)來(lái)運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求就高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也高，即要求線間的寄生電容要??；晶體和電容應(yīng)盡可能安裝得與

49、單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的npo高頻電容。at89c51單片機(jī)常選擇震蕩頻率6mhz或12mhz的石英晶體。隨著集成電路制造工藝技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率也在逐步提高，現(xiàn)在的高速單片機(jī)芯片的時(shí)鐘頻率以達(dá)40mhz。圖3-2 at89c51內(nèi)部時(shí)鐘方式的電路3.2.2 外部時(shí)鐘方式外部時(shí)鐘方式是使用外部震蕩脈沖信號(hào)，常用于多片at89c51單片機(jī)同時(shí)工作，以便于同步。對(duì)外部脈沖信號(hào)的要求一般為低于12mhz的方波。外部的時(shí)鐘電源直接接到xtal2端，直接輸入到片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上。 在本次設(shè)計(jì)的智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

50、（發(fā)送）中，我們使用的是at89c51內(nèi)部時(shí)鐘方式的電路，即圖4所示的電路。3.3 at89c51的內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端at89c51第31引腳的功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。當(dāng)此引腳為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在pc（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)0fffh時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不論是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在本次設(shè)計(jì)的智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（發(fā)送）中，我們將此引腳接高電平，因?yàn)榕c本設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件程序所占空間很小，沒(méi)必要使用外部程序存儲(chǔ)器。3.4 系統(tǒng)的選址單元電路在圖8所示的硬件系統(tǒng)框圖中，單片機(jī)at89c51的p1.0p1.4口

51、所接的電路為智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（發(fā)送）的選址部分電路。在檢測(cè)是否有小偷之前，我們必須首先確定被探測(cè)的是哪個(gè)用戶，即選址。在本設(shè)計(jì)中，此過(guò)程我們用5位二進(jìn)制數(shù)的編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，當(dāng)5個(gè)開(kāi)關(guān)全部打開(kāi)時(shí)，p1.0p1.4口均為高電平，即均為“1”，此時(shí)我們就說(shuō)智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在檢測(cè)用戶31，而當(dāng)5個(gè)開(kāi)關(guān)全部閉合時(shí)，p1.0p1.4口均為低電平，即均為“0”，我們則認(rèn)為系統(tǒng)在檢測(cè)用戶0。由此可知，此智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能為32個(gè)用戶服務(wù)。當(dāng)有人偷東西，即二極管發(fā)光時(shí)，系統(tǒng)將報(bào)警信號(hào)傳至上位機(jī)，此時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)即為發(fā)生盜竊事件的地址，也就是上面所選定的二進(jìn)制數(shù)。3.5 系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生電路系統(tǒng)的

52、發(fā)光二極管部分即為圖1中p2.4口所接的部分外部電路。其工作原理為：當(dāng)有盜竊事件發(fā)生，即p0.0端口發(fā)生從高電平到低電平的跳變時(shí)，p2.4置“1”，此時(shí)三極管的發(fā)射極正向偏置，二極管導(dǎo)通并發(fā)光。當(dāng)無(wú)人偷東西，既p0.0端口保持高電平不變時(shí)，p2.4口為“0”，則三極管的發(fā)射極處于反向偏置狀態(tài)，二極管不導(dǎo)通，也不發(fā)光。3.6 系統(tǒng)的多機(jī)通訊技術(shù)多機(jī)通訊的原理：在at89c51單片機(jī)多機(jī)通訊中，要保證主機(jī)與從機(jī)間可靠的通訊，必須保證通訊接口具有識(shí)別功能，而串行口控制寄存器scon中的控制位sm2就是為滿足這一要求而設(shè)置的。當(dāng)串行口以方式2（或方式3）工作時(shí)，發(fā)送和接收的每一幀信息都是11位，其中第

53、9數(shù)據(jù)位是可編程位，通過(guò)對(duì)scon的tb8賦予1或0，以區(qū)別發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀（規(guī)定地址幀的第9位為1，數(shù)據(jù)幀的第9位為0）。若從機(jī)的控制sm2=1，則當(dāng)接收的是地址幀時(shí)，數(shù)據(jù)裝入sbuf，并置ri=1中斷標(biāo)志，數(shù)據(jù)裝入sbuf。因此我們可以規(guī)定具體的通訊過(guò)程如下：（1） 使所有從機(jī)的sm2位置1，處于只接收地址幀的狀態(tài)。（2） 主機(jī)發(fā)送一幀地址信息，其中包含8位地址，第9位為1，以表示發(fā)送的是地址。（3） 從機(jī)接收到地址幀后，各自將接收到的地址與其本身地址相比較。（4） 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)或控制信息（第9位為0）。對(duì)于已被尋址的從機(jī)，因sm2=0，故可以接收主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的信息。而對(duì)于其他從機(jī)

54、，因sm2維持為1，對(duì)主機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)幀將不予理睬，直至發(fā)來(lái)新的地址幀。（6） 當(dāng)主機(jī)改為與另外從機(jī)聯(lián)系時(shí)，可再發(fā)出地址幀尋址其從機(jī)。而先前被尋址過(guò)的從機(jī)在分析出主機(jī)是對(duì)其他從機(jī)尋址時(shí)，恢復(fù)其sm2=1，對(duì)隨后主機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)幀不加理睬。第4章 電路的軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件程序內(nèi)容模塊化程序設(shè)計(jì)方法，歸根結(jié)底是設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的計(jì)算機(jī)程序，這種方法根據(jù)所要完成的程序設(shè)計(jì)任務(wù)，將總體任務(wù)分成幾個(gè)易于實(shí)現(xiàn)的子程序模塊，然后將這些子程序模塊有機(jī)的組合起來(lái)，得到所需要的程序。實(shí)踐證明：用模塊化程序設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出來(lái)的程序，與用其他方法設(shè)計(jì)出來(lái)的程序相比，不僅效果好、代價(jià)小；而且易于閱讀、理解、修改、調(diào)試、驗(yàn)證、

55、維護(hù)和移植，是控制程序流程的主體程序結(jié)構(gòu)。模塊化程序設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)，就是在程序設(shè)計(jì)全過(guò)程中，必須使計(jì)算機(jī)算法與程序的控制結(jié)構(gòu)完全實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化。根據(jù)程序模塊化思想，本設(shè)計(jì)的軟件程序包括主程序、掃頻信號(hào)發(fā)生子程序、鍵盤(pán)子程序、數(shù)碼顯示子程序、數(shù)模轉(zhuǎn)換及濾波輸出程序和延時(shí)子程序等。另外由于電路中有多個(gè)按鍵，還另外設(shè)計(jì)了防抖動(dòng)程序來(lái)防止干擾。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的進(jìn)步和飛速發(fā)展，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，耗用了大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間，充分發(fā)揮軟件功能，盡可能擴(kuò)展軟件的應(yīng)用范圍，這就相對(duì)地簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了系統(tǒng)的性能。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況，軟件設(shè)計(jì)應(yīng)具備如下功能：(1) 系統(tǒng)初始設(shè)置。設(shè)置系統(tǒng)各芯片工作方式，包括

56、89c51內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器工作方式和8255a三組i/o口輸出、輸入方式；(2) 鍵盤(pán)讀入；(3) 模數(shù)轉(zhuǎn)換；(4) 數(shù)碼顯示；(5) 正弦波輸出；考慮到系統(tǒng)欲實(shí)現(xiàn)的較快的運(yùn)行效率和較高的實(shí)時(shí)性要求，系統(tǒng)軟件未采用c語(yǔ)言編程，而是全部采用匯編語(yǔ)言編制，節(jié)約了硬件資源，同時(shí)提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。采用軟件編程的方法來(lái)產(chǎn)生正弦波信號(hào)，即將正弦函數(shù)的一個(gè)周期波形量化，編程數(shù)組放在存儲(chǔ)器中，輸出時(shí)按照順序調(diào)來(lái)產(chǎn)生正弦波，這比傳統(tǒng)的對(duì)方波進(jìn)行硬件濾波來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦輸出的方法節(jié)約了硬件資源，降低了成本，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比，并且顯示直觀、操作方便。4.2 軟件總體流程圖軟件程序總體流程圖如下：是*？開(kāi)始初始化初始顯示全0(xsl)數(shù)制轉(zhuǎn)換(szb)讀頻率下限值并顯示(djp)延時(shí)(delay)讀頻率上