基于嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的防火報(bào)警及指紋防盜的智能家居設(shè)計(jì)

1、廣東東軟學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的防火報(bào)警及指紋防盜的智能家居設(shè)計(jì)Design of intelligent home with fire alarm and fingerprint security based on embedded development system摘 要當(dāng)今社會(huì)，人們已經(jīng)開始進(jìn)入小康生活，追求的已不只是吃飽穿暖，而是努力追求更高的科技享受、文化享受、健康消費(fèi)等。因此，人們追求的生活是綠色環(huán)保、科技便捷、衛(wèi)生健康、安全舒適。目前，在科學(xué)工程技術(shù)飛快發(fā)展的今天，電子信息、網(wǎng)絡(luò)通信和智能控制等多方面研究也隨之愈加全面深刻，對人們?nèi)粘Ｉ钪兴霈F(xiàn)問題的探索

2、也越發(fā)廣泛，更多的工程技術(shù)人員和科研工作者也投入大量的時(shí)間在提高人們的生活質(zhì)量。隨著人們物質(zhì)生活質(zhì)量的不斷提高和不斷發(fā)展、生活節(jié)奏的逐步加快，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)早出晚歸的情況，應(yīng)用于家庭的智能防盜設(shè)備的安裝使用越來越廣泛。隨著人們物質(zhì)生活質(zhì)量的不斷提高和不斷發(fā)展、生活節(jié)奏的逐步加快，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)早出晚歸的情況，應(yīng)用于家庭的智能防盜設(shè)備的安裝使用越來越廣泛。針對于此，為了提高人們的生活安全感，降低被盜風(fēng)險(xiǎn)和提高人們居家生活的安全。本文基于51單片機(jī)+火災(zāi)煙霧檢測模塊+指紋識(shí)別模塊+繼電器電子鎖，設(shè)計(jì)了一款可實(shí)現(xiàn)防火檢測+指紋開鎖的防盜智能監(jiān)控系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)通過采用一對一的指紋鎖實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)式家庭防

3、盜，并且利用煙霧傳感器實(shí)現(xiàn)火災(zāi)災(zāi)情的檢測，其具有硬件成本低廉、日常使用費(fèi)用較低、電路設(shè)計(jì)簡單、維修性好利于后期產(chǎn)品成果化轉(zhuǎn)化。程序設(shè)計(jì)模塊化，便于識(shí)讀和二次開發(fā)、系統(tǒng)功能擴(kuò)展方便。本文設(shè)計(jì)的基于51單片機(jī)的指紋防盜和煙霧防火智能家居實(shí)現(xiàn)了不同方式的控制功能，具有一定的應(yīng)用市場。關(guān)鍵詞：智能家居、指紋防盜防盜、火災(zāi)預(yù)警ABSTRACTIn todays society, people have begun to enter into a well-off life. What they are pursuing is not just to eat and wear warm clothes,

4、but to strive for higher enjoyment of science and technology, culture, health consumption, etc. Therefore, the life people pursue is green environmental protection, scientific and technological convenience, health, safety and comfort. At the moment, in the era of rapid development of science and tec

5、hnology，Electronic Information and network communication and intelligent control, and other aspects of the study has become more and more comprehensive and profound， and the exploration of problems in peoples daily life has become more extensive. More engineers and more researchers are also putting

6、in a lot of time and making efforts to improve peoples quality of life. With the improvement of peoples material life quality and the acceleration of life rhythm, the situation of leaving early and returning late will often occur, and the installation and use of intelligent anti-theft devices used i

7、n families are more and more extensive.In view of this, in order to improve peoples life security, reduce the risk of theft and improve peoples home life security. Based on 51 single chip microcomputer + fire smoke detection module + fingerprint identification module + relay electronic lock, this pa

8、per designs an anti-theft intelligent monitoring system which can realize fire detection + fingerprint unlocking. The monitoring system designed in this paper uses one-to-one fingerprint lock to realize active home anti-theft, and uses smoke sensor to detect the fire disaster. It has low hardware co

9、st, low daily use cost, simple circuit design, and good maintainability, which is conducive to the later product transformation. The program design is modular, easy to read, secondary development, and system function expansion. The fingerprint anti-theft and smoke fire prevention smart home based on

10、 51 single chip microcomputer realizes different control functions, and has a certain application market.Key words: smart home, fingerprint security, fire alarm目 錄第1章 緒論11.1研究背景及意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀11.2.2發(fā)展前景和趨勢11.3研究內(nèi)容21.4 研究方法21.5 本章小結(jié)3第2章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案42.1設(shè)計(jì)思路42.2系統(tǒng)搭建方案42.3 51芯片選擇論證52.4火災(zāi)檢測模塊選

11、擇論證52.5 指紋識(shí)別模塊選擇論證52.6 按鍵模塊選擇論證62.7 LED燈模塊選擇論證62.8 蜂鳴器報(bào)警模塊選擇論證62.9 顯示模塊選擇論證72.10 本章小結(jié)7第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)83.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)83.2 煙感信號(hào)探測采集電路設(shè)計(jì)83.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)93.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì)103.5 報(bào)警電路設(shè)計(jì)103.6 指紋識(shí)別電路設(shè)計(jì)113.7 按鍵電路設(shè)計(jì)113.8 繼電器控制電路123.9 顯示電路設(shè)計(jì)123.10 本章小結(jié)13第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1 軟件設(shè)計(jì)思路144.2 主程序設(shè)計(jì)144.3 子程序設(shè)計(jì)184.3.1按鍵輸入程序設(shè)計(jì)184.3.2信號(hào)采集程

12、序設(shè)計(jì)194.3.3指紋電子防盜鎖程序設(shè)計(jì)194.3.4中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)204.4 本章小結(jié)21第5章 系統(tǒng)實(shí)物測試225.1系統(tǒng)實(shí)物測試與結(jié)果分析225.1.1實(shí)物測試225.1.2結(jié)果分析245.2本章小結(jié)24第6章 總結(jié)與展望25致 謝27參考文獻(xiàn)28系統(tǒng)電路總圖29第1章 緒論1.1研究背景及意義21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)等技術(shù)的興起智能化的時(shí)代正式到來。各式各樣智能家居在不斷研發(fā)和出現(xiàn)，隨著改革開放的不斷深入和我國市場經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，城市、農(nóng)村聯(lián)系越來越緊密，城市的外來人口大量增加，因此這一現(xiàn)象也給人們的生活帶來了一些不安定的因素，刑事案件尤其是入室盜竊案

13、鍵、搶劫案件屢見不鮮居高不下，因此家庭智能化建設(shè)安全防范系統(tǒng)是智慧社區(qū)建設(shè)中智能化建設(shè)不可缺少的一項(xiàng)，往常人們解決問題的辦法是安裝防盜門、防盜鐵網(wǎng)，可是這種做法普遍存在問題。 我國人口基數(shù)大，房屋也是十分密集，一旦引發(fā)火災(zāi)事故，將會(huì)損失大量的財(cái)產(chǎn)，甚至是付出生命健康等等諸如此類慘痛的代價(jià)，智能化建設(shè)防火報(bào)警系統(tǒng)，可以在火災(zāi)來臨之時(shí)讓我們更好地減少甚至避免上述事件發(fā)生付出的代價(jià)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀國外在智能化建筑上已經(jīng)逐步走向完善，比如世界上第一座智能樓宇建筑在美國竣工?，F(xiàn)在，國內(nèi)外的智能家居信息化系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)已經(jīng)越來越成熟。 1.2.2發(fā)展前景和趨勢隨著現(xiàn)代社會(huì)的

14、進(jìn)步，城市與城市、人與人之間聯(lián)系地不斷加強(qiáng)，農(nóng)村城鎮(zhèn)化加快和人員流動(dòng)性日漸加大，不定因素的增加導(dǎo)致社會(huì)治安保障更趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的消防設(shè)備在使用時(shí)間長了，設(shè)備老化的問題容易引起高空墜物的危險(xiǎn)等。所以，新一代的家庭智能安全防盜報(bào)警系統(tǒng)的建設(shè)就也隨之誕生和逐步被廣大群眾所應(yīng)用，也智慧社區(qū)、智慧樓宇等建筑越來越受到廣泛的重視和運(yùn)用。另外，為了進(jìn)一步規(guī)范樓宇住宅智能化的建設(shè)，國家建設(shè)部特別為此專門制定了關(guān)于智能樓宇的等級評判標(biāo)準(zhǔn)，需要按照其要求在智能樓宇當(dāng)中，嚴(yán)格要求必須具有安全防范系統(tǒng)、信息管理服務(wù)、物業(yè)管理服務(wù)和信息網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)。因此，家庭的安全防范系統(tǒng)信息化建設(shè)，也逐步在被納入許多樓宇建設(shè)的必備項(xiàng)目中

15、。綜上所述，針對上述技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，優(yōu)化出一個(gè)可實(shí)現(xiàn)按鍵控制、防盜檢測判定、聲光報(bào)警和遠(yuǎn)程短信報(bào)警的低成本便攜智能家居安全預(yù)警系統(tǒng)是非常有必要的。1.3研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要針對目前工程技術(shù)人員和科研工作者主要研究的防盜措施是GPS跟蹤定位、觸碰振動(dòng)感應(yīng)式報(bào)警，一方面是其花費(fèi)使用成本較高；另一方面是其在已經(jīng)發(fā)生偷盜的情況下，被動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并不能將信息第一時(shí)間傳遞給用戶，無法將安全防盜扼殺于萌芽中等問題，針對于此，為了將偷盜的萌芽扼殺于偷盜者的心里，提高安全防盜等級并且改善安全生活質(zhì)量，避免火災(zāi)災(zāi)情的無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)而產(chǎn)生蔓延，設(shè)計(jì)開發(fā)了指紋匹配電子鎖和火災(zāi)災(zāi)情預(yù)警系統(tǒng)。其主要設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求如下：(1

16、)本設(shè)計(jì)的一種基于單片機(jī)的嵌入式指紋防盜+火災(zāi)預(yù)警的智能家居系統(tǒng)主要包括，如下組成：主控制芯片、信號(hào)檢測輸入部分、功能輸出部分、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊部分等。其具體可分為：指紋識(shí)別錄入模塊、單片機(jī)控制電路、煙霧傳感器及配套的控制軟件程序，系統(tǒng)主要用以完成信息獲取、數(shù)據(jù)解析處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、指紋開鎖和火災(zāi)報(bào)警等功能。(2)系統(tǒng)功能。其主要功能分為如下：當(dāng)用戶不在家中時(shí)，可把安全防盜報(bào)警系統(tǒng)調(diào)試設(shè)置在監(jiān)控布防狀態(tài)，煙霧傳感器執(zhí)行工作，當(dāng)檢測到煙霧并判別其達(dá)到報(bào)警的閾值，其通過單片機(jī)控制聲光報(bào)警發(fā)出警報(bào)，與此同時(shí)，電子門鎖執(zhí)行工作，實(shí)現(xiàn)一對一的指紋開鎖，讓他人無法進(jìn)入房間。1.4 研究方法功能分析法：

17、通過對該論文題目的分析，我明確了該基于單片機(jī)的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的防火報(bào)警及指紋防盜的智能家居系統(tǒng)使用對象，并且通過對其功能的了解分析，我發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在當(dāng)今以及未來很長一段時(shí)間的社會(huì)中的需求是極為廣泛的。 調(diào)查法：為了完成本論文，我搜集了與基于單片機(jī)的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的防火報(bào)警及指紋防盜的智能家居系統(tǒng)等相關(guān)的各種資料并對其進(jìn)行分析，最終確認(rèn)了以51單片機(jī)結(jié)合指紋識(shí)別模塊+煙霧檢測報(bào)警模塊為核心，配以各種外接模塊的方式來檢測環(huán)境信息。文獻(xiàn)研究法：在明確了基于單片機(jī)的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的防火報(bào)警及指紋防盜的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架后，我通過研究相關(guān)文獻(xiàn)，尋找與各種采集模塊、MCU、指紋識(shí)別模塊和煙霧檢測模塊等相

18、關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解其功能原理以及使用方法，并確認(rèn)各模塊間的搭建方式。1.5 本章小結(jié)論述了研究背景、意義、國內(nèi)外現(xiàn)狀、發(fā)展前景和趨勢、設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容和研究采用的方法進(jìn)行闡述，主要分析了選題的依據(jù)和交待了設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。第2章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)思路如圖2-1所示，為基于智能家居防盜安全報(bào)警系統(tǒng)組成框圖。該系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，包括：煙霧檢測傳感器、單片機(jī)控制器、指紋識(shí)別錄入模塊、繼電器鎖。該系統(tǒng)在室內(nèi)等多位置安放多路煙霧傳感器主動(dòng)采集人體輻射信號(hào)，將煙霧信號(hào)經(jīng)過處理變換成可以觸發(fā)單片機(jī)檢測的控制信號(hào)輸出至主控制器，經(jīng)過控制器判斷處理觸發(fā)控制防火報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)智能的遠(yuǎn)程防盜檢測和安全報(bào)警?；?/p>

19、本工作過程如下：使用紅外熱釋電傳感器主動(dòng)檢測人體輻照的紅外線，當(dāng)傳感器模塊檢測到周圍紅外信號(hào)發(fā)生波動(dòng)時(shí)，將其變換為線性相關(guān)的微弱電信號(hào)，單片機(jī)通過處理這些電信號(hào)來分析判斷當(dāng)前環(huán)境情況。然后單片機(jī)控制聲光電路觸發(fā)報(bào)警，其中電子鎖自動(dòng)布防，需要一對一的指紋匹配進(jìn)屋，不采用鑰匙開鎖。報(bào)警控制指紋電子鎖按鍵模塊圖2-1 智能家居防盜安全報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)2.2系統(tǒng)搭建方案方案一：基于STM32單片機(jī)+指紋識(shí)別模塊+煙霧傳感器，用STM32單片機(jī)來收集煙霧傳感器信息，觸發(fā)控制下位機(jī)聲光指示和報(bào)警，在執(zhí)行防盜的時(shí)候通過指紋識(shí)別模塊進(jìn)行一對一的指紋判別，進(jìn)行電子鎖開門。方案二：基于STC89C52單片機(jī)+指紋識(shí)別

20、模塊+煙霧傳感器，用51單片機(jī)結(jié)合需要觀察的各種模塊，可以把外界煙霧信息接收起來，傳到單片機(jī)里頭，進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，差值判斷，當(dāng)判斷是否有火災(zāi)災(zāi)情事故發(fā)生，觸發(fā)控制下位機(jī)聲光指示和報(bào)警，并通過指紋識(shí)別模塊向電子鎖發(fā)送信息，進(jìn)行自動(dòng)控制。綜上所述，本設(shè)計(jì)將采用C語言進(jìn)行程序開發(fā)，與STM32來比，使用51單片機(jī)開發(fā)智能家居防盜信息檢測系統(tǒng)更加簡單使用。因此，本設(shè)計(jì)首選方案二，下文也將針對方案二的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)具體介紹。2.3 51芯片選擇論證方案一：采用STC89C51單片機(jī)芯片。傳統(tǒng)的51芯片雖然經(jīng)過歷史的沉淀，十分穩(wěn)定。但是也有他固有的缺點(diǎn)，性能低。片上資源不足等問題方案二：采用STC89C52單

21、片機(jī)芯片。 STC89C52RC微控制處理器芯片一款8位的單片機(jī)微控制處理器芯片，他是STC公司設(shè)計(jì)的，STC89C52RC微控制處理器芯片是MCS-51指令架構(gòu)內(nèi)核，擁有51的優(yōu)良傳統(tǒng)特點(diǎn)，超低功耗、高性能。綜上所述，由于本次設(shè)計(jì)編寫代碼較多，為防止4K字節(jié)的存儲(chǔ)器空間不足，所以優(yōu)先考慮8K字節(jié)只讀存儲(chǔ)器。因此，本設(shè)計(jì)采用方案二，選用STC89C52單片機(jī)作為控制核心，進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.4火災(zāi)檢測模塊選擇論證方案一：采用煙霧傳感器，該傳感器是利用氣體傳感器，進(jìn)行火災(zāi)發(fā)生時(shí)的燃燒物的氣體檢測，判斷是否有火災(zāi)災(zāi)情的發(fā)生。方案二：采用熱釋電傳感器，該傳感器屬于主動(dòng)式檢測且不須要額外外加紅外輻照

22、源，能夠檢測人體輻照出的紅外線，進(jìn)而反饋微弱電信號(hào)，具有高靈敏度和線性相關(guān)的特點(diǎn)。綜上所述，由于該系統(tǒng)要求具備檢測范圍廣，靈敏度高，價(jià)格低廉。因此，本設(shè)計(jì)采用方案二一，選用煙霧傳感器作為火災(zāi)檢測傳感器。2.5 指紋識(shí)別模塊選擇論證方案一：采用YH-AS608光學(xué)指紋模塊，該模塊以STM32為主控核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，該模塊可以進(jìn)行指紋的識(shí)別存儲(chǔ)，啟動(dòng)工作的時(shí)候，該模塊可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)行指紋的識(shí)別采集，當(dāng)采集的指紋與內(nèi)部存儲(chǔ)的匹配起來之后，模塊的信號(hào)輸出接口輸出控制信號(hào)。方案二：采用一體式電容性模塊，進(jìn)行指紋采集識(shí)別，該模塊采用電容材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，識(shí)別率和認(rèn)真率沒有光學(xué)元件的高。綜上所述，由于光學(xué)采集精度高

23、。因此，選用方案一作為指紋識(shí)別模塊的選擇依據(jù)。2.6 按鍵模塊選擇論證方案一：采用獨(dú)立按鍵。 獨(dú)立按鍵需要一一對應(yīng)io口，在構(gòu)建復(fù)雜交互是往往io口資源不足。方案二：采用矩陣鍵盤。 矩陣鍵盤將16個(gè)獨(dú)立按鍵進(jìn)行了電路集成，通過8個(gè)io便可實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵的檢測。綜上所述，矩陣鍵盤價(jià)格較高，使用其進(jìn)行設(shè)計(jì)給軟件程序加大了難度且本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用僅有3個(gè)按鍵，按鍵數(shù)較少。因此，選用方案一獨(dú)立按鍵，進(jìn)行按鍵控制設(shè)計(jì)。2.7 LED燈模塊選擇論證方案一：白色發(fā)光二極管，發(fā)光二極管隨著顏色不同，工作電壓會(huì)有所差異，白色發(fā)光二極管所需工作電壓坐高需要3V，其價(jià)格也偏高，同時(shí)由于顏色不利于系統(tǒng)多操作功能的指示。

24、方案二：有顏色發(fā)光二極管，一半有紅、綠、籃和黃燈，該類發(fā)光二極管電壓在1.8-2.7V，工作電壓普遍低于白色二極管，且對于多操作功能指示有良好的幫助。綜上所述，由于本系統(tǒng)需要進(jìn)行，布防、撤防和報(bào)警狀態(tài)指示，且白色二極管會(huì)增大單片機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載。因此，本設(shè)計(jì)選用方案二，作為LED的選擇依據(jù)。2.8 蜂鳴器報(bào)警模塊選擇論證方案一：有源蜂鳴器，其內(nèi)部具有震蕩源，所以單片機(jī)只要輸出直流信號(hào)，通電就會(huì)鳴叫。方案二：無源蜂鳴器，其內(nèi)部不帶震蕩源，所以用直流信號(hào)無法令其鳴叫，必須2K-5K。綜上所述，由于利用單片機(jī)發(fā)出的方波，增大了電路和軟件2K-5K程序的設(shè)計(jì)難度，因此，選用方案二的有源蜂鳴器，實(shí)現(xiàn)聲音警報(bào)

25、。2.9 顯示模塊選擇論證方案一：采用1602液晶顯示屏。1602只能顯示2行字符。在顯示交互界面是多有不便。方案二：采用12864液晶顯示屏，該顯示屏與1602顯示屏類似，只是在顯示尺寸比1602的屏幕大，其他功能與1602類似，但是性價(jià)比太差。綜上所述， 我們選擇1602進(jìn)行界面顯示交互，因?yàn)椴恍枰@示太多的字符。2.10 本章小結(jié)本章主要進(jìn)行系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案闡述，介紹設(shè)計(jì)思路，確定設(shè)計(jì)方案。28第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如圖3-1所示， STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路，在具備電源、晶振電路、復(fù)位電路三部分后，單片機(jī)就可以工作了。在這三部分的基礎(chǔ)上添加合

26、適的元件和電路設(shè)計(jì)并配合軟件程序，實(shí)現(xiàn)有針對性的系統(tǒng)功能開發(fā)。圖3-1 基于STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)最小電路3.2 煙感信號(hào)探測采集電路設(shè)計(jì) 煙感信號(hào)探測是要實(shí)現(xiàn)MQ-2氣體敏感模塊信號(hào)的采集和解析，如圖3-2所示。 圖3-2 人體信號(hào)探測采集電路3.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路簡單來說就是一個(gè)振蕩器，能夠單片機(jī)提供基準(zhǔn)，為單片機(jī)產(chǎn)生像時(shí)鐘一樣有條不紊動(dòng)作的節(jié)拍，該電路的反向放大器的輸入端為XTAL1，而輸出端為XTAL2。如圖3-3所示，是時(shí)鐘電路圖。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，機(jī)器周期為1us。圖3-3 時(shí)鐘電路3.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位操作通

27、常通過按鍵來進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，在人為按下按鍵時(shí)候使開關(guān)導(dǎo)通，人為的動(dòng)作在時(shí)間上滿足復(fù)位的時(shí)間要求，使得電容短路立即釋放內(nèi)部的電荷來降低電壓，串聯(lián)電路中的另一端電阻的電壓則增加，讓 RST引腳能接收到高電平使單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，其電路如圖3.4所示啟動(dòng)單片機(jī)需要復(fù)位，單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位，讓芯片和各系統(tǒng)到達(dá)一個(gè)初始狀態(tài)，信號(hào)通過RST引腳輸入到芯片內(nèi)，RST引腳上得到一個(gè)高電平，CPU響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。如圖3-4所示：圖3-4 復(fù)位電路3.5 報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路主要是實(shí)現(xiàn)檢測到是否有火災(zāi)災(zāi)情發(fā)生，第一時(shí)間控制蜂鳴器鳴叫，給用戶預(yù)警提示。本設(shè)計(jì)采用的是有源蜂鳴器，使用單片機(jī)

28、的直流信號(hào)可以直接驅(qū)動(dòng)。如圖3-5所示，是報(bào)警電路，該電路由一個(gè)有源蜂鳴器、一個(gè)三極管和1K按照信號(hào)出發(fā)原則設(shè)計(jì)連接到單片機(jī)的P2.0口。圖3-5 蜂鳴器警報(bào)電路3.6 指紋識(shí)別電路設(shè)計(jì)如圖3-6所示，是設(shè)計(jì)中的指紋識(shí)別電路部分。通過本文選取的指紋識(shí)別讀取模塊機(jī)型指紋的識(shí)別讀取，該模塊與單片機(jī)通過串口進(jìn)行通信，以指令的方式向單片機(jī)發(fā)送控制檢測信號(hào)。圖3-6 指紋識(shí)別電路3.7 按鍵電路設(shè)計(jì) 按鍵電路實(shí)現(xiàn)工作模式的設(shè)置，如存指紋，讀取指紋、人工緊急報(bào)警等。如圖3-7所示，是按鍵電路圖。針對上文所述，使用獨(dú)立按鍵比較合理，因此該電路采用獨(dú)立按鍵模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中K1-K3分別與單片機(jī)的P10-P1

29、.2連接，直接進(jìn)行控制。圖3-7 獨(dú)立按鍵電路3.8 繼電器控制電路如圖3-8所示，是電子鎖的繼電器控制電路。本系統(tǒng)所用的是成品的繼電器模塊，僅僅需要通過單片機(jī)向指定的IO發(fā)出電平信號(hào)變化，即可控制繼電器動(dòng)作，執(zhí)行電子鎖的解除與關(guān)閉。圖3-8 電子鎖繼電器控制電路3.9 顯示電路設(shè)計(jì)采用1602液晶的顯示屏作為主要元件，可以顯示文字以及圖形。顯示32個(gè)字符的同時(shí)清晰可見。如圖3-9所示，是顯示電路設(shè)計(jì)。圖3-9 顯示電路設(shè)計(jì)3.10 本章小結(jié) 本章比較全面敘述系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，從單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)逐漸延伸到應(yīng)用電路設(shè)計(jì)，其中包括：復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、煙霧信號(hào)探測電路、顯示電路、指紋識(shí)別檢測報(bào)

30、電路、繼電器電子鎖電路和報(bào)警電路等。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)思路在硬件模塊確定之后，軟件的相應(yīng)的模塊代碼基本確定了。功能不同可將代碼分為兩類：一是主程序，它是整個(gè)系統(tǒng)的主要部分，即使main函數(shù)設(shè)計(jì)。二是子程序，既功能函數(shù)設(shè)計(jì) 下面講明子程序的編寫原理：短信告警子程序：當(dāng)搜索到告警要求的信號(hào)后，調(diào)用告警子程序即可完成告警功能。其告警原理：控制三極管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間來使得GSM模塊向用戶發(fā)送告警短信，輸出高電平信號(hào)使紅色報(bào)警二極管發(fā)光。 串行口通信子程序：由于單片機(jī)發(fā)送子程序的查詢和EXIT方式的資源占用是一樣的，故發(fā)送采用查詢，接收子程序采用中斷。單個(gè)軟件-子程序也可以理解為單個(gè)的

31、部分功能執(zhí)行模塊。4.2 主程序設(shè)計(jì)如圖4-1所示，是該系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)思路流程。開始接上電源，程序進(jìn)行初始化設(shè)置，然后在各個(gè)模塊初始化，此系統(tǒng)進(jìn)行判斷，然后啟動(dòng)程序，進(jìn)行保護(hù)，再次在鍵盤上輸入密碼，系統(tǒng)進(jìn)行掃描，如和之前一樣，則執(zhí)行程序，如不是，則執(zhí)行另一種程序，最后結(jié)束。void main() unsigned char Pid = 0; bit jinji = 0 ; uart_init(UART_B57600); /printf(OKrn); Delay400Ms(); /啟動(dòng)等待，等LCM講入工作狀態(tài) lcd_init(); /LCD初始化 write_1602com(yi);/日歷顯

32、示固定符號(hào)從第一行第0個(gè)位置之后開始 lcd_str(0,0,name); lcd_str(0,1,start_line); write_1602com(er+13);/設(shè)置光標(biāo)位置 write_1602com(0x0f);/設(shè)置光標(biāo)為閃爍 Delay5Ms(); /延時(shí)片刻(可不要) while(1) finger_ctrl();/指紋處理 if(jinji=0)if(SMOKE=0)ALAM = 0; else ALAM = 1;if(key1 = 0)/錄入指紋鍵按下 delay_ms(10);/消抖 if(key1 = 0) ALAM = 0; delay_ms(100); ALAM

33、= 1; while(key1 = 0);zhiwei_flag = !zhiwei_flag;/錄入指紋標(biāo)志置1 if(zhiwei_flag)lcd_str(0,1, Register );else/返回到主頁面zhiwei_flag = 0;lcd_str(0,0,name);lcd_str(0,1,start_line);write_1602com(er+13);/設(shè)置光標(biāo)位置write_1602com(0x0f);/設(shè)置光標(biāo)為閃爍if(key2 = 0)/刪除鍵按下 delay_ms(10); if(key2 = 0) ALAM = 0; delay_ms(100); ALAM =

34、1; while(key2 = 0); if (FINGERPRINT_Cmd_Delete_All_Model() = 0)lcd_str(0,1,clear finger ok!);user_id = 0; delay_ms(1000); /返回到主頁面zhiwei_flag = 0;lcd_str(0,0,name);lcd_str(0,1,start_line);write_1602com(er+13);/設(shè)置光標(biāo)位置write_1602com(0x0f);/設(shè)置光標(biāo)為閃爍if(key3 = 0)/緊急報(bào)警鍵按下 delay_ms(10); if(key3 = 0) ALAM = 0;

35、 delay_ms(100); ALAM = 1; while(key3 = 0); if(LOCK = 1)/開鎖LOCK=0;jinji = 1 ; ALAM = 0;else/關(guān)鎖LOCK=1;jinji = 0 ; ALAM = 1; 圖4-1 主程序設(shè)計(jì)流4.3 子程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的子程序的設(shè)計(jì)，主要是為了針對具體的操作功能進(jìn)行模塊化編程，下面將詳細(xì)介紹按鍵輸入程序、信號(hào)采集處理程序、防盜報(bào)警程序和中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)熟路。4.3.1按鍵輸入程序設(shè)計(jì)如圖4-2所示，是按鍵輸入程序設(shè)計(jì)流程。該程序主要是對按鍵接口觸發(fā)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖4-2 按鍵輸入程序設(shè)計(jì)流程圖4.3.2信號(hào)采集程序設(shè)計(jì)如圖

36、4-3所示，是信號(hào)采集程序設(shè)計(jì)流程。該部分程序主要是進(jìn)行熱釋電傳感器的獲取檢測與判斷。圖4-3 信號(hào)采集程序設(shè)計(jì)流程圖4.3.3指紋電子防盜鎖程序設(shè)計(jì)如圖4-4所示，是電子防盜鎖程序設(shè)計(jì)流程。該部分程序是將采集的指紋與內(nèi)部存儲(chǔ)的指紋進(jìn)行匹配，通過觸發(fā)單片機(jī)控制電子鎖繼電器打開。圖4-4 指紋電子防盜程序設(shè)計(jì)流程圖4.3.4中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)如圖4-5所示，是中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)流程。該部分程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)CPU檢測到外部煙霧傳感器送來的脈沖信號(hào)后，定義為有火災(zāi)災(zāi)情周圍告警區(qū)域，從而經(jīng)過CPU燒寫的程序處理后，使得報(bào)警電路開始告警直至無報(bào)警信號(hào)出發(fā)，同時(shí)可以用手工按鍵報(bào)警的作用。 圖4-4 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)

37、流程圖4.4 本章小結(jié)本章主要進(jìn)行系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)闡述，首先說明了軟件程序的設(shè)計(jì)思路，隨后分別對主程序和子程序設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，其中子程序主要進(jìn)行按鍵輸入程序、信號(hào)采集處理程序、防火報(bào)警程序、指紋防盜電子鎖和中斷服務(wù)程序等進(jìn)行介紹廣東東軟學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第5章 系統(tǒng)實(shí)物測試5.1系統(tǒng)實(shí)物測試與結(jié)果分析將實(shí)物按設(shè)計(jì)原理圖在萬用板上，焊接好，并通過萬用電表檢測無短路和接觸不良或接口焊接錯(cuò)誤，如有錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行改正。校驗(yàn)完畢后，燒寫程序進(jìn)行調(diào)試。5.1.1實(shí)物測試如圖5-1所示，是搭建的實(shí)物系統(tǒng)圖。在此實(shí)物模型上進(jìn)行指紋防盜電子鎖的測試和煙霧報(bào)警的檢測。如圖5-2和5-3所示，分別是煙霧報(bào)警效

38、果和指紋識(shí)別后的控制效果。圖5-1 系統(tǒng)焊接實(shí)物圖圖5-2 煙霧檢測觸發(fā)效果圖圖5-3指紋識(shí)別電子結(jié)果圖5.1.2結(jié)果分析根據(jù)圖5-2和5-3所示，實(shí)物系統(tǒng)完成基于設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了煙霧檢測和指紋識(shí)別防盜，同時(shí)聲光報(bào)警的設(shè)計(jì)。如表5-2所示，是實(shí)物測試結(jié)果。序號(hào)實(shí)測類型實(shí)測結(jié)果結(jié)論1按鍵正常無需大量改動(dòng)，僅在報(bào)警時(shí)間等小功能要求進(jìn)行實(shí)際需要修改即可2顯示正常3煙霧檢測正常4聲光報(bào)警正常5指紋鎖正常表5-2 實(shí)物測試結(jié)果5.2本章小結(jié)本章前3章的硬件選型和軟硬開的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)物制作。首先，進(jìn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行預(yù)計(jì)功能的測試；隨后進(jìn)行實(shí)物焊接和測試，根據(jù)測試結(jié)果可知，該系統(tǒng)完成了指紋防盜電子鎖

39、的設(shè)計(jì)和煙霧檢測報(bào)警功能，并且系統(tǒng)工作穩(wěn)定無延遲。第6章 總結(jié)與展望當(dāng)今社會(huì),人們已經(jīng)開始進(jìn)入小康生活,追求的已不只是吃飽穿暖,而是努力追求更高的科技享受、文化享受、健康消費(fèi)等。因此,人們追求的生活是綠色環(huán)保、科技便捷、衛(wèi)生健康、安全舒適。目前,在科學(xué)工程技術(shù)飛快發(fā)展的今天,電子信息、網(wǎng)絡(luò)通信和智能控制等多方面研究也隨之愈加全面深刻,對人們?nèi)粘Ｉ钪兴霈F(xiàn)問題的探索也越發(fā)廣泛,更多的工程技術(shù)人員和科研工作者也投入大量的時(shí)間在提高人們的生活質(zhì)量。傳統(tǒng)的消防設(shè)備在使用時(shí)間長了,設(shè)備老化的問題容易引起高空墜物的危險(xiǎn)等。所以,新一代的家庭智能安全防盜報(bào)警系統(tǒng)的建設(shè)就也隨之誕生和逐步被廣大群眾所應(yīng)用,也

40、智慧社區(qū)、智慧樓宇等建筑越來越受到廣泛的重視和運(yùn)用。另外,為了進(jìn)一步規(guī)范樓宇住宅智能化的建設(shè),國家建設(shè)部特別為此專門制定了關(guān)于智能樓宇的等級評判標(biāo)準(zhǔn),需要按照其要求在智能樓宇當(dāng)中,嚴(yán)格要求必須具有安全防范系統(tǒng)、信息管理服務(wù)、物業(yè)管理服務(wù)和信息網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)。因此,家庭的安全防范系統(tǒng)信息化建設(shè),也逐步在被納入許多樓宇建設(shè)的必備項(xiàng)目中。為了提高人們的生活安全感，降低被盜風(fēng)險(xiǎn)并對火災(zāi)災(zāi)情進(jìn)行提前測預(yù)判報(bào)警。本文完成基于51單片機(jī)+煙霧檢測模塊+指紋識(shí)別模塊的防盜防火報(bào)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了家庭被盜報(bào)警，而且具有硬件成本低廉、日常使用費(fèi)用較低、電路設(shè)計(jì)簡單、維修性好利于后期產(chǎn)品成果化轉(zhuǎn)化

41、。程序設(shè)計(jì)模塊化，便于識(shí)讀和二次開發(fā)、系統(tǒng)功能擴(kuò)展方便。該設(shè)計(jì)主要完成工作和任務(wù)如下：(1) 該設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分：硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)。硬件電路部分主要分為如下：數(shù)據(jù)信號(hào)獲取電路開發(fā)、系統(tǒng)電源電路開發(fā)、信號(hào)放大電路開發(fā)、指紋串口通信電路開發(fā)、按鍵控制電路開發(fā)、報(bào)警指示電路開發(fā)和單片機(jī)最小控制電路開發(fā)；軟件程序設(shè)計(jì)主要分為：信號(hào)采集處理程序開發(fā)、EXIT服務(wù)程序開發(fā)、報(bào)警指示程序開發(fā)等。(2) 該設(shè)計(jì)的一種基于單片機(jī)防火檢測報(bào)警的電子防盜鎖控制系統(tǒng)主要包括：主控制芯片、信號(hào)檢測輸入部分、功能輸出部分、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊部分等。其具體可分為：指紋識(shí)別模塊、單片機(jī)控制電路、煙霧傳感器及配套的控制軟件程序，系統(tǒng)主要