基于單片機的居室報警系統(tǒng)設(shè)計方案

1、基于單片機的居室報警系統(tǒng)設(shè)計方案1.1 當前社會背景隨著目前社會的不斷發(fā)展進步，人們生活水平的不斷提高，但是在我們身邊有著越來 越多的隱患。為了及早地發(fā)現(xiàn)和報警，把我們的人身財產(chǎn)安全損失減到最低。那么災(zāi)自動 識別報警系統(tǒng)已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢僧嬋钡囊徊糠至?。而目前有很多的高層建?物、商業(yè)建筑、工廠、密集住宅區(qū)，對消防報警系統(tǒng)的要求更加的嚴格核可。消防安全和 消防設(shè)施作用的發(fā)揮對于系統(tǒng)設(shè)計、安裝和使用該系統(tǒng)顯得尤為重要?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng) 提醒人們火災(zāi)的發(fā)生一般都是通過環(huán)境中產(chǎn)生的煙霧、熱量等變量識別然后傳送到控制器 再由控制器傳到各個模塊實現(xiàn)的?，F(xiàn)在大部分的企業(yè)都主要面向貨物存儲地、大型

2、超市、 高層公寓、酒店等的大型場所的報警系統(tǒng)研發(fā)。而忽視了再居民住宅區(qū)、學(xué)校教室等的小 型防火樓房。不僅僅火災(zāi)給我們的生活帶來了威脅，盜竊事件也經(jīng)常威脅這我們。根據(jù)目前的社會 發(fā)展趨勢來看，由于我國人口分布不均，人口基數(shù)大，城市人口密集。因此城市中的人們 都比較是在密集的住宅區(qū)定居。 這些住宅區(qū)的主要特點是樓層較高和密集， 人員流動較大， 安全防要提高。因此我們很有必要要提高家庭電子防盜報警系統(tǒng)。而本次設(shè)計也為了這種 需求所設(shè)計的居室報警系統(tǒng)來滿足當今社會的需求。2 系統(tǒng)總設(shè)計方案2.1 設(shè)計容和要求本設(shè)計主要是硬件和軟件兩部分。硬件還有數(shù)據(jù)收集模塊、遠程控制、報警等。因為 報警系統(tǒng)主要是檢測

3、室溫度和煙霧的濃度識別來實現(xiàn)報警功能的。所以本居室報警系統(tǒng)的 硬件主要由紅外線人體傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器、報警模塊、單片機控制電路來 實現(xiàn)的。當居室遭到入侵時，裝在門窗檢測點上面的紅外探頭可以檢測到人體輻射出來的 紅外能量，從而得知有人入侵，系統(tǒng)就會通過相應(yīng)的處理把數(shù)據(jù)傳到單片機，然后實現(xiàn)了 報警。而當火災(zāi)發(fā)生的時候，居室中的煙霧濃度會升高，熱量也會升高，那么通過煙霧傳 感器和溫度傳感器檢測到變量，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號傳送到單片機，單片機分析處理 后就會驅(qū)動報警器，實現(xiàn)報警。2.2 系統(tǒng)設(shè)計的總體思路從這次的設(shè)計要求來以知道，硬件電路包括輸出 / 輸入電路、單片機、擴展電路模塊

4、 等組成。本次基于單片機的居室報警系統(tǒng)包括了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計這兩部分。所以系統(tǒng) 應(yīng)該包含如下圖的結(jié)構(gòu)， STC89C51單片機為核心控制、紅外檢測模塊、溫度檢測模塊、煙 霧檢測模塊和 AD采集這幾部分，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-1 所示。在本次系統(tǒng)設(shè)計中，對于報警系統(tǒng)獲取識別信息的途徑主要有兩種。一種是對于環(huán)境 中煙霧濃度的識別，另外一種是紅外光電管的識別。當環(huán)境中的煙霧濃度升高時，單片機 將會識別該轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，從而觸發(fā)中斷，傳到報警電路發(fā)出報警。而第二種識別， 平時在沒有遮擋物的時候，接收管可以接收到發(fā)射管發(fā)射出來的信號。當有人入侵經(jīng)過， 會遮擋住發(fā)射管，由于紅外線無法穿透物體，因此

5、，接收管無法接收到信號，此時單片機 會接收到一個高電平信號觸發(fā)中斷，產(chǎn)生了報警信號。3 核心單片機電路3.1 STC89C51 系列單片機介紹本系統(tǒng)的主要控制核心是 STC89C51系列單片機。它是具有低功耗，高性能，而且穩(wěn) 定的微控制器。在本系統(tǒng)中，它的主要任務(wù)就是通過中斷信號，來判斷是否發(fā)生了火災(zāi)和 有人入侵居室，如果確實發(fā)生了火災(zāi)和有人進入，就會觸發(fā)警報進行報警。STC89C51系列單片機在電子產(chǎn)品領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用， 它在單晶的片上， 擁有 8 位的 CPU和在系統(tǒng)可編程的 Flash 。它具有 32個I/O 口，2個 16位定時/計數(shù)器，片 4K的FLASH， 4K字節(jié)閃存，128字

6、節(jié)隨機存取數(shù)據(jù)存儲器， 并且含有中斷、 串口等外設(shè)。另外，STC89C51 仍能夠進行 0HZ的與非運算，具有省點的功能模式。在空閑模式下，可以停止一些不必要 的操作，節(jié)省了系統(tǒng)的損耗的同時又能夠保持中斷串口等外設(shè)的正常工作。在掉電之后， 程序仍不會丟失，保存在存儲器中，晶振會停止震蕩，直到下次上電開啟。其具體引腳如 下：Vcc：電源電壓。Vss：接地。XTAL1：接外部時鐘輸入端和片振蕩器的高增益反相放大器。XTAL2：作為片振蕩器的高增益反相放大器的輸出端。RST：作為復(fù)位信號輸入端。只有在高電平的時候才有效。如果要對單片機進行復(fù)位 操作的話，那么只需要在這個引腳上面，加上 2 個機器周期

7、以上的高電平即可。EA/Vpp：輸入信號的時候，外部儲存器允許訪問的控制信號。當EA端高電平的時候，那么就會讀取存儲程序的存儲器。但是當訪問的 PC 值超過 0FFFH時，它就會自動跳轉(zhuǎn)訪 問外部儲存器中儲存的數(shù)據(jù)。而當 EA 端輸出為低電平時，它就會只讀取外部儲存器，地 址為 0000HFFFF，H此時片的 Flash 存儲器將不起功能。 Vpp 作為引腳的另一個功能，作 為輸入編程電壓。ALE/PRO：G在訪問存儲器時候，該引腳可以產(chǎn)生信號，鎖存地址，低8 為的地址不能唄訪問，確保了整個系統(tǒng)的安全。在平時， ALE 會產(chǎn)生脈沖信號，該信號的頻率為晶振的 1/6 。閃存的訪問必須經(jīng)過 ALE

8、位的有效信號之后才能夠正常的開始。如果 ALE所存了地 址，則該地址具有寫保護的特性。此外，該信號可以為程序存儲器提供相應(yīng)的時鐘信號。 在必要的時候，它還能夠禁止 ALE操作放址單元 D0 位置，那是特殊放大寄存器區(qū)中程序 存儲器 INC的 8EH。這樣指令 ALE才會被應(yīng)用，同時該引腳將會在單片機部被拉高，并且 單片機在執(zhí)行外部程序的時候，此時信號線將失效。PSEN：片程序儲存器的讀選通程序存儲器信號。當程序元需要訪問外部空間的時候， 該引腳會產(chǎn)生下降沿信號，用于觸發(fā)對外部存儲器的讀寫。此外，該引腳可以當做外部存儲器的使能信號引腳。P0口：一個具有雙功能 8 位雙向 I/O 口。當 STC8

9、9C51增加外部存儲器時，以及 P0 口 作為外部寄存器的地址總線，數(shù)據(jù)總線為分時復(fù)用端口。并且 P0 口也能夠作為 I/O 口使 用，需要加一個上拉電阻，才可以變成準雙向口。當作為普通的 I/O 輸入時， 應(yīng)先向輸 出的鎖存器端口外部的寄存器寫入數(shù)據(jù) 1。而且 P0口可驅(qū)動 8個 LS型 TTL負載。P1口：是一個 8 位單功能的準雙向 I/O 口，部有上拉電阻。P1口是專為用戶使用的準雙向 I/O 口，當作為普通的 I/O 輸入時， 應(yīng)先向端口的輸出 鎖存器寫入 1。P1口可驅(qū)動 4個 LS型TTL負載。P2口：是一個 8 位雙功能的準雙向 I/O 口，部也有上拉電阻。 當作為地址輸出線，

10、它可輸出高 8 位地址。P2口也可作為普通的 I/O 口使用。當作為普通的 I/O 輸入時，先向輸出鎖存器寫入 1。 P2口可驅(qū)動 4個 LS型TTL負載。P3口：是一個 8 位有第二輸入功能的準雙向 I/O 口，不存在高阻抗輸入狀態(tài)，有上拉 電阻。P3口可作為通用的 I/O 口使用。當作為通用的 I/O 輸入時，先向輸出鎖存器寫入 1。 P3口可驅(qū)動 4個 LS型TTL負載。本設(shè)計選用 STC89C51作為主控芯片，其管腳如圖 3-1 所示。圖 3-1 STC89C51 的管腳圖3.2 單片機最小系統(tǒng)STC89C51如果需要正常工作， 那么外部的晶振電路是必不可少的。 因為它所產(chǎn)生的一 個固

11、定頻率的振蕩信號可以作為單片機部的時鐘基準。 單片機有兩個引腳 XTAL1， XTAL2， 兩端連接石英晶振，一個為輸入一個為輸出。外部連接兩個匹配電容。外部晶振的頻率越 高，振蕩器產(chǎn)生的震蕩信號頻率越高， 單片機的工作速度越快。 但是并不是晶振越高越好， 運行速度快對存儲器的速度要求振蕩器越高，對印制電路板的振蕩器工藝要求也高，即要 求線間振蕩器的寄生電容要小振蕩器，過高的速度會降低 51 單片機的運行穩(wěn)定性。3.3 晶振電路在本次系統(tǒng)設(shè)計中主要使用的是 STC89C51系列單片機和 12MHZ的晶振，配上一個 30PF 的電容。晶振電路主要作用的是 XTAL1和 XTAL2這兩個引腳。 X

12、TAL1主要是用來輸出和支 持部時鐘電路的工作，并且作為反向震蕩放大器， XTAL2 作為來自反向振蕩的輸出。一般 選取電容 C1為 10uf, 電阻 R1為 10K。這是為了在上電的時候， RST腳的高電平可以保持兩 個以上機器周期，如圖 3-2 所示。圖 3-2 STC89C51 單片機晶振電路3.4 復(fù)位電路STC89C51系列單片機的復(fù)位一般都是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的， 通過外部復(fù)位電路 來實現(xiàn)復(fù)位引腳 RST的。復(fù)位電路工作原理是給電源 VCC上電的時候，電容 C7進行充電， 電阻 R6 會出現(xiàn)電壓，從而使單片機復(fù)位；然后，電容C7充電完畢，電阻 R6上的復(fù)位電流降到 0，電壓也降

13、為 0，那么單片機就進入復(fù)位工作。工作期間，按下按鍵，那么電容 C7就會放電復(fù)位，同時在電阻 R6上會出現(xiàn)電壓，使得單片機復(fù)位。 S4 復(fù)位松手，電容 C7 又復(fù)位充電，幾個毫秒后復(fù)位，單片機進入工作狀態(tài)，如圖 3-3 所示。圖 3-3 STC89C51 單片機的復(fù)位電路4 溫度傳感電路4.1 DS18B20 介紹DS18B20，是一種常用的溫度傳感器。它體積較小，適用圍較廣，抗干擾能力較強， 檢測精準等特點。它的主要特點是采集數(shù)據(jù)為數(shù)字信號，能夠直接傳給單片機處理。同時 它可以提供 9 位的溫度讀數(shù)，顯示溫度。而且它是單線接口方式，只需要一條線就可以使 單片機與 DS18B20實現(xiàn)雙向通訊，

14、無須外接電源。4.2 工作電路本設(shè)計 DS18B20與單片機的 P2.3 相連，采集到溫度信號后，將數(shù)據(jù)傳輸給單片機當 溫度達到預(yù)先設(shè)定的上限值（本文的上限值是： 45 ），則 LED紅燈點亮，蜂鳴器報警， 數(shù)碼管顯示當前的溫度值，如圖 4-1 所示。5 煙霧傳感電路5.1 煙霧傳感器 MQ-2并且該傳感器價格便宜， MQ-2氣體傳感器作為報 5-1 和圖 5-2 所示。本次系統(tǒng)設(shè)計中 主要使用的是 MQ-2氣體傳感器。它的主要是由二氧化錫 (SnO2)組成， 這種材料的電導(dǎo)率是較低的。 MQ-2氣體傳感器的靈敏度很高，尤其是液化石油氣、氫氣， 天然氣等。它的主要原理是電導(dǎo)率隨可燃氣體的濃度增

15、大而增大 安全可靠，是一種理想的氣體檢測傳感器。因此，本設(shè)計采用 器煙霧信息采集部分的核心，煙霧傳感器的外觀和結(jié)構(gòu)圖如圖圖5-1 MQ-2 型傳感器的外觀圖5-2 MQ-2型傳感器的結(jié)構(gòu)圖5.2 MQ-2 傳感器的介紹它對天然氣、液化石油氣等可燃氣體識別靈敏，反應(yīng)迅速，還能長期持續(xù)工作，具備 良好的重復(fù)利用。并且對于工作電壓的要求低， 24V 以下都能工作。并且加熱電壓為 5 0.2V。這是由于它初期是穩(wěn)定狀態(tài)的，會吸附空氣中的水蒸氣，因此不能馬上進入工作狀 態(tài)。長期不通電工作后必須要預(yù)熱幾分鐘，使粘附水蒸氣蒸發(fā)了，它才能夠正常工作。而 在此我們稱為初期穩(wěn)定時間。5.3 ADC0832 介紹5

16、.3.1 ADC0832 功能特點ADC0832是 NS公司生產(chǎn)的 8 位分辨率的 A / D轉(zhuǎn)換芯片，多達 256的最大分辨率可適 用普通模擬轉(zhuǎn)換的要求。芯片只需要 32S 轉(zhuǎn)換時間，輸出的是一個雙數(shù)據(jù)可以用作數(shù)據(jù) 驗證，以便減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定還有強大的性能。單獨的芯片使能輸入，使 更多的設(shè)備連接和處理器控制變得更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入，就可以很容易地選擇通 道來實現(xiàn)功能。5.3.2 ADC0832 外部引腳及其說明ADC0832各引腳說明如下： CS片選使能，在低電平時有效。 CH0， CH1兩路模擬輸入通道，或作為 IN+/- 使用 DI 數(shù)據(jù)信號的輸入端，選擇通道控制

17、。 DO數(shù)據(jù)信號的輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK芯片時鐘輸入。 Vcc/REF電源的輸入端和基準電壓的輸入端。 GND電源接地端。5.4 單片機對 ADC0832的控制原理ADC0832分別是通過 CS，CLK， DO，DI 這四個管腳與單片機相連。但由于在 DO和 DI 通信時，它們不是在同一時間有效，而且還因為，單片機接口是雙向的，所以一般我們將 在一條線上并聯(lián)使用 DO和 DI。當 ADC0832沒有連接工作時，這是因為 CS輸入為高，則芯 片不工作。當需要 A/D 變換，則應(yīng)該終止 CS中的第一件事情是拉低電平，并且需要保持 低電平直到轉(zhuǎn)換結(jié)束。然而，芯片此時開始的轉(zhuǎn)換，那么處理器

18、將發(fā)送一個脈沖信號到芯 片的時鐘輸入端之前，接收第一時鐘信號， DI 端都要高電平，這表明起始位。在此之前的 第二個和第三個時鐘脈沖時，在為了選擇信道的功能， DI 輸入端一般有 2 位數(shù)據(jù)，其功能 如表 5-1 ：表 5-1輸入形式配置位選擇通道CH0CH1CH0CH1差分輸入00+-01-單端輸入10-+11+由表 5-1 可知，當配置位的差分輸入的 CH0和 CH1為 0和 0 的時候，那么選擇通道 CH0 將會作為正輸入端 IN+，CH1將會作為負輸入端 IN- 。當配置位的差分輸入的 CH0和 CH1為 0和 1的時候，那么選擇通道 CH0將會作為負輸入端 IN- ，CH1將會作為正

19、輸入端 IN+。當 配置位的單端輸入的 CH0和CH1為1和 0的時候，那么選擇通道 CH0只進行單通道轉(zhuǎn)換。當配置位的差分輸入的 CH0和 CH1為 1 和 1 的時候，那么選擇通道 CH1將會只進行單通道 轉(zhuǎn)換。在收到第 3 時鐘脈沖，輸入電平 DI 端沒有任何效果，然后 DO/DI 端輸出的數(shù)據(jù)， 以及將讀取數(shù)據(jù) DO。在收到的第 1 個與第 4個時鐘脈沖將 DO端從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出，然后接 收每個脈沖， DO終端將輸出下一個數(shù)據(jù)。直到前 11 個脈沖到來前，都輸出最低位數(shù)據(jù)， 因此，在完成輸出數(shù)據(jù)的一個字節(jié)的目的。 從該數(shù)據(jù)， 輸出數(shù)據(jù)相對的下一個字節(jié)也開始， 也就是從第 11 個時鐘脈沖

20、輸出 D0。然后，它會輸出 8 位數(shù)據(jù)，直到第 19 個脈沖到來時的 數(shù)據(jù)輸出，同時也標志著這是第一次 A/D 轉(zhuǎn)換完成。5.5 A/D 轉(zhuǎn)換電路因為 MQ-2煙霧傳感器是電阻型的， 所以需要串聯(lián)電阻。 然后再經(jīng)過放大電路后， 傳到 ADC0832進行采集，信號經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換之后， 傳送到單片機進行處理 ,如圖 5-3 所 示：圖 5-3 A/D 轉(zhuǎn)換電路6 光電對管檢測電路紅外線接收管是用來接收和感應(yīng)紅外線光線的。通常接收管和發(fā)射器都是紅外線發(fā)射 管成套運用的。紅外光電對管的特征與原理如下：紅外線接收管接收紅外光電，它主要是 將紅外光信號，轉(zhuǎn)變成電信號的半導(dǎo)體電器件，它的核心部分是

21、有一個特殊材料的PN結(jié)，與普通的紅外光二極管主要區(qū)別是，紅外光線接收管為了更大接收面積的接受入射光線， 它會盡量做大它的 PN結(jié)面紅外光電積，同時電極的面積應(yīng)該越小， 同時 PN結(jié)的電結(jié)很淺， 一般小于 1 微米。紅外線接收二極管的工作原理，主要是受到紅外光電反向電壓的作用。 每當有物體遮擋時，此時紅外光電沒有受到光照，那么它的反向電流很小，我們稱之為暗 電流。然而當有紅外線光照時，受到強烈的光照，那么紅外線光子攜帶著能量進入 PN 結(jié)后，把能量傳給束縛在共價鍵上被物體遮擋的電子， 就會使少量這些電子的掙脫了共價鍵，產(chǎn)生了電子空穴對。它們在反向電壓的作用，會發(fā)生漂移，同時在光照變大，反向電流也

22、會更加的明顯變大，光照強度越大，反向電流也越大。通常我們稱這種特性“光電導(dǎo)”。 在平時無遮擋物，接受管可以收到發(fā)射管發(fā)射出來的信號，在發(fā)射管的輸出端會一直為低 電平。當有物體經(jīng)過，遮擋住發(fā)射管時，由于紅外線無法穿透物體，因此，接受管無法接 收到信號，此時有高電平信號產(chǎn)生。具體的電路如圖 6-1 所示：圖 6-1 光電傳感器電路6.1 報警電路本次系統(tǒng)設(shè)計使用蜂鳴器燈光作為報警警報。通過單片機接收溫度傳感器、氣體傳感器和紅外傳感器的數(shù)據(jù)，判斷環(huán)境變量來確定是否進行報警。6.2 蜂鳴器當單片機接收到的信號判斷為超過環(huán)境中的設(shè)定值時，就會把Q1導(dǎo)通，驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出報警聲，如圖 6-2 所示：圖 6

23、-2 蜂鳴器報警電路6.3 按鍵設(shè)置電路在單片機上接上按鍵控制電路的兩端，一端是地線，另一端是 P1口，如圖 6-3所示：圖6-3 按鍵設(shè)置電路其中四個按鍵分別為紅外人體傳感器，控制煙霧濃度，控制火災(zāi)溫度，加減濃度和溫 度上限值。按鍵1：代替紅外人體傳感器進行仿真操作；按鍵2：火災(zāi)溫度值和煙霧濃度值設(shè)置按鍵，可以設(shè)置火災(zāi)溫度和煙霧濃度的上限值， 本設(shè)計的火災(zāi)溫度上限值為 45，煙霧濃度上限值為 2；按鍵3：增加預(yù)設(shè)環(huán)境中的煙霧濃度上限值和溫度上限值；按鍵4：減少預(yù)設(shè)環(huán)境中的煙霧濃度上限值和溫度上限值；6.4 LED 燈光電路LED燈閃光報警電路，一端和地線相連，另一端和 STC89C5的1 P

24、3口相連。顯示火災(zāi)情況和 居室入侵報警情況，電路圖如圖 6-4 所示。圖 6-4 LED 顯示電路6.5 顯示電路火災(zāi)報警顯示電路采用 LED共陽極數(shù)碼管，用來顯示環(huán)境中的溫度和煙霧的濃度。電 路圖如圖 6-5 所示。圖 6-5 顯示電路7 系統(tǒng)軟件設(shè)計本次設(shè)計中，軟件編程部分主要解決的是識別判斷環(huán)境中的溫度傳感器、煙霧傳感器 和紅外人體傳感器傳來的數(shù)據(jù)，進行判斷處理作出報警。其邏輯流程圖如圖 7-1 所示單片機進行數(shù)據(jù)處理圖 7-1 邏輯流程圖7.1 系統(tǒng)主程序在本次系統(tǒng)設(shè)計中，上電之后首先是對單片機系統(tǒng)進行初始化。單片機中斷的初始化 主要是為了更好的實現(xiàn)單片機檢測信號的到來。在這之后，便開

25、始等待外部中斷的到來， 當環(huán)境中溫度煙霧濃度和紅外接收器產(chǎn)生變量，會產(chǎn)生相應(yīng)的電平變化，觸發(fā)中斷，產(chǎn)生 報警。報警時，程序控制 LED燈進行閃爍，如果單片機沒有接收環(huán)境中的變量時，則單片 機處于等待中斷的模式。 主程序主要是要進行初始化， 以及設(shè)置中斷的矢量和調(diào)用顯示等。7.2 溫度采集處理模塊由于本次使用的是集成了數(shù)字信號轉(zhuǎn)變的溫度傳感器。所以不需要 A/D 轉(zhuǎn)換。為了方 便展示本次設(shè)計，將溫度傳感器的報警溫度設(shè)定為 40，在實際當中其報警溫度為 60 溫度采集轉(zhuǎn)換的流程圖如圖 7-2 所示：開始對DS18B20進行初始化圖 7-2 溫度采集流程圖7.3 煙霧采集處理模塊7.3.1 標度變換

26、概念傳感器元器件檢測物理變量的方法，一般都是通過傳感器感受環(huán)境中的變量，轉(zhuǎn)換為 電信號，再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后得到與被檢測相對應(yīng)的數(shù)字信號。也就是說在不同的智能 設(shè)備中，同樣的數(shù)字量所代表的是不一樣的。通常采用一定的處理技術(shù)將這些數(shù)字量轉(zhuǎn)換 為具有不同綱量的相應(yīng)物理量，這一技術(shù)稱為標度變換。7.3.2 標度變換的原理如果被測量物理量，它的變化圍為 A0-Am，物理量的實際測到數(shù)據(jù)量為 Ax；A0 對應(yīng)的 數(shù)字量是 NO,Am對應(yīng)的數(shù)字量是 Nm，Ax 對應(yīng)的數(shù)字量是 Nx;如果傳感器的整個采集系統(tǒng)是 線性相關(guān)的，那么它的標度變換公式就是：7-1 )7-2 )Ax=A0+(Am-A0)*(Nx-N

27、0)/(Nm-N0)在本設(shè)計中，由于采集的是負載電阻的電壓值，再而算得出煙霧傳感器的電阻值，從 而求得對應(yīng)的濃度值。則有：Ax=A0+(Am-A0)*(Nx-N0)/(Nm-N0)=0+(5-0)*( Nx-0)/(255-0)= Nx/517.3.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上電就會驅(qū)動 ADC083，2 IN0、IN1進行 A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號傳到單片機 之后，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)存在儲存器，這是由中斷服務(wù)程序完成。注意：當 cs 從高變?yōu)榈偷?時候，就會選擇 ADC083。2 在時鐘的上升沿， ADC0832部的多路地址移位寄存器就會把 DI 端的數(shù)據(jù)存入。在第一時鐘周期中， DL 是高電平，這意味

28、著起始位置，那么將輸入兩個進 入配置位。當啟動位和配置位輸入了之后，選通模擬通道，此時轉(zhuǎn)換就開始。從轉(zhuǎn)換開始 之后，一個時鐘周期的延時，就會使得選定的通道穩(wěn)定。緊接著它會在第4 個時鐘下降沿的時候，輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。它會先輸出最高位 (D7-DO)，在把轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出了之后，又會從 最低位開始再一次輸出數(shù)據(jù) (D7-DO)，這兩次發(fā)送的最低位會共享。8 結(jié)束語智能家居防火防盜報警系統(tǒng)的普及，能夠保障人們生命財產(chǎn)安全，可以有效的盡早對 火災(zāi)發(fā)生發(fā)出警報，以及居室的非法入侵進行報警。它是集防火防災(zāi)和人身生活安全的設(shè) 備儀器。本次設(shè)計的居室報警系統(tǒng)主要由溫度傳感器，煙霧濃度傳感器和紅外人體傳感器構(gòu) 成。

29、DS18B20溫度傳感器它體積較小，使用環(huán)境廣泛，封裝多種多樣，適合小型設(shè)備的使 用。MQ-2煙霧傳感器可以檢測多種可燃性氣體，成本低，可靠性高，是一種理想的氣體檢 測傳感器。它可以把環(huán)境中的煙霧濃度進行氣 - 電的轉(zhuǎn)換器，而電導(dǎo)率會隨著可燃氣體濃 度變化，轉(zhuǎn)換成電流信號，通過 A/D 轉(zhuǎn)換電路成數(shù)字信號，再發(fā)送到單片機進行處理。DYP-ME003人體感應(yīng)傳感器是基于紅外線技術(shù)的元器件，它的靈敏度強，可靠性高，應(yīng)用 廣泛。STC89C51單片機是一款低能耗、 具有可編程的存儲器， 而且應(yīng)用圍廣泛， 容易上手， 價格便宜，擴展性強，適合我們本次的系統(tǒng)設(shè)計要求。如果再在本次的設(shè)計系統(tǒng)上加以擴展功能

30、，就可以使本系統(tǒng)功能更加的完善和強大， 可靠性和安全系數(shù)更高。附錄 1 基于單片機的智能家居防火防盜報警系統(tǒng)仿真圖附錄 2 基于單片機的智能家居防火防盜報警系統(tǒng)程序源代碼1. Hari主程序： ffinclude include 18b20.h include displaLyh i?include *adcO832.hunsigned char value;unsigned char count=O; void niaLin ()TMOD=Oxll; /徒時器T1初始化TH1=(65535-1000) /256;TL1= (65535-1000)%2 56;EA=1；ETO=1；ET1-1

31、；TRO=1;TR1=1;Init.DS18B20();溫度芯片初始化PO=Oxff;初始化斷口Pl=Oxff;P3=0xff;while (1) Scan_Key () baojinQ ;value = ReadAd.c0832(0);2. DS18B20 程序:itmclude 18b20h#includereg52. hsbit DQ = P2*3;void Delay(int nun)while (num;/應(yīng)時國數(shù) 2uS/次)void Init_DS18B2O(Yoid)/l9始化 ds 1820unsigned char x=0;DQ = 1;/DQ 復(fù)位Delay(8);/什肖

32、做延時DQ = 0;/單片機將拉低Delay(80);/I青確延時大于480usDQ二1;/拉高總線Delay(14);滬DQ;?肖做延時后，如果x=0則初始化成功，x=l貝U初始化失敗Delay(20); 、 一unsigned chai ReadOneChar(void)/i$個字節(jié)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i)Kl = 0; dat=l;W = 1;if(DQ)/給脈沖信號/給脈沖信號dat1=0x80;DeLay(4); return(dat);宀卄void ViiteOneChar (unsi gned c

33、har個字Tunsigned char i=0; foi (i=8; i0; i)DQ = 0;DQ = dat&OxOl;Delay(5);DQ = 1； dat=l;unsigned int ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned int t=0;float tt二0;Ini-t_DS18B20 ();Wzi-teOneChai (OxCC); /坯過讀序號列號的操作Wxi-teOneChaz (0x44) ; / 啟動溫度轉(zhuǎn)換Ini-t.DS18B20 0;WzitZOneChar (OxCX：)

34、; 跳過讀序號列號的操作 Wzi-teOneChaz (OxBE); 讀収溫度看存器 a=ReadOneChax () ; i貳氐 8 位 b=ReadOneChax 0 ； /讀高 8 位2b;t=8;t=t |a;tt=W. 0625；t=/倣大10倍輸出并四舍五入return(t); _3. di splay顯不程序 #mc l-ude#inc lude display, h#includer18b20.#define laddata =PO;Unsigned char code duanma = OxcO, 0xf9, Oxa4,OxbO,0x99,0x920x82, Oxf850x8

35、0, 0x90,0x89,0xc7;共陽數(shù)瑪管帶小數(shù)點段碼表5, 工遼;T P5飛unsigned char code tab = OxcO, 0xf9, 0xa4, OxbO, 0x9%OxS2, 0x82, Oxf8, 0x80 0x90;extern unsigned char id=0;extern unsigned char value;unsigned char 1eve1=0;bit h_tenp=O, l_temp=0;/ 定義閃爍標志位int temp, temph=45, temp 1=3;/igS-tT7限溫度int flag=l;float nongdu;unsigne

36、d chai ad_datalj ad_data2 ad_data3;unsigned int data dis4= 0x00,OxOOj0x000x00;sbit beep= Pl*0;sbit leshidian = Pl 1;sbit SET = PT2;sbit UP = P3;sbit DOWN = P4;sbit ledlaim = P3*3;sbit ledNorm. = P34;unsigned chai tempFLagO, nongduFlagO, buttonFlag=0;char alatmLevel = 2; 濃度報警設(shè)置sbit wdul = P26;/濃度sbit

37、 vdu2 = P25：/豆示sbit vduS 二P2“4;溫度十位sbit vdu4 = P27;溫度個位void delsy_Jh.s (unsigned char Jhs) / 延時毫秒 12M, ms 值 255unsignftd. char i;while(fts)for(i = 0; i 100; i+); _void display temp (void) 顯示函數(shù) EA = 0;temp = ReadTemperature();EA = 1;dxs 2=value/51, /AD 值轉(zhuǎn)換為 3 位 BCD 碼，最大為 5.00V, dis 3=value%51; 余數(shù)暫有 d

38、is 3=dis 3*10;計算小數(shù)第一位disll=dis3/51;dis3=dxs3%51;dis 3=dxs 3*10;計算小數(shù)第二位disO=difi3/51;nongdu = d.is 2+l. O+dis 1 *0 l+d 0 *0.01;xf(nongduO. 70)level=l;else rf (070=nongdu085) level=2;else if (0.85=nongdu0.90)1eve1=3;else if (0. 90=iwngdu0 95)1eve1=4;else if (0. 95=nongdul. 99) temph=99;elseif (一tftJit

39、ph5) leve1=6;elseif (level2)id二 0;whil e(SET = 0);if G 乍二 0)h_t eihp=0; emp=0;if G 乍二 1)h_teinp=l; id_case_key ();i(xd=2)h + ejnp-0; 1 +eTnp=l; id case key (); if (x e shi dian =0)delay_ms(20);if (zeshidian = 0)buttonFlg = buttonFlag;while(reshidian = 0);)void baojin(void)if(level= alaxmLeve1)n.ongd

40、uFlag=l;elsenong duF 1 ag=0;)if (temp/10)=tejnph)tempFlag=l;/ledAlai=0; /edNoxjn=l; 溫度高于或等于上限值，報警elsetempFlag=O;if (tempFlag|buttonFlag|nongduFlag)beep=0;ledAlarn=l;ledNorm=0丿elsebeep=l; ledAlain=O; ledNor=l;參考文獻1 GB50116-98 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī) M.: 中國計劃 .2 群芳 , 肖看 . 單片機原理、界面及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ).: 清華大學(xué) ,2005.3 譚浩強著 .C 語言程序設(shè)計 .: 清華大學(xué) ,20064 義和,王敏男,許宏昌，等 .例說51單片機.: 人民郵電 ,2008.5 周麗娜 .Protel99SE 電路設(shè)計技術(shù) .: 中國鐵道 ,20096 郁有文 ,常健，程繼紅等 . 傳感器原理及工程應(yīng)用(第三版) .: 電子科技大學(xué)