基于單片機(jī)的多功能住宅安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 本科生畢業(yè)論文基于單片機(jī)的多功能住宅安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院 系 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 聯(lián) 系 方 式 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 2012年5月獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。除了文中特別加以注釋和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果。與本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻(xiàn)均已在論文（設(shè)計(jì)）中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。簽名： 年月日授 權(quán) 聲 明本人完全了解許昌學(xué)院有關(guān)保留、使用本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，即：有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和磁盤，允許畢業(yè)論

2、文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。本人授權(quán)許昌學(xué)院可以將畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文（設(shè)計(jì)）。本人論文（設(shè)計(jì)）中有原創(chuàng)性數(shù)據(jù)需要保密的部分為： 。 簽名： 年月日指導(dǎo)教師簽名： 年月日基于單片機(jī)的多功能住宅安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要本系統(tǒng)以MCS-51系列單片機(jī)STC89C52為微處理器設(shè)計(jì)了住宅安防報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，整個(gè)系統(tǒng)硬件在軟件控制下工作的。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、傳感器采集電路、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路、LCD顯示電路等部分組成。該系統(tǒng)制作簡(jiǎn)單、成本低，功能齊全、安裝比較方便，而且安防性能比較穩(wěn)定，抗

3、干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠,另外這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。該系統(tǒng)將極大改善廣大家庭的家居安全環(huán)境。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；傳感器；家居安防Design of the Multi-function Home Security Alarm System Based on the Single-chipABSTRACTThis system with MCS-51 MCU STC89C52 microprocessor design residential security alarm system.The system consists of hardware and software de

4、sign of two parts, the hardware of the whole system works under software control.The hardware part comprises a single-chip control circuit, sensor circuit, driving alarm circuit, LCD display circuit components. The system has the advantages of simple manufacture, low cost, complete function, the ins

5、tallation is convenient, and the security performance is relatively stable, strong anti-interference ability, high sensitivity, safe and reliable, and the anti-theft device concealed installation, is not easy to be the thief found.The system will greatly improve the majority of the family home secur

6、ity environment.Key words: SCM; sensor; home security目 錄1 緒 論11.1 課題背景和意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 論文的主要工作和結(jié)構(gòu)22 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32.1 方案選擇論證32.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.3 數(shù)據(jù)采集模塊42.4 單片機(jī)控制模塊102.5 聲光報(bào)警模塊142.6 LCD顯示模塊153 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)183.1 主程序流程圖183.2 中斷程序流程圖184 軟件仿真214.1 設(shè)計(jì)預(yù)達(dá)到的目標(biāo)214.2 軟件仿真效果235 總 結(jié)25參考文獻(xiàn)26附 錄27致 謝35基于單片機(jī)的多功能住宅安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 緒 論

7、1.1 課題背景和意義隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的不斷提高，人們的家居生活條件不斷得到改善。由于當(dāng)今社會(huì)城市化進(jìn)程不斷加快，城市人口膨脹，外來(lái)人口的增加，城市里建成了大量現(xiàn)代化小區(qū)。另外，加上煤氣和家用電器設(shè)備使用中的不安全因素等，對(duì)居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了很大的潛在威脅。經(jīng)過(guò)分析，給居民生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)最大的威脅包括有兩大方面，一方面是人為引起的破壞(如盜竊、搶劫、兇殺)，另一方面是自然災(zāi)害引起的破壞(如火災(zāi))。因此，人們迫切需要一種對(duì)室內(nèi)出現(xiàn)的各種緊急意外事件（如發(fā)生入室盜竊、火災(zāi)等）自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息并通知戶主進(jìn)行及時(shí)處理的住宅安防系統(tǒng)Error! Reference source

8、 not found.。 傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）家居防衛(wèi)系統(tǒng)在實(shí)際使用中暴露了很多隱患，除了操作繁瑣之外，還沒(méi)達(dá)到安全的效果。同時(shí)，隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的逐步深入，特別是傳感器技術(shù)和先進(jìn)的電子通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，家居生活的網(wǎng)絡(luò)化與智能化將成為人們新的需求，智能家居系統(tǒng)也由此成為了目前世界范圍內(nèi)的熱門的研究領(lǐng)域之一。智能家居是以家庭住宅為平臺(tái)，融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動(dòng)控制等技術(shù)，將與家庭生活相關(guān)的各種應(yīng)用子系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，為人們提供更加舒適、高效、便捷、安全的現(xiàn)代居住環(huán)境Error! Reference source not found.。新的智能型家庭安防報(bào)警系統(tǒng)在感應(yīng)

9、端主要通過(guò)磁頭、紅外、溫度、煤氣、玻璃破碎等探測(cè)器來(lái)感應(yīng)異常的變化，當(dāng)感應(yīng)器感應(yīng)到異常情況時(shí)，自動(dòng)地把警情發(fā)送至相關(guān)部門和人員，以便得到及時(shí)的處理，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失Error! Reference source not found.。因此，研究智能家居安防系統(tǒng)很有必要。本課題旨在開(kāi)發(fā)出能夠準(zhǔn)確檢測(cè)是否有陌生人闖入居室、是否有發(fā)生火災(zāi)的入門級(jí)家居安防報(bào)警系統(tǒng)。該課題的研究，符合社會(huì)的需求，與同類的智能家居系統(tǒng)相比具有使用簡(jiǎn)單方便、價(jià)格低廉、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景，同時(shí)有利于更好的改善人們生活水平，保障家居人身和財(cái)產(chǎn)安全，是一項(xiàng)非常具有研究和開(kāi)發(fā)意義的題目。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

10、在如今互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)日益繁榮的時(shí)代，小區(qū)和家庭智能化的安防建設(shè)已經(jīng)受到越來(lái)越多的重視，國(guó)外很多知名企業(yè)已經(jīng)能為用戶提供帶有安防報(bào)警系統(tǒng)的智能化的住宅解決方案，為眾多小區(qū)和家庭用戶提供全面的安全防護(hù)和信息服務(wù)，其自動(dòng)化、智能化水平已相當(dāng)?shù)母?。在?guó)外各大企業(yè)研發(fā)智能家居安防產(chǎn)品的同時(shí)，國(guó)內(nèi)廠商也已開(kāi)始智能家居安防產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，特別是一些大型IT企業(yè)利用自身在資金與技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，在低端產(chǎn)品市場(chǎng)上占據(jù)了相當(dāng)重要的地位?？傮w來(lái)說(shuō)，由于國(guó)內(nèi)智能安防報(bào)警系統(tǒng)起步較晚，相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)還是有不少差距。但有些產(chǎn)品，比如家庭智能終端，中國(guó)的幾個(gè)廠商的產(chǎn)品已經(jīng)做的很好了，不但外觀漂亮，而且功能齊全，與國(guó)外的品牌相比

11、非常具有競(jìng)爭(zhēng)力，比如海爾和聯(lián)想公司出的家庭智能終端。由于目前國(guó)家尚沒(méi)有正式頒布相關(guān)的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，廠家采用各自不同的技術(shù)解決方案，這在某種程度上制約了我國(guó)家居安防行業(yè)的發(fā)展，在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)問(wèn)內(nèi)技術(shù)的整合趨勢(shì)將形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。另外國(guó)內(nèi)建成的智能安防系統(tǒng)大部分采用的是有線通信技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工成本較高，基于無(wú)線通信技術(shù)的家居安防系統(tǒng)目前還處于起步階段，具有廣闊的發(fā)展前景。1.3 論文的主要工作和結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容是以單片機(jī)為主要控制元件，利用熱釋電紅外傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)住宅陌生人的入侵檢測(cè)，利用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的檢測(cè)，利用LCD12864液晶屏顯示當(dāng)前的安防信息。當(dāng)出現(xiàn)警情時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制

12、報(bào)警電路完成警情的聲光報(bào)警，并在LCD顯示屏上顯示警情種類，用戶可以根據(jù)安置場(chǎng)所可能出現(xiàn)的警情種類，開(kāi)啟合適的報(bào)警器開(kāi)關(guān)，以達(dá)到針對(duì)性的布防效果。本系統(tǒng)制作簡(jiǎn)單、成本低，功能齊全，安裝方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。它是可以廣泛應(yīng)用于小區(qū)住宅、酒店、倉(cāng)庫(kù)等領(lǐng)域的多功能安防報(bào)警系統(tǒng)。論文各章內(nèi)容安排如下：第1章緒論部分闡述了課題研究的背景和意義，隨后分析了國(guó)內(nèi)外在該方向的研究狀況，最后歸納了本論文的工作和各章內(nèi)容安排；第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中首先論證了方案的設(shè)計(jì)，介紹了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，最后介紹了各個(gè)硬件模塊的具體設(shè)計(jì)；第3章是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，首先給出了系統(tǒng)的主程序流程，

13、具體闡述了單片機(jī)初始化及程序流程；最后介紹了傳感器中斷程序的設(shè)計(jì)及流程圖；第4章軟件仿真部分介紹了本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境以及所要達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)，并介紹了Keil軟件設(shè)置流程，以及仿真的效果圖；第5章總結(jié)本論文主要完成的工作，同時(shí)指出本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)以及對(duì)下一步工作的展望。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 方案選擇論證 家庭安防報(bào)警系統(tǒng)一般包含幾個(gè)部分，具體可分為：紅外入侵檢測(cè)報(bào)警，火災(zāi)報(bào)警，煤氣泄漏報(bào)警三大塊。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下兩種：方案一；利用某一種傳感器和微處理芯片以及一些外圍功能電路完成對(duì)某一種警情的報(bào)警，這樣的系統(tǒng)功能單一，成本高，擴(kuò)展性不強(qiáng)，只能對(duì)某一種突發(fā)情況進(jìn)行報(bào)警。方案二：將多種傳感器結(jié)合

14、在一起，各自有自己的獨(dú)立開(kāi)關(guān)，可根據(jù)需要選擇接入的傳感器類型。當(dāng)傳感器電路檢測(cè)到家庭出現(xiàn)安全隱患時(shí)，把檢測(cè)結(jié)果送入微處理器，通過(guò)微處理器控制報(bào)警燈和高音報(bào)警器的開(kāi)啟，并將發(fā)生的警情信息顯示在顯示屏上。通過(guò)比較，方案二能滿足我們的多樣化需求，更加人性化，更加簡(jiǎn)單有效，故本設(shè)計(jì)選擇方案二。2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件模塊劃分為數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、LCD顯示模塊、鍵盤（開(kāi)關(guān)）控制模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示：圖2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖就此設(shè)計(jì)的幾個(gè)模塊來(lái)說(shuō)，單片機(jī)是設(shè)計(jì)的中心模塊，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用

15、系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過(guò)程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。從設(shè)計(jì)的要求來(lái)分析該設(shè)計(jì)需包含如下結(jié)構(gòu)：電源、傳感器電路、單片機(jī)控制電路、鈴音報(bào)警電路、復(fù)位電路、LED燈、鍵盤（開(kāi)關(guān)）、LCD顯示組成，其中電源模塊采用3節(jié)5號(hào)電池來(lái)提供。它們之間的構(gòu)成框圖如圖2-2所示：圖2-2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)框圖處理器采用51系列單片機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的各種數(shù)據(jù)采集模塊將原始信息轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開(kāi)關(guān)，打開(kāi)門限閥門送出TTL 電平至單片

16、機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大并驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路完成相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)報(bào)警延遲5min后自動(dòng)解除，也可人工手動(dòng)解除報(bào)警信號(hào)，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路可使系統(tǒng)復(fù)位。本文設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的探測(cè)器主要包括如下兩個(gè)：紅外對(duì)射傳感器、溫度傳感器。以小區(qū)內(nèi)一典型住宅為例，各個(gè)探測(cè)器的安裝示意圖如圖2-3所示：圖2-3 探測(cè)器安裝示意圖2.3 數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊完成系統(tǒng)警情數(shù)據(jù)的采集，它由一些傳感器及其外圍基本電路構(gòu)成。該模塊包含兩個(gè)單元模塊，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器單元，另一個(gè)是溫度傳感器單元。前者負(fù)責(zé)陌生人的入侵檢測(cè)，后者負(fù)責(zé)火災(zāi)的檢測(cè)。2.3.1 熱釋

17、電紅外傳感器單元熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大、比較整形后輸送給單片機(jī)使其驅(qū)動(dòng)各種控制電路。圖2-4示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖：圖2-4 熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路圖（1）PIR的原理特性：熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)制成的探測(cè)元件，在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，來(lái)抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元

18、件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為910um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.220um范圍內(nèi)，幾乎是穩(wěn)定不變的。傳感器頂端有一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為710um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。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，但是由于兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，這樣就不能抵消，產(chǎn)生電壓差值，這個(gè)差值經(jīng)信號(hào)處理而輸出電壓信號(hào)。熱釋電紅外傳感器輸出的檢測(cè)信

19、號(hào)很小。要經(jīng)過(guò)放大、比較等幾個(gè)環(huán)節(jié)才能輸出控制信號(hào)。使電路執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作。熱釋電紅外傳感器控制電路就是根據(jù)檢測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)和輸出信號(hào)的要求，完成上述功能的電路。本套系統(tǒng)采用通用原件構(gòu)成熱釋電紅外傳感器的控制系統(tǒng)Error! Reference source not found.。下圖2-5是控制電路的結(jié)構(gòu)框圖：圖2-5 控制電路結(jié)構(gòu)框圖本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如圖2-6所示, 在VCC電源端利用C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)FET放大后，經(jīng)過(guò)C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過(guò)NPN

20、的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖2-6 熱釋電紅外傳感器原理圖（2）菲涅爾透鏡：目前人體驗(yàn)知系統(tǒng)中的光調(diào)制器一般都采用多元陣列式菲涅爾透鏡，它起到紅外輻射收集器和調(diào)制器的雙重作用。熱釋電傳感器只有與菲涅爾透鏡配合使用才能發(fā)揮最大作用。加裝菲涅爾透鏡可使傳感器的探測(cè)半徑從不足2m提高到至少8m范圍。菲涅爾透鏡實(shí)際是一個(gè)透鏡組，每個(gè)單元一般都只有一個(gè)不大的視場(chǎng)，且相鄰的視場(chǎng)既不連續(xù)，也不交叉，都相隔一個(gè)盲區(qū)(如圖2-7所示)。這樣，當(dāng)人體在裝有菲涅爾透鏡的傳感器監(jiān)控范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡傳到傳感器上，形成一個(gè)不斷交替變化的盲區(qū)和亮區(qū)，使得敏感單元的溫度不斷變化，傳感器從而輸出信

21、號(hào)，或者說(shuō)，人體在監(jiān)控范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，進(jìn)人一個(gè)視場(chǎng)后，又走出這個(gè)視場(chǎng)，再進(jìn)人另一視場(chǎng)對(duì)傳感器而言，相當(dāng)于一會(huì)兒看到人，一會(huì)兒又看不到人，人體的紅外線輻射不斷改變傳感器的溫度，使之有一個(gè)又一個(gè)相應(yīng)的電信號(hào)。菲涅爾透鏡不僅可以形成亮區(qū)和盲區(qū)，而且還有聚焦作用，其焦距一般在5cm左右。菲涅爾透鏡一般由聚乙烯塑料片制成，呈乳白色半透明狀，傳感器加裝了菲涅爾透鏡后可以有效增加傳感器的檢測(cè)范圍，菲涅爾透鏡的實(shí)物圖如附圖1所示。另外，需要說(shuō)明的是：傳感器模塊在每次接通電源時(shí)，傳感器要有幾秒到十幾秒的“預(yù)熱”時(shí)間，在這段時(shí)期內(nèi)該傳感器不起作用。菲涅爾透鏡的示意圖如下圖所示：圖2-7 菲涅爾透鏡示意圖（3）本設(shè)計(jì)

22、采用HC-SR501模塊，如附錄一圖1-3所示。該模塊是基于紅外線檢測(cè)技術(shù)的自動(dòng)控制模塊，采用德國(guó)原裝進(jìn)口LHI778紅外感應(yīng)探頭設(shè)計(jì)，感應(yīng)部分應(yīng)用菲涅爾透鏡對(duì)感應(yīng)范圍進(jìn)行放大，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，超低電壓工作模式，廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)感應(yīng)電氣設(shè)備，尤其是干電池供電的自動(dòng)控制產(chǎn)品。HC-SR501人體感應(yīng)模塊電氣特性： 工作電壓范圍：直流電壓4.5-20V； 靜態(tài)電流：50uA； 電平輸出：高3.3V/低0V； 觸發(fā)方式：L（不可重復(fù)觸發(fā)）/H（重復(fù)觸發(fā)）； 感應(yīng)角度：100度錐角； 工作溫度：-15+70攝氏度； 觸發(fā)時(shí)間：5-200S(可調(diào))可制作范圍零點(diǎn)幾秒幾十分鐘。HC-SR501模塊功

23、能參數(shù)： 全自動(dòng)感應(yīng)：人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。 兩種觸發(fā)方式（可跳線選擇）：a、不可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，延時(shí)時(shí)間段一結(jié)束，輸出將自動(dòng)從高電平變成低電平； b、可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開(kāi)后才延時(shí)將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測(cè)到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn))。 封鎖時(shí)間(默認(rèn)設(shè)置：2.5S 封鎖時(shí)間)：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)

24、間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號(hào)。此功能可以實(shí)現(xiàn)“感應(yīng)”。2.3.2 溫度傳感器單元為了滿足本設(shè)計(jì)需要，該單元選用的是DS18B20智能溫度傳感器。它是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。（1）DS18B20的特點(diǎn)：DS1

25、8B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管腳排列如圖2-8所示：圖2-8 DS18B20外形及引腳排列圖（2）DS18B20引腳定義： DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端。 GND為電源地。 VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。（3）DS18B20的性能特點(diǎn)如下： 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 獨(dú)特的單線接口方式，

26、DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條接口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為0.5。 可編程的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以

27、“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。DS18B20測(cè)溫系統(tǒng)具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)。DS18B20有寄生電源供電方式和外部電源供電方式，本設(shè)計(jì)采用外部電源供電方式。在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問(wèn)題，可以保證轉(zhuǎn)換精度。在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85Error! Reference source not found.。

28、本設(shè)計(jì)中采用外部電源供電方式，其與單片機(jī)的接口電路如下圖2-9所示圖2-9 DS18B20與STC89C52單片機(jī)引腳連線DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路非常簡(jiǎn)單。DS18B20只有三個(gè)引腳，一個(gè)接地，一個(gè)接電源，一個(gè)數(shù)字輸入輸出引腳接單片機(jī)的I/O口，電源與數(shù)字輸入輸出腳間需要接一個(gè)4.7K的電阻。系統(tǒng)中的溫度傳感器可用于檢測(cè)環(huán)境溫度，通過(guò)溫度值的變化來(lái)預(yù)測(cè)火災(zāi)的發(fā)生。例如當(dāng)溫度高于50度時(shí)，啟動(dòng)聲光報(bào)警電路，提示用戶進(jìn)行處理。2.4 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)是整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的核心部件，一方面它要接收來(lái)自傳感器的信號(hào)，另一方面要對(duì)信號(hào)分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作；同時(shí)，查詢是否有

29、鍵按下的命令。在單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能中，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)做數(shù)字濾波，再進(jìn)行線性化處理，然后送LCD顯示，這一過(guò)程的軟件實(shí)現(xiàn)，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)算速度。同時(shí)，在保證報(bào)警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎(chǔ)上，能夠盡可能降低成本，縮小體積。如今市面上單片機(jī)的種類很多，許多廠家都有自己的單片機(jī)系列產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)中只是對(duì)各種傳感器的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在LCD上顯示并產(chǎn)生聲光報(bào)警，功能不是特別復(fù)雜，實(shí)時(shí)性不太強(qiáng)，運(yùn)算量不是太大，因此選用8位單片機(jī)。該應(yīng)用還應(yīng)該考慮單片機(jī)的功耗。滿足這兩個(gè)條件的單片機(jī)種類很多，考慮到價(jià)格，本人已有的單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境和仿真器等因素，最終選用宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52型號(hào)的

30、單片機(jī)。2.4.1 STC89C52單片機(jī)主要性能及結(jié)構(gòu)STC89C52 單片機(jī)完全兼容MCS-51系列單片機(jī)的所有功能，并且本身帶有2K 的內(nèi)存儲(chǔ)器，可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬(wàn)次以上，它比人們常用的8031CPU 外加EPROM為核心的單片機(jī)系統(tǒng)在硬件上具有更加簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，具體如下：STC89C52單片機(jī)是最早期也最典型的產(chǎn)品，具有低功耗、高性能的特點(diǎn)，是采用CHMOS工藝的8位單片機(jī)。它在硬件資源和功能、軟件指令及編程上與Intel 80C3X單片機(jī)完全相同，在應(yīng)用中可直接替換。在STC89C52內(nèi)部有FLASH程序存儲(chǔ)器，不僅能用常規(guī)的編程器編程，也可在線使之處于編程狀態(tài)

31、對(duì)其編程。編程速度很快，擦除時(shí)也無(wú)需紫外線，非常方便。它為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活、低成本、低功耗的解決方案Error! Reference source not found.。（1）主要特性介紹如下： 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容。 封裝：PDIP-40（見(jiàn)圖2-10）。 8K的EEPROM功能。 三個(gè)程序存儲(chǔ)器保密位。 2568字節(jié)的內(nèi)部RAM。 用戶應(yīng)用程序空間32K字節(jié)。 工作溫度范圍：075/-40/+85。 全靜態(tài)設(shè)計(jì)，時(shí)鐘頻率范圍為024MHz、33MHz。 低功耗的待機(jī)工作模式和掉電工作模式。 3個(gè)可工作于4種模式的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷。 片內(nèi)集成8KB的FLASH

32、存儲(chǔ)器，可反復(fù)編程/擦除1000次。 工作電壓：5.5V-3.4V（5V單片機(jī)）/3.8V-2.0V（3V單片機(jī)）。 共3個(gè)16位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用。 外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。 通用異步串行口(UART)，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART。圖2-10 STC89C52引腳圖（2）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，每腳可吸收8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫“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

33、以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH 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4 TTL門電流。P1口管腳寫入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門電流，當(dāng)P2口被寫“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

34、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)。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門電流。當(dāng)P3口寫入“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。P3口也可作為ST89C52的一些特殊功能口，P3口管腳備選功能如下：P3.0/RXD（串行

35、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（計(jì)時(shí)器0 外部輸入）；P3.5/T1（計(jì)時(shí)器1 外部輸入）；P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）；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號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它

36、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SFR 8EH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)器讀取指令期間，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。 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RES

37、ET；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。（3）振蕩器特性：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。石晶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。因?yàn)檩斎胫羶?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。（4）芯片擦除：整個(gè)EPROM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，并保持ALE管腳處于低

38、電平10ms來(lái)完成。在芯片擦除過(guò)程中，代碼陣列全被寫“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。（5）編程算法： 地址線上輸入需要編程的存儲(chǔ)單元地址。 在數(shù)據(jù)線上輸入編程數(shù)據(jù)。 加正確的控制信號(hào)組合。 在“高壓”模式下使VPP為12V。 在ALE引腳上加一次負(fù)脈沖，可對(duì)FLASH存儲(chǔ)器的一個(gè)字節(jié)或保密位進(jìn)行編程。編程一個(gè)字節(jié)的周期是內(nèi)部自定時(shí)的，并且典型時(shí)間不會(huì)超過(guò)1.5ms。改變編程的存儲(chǔ)單元地址和編程數(shù)據(jù)只需重復(fù)步驟，直到編程文件的最后。另外，STC89C52設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在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，但定時(shí)器、R

39、AM、串口、計(jì)數(shù)器和中斷系統(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Error! Reference source not found.。2.4.2 時(shí)鐘電路單元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。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為2個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHz，一個(gè)振蕩周期為1/12us，故而一個(gè)機(jī)器周期為1us。如圖2-11所示為時(shí)鐘電路。圖2-11 時(shí)鐘電路圖2.4.3 復(fù)

40、位電路單元復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后, 在RST端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于2us。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。如圖2-12示為復(fù)位電路Error! Reference source not found.。圖2-12 復(fù)位電路圖2.5 聲光報(bào)警模塊聲光報(bào)警模塊完成系統(tǒng)的報(bào)警功能，當(dāng)出現(xiàn)警情時(shí)，單片機(jī)控制該模塊做出反應(yīng)，起到警示闖入者和提醒戶主采取行動(dòng)的作用。該模塊包含發(fā)光二極管報(bào)警單元和聲音報(bào)警單元。2.5.1 發(fā)光二極管報(bào)警單元由2個(gè)發(fā)光二極管接上電阻后連上單

41、片機(jī)的P3.1/TXD的引腳，外接VCC，當(dāng)單片機(jī)的P3.1/TXD引腳被置高電平后，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，起到報(bào)警顯示作用。如圖2-13所示為發(fā)光二極管報(bào)警電路。圖2-13 發(fā)光二極管報(bào)警電路圖2.5.2 聲音報(bào)警單元如下圖所示，用一個(gè)Speaker和三極管、電阻接到單片機(jī)的P3.7引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，當(dāng)P3.7引腳被置高電平后，啟動(dòng)報(bào)警電路，起到報(bào)警和震懾作用。如圖2-14示為聲音報(bào)警電路。圖2-14 聲音報(bào)警電路圖2.6 LCD顯示模塊本系統(tǒng)的LCD顯示屏選用AMPIRE12864圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，當(dāng)出現(xiàn)警情時(shí)可以顯示報(bào)警信息。它是帶有中文字庫(kù)，是一種具有4位/8位并行、2線或3線串

42、行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字， 也可完成圖形顯示。另外，低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔，且該模塊的價(jià)格也低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。因此本文選LCD12864顯示器作為實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換的工具，其性能，完全滿足設(shè)計(jì)需要。LCD12864顯示屏的管腳引腳圖如

43、下圖2-15所示：圖2-15 LCD12864管腳引腳圖LCD12864引腳接口說(shuō)明：第1腳：CS1是片選信號(hào)，當(dāng)CS1=H時(shí)，液晶左半屏顯示；第2腳：CS2是片選信號(hào)，當(dāng)CS2=H時(shí)，液晶右半屏顯示；第3腳：GND電源接地線；第4腳：VCC電源電壓；第5腳：V0 LCD驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓，要求VDD-VLCD=13V；第6腳：RS寄存器選擇信號(hào)；第7腳：R/W讀/寫操作選擇信號(hào)；第8腳：E使能信號(hào)；第9-16腳：八位三態(tài)并行數(shù)據(jù)總線；第17腳：RST復(fù)位信號(hào)，低電平有效；第18腳：Vout輸出-10V的負(fù)電壓（單電源供電）；LCD12864復(fù)位電路連接圖如下圖2-16所示：圖2-16 LCD復(fù)位電路

44、顯示器與單片機(jī)的連接：STC89C52單片機(jī)與顯示器的連接是串口連接，將單片機(jī)與顯示器連接以后，就可以把單片機(jī)處理的信息實(shí)時(shí)顯示在LCD顯示屏上。單片機(jī)的P0.0-P0.7接到LCD12864顯示器的DB0-DB7這八個(gè)引腳上，LCD12864的1、2引腳接在單片機(jī)的P2.3、P2.4引腳上，第6、7、8引腳接在單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2引腳上，LCD的第4引腳接地，LCD的第3、5、18引腳接地。單片機(jī)與LCD12864顯示屏的接線如圖2-17所示：圖2-17 LCD顯示電路與單片機(jī)的連接圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序流程圖系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要是通過(guò)單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊。當(dāng)出

45、現(xiàn)警情時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送給單片機(jī)一個(gè)高電平信號(hào)，然后單片機(jī)處理并控制聲光報(bào)警電路和顯示電路完成相應(yīng)動(dòng)作Error! Reference source not found.。按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖3-1所示：圖3-1 主程序工作流程圖3.2 中斷程序流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到外部熱釋電傳感器送來(lái)的脈沖信號(hào)后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過(guò)單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)5分鐘后自動(dòng)停止報(bào)警，然后程序開(kāi)始循環(huán)工作，檢測(cè)是否還有下次觸發(fā)信號(hào)，等待報(bào)警從而使報(bào)警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時(shí)，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到5分

46、鐘時(shí)，用手工按鍵停止聲光報(bào)警的作用。手工按鍵停止報(bào)警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖3-2所示；圖3-2 中斷服務(wù)程序工作流程圖3.2.1 熱釋電紅外傳感器軟件流程圖熱釋電紅外傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)室內(nèi)的險(xiǎn)情，當(dāng)有陌生人進(jìn)入傳感器的監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，將觸發(fā)傳感器模塊產(chǎn)生一個(gè)高電平，模塊將此高電平傳送給單片機(jī)。安全情況下節(jié)點(diǎn)MCU處于低功耗工作模式，當(dāng)有入侵險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，通過(guò)中斷喚醒，其程序工作流程圖如圖3-3所示。圖3-3 紅外線對(duì)射傳感器節(jié)點(diǎn)程序流程圖3.2.2 溫度傳感器軟件流程圖當(dāng)檢測(cè)到的室內(nèi)溫度高于預(yù)先設(shè)置的報(bào)警溫度時(shí)，單片機(jī)將啟動(dòng)蜂鳴器，并點(diǎn)亮LED燈進(jìn)行聲光報(bào)警，主程序啟動(dòng)定時(shí)器每3秒中斷，中斷程

47、序中調(diào)用各檢測(cè)模塊程序。其各檢測(cè)模塊程序流程圖如下各圖3-4所示。圖3-4 溫度采集流程圖首先通過(guò)DQ口對(duì)DSl8820進(jìn)行配置，然后發(fā)送測(cè)溫命令，讀取溫度值，并判斷溫度是否大于50攝氏度，如果大于則點(diǎn)亮LED，并通過(guò)蜂鳴器報(bào)警。4 軟件仿真本設(shè)計(jì)的軟件調(diào)試和仿真基于Proteus 7.5電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境，并利用Proteus7.5軟件配套的Keil uVision4單片機(jī)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)單片機(jī)進(jìn)行仿真。利用C語(yǔ)言進(jìn)行編譯、在線JTAG仿真和下載，仿真原理圖見(jiàn)附錄一圖1-6所示。對(duì)于硬件，我們使用的開(kāi)發(fā)環(huán)境是Protel99SE。Protel99SE是應(yīng)用于Windows操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)

48、軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源、地層和16個(gè)機(jī)械加工層。利用此軟件完成了對(duì)本系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計(jì)和電路板的設(shè)計(jì)Error! Reference source not found.。由于在Proteus軟件中沒(méi)有專門用作熱釋電紅外傳感器，所以在仿真電路圖中以開(kāi)關(guān)SW1代替這些器件，當(dāng)SW1接高電平時(shí)，表示熱釋電紅外傳感器被觸發(fā)，單片機(jī)檢測(cè)出來(lái)后控制聲光報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警，并在顯示屏上顯示“有人闖入”。 4.1 設(shè)計(jì)

49、預(yù)達(dá)到的目標(biāo)（1）在正常工作情況下，電源指示燈D1（綠燈）亮。（2）當(dāng)調(diào)節(jié)溫度傳感器DS18B20使其溫度到達(dá)50度時(shí)，可使圖中的紅燈變亮，紅燈產(chǎn)生報(bào)警，可觀察到紅燈一直亮，顯示屏顯示“火災(zāi)”，并且報(bào)警喇叭一直響，持續(xù)5分鐘后紅燈滅，喇叭停止報(bào)警，電源指示燈綠燈亮。（3）當(dāng)接收到開(kāi)關(guān)SW1帶來(lái)的高電平信號(hào)，可使圖中的紅燈變亮，紅燈產(chǎn)生報(bào)警，可觀察到紅燈亮一直亮，顯示屏顯示“有人闖入”，并且報(bào)警喇叭一直響，持續(xù)5分鐘后紅燈滅，喇叭停止報(bào)警，電源指示燈綠燈亮。（4）在報(bào)警過(guò)程中，外部中斷開(kāi)關(guān)SW0可使警報(bào)解除。Keil uVision4軟件的設(shè)置流程：（1）在電腦上建一個(gè)工程文件夾“fangzhe

50、”，用于存放工程文件，點(diǎn)擊“project - New uVision Project”新建一個(gè)工程；（2）在對(duì)話框，選擇放在剛才建立的“fangzhen”文件夾下，給這個(gè)工程取個(gè)名為“ccc”后保存，工程名字可以任意??；（3）彈出一個(gè)框，在CPU類型下我們找到并選中“Atmel”下的AT89S51或52；（4）以上工程創(chuàng)建完畢，接下來(lái)開(kāi)始建立一個(gè)源程序文本；（5）輸入源程序文件名名稱“main.c”，增加其他的程序，(注意：如果您想用匯編語(yǔ)言，要帶后綴名一定是“test . asm”,如果是C語(yǔ)言，則是“test . c”),然后保存：（6）最后還要有設(shè)置一下晶振為12M，因12MHZ方便計(jì)

51、算指令時(shí)間；（7）在Output欄選中Create HEX File，使編譯器輸出HEX文件，如下圖4-1所示：圖4-1 Keil設(shè)置方法（8）工程項(xiàng)目創(chuàng)建和設(shè)置全部完成！點(diǎn)擊保存并編譯，如圖4-2所示圖4-2 Keil編譯圖（9）編譯中可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這時(shí)需要對(duì)程序進(jìn)行修改，修改好之后點(diǎn)擊“保存”按鈕，然后點(diǎn)擊“編譯”按鈕，看是否把錯(cuò)誤修改好了，如此反復(fù)進(jìn)行，直到最后編譯出來(lái)的文件沒(méi)有錯(cuò)誤為止。（10）將編譯出來(lái)的HEX文件通過(guò)Proteus軟件下載到單片機(jī)里便可以進(jìn)行軟件仿真調(diào)試了Error! Reference source not found.。4.2 軟件仿真效果本系統(tǒng)的軟件仿真是在

52、Proteus軟件上實(shí)現(xiàn)的，利用該軟件畫(huà)好仿真原理圖后，就可以雙擊單片機(jī)元件添加Keil uVision4剛才生成的HEX文件，點(diǎn)擊仿真圖標(biāo)就可以開(kāi)始仿真了。當(dāng)系統(tǒng)處于正常情況時(shí)，LCD顯示屏顯示當(dāng)前溫度值和“正?！弊謽?，系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖4-3所示：圖4-3 正常情況時(shí)系統(tǒng)仿真圖當(dāng)發(fā)生火宅時(shí)，室內(nèi)空氣的溫度會(huì)升高，溫度傳感器電路檢測(cè)到溫度上升，并將溫度值輸送給單片機(jī)，當(dāng)溫度值高于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)將控制聲光報(bào)警電路完成報(bào)警工作，并顯示當(dāng)前溫度值、“非正?！焙汀盎馂?zāi)”字樣。通過(guò)查找資料發(fā)現(xiàn)報(bào)警溫度設(shè)置應(yīng)在50左右，這樣才可以有效、及時(shí)地檢測(cè)到火災(zāi)，故本設(shè)計(jì)設(shè)定的報(bào)警溫度為50，軟件仿真結(jié)果如圖4-

53、4所示：圖4-4 發(fā)生火宅時(shí)系統(tǒng)仿真圖當(dāng)有陌生人闖入時(shí)，仿真時(shí)只需將SW1開(kāi)關(guān)撥向高電平，以此來(lái)模擬熱釋電紅外傳感器檢測(cè)到有陌生人闖入住宅，送給單片機(jī)一個(gè)高電平，仿真結(jié)果如圖4-5所示：圖4-5 有人闖入時(shí)系統(tǒng)仿真圖可以看出，仿真結(jié)果和預(yù)先設(shè)計(jì)的方案基本一致，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。5 總 結(jié)本文研究并設(shè)計(jì)了基于STC89C52單片機(jī)技術(shù)的多功能住宅安防報(bào)警系統(tǒng)，并進(jìn)行了軟件仿真和硬件調(diào)試，利用熱釋電紅外傳感器來(lái)檢測(cè)陌生人的入侵、利用溫度傳感器檢測(cè)室溫來(lái)預(yù)測(cè)火災(zāi)，能夠把住宅中發(fā)生的各種險(xiǎn)情信息很好的檢測(cè)出來(lái)，當(dāng)險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，能及時(shí)的通知主人進(jìn)行處理，保證了住戶的生命和財(cái)產(chǎn)安全。主要完成的工作如下：（1

54、）闡述了課題研究的背景、目的和意義，分析了國(guó)內(nèi)外在該方向的研究和發(fā)展?fàn)顩r；（2）論證了方案的設(shè)計(jì)，介紹了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案以及系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)電路；（3）設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的主程序整體流程；具體闡述了單片機(jī)初始化及程序流程；最后介紹了傳感器中斷程序的設(shè)計(jì)及流程圖；（4）完成了系統(tǒng)電路的軟件仿真和硬件調(diào)試，并達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。通過(guò)仿真和調(diào)試發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)清晰、成本低，功耗小，并具有較好的擴(kuò)展性，將大力提高人們的住宅安防水平。本文下一步工作將增加一個(gè)無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，并且構(gòu)建家庭無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并將家庭安防做到遠(yuǎn)距離通信，例如增加GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)當(dāng)有警情時(shí)及時(shí)通過(guò)該模塊發(fā)送一個(gè)短信或彩信給外出的戶主，實(shí)現(xiàn)及時(shí)報(bào)警及控制信息的遠(yuǎn)程傳輸Error! Reference source not found.。參考文獻(xiàn)1 韓毅.上班族,如何保護(hù)自己的家家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)J;安防科技,2003(07):20-22;2 施旭燕. 智能家居自動(dòng)化技