樓宇智能防盜報(bào)警系統(tǒng)

1、智能樓宇防盜報(bào)警系統(tǒng)湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要住房，這個(gè)一直伴隨人類進(jìn)步的存在，越來越受到人們的重視，它不再僅僅是人們尋求遮風(fēng)避雨的場(chǎng)所，更加是我們?cè)趶氖乱惶斓纳鐣?huì)活動(dòng)后的歸宿，是對(duì)完整私人空間的需求。所以，老式的樓房門鎖，已漸漸不能保證人們的安全感，我們需要尋找一種集防火，防盜等多項(xiàng)功能于一體的智能系統(tǒng)，極大程度地保護(hù)用戶的隱私和安全。本文初步建模和探索這種系統(tǒng),介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成及硬件和軟件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)基于at89c51單片機(jī)，集防盜防火功能于一身，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)電話撥號(hào)報(bào)警。并分分別對(duì)安全性和抗干擾進(jìn)行了優(yōu)化。當(dāng)防盜、防火探測(cè)器檢測(cè)到險(xiǎn)情的時(shí)候，向單片機(jī)發(fā)出中斷申請(qǐng)，

2、再由單片機(jī)控制電話接口電路，實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)，根據(jù)險(xiǎn)情類別，自動(dòng)撥打相關(guān)部門的電話號(hào)碼如小區(qū)管理中心電話。本系統(tǒng)通過密碼來識(shí)別主人身份，系統(tǒng)開啟后只有輸入正確的密碼才能關(guān)閉系統(tǒng)。系統(tǒng)從硬件方面進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，使其具有較好的抗干擾能力，完成系統(tǒng)可靠工作。關(guān)鍵詞：防盜報(bào)警系統(tǒng)，防火防盜，語音報(bào)警iv湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）abstracthouse, the existence grows with human beings, attracts more and more peoples notice. it is not only a living-building, but also a

3、 home to retune and a necessary of private space. so some old door-lock are out of style, we need a new intelligence system which offers functions of theft-proof and fireproof to helps user protect their safe and privacy. this paper discusses the design and realization of an intelligence building bu

4、rglar alarm system based on at89c51. it introduces the system structure, formation, soft, hardware design. this system has functions of theft-proof and fireproof, it can automatic check itself and dial automatically. and we also improve the safety and stability. when the sensor of fireproofing or bu

5、rglarproof detects any off normal signal, an interrupt request is sent to the mcu. next the mcu control the interface module of telephone to accomplish off hook. according the kind of dangerous, the dialing module will automatically dial the right phone number such as the phone number of community m

6、anagement center. the system discerns the master by the secret code. only imputed correct secret code, could system be closed. the system is designed by considering the anti-interference in the side of the hardware. it can work with high reliability.keywords: intelligent alarm system; theft-proof an

7、d fireproof; phonetic alarm目 錄摘 要iabstractii目 錄iii第一章 緒 論11.1 概述11.2防盜報(bào)警系統(tǒng)的前景11.3論文設(shè)計(jì)意義2第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1 智能報(bào)警系統(tǒng)的總體構(gòu)成32.2報(bào)警系統(tǒng)的功能及其工作過程32.2.1 報(bào)警系統(tǒng)的功能32.2.2 報(bào)警系統(tǒng)的工作過程4第三章 用戶探測(cè)器設(shè)計(jì)53.1 防盜探測(cè)器設(shè)計(jì)53.1.1 紅外線探測(cè)器53.1.2 微波探測(cè)器63.2防火探測(cè)器73.2.1 溫度探測(cè)器73.2.2 光電感煙探測(cè)器83.2.3 一氧化碳探測(cè)器9第四章 報(bào)警器設(shè)計(jì)104.1 紅護(hù)短自動(dòng)報(bào)警器總體設(shè)計(jì)104.2 自動(dòng)報(bào)警器

8、電路設(shè)計(jì)104.2.1 at89c51單片機(jī)簡(jiǎn)介104.2.2 自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)13第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)155.1 主控模塊155.2 鍵盤模塊175.3 語音模塊185.3.1 mt8888簡(jiǎn)介185.4 密碼模塊215.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)21結(jié) 論22參考文獻(xiàn)23致 謝25附 錄i湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒 論 1.1 概述 在黨的領(lǐng)導(dǎo)下以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心努力實(shí)現(xiàn)全面小康的今天，計(jì)算機(jī)、信息、電子、控制、通信等技術(shù)得到迅速發(fā)展，促使了人民生活品質(zhì)的提高，也使人們的生活方式產(chǎn)生翻天覆地的變化。隨著近年來我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和國(guó)家住房制度的深化改革，人民生活和自身素質(zhì)都得以極大

9、提高，人們對(duì)住房條件的要求也日趨成熟化，品質(zhì)化，從原先對(duì)居住條件僅要求安全，保暖的時(shí)代到現(xiàn)在還對(duì)環(huán)境的舒適性、出行的便利性、治安的可靠性等有了更多要求，加上電子信息產(chǎn)業(yè)正快速發(fā)展并向人們生活的各個(gè)領(lǐng)域滲透，由此而來的是各種不同層次的公寓、居民小區(qū)的出現(xiàn)，他們紛紛提出了他們對(duì)智能化的需求。由于住宅和高級(jí)智能建筑有質(zhì)的區(qū)別,如何根據(jù)社區(qū)的特點(diǎn),給予合理功能以適應(yīng)不同的需求層次的居民,如何建設(shè)統(tǒng)一有序、智能、管理網(wǎng)絡(luò)化的新建筑,它是智能建筑行業(yè)不得不得不解決的問題。在智能小區(qū)里，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制方式都在飛速更新。電腦網(wǎng)絡(luò)和電子高新技術(shù)已經(jīng)開始步入千家萬戶，使住宅上的智能體系發(fā)生重大改變。八十年代，控制

10、住宅的主要方式為電子型。九十年代開始慢慢的進(jìn)入程序型控制時(shí)代，九十年代末發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)型控制方式。在二十一世紀(jì)，住宅控制方式將演變?yōu)橹悄芸刂菩汀８鞣N家電設(shè)備都搭建物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)家電接口標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備控制智能化、系統(tǒng)功能集成化。 1.2防盜報(bào)警系統(tǒng)的前景家庭自動(dòng)化系統(tǒng)是適應(yīng)現(xiàn)代生活對(duì)家庭功能的需求逐漸興起來的一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)所包含的內(nèi)容、配置和構(gòu)成因?yàn)閲?guó)度經(jīng)濟(jì)實(shí)力，家庭的知識(shí)結(jié)構(gòu)以及個(gè)人喜好的差異而不同。因此，家庭智能化系統(tǒng)的配置與居民小區(qū)的定位。無論是安置型、實(shí)用型、舒適型還是豪華型都與用戶的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、文化水平等有著密切的關(guān)系。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們擁有的財(cái)富越來越多，許多人都期望有一個(gè)安全舒適

11、的住處。智能住宅小區(qū)依托先進(jìn)的科技手段，為住戶提供了一種安全、舒適、方便、快捷的生活空間，正受到越來越多人的青睞。隨著城市化建設(shè)的高速發(fā)展，人們的居住形式有了翻天覆地的變化。高層單元式住宅拔地而起。而高層化樓宇建筑的智能化顯得尤為重要。其電梯，自動(dòng)門，門衛(wèi)監(jiān)控系統(tǒng)，電子鎖，身份識(shí)別器等都與居民平日的生活息息相關(guān)。智能房屋必須有自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理安全防范有害氣體泄漏、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在緊急情況下能夠電話報(bào)警,并對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵設(shè)備、設(shè)施實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。目前市場(chǎng)上常見的產(chǎn)品:防盜門窗、火災(zāi)報(bào)警、防盜鎖、遠(yuǎn)程控制等,種類風(fēng)格各不相同。雖然也可以起到預(yù)防和方便,但功能單一,不適合無人場(chǎng)合,不系統(tǒng),不適合智能家

12、居。也不能實(shí)時(shí)反應(yīng)情況和時(shí)間不能遠(yuǎn)距離傳遞信息，缺乏靈活性?，F(xiàn)在，在全國(guó)各地都在如火如荼地開展建設(shè)安全文明小區(qū)的活動(dòng)，而且很多地方都提出拆除防盜網(wǎng)的口號(hào)，故家庭電子防盜報(bào)警系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，為新型的更為可靠的住宅防盜系統(tǒng)提供了新的技術(shù)手段。單片微型計(jì)算機(jī)又名 是微控制器，是70 年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路器件，它在一塊芯片內(nèi)集成了計(jì)算機(jī)的各種功能部件，構(gòu)成了一種單片式的微型機(jī)算機(jī)，本課題就是從單片機(jī)的功能強(qiáng)、體積小、可靠性高，面向控制和價(jià)格廉價(jià)等一系列優(yōu)點(diǎn)入手，應(yīng)用單片機(jī)設(shè)計(jì)了防盜報(bào)警接收子系統(tǒng)。1.3論文設(shè)計(jì)意義本論文依據(jù)智能化住宅的發(fā)展前景和優(yōu)良趨勢(shì)，研究并

13、設(shè)計(jì)了一個(gè)較為完整的以單片機(jī)為依托的住宅防火防盜報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括探測(cè)器、自動(dòng)報(bào)警器、電源自動(dòng)切換等組成部分，并運(yùn)用模塊化使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)明、完備。智能化住宅是我國(guó)未來建筑業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象，而防火防盜又與人們生活息息相關(guān)，雖然這方面的應(yīng)用已不占少數(shù)，但是開發(fā)一套功能和結(jié)構(gòu)合理的，集成多種技術(shù)和功能的新型報(bào)警系統(tǒng)具有重要意義。iii第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 智能報(bào)警系統(tǒng)的總體構(gòu)成 本防火防盜報(bào)警系統(tǒng)是參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r設(shè)計(jì)的一種新型的電子安全報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)是將電子探測(cè)、智能控制和通訊技術(shù)相結(jié)合，從而形成一個(gè)多級(jí)聯(lián)網(wǎng)通訊的智能防盜系統(tǒng)。系統(tǒng)組成框圖如圖2.1所示。圖2.1

14、智能樓宇防盜系統(tǒng)組成框圖2.2報(bào)警系統(tǒng)的功能及其工作過程2.2.1 報(bào)警系統(tǒng)的功能 該報(bào)警系統(tǒng)具有下列功能和特點(diǎn)： （1）模塊化設(shè)計(jì) 為了方便用戶選擇和操作，將繁雜的系統(tǒng)化整為零，建立多個(gè)模塊，簡(jiǎn)單明了。（2）系統(tǒng)反應(yīng)迅速，并能自動(dòng)報(bào)警前置報(bào)警器能迅速、準(zhǔn)確檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的異常，并及時(shí)通報(bào)給中控。還能夠按預(yù)先設(shè)計(jì)好的電話號(hào)碼撥打給火警，公安，個(gè)人，門衛(wèi)等。（3）故障自動(dòng)排查用戶端自動(dòng)報(bào)警器能檢查線路或者探測(cè)器發(fā)生的故障，并可向中控反饋。（4）保密性系統(tǒng)開關(guān)機(jī)都需要輸入密碼來進(jìn)行啟動(dòng)和控制，防止誤報(bào)，并能增加用戶端的保密性。（5）續(xù)航性用戶端報(bào)警器內(nèi)提供備用電源，在沒有外接電的情況下，交直流供電中斷

15、切換，確保系統(tǒng)在停電時(shí)能繼續(xù)工作。2.2.2 報(bào)警系統(tǒng)的工作過程對(duì)于防范現(xiàn)場(chǎng)來說,一旦有火災(zāi)發(fā)生或者有人非法入室, 與之相應(yīng)的報(bào)警探測(cè)器會(huì)立刻向用戶端的自動(dòng)報(bào)警器發(fā)出警報(bào)信號(hào)。接到報(bào)警事件以后，自動(dòng)報(bào)警器便馬上通過多次巡檢中斷信號(hào)來進(jìn)行確認(rèn)，如果50s后仍然沒人解除警報(bào)同時(shí)警報(bào)確認(rèn)無誤后，現(xiàn)場(chǎng)通過聲(蜂鳴器)、光(led)報(bào)警，同時(shí)，用戶端自動(dòng)報(bào)警器將會(huì)自行撥打有關(guān)部門的報(bào)警電話，進(jìn)行智能語音報(bào)警。lcd顯示器設(shè)在用戶端自動(dòng)報(bào)警器的面板上、鍵盤進(jìn)行設(shè)防和撤防，led三色警燈分別指示火災(zāi)、運(yùn)行及系統(tǒng)故障狀態(tài)，即報(bào)警燈(紅)、工作燈(綠)和故障燈(黃)。正常工作時(shí)lcd面板顯示時(shí)間，事件發(fā)生時(shí)立刻

16、鎖定時(shí)間。用戶端報(bào)警器同時(shí)具有探頭故障報(bào)警功能，避免由于探頭掉電而漏報(bào)，出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮故障燈；如果判斷探頭掉電，則聲、光同時(shí)報(bào)警。如果出現(xiàn)因失誤觸發(fā)而報(bào)警時(shí)可以立即觸發(fā)延時(shí)器解除報(bào)警，此外用戶端自動(dòng)報(bào)警器還同時(shí)配有狀態(tài)信息(如交流電有無、電池電量是否充足等)上報(bào)的功能，也同樣可以對(duì)預(yù)設(shè)的普通電話進(jìn)行報(bào)警。第三章 用戶探測(cè)器設(shè)計(jì)本課題電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是探測(cè)器電路的設(shè)計(jì)，其電路部分由防火探測(cè)器電路與防盜探測(cè)器電路兩大部分組成，其中主要設(shè)計(jì)了微波、紅外及光電感煙探測(cè)電路。本系統(tǒng)中探測(cè)電路部分的基本設(shè)計(jì)思想是多種類型傳感器實(shí)現(xiàn)多元信號(hào)綜合檢，多元信號(hào)檢測(cè)能夠大大降低探測(cè)器部分的誤報(bào)率，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)

17、定性和抗干擾性。3.1 防盜探測(cè)器設(shè)計(jì)防盜探測(cè)器是由紅外探測(cè)器和微波探測(cè)器組成的雙鑒探測(cè)器,比之單信號(hào)探測(cè)器，其誤報(bào)率明顯下降。原理圖如下：圖3.1雙鑒探測(cè)器原理示意圖雙鑒探測(cè)器的工作原理就是將紅外和微波兩種信號(hào)輸進(jìn)與非門進(jìn)行判定，當(dāng)兩個(gè)探測(cè)器輸出端口都輸出高電平的時(shí)候，自動(dòng)報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。紅外探測(cè)器檢測(cè)的是溫度變化，二微波探測(cè)器檢測(cè)的是物體活動(dòng)，這就過濾了很大一部分的其他因素，大大降低了誤報(bào)率，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。3.1.1 紅外線探測(cè)器我們知道，在自然界，任何高于絕對(duì)零度(-273°)的物體都將產(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

18、是相關(guān)的。（1）熱釋電紅外線探測(cè)器的工作原理熱釋電紅外傳感器通過接收人體移動(dòng)時(shí)所輻射出的特定波長(zhǎng)范圍的紅外線，可以將其通過運(yùn)算分析出人體的運(yùn)動(dòng)速度，距離，方向等有關(guān)信息。因?yàn)閭鞲衅鞯碾妷喉憫?yīng)度與入射光輻射變化的頻率成反比，所以，當(dāng)恒定的紅外輻射照射在探測(cè)器上時(shí)，探測(cè)器不會(huì)輸出電信號(hào)，所以恒定的紅外輻射是不會(huì)顯示檢測(cè)到；而當(dāng)物體移動(dòng)速度加快，同樣的入射功率下，輸出電壓就會(huì)變小，只有達(dá)到報(bào)警閾值電平時(shí)，探測(cè)器才會(huì)顯示有電壓信號(hào)輸出。根據(jù)這個(gè)原理，可以選擇熱釋電紅外探測(cè)器用于盜情信號(hào)的檢測(cè)。探測(cè)器原理框圖如圖3.2所示，當(dāng)有人體進(jìn)入警戒區(qū)時(shí)，人體所輻射出的紅外線會(huì)引起環(huán)境溫度輻射場(chǎng)的變化，經(jīng)過菲涅爾

19、透鏡加工，熱釋電紅外探頭感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，此時(shí)在負(fù)載電阻上產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，電信號(hào)的大小，取決于溫敏原件數(shù)據(jù)變化的快慢。經(jīng)過后級(jí)比較器與狀態(tài)控制器產(chǎn)生相應(yīng)輸出信號(hào)uo。圖3.2熱釋電紅外探測(cè)器原理框圖3.1.2 微波探測(cè)器微波探測(cè)器是一種非接觸式傳感器，用于探測(cè)在防范空間內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)物體。微波探測(cè)器檢測(cè)可靠性強(qiáng)，無額外光亮和熱源條件的要求，探測(cè)環(huán)境要求很低。在微波段，如果只以一種頻率發(fā)射時(shí)，在微波能量場(chǎng)覆蓋的范圍內(nèi)，如果有物體移動(dòng)，它將會(huì)以另一種頻率反射，這樣發(fā)射頻率和反射頻率有一個(gè)頻率差值產(chǎn)生。這種頻率差值與很多因素相關(guān)，其中包括移動(dòng)物體的速度，與探測(cè)器的徑向角度等等。實(shí)

20、際電路中，是由振蕩器電路產(chǎn)生并發(fā)射近微波段電磁波形成微波場(chǎng)，天線把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁波輻射到周圍空間，輻射半徑可達(dá)10m以上(如果想繼續(xù)增大輻射半徑或提高靈敏度可以通過調(diào)整天線的大小和方向來完成)。當(dāng)有人在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射回去的微波將發(fā)生頻率變化，從而使微波探測(cè)器輸出一個(gè)與人體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的低頻電信號(hào)。根據(jù)該特性，也選擇微波探測(cè)器用于盜情的檢測(cè)。圖3.3 微波探測(cè)器電路圖3.2防火探測(cè)器本設(shè)計(jì)中的防火探測(cè)器是一個(gè)包含光電感煙探測(cè)、溫度探測(cè)和co探測(cè)復(fù)合型探測(cè)器。為了解決傳統(tǒng)防火探測(cè)器一直存在的誤報(bào)率高的情況這次采用了多傳感器的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了火災(zāi)探測(cè)的可靠性。其中光電感煙探測(cè)器為本課題中傳

21、感器電路的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。原理如圖3.4所示。紅外發(fā)射電路中555電路用于產(chǎn)生脈沖電路，555電路的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是占空比可調(diào)，便于適應(yīng)不同要求。圖3.4 防火探測(cè)器3.2.1 溫度探測(cè)器利用數(shù)字溫度傳感器ds18b20溫度探頭、5 v直流電壓供電。ds18b20溫度測(cè)量原理是利用溫敏振蕩器頻率隨著溫度變化,溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào),直接通過內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)受溫度振蕩影響的周期數(shù)可以實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。探測(cè)器ds18b20采用寄生電源的方法,確保有效的ds18b20時(shí)鐘周期可以提供足夠的電流, 在圖3.5使用mosfet管和mcu來完成i / 0接口ds18b20的總線,然后通過i / 0和ds18b20作為

22、溫度控制。圖3.5 溫度探測(cè)器電路圖3.2.2 光電感煙探測(cè)器本節(jié)討論光電煙霧探測(cè)器電路設(shè)計(jì)。作為一種發(fā)光裝置,現(xiàn)在使用大電流發(fā)光效率高的紅外發(fā)光管,受光裝置采用半導(dǎo)體硅光電管,受光裝置的阻抗是隨煙濃度減少而增加的,這電路用于檢測(cè)頭采用optek公司的op231和op801sl光電復(fù)合套件作為發(fā)射管和接收管,發(fā)射管典型的電源電壓為1.5 v,接收管使用5 v直流電壓供電。（1）散射光式光電感煙火災(zāi)探測(cè)器的工作原理使用煙霧粒子的光散射效應(yīng),在一定范圍的煙霧濃度內(nèi),散射光的強(qiáng)度和煙霧濃度成正比,所以煙霧濃度是可以探測(cè)到的光散射。光散射測(cè)量引起的煙,特別是近距離產(chǎn)生的光散射測(cè)量,因?yàn)闊熿F的測(cè)量是有限

23、范圍的影響較小的測(cè)量干擾可以被消除,因此,使用輕松光散射測(cè)量的煙顆粒是一種理想的方法。在正常情況下,有光學(xué)隔離發(fā)射、接收管板,消除一個(gè)無煙的紅外發(fā)射管發(fā)出的光被光電三極管接收,接收管不會(huì)產(chǎn)生光電流和無煙。設(shè)置黑煙盒壁粗糙表面,而是減少光的反射在盒子。煙盒側(cè)風(fēng)、煙對(duì)流孔、煙入口適用于不銹鋼鋼絲網(wǎng),以防止碎片進(jìn)入煙盒造成假陽性。在,當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí),煙進(jìn)入測(cè)量,由于動(dòng)作的煙粒子,發(fā)光設(shè)備發(fā)出光漫射光的漫射,由光電三極管,帶來一些變化的阻抗,光電三極管產(chǎn)生光電流,從而實(shí)現(xiàn)的功能將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),探測(cè)器報(bào)警信號(hào)電平。（2）光電感煙探測(cè)器電路設(shè)計(jì)555電路的紅外發(fā)射電路用于產(chǎn)生頻率可調(diào)脈沖波形,使用5

24、55最主要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電路輸出脈沖的占空比可調(diào),易于滿足設(shè)計(jì)不同驅(qū)動(dòng)輸出的需求。同時(shí),比起使用直流電源可以達(dá)到降低功耗的目的。電路原理如圖3.6。上電后,555振蕩輸出信號(hào)反相和放大后,紅外發(fā)射管op231得到了調(diào)制方波電壓信號(hào),在電路設(shè)計(jì)中,振蕩電路輸出的方波信號(hào)為7 ms高電平和139 ms的低電平的輸出,頻率約為7赫茲,設(shè)計(jì)以發(fā)射管高電平供電時(shí)間滿足單片機(jī)采樣時(shí)間為準(zhǔn),并滿足低功耗的要求。圖3.6 光電感煙探測(cè)器3.2.3 一氧化碳探測(cè)器一氧化碳?xì)怏w探測(cè)器是采用mq-7一氧化碳?xì)怏w傳感器作為co敏感元件，對(duì)co響應(yīng)的選擇性好，并具有靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。電路圖如圖3.7所示。555振

25、蕩輸出q端驅(qū)動(dòng)c9013給co敏感元件的加熱絲間斷供電，節(jié)省功耗。由co引起的敏感元件電阻的變化最終反應(yīng)在輸出電阻r5上。圖3.7 一氧化碳?xì)怏w探測(cè)器電路圖第四章 報(bào)警器設(shè)計(jì)4.1 紅護(hù)短自動(dòng)報(bào)警器總體設(shè)計(jì)用戶端自動(dòng)報(bào)警器是本課題的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，自動(dòng)報(bào)警器組成框圖如下4.1，其主要包括撥號(hào)、語音、電話接口、鍵盤/密碼顯示、電源等模塊。本節(jié)重點(diǎn)介紹與自動(dòng)撥號(hào)功能相關(guān)的硬件設(shè)計(jì)。圖4.1 用戶端自動(dòng)報(bào)警器組成框圖4.2 自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)4.2.1 at89c51單片機(jī)簡(jiǎn)介（1）主要性能參數(shù)1. 與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完成兼容2. 4k字節(jié)可重擦寫flash閃速存儲(chǔ)器3. 1000次擦寫周期4.

26、全靜態(tài)操作：0hz24mhz5. 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器6. 128×8字節(jié)內(nèi)部ram7. 32個(gè)可編程i/o口線8. 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器9. 6個(gè)中斷源10. 可編程串行uart通道11. 低功耗空閑和掉電模式（2）功能特性概述at89c51是一種高性能、低功耗cmos 8位微控制器，擁有8k的在線系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器。它擁有以下功能：256字節(jié)ram 、8k字節(jié)flash、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、32位i/o口線、看門狗定時(shí)器、全雙工串行口、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、片內(nèi)晶振以及時(shí)鐘電路。因此這些功能非常地符合本設(shè)計(jì)的需求。本設(shè)計(jì)中at89c51使用的晶振頻率

27、是12mhz并配有20pf的電容組成外部晶振電路，并在外圍搭建了由電阻、電容及按鈕組成的基本復(fù)位電路。（3）引腳功能說明·vcc：電源電壓；·gnd：接地；·p0口：p0口是一組8位漏極開路型雙向i/o口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。·p1口：p1是一個(gè)帶內(nèi)

28、部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)端口寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，囚為內(nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(iil)flash編程和程序校驗(yàn)期間，p1接收低8位地址。·p2口：p2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”；通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(iil)在訪問外部程序存儲(chǔ)器

29、或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(例如執(zhí)行movx dptr指令)時(shí)，p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行movx ri指令)時(shí)，p2口線上的內(nèi)容(也即特殊功能寄存器（sfr)區(qū)中r2寄存器的內(nèi)容)，在整個(gè)訪問期間不改變。flash編程或校驗(yàn)時(shí)，p2亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。·p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)p3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流(iil)。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的

30、用途是它的第二功能.如表4.1所示：表4.1 p3口第二功能端口引腳第二功能p3.0rxd(串行輸入口)p3.1txd(串行輸出口)p3.2into(外中斷0)p3.3int1(外中斷1)p3.4t0(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)p3.5t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)p3.6wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)p3.7rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)p3 口還接收一些用于flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。·rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位·：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問

31、外部存儲(chǔ)器，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，囚此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ale脈沖。對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖()。 如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（sfr)區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令ale才會(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale無效。·：程序儲(chǔ)存允許（）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89c51由外部程序存儲(chǔ)器取指令(或數(shù)據(jù))時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)

32、訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。·ea/vpp：外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲(chǔ)器(地址為oooohffffh ) ，ea端必須保持低電平。指的注意的的是:若加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平(接vcc端)，cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12 v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。·xtal1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。·xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。4.2.2 自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警電路如圖4.2。時(shí)鐘電路是

33、由兩個(gè)30 p電容和12 mhz晶振構(gòu)成。復(fù)位電路由電容、電阻、二極管和按鍵開關(guān), 手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位功能。單片機(jī),分別連接到盜竊報(bào)警,火災(zāi)報(bào)警傳感器相連,能夠收集各種各樣的警情。為了有效抑制環(huán)境干擾信號(hào)可能會(huì)對(duì)觸發(fā)中斷所造成的影響,當(dāng)響應(yīng)在中斷后,中斷信號(hào)(如5次)多次檢查,確認(rèn)中斷信號(hào)是實(shí)現(xiàn)中斷處理子程序,不然作外來干擾信號(hào)而不對(duì)報(bào)警進(jìn)行處理,有效降低虛警概率。圖4.2 自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)p2.1與語音電路相連，能夠?qū)φZ音進(jìn)行回放。p2.2接通訊接口片選端 de/,它能夠轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行發(fā)送、接收。p2.3連接電話接口電路，實(shí)現(xiàn)虛擬接聽,掛斷的控制。p2.4與探頭掉線檢測(cè)端相連，單片

34、機(jī)定時(shí)對(duì)該口巡查，正常時(shí)為高電平，當(dāng)檢測(cè)到低電平即發(fā)出掉線警報(bào)。p2.5端口連接交流電源掉電報(bào)警信號(hào)端(交流斷電后由直流電源繼續(xù)供電，直流電源放電低于預(yù)警值后向自動(dòng)報(bào)警器發(fā)直流斷電預(yù)警信號(hào))。p1.0、p1.1、pl.2為鍵盤電路的三根i/0口連接線，p1.3連緊急呼救按鍵。p1.5、p1.6分別接液晶顯示器的串行時(shí)鐘輸入端和數(shù)據(jù)輸入端。pl.7接多路開關(guān)cd4051的片選端inh，p1.4、p2.6分別接多路開關(guān)的輸入端a，b。多路開關(guān)輸出又分接報(bào)警led、蜂鳴器，警情發(fā)生時(shí)開關(guān)給輸出i/0口以高電平信號(hào)顯示。p0.0、p0.1、p0.2和p0.3分別與mt8888的d0、d1、d2和d3相

35、連，用作數(shù)據(jù)總線。p2.0端口與mt8888的 rso相連，控制mt8888內(nèi)部寄存器的選擇。p2.7端口與mt8888的相連，控制mt8888的選通。p3.6、p3.7分別與mt8888的和相連，控制mt8888的讀寫。p0.4、p0.5接eeprom的串行輸入和串行輸出端，p0.6、p0.7分別接eeprom的串行時(shí)鐘輸入和片選輸入端。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警器軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，分為主控模塊，鍵盤模塊，語音模塊及密碼模塊等。5.1 主控模塊主控流程圖如下：圖5.1 主控流程圖 單片機(jī)的p3.2和p3.3腳分別和防盜、防火傳感器相連，一旦發(fā)生險(xiǎn)情，轉(zhuǎn)到密碼子程序，如果解碼正確則取消報(bào)警

36、，不然產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序里，位址7fh被置1，證明發(fā)生了險(xiǎn)情，將7dh或7eh置1，其中，7dh為火警標(biāo)志位，7eh為盜警標(biāo)志位。主程序在啟動(dòng)時(shí)首先檢測(cè)探頭與電源工作狀態(tài)，一切正常后等待中斷的產(chǎn)生。當(dāng)檢測(cè)到7fh被置1后，顯示在程序，密碼正確就重新檢測(cè)中斷，密碼有誤則主程序首先判斷7eh的情況，如置1，則調(diào)用控制模塊進(jìn)行聲光報(bào)警，處理完，記錄報(bào)警信息，再檢測(cè)是否同時(shí)發(fā)生了火險(xiǎn)（7dh是否被置1），如置1，則同樣調(diào)用控制模塊進(jìn)行后續(xù)處理。如若并沒有發(fā)生盜情（7eh沒有被置1），則直接檢測(cè)7dh，認(rèn)為發(fā)生了火警，則調(diào)用控制模塊進(jìn)行聲光報(bào)警。5.2 鍵盤模塊 圖5.2 鍵盤子程序設(shè)計(jì)圖5.3

37、語音模塊信號(hào)音檢測(cè)與判斷 圖5.3信號(hào)音檢測(cè)與判斷檢測(cè)子程序流程圖如圖5.3.首先將mt8888設(shè)置為呼號(hào)處理模式，接著將單片機(jī)的t0設(shè)置成定時(shí)方式，t1設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，由于需要定時(shí)5s，而需要定時(shí)方式1，晶體振蕩器選擇12mhz，則最大定時(shí)時(shí)長(zhǎng)為65.53ms，所以，需要用軟件擴(kuò)展定時(shí)。計(jì)時(shí)開始后，計(jì)數(shù)也即開始。在定時(shí)中斷服務(wù)子程序里，判斷5s定時(shí)時(shí)間是否到，如果時(shí)間到，則從檢測(cè)子程序里跳出，否則，繼續(xù)計(jì)數(shù)。最后，計(jì)數(shù)值高八位存儲(chǔ)到th1中，低八位存儲(chǔ)到tl1中，供判斷子程序進(jìn)行判斷。5.3.1 mt8888簡(jiǎn)介(1)概述mt8888是采用cmos 工藝生產(chǎn)的dtmf信號(hào)收發(fā)一體集成電路，它

38、的發(fā)送部分采用信號(hào)失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式d/a變換器，可發(fā)出16種雙音多頻dtmf信號(hào)。接收部分用于完成dtmf信號(hào)的接收、分離和譯碼，并以4位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。mt8888芯片集成度高、功耗低，可調(diào)整雙音頻模式的占空比，能自動(dòng)抑制撥號(hào)音和調(diào)整信號(hào)增益，還帶有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線，可與ttl電平兼容，并可方便地進(jìn)行編程控制。(2) 引腳排列與功能圖5.4 mt8888引腳圖mt8888芯片的引腳排列右圖所示；各引腳的功能如下：in+：運(yùn)放同相輸入端；in：運(yùn)放反相輸入端；gs：運(yùn)放輸出端；vref：基準(zhǔn)電壓輸出端，電壓值為vdd/2；vss：接地端；osc1：振蕩器輸入端；

39、osc2：振蕩器輸出端；tone：dtmf信號(hào)輸出端；rd：寫控制端，低電平有效，與ttl兼容；cs：片選端，低電平有效；rso：存儲(chǔ)器選擇輸入端，與ttl兼容；wr：讀控制端，低電平有效，與ttl兼容；irq/cp：中斷信號(hào)請(qǐng)求端；d0d3:數(shù)據(jù)總線，在=1或 =1時(shí)，外于高阻狀態(tài)，與ttl電平兼容；est：初始控制輸出端；st/gt：控制輸入/時(shí)間檢測(cè)輸出；vdd：+5v電源端。(3)寄存器與控制mt8888內(nèi)部有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)是只執(zhí)行讀操作的接收數(shù)據(jù)寄存器rdr；另一個(gè)是只執(zhí)行寫操作的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器tdr。另外，mt8888中還有兩個(gè)4位的收、發(fā)控制寄存器cra和 crb。對(duì)crb

40、的操作的，因此編程中應(yīng)對(duì)其進(jìn)行初始化；而mt8888中的4位狀態(tài)寄存器sr則用來反映收、發(fā)信號(hào)的工作狀態(tài)。寄存器的選擇與操作由 rs0及和rd口線來控制，控制功能如表5.1,表5.2所列。狀態(tài)寄存器如表5.3所示。表5.1 控制寄存器a（cra）的功能表位符號(hào)功能b0tout信號(hào)音輸出控制。高電平有效，該位控制所有信號(hào)的發(fā)送。b1cp/呼叫處理或dtmf模式選擇。低電平為dtmf模式；高電平為call模式?？蓹z測(cè)呼叫信號(hào)音，從/cp端輸出方波（irq=1時(shí)）b2irq中斷允許位。高電平有效，使電路工作于中斷模式。b3rsel寄存器選擇位。高電平時(shí)，下一個(gè)寫周期選crb，繼而寫周期返回選cra。

41、表5.2 控制寄存器b（crb）的功能表位符號(hào)功能b0突發(fā)模式選擇位。低電平選擇突發(fā)模式。此時(shí)數(shù)據(jù)寫入tdr，產(chǎn)生突發(fā)/暫停各為51±1ms的dtmf信號(hào)，然后更新sr，使tdr準(zhǔn)備接收下一指令。若中斷允許，則產(chǎn)生中斷；若call模式允許，則產(chǎn)生102±2ms擴(kuò)展突發(fā)信號(hào)。b1test測(cè)試方式控制。高電平設(shè)定電路工作于測(cè)試方式。b2單/雙音產(chǎn)生選擇位。低電平設(shè)定電路產(chǎn)生dtmf信號(hào)；高電平設(shè)定電路列或行（由c/位決定）單音頻信號(hào)輸出。b3列或行單音選擇。高電平選擇列單音輸出；低電平選擇行單音輸出。該位與s/位一起使用。表5.3 狀態(tài)寄存器（sr）的功能位名稱狀態(tài)標(biāo)志設(shè)定狀態(tài)

42、標(biāo)志清除b0中斷請(qǐng)求中斷發(fā)生，b1或b2置位中斷禁止，sr讀出后清楚b1突發(fā)模式下tdr空暫停時(shí)間結(jié)束，準(zhǔn)備發(fā)送新數(shù)據(jù)sr讀完數(shù)據(jù)后清除b2rdr滿rdr已有有效數(shù)據(jù)sr讀完數(shù)據(jù)后清除b3延遲控制設(shè)定無dtmf信號(hào)有效檢測(cè)功能清除有效dtmf信號(hào)檢測(cè)功能5.4 密碼模塊圖5.4 密碼及顯示子程序流程圖5.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 智能住宅火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行主界面,顯示報(bào)警信息查詢,查詢窗口任務(wù)時(shí)主要應(yīng)對(duì)以下用戶事件：(1)單擊“系統(tǒng)”菜單,對(duì)應(yīng)于四個(gè)子菜單,分別為起動(dòng)測(cè)試、端口設(shè)置、停止測(cè)試和推出。端口設(shè)置結(jié)束后,系統(tǒng)執(zhí)行測(cè)試操作,將讀取存儲(chǔ)在中央控制器的數(shù)據(jù);讀取數(shù)據(jù)停止時(shí)終止測(cè)試,不必查詢時(shí)可以退出報(bào)警系統(tǒng)。(2)單擊“文件”菜單, 分別對(duì)應(yīng)于四個(gè)子菜單, 用戶配置文件、操作員登錄、文件和添加用戶的檔案。操作員編號(hào)使用密碼登錄管理系統(tǒng),只有登錄系統(tǒng)后才可以查詢用戶資料?？梢暂斎氲卿浐蜋n案信息數(shù)據(jù)庫(kù)。與用戶相關(guān)的所有操作一直是以用戶號(hào)碼為索引來建立的,方便用戶對(duì)配置文件數(shù)據(jù)庫(kù)修改。結(jié) 論 在基于單片機(jī)的防火報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，基本上完成了設(shè)計(jì)任務(wù)書上的大致，有些也因?yàn)槟芰τ邢拗蛔隽肆鞒淘O(shè)計(jì)。作為大四一年最重要的任務(wù)，我對(duì)此高度重視，翻閱