基于單片機(jī)的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

1、1本設(shè)計(jì)主要山溫濕度檢測、煙霧檢測電路、報(bào)警電路、顯示電路和人體檢測等模塊組 成。溫濕度檢測部分使用的是DHT11這種型號的溫濕度傳感器。DHT11是一種單總線型數(shù) 字式溫濕度傳感器，它具有誤差小、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在煙霧檢測電路模 塊當(dāng)中，利用氣體傳感器曲-2與ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)基本功能。通過這些傳感器和 芯片，當(dāng)環(huán)境中可燃?xì)怏w濃度或有毒氣體等發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號和 聲音報(bào)警信號，以此來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警，智能化提示。人體檢測部分，是通過HC-SR501模 塊實(shí)現(xiàn)，其主要工作原理就是將感應(yīng)到的紅外熱輻射信號轉(zhuǎn)換成電信號，再將其放大輸出。 如果檢測到危險(xiǎn)信號，

2、就會(huì)將信號傳送給單片機(jī)，再經(jīng)單片機(jī)處理，然后控制蜂鳴器和 LED點(diǎn)亮發(fā)出警告。本設(shè)計(jì)還可以在各種防盜場合下得到應(yīng)用，比如家居防盜、倉庫防盜等。溫濕度、煙 霧和人體防盜檢測是三種最基本的環(huán)境參數(shù)，其測量方法和裝置對現(xiàn)在的生活、生產(chǎn)具有 重要的意義。關(guān)鍵詞：溫濕度檢測;MQ-2傳感器；煙霧報(bào)警；熱釋電紅外傳感器；防盜報(bào)警器2ABSTRACThe design is mainly composed of temperature and hunudity detection, smoke detection circuit, alarm circuit, display circuit and hum

3、an detection module. Tlie temperanire and humidity test section uses die DHT11 temperature and hiumdity sensor. DHT11 is a single bus digital temperature and humidity sensor. It has the advantages of small error, high resolution, strong antiinterfbi:ence ability and so on. In tlie smoke detection ci

4、rcuit module, the gas sensor MQ-2 and die ADC0832 analog to digital converter are used to realize the basic fimctions. Through these sensors and chips、when the combustible gas concentration in die environment or toxic gas changes the system sends out die correspondmg light alarm signal and sound ala

5、rm signal, m order to realize the mtelligeiit fire alarm prompt. Tlie human detection part is realized by the HC-SR501 module. The mam principle is to convert the mfrared radiation signals into electrical signals, tlieii amplify and output them. If a dangerous signal is detected, the signal is trans

6、mitted to the microcontroller, processed by a microcontroller, and then controlled by a biizzer and LED to light a warning.The design can also be applied in a variety of anti-theft occasions, such as home security, warehouse anti-tlieft, etc. Temperature, humidity, smoke and human burglar detection

7、are the tliree basic environmental parameters, and their measurement methods and devices are unportant to the present life and production.Keywords： Temperature and humidity detection; MQ-2 sensor; Smoke alarm; Pyroelectric infrared sensor;Burglar alarm41緒論.51.1課題背景 .51.2概述及功能介紹 .51.2. 1功能概述.51.2.2主要

8、功能介紹.61.3本課題的研究思路 .61.3. 1研究意義 .61.3.2研究思路.71.3.3研究難點(diǎn).71.4主要工作 .72系統(tǒng)方案設(shè)計(jì).82. 1系統(tǒng)構(gòu)成.82.2方案設(shè)計(jì) .82.2.1單片機(jī)的選擇 .82.2.2傳感器的選擇 .102.2.3顯示器選擇方案 .102.2.4防盜檢測選擇方案 .113系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .1243. 1主控電路.123.2溫:顯度檢測.143. 3煙霧檢測電路.163. 4人體檢測模塊.163.5報(bào)警電路.183.5. 1燈光報(bào)警電路.183.5.2聲音報(bào)警電路 .183.6 LCD 1602 顯示電路.194系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .224. 1軟件介紹.224

9、.2系統(tǒng)程序流程圖.234. 3子程序流程圖.245測試結(jié)果及結(jié)論 .275. 1調(diào)試.275.2結(jié)論.29參考文獻(xiàn) .30附錄 .31致謝 .3251緒論1.1課題背景智能家居的概念在很早之前就已經(jīng)被提岀來了，但是一直以來也沒有具體的 設(shè)計(jì)實(shí)例出現(xiàn)。在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代，伴隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，越來越多的高 科技產(chǎn)品開始出現(xiàn)在市面上，它們不僅體現(xiàn)了人類在科技上的創(chuàng)新，也為我們的 日常生產(chǎn)和生活提供了很大的便利，在眾多的智能產(chǎn)品中，智能家居作為一個(gè)新 生代的產(chǎn)品開始在市場上嶄露頭角，智能家居環(huán)境監(jiān)測這類的產(chǎn)品開始越來越多 的吸引著人們的視線。在智能家居產(chǎn)品出現(xiàn)的同時(shí)，也伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在其中 的

10、應(yīng)用，主要是將家中的各種設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（如火災(zāi)檢測系統(tǒng)、門窗控制 系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)、報(bào)警控制系統(tǒng)等）連接到一起，是一種可以用來對室內(nèi)外 遙控、防盜報(bào)警、照明、家電、智能溫濕度調(diào)節(jié)以及對居住環(huán)境條件檢測等多種 多樣的設(shè)備作用進(jìn)行控制的手段。與普通家居進(jìn)行比較，智能家居不單單具備普 通家居的全套性能，而且在普通家居的基礎(chǔ)上乂做出了一些改進(jìn)。它增加了全方 位的信息交互功能，主要體現(xiàn)在保障家庭與外部的交流有一個(gè)通暢的信息交流渠 道，對人們的生活方式進(jìn)行優(yōu)化。改善人們的生活方式，提高人們的生活質(zhì)量, 能夠更加有效快捷的安排人們的時(shí)間，對家居生活的安全性有了很顯著的提高, 其至可以在很大程度上節(jié)省各

11、種能源上耗費(fèi)的資金，為我們更加優(yōu)質(zhì)便捷的生活 提供了保障。1.2概述及功能介紹1.2. 1功能概述在設(shè)計(jì)之前要先要對設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品性能有兒個(gè)簡單的要求，如實(shí)用性、便 利性、可靠性等方面。通過這些性能要求再去做出最符合需求的設(shè)訃。所以本次 設(shè)計(jì)主要分為五個(gè)功能模塊，分別為測溫濕度模塊、煙霧及紅外感應(yīng)模塊、報(bào)警 電路模塊、顯示信息模塊和人體檢測模塊。將這兒個(gè)模塊的功能巧妙的與智能家 居環(huán)境監(jiān)測相結(jié)合，在此之前我們已經(jīng)通過所學(xué)習(xí)的知識知道五個(gè)單獨(dú)的功能應(yīng) 該如何去實(shí)現(xiàn)，那么現(xiàn)在所要進(jìn)行的是將五個(gè)單獨(dú)的功能模塊通過單片機(jī)系統(tǒng)化 6反饋，可以將它們組合到一起，形成一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)綜合這五種功能的智能家居環(huán)

12、境監(jiān)測系統(tǒng)。1.2.2主要功能介紹(1)對于環(huán)境中的溫度和濕度的測量，我們可以使用溫濕度傳感器來進(jìn)行。 我們先使用溫濕度傳感器來采集旳前環(huán)境中的溫度和濕度的數(shù)據(jù)，然后將采集到 的溫濕度值的信息在液晶顯示器上面顯示出來，并且將信號發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理。如果所采集的溫濕度的值超出已經(jīng)設(shè)定的預(yù)警值的范圍，那么報(bào)警系統(tǒng) 會(huì)被觸發(fā)，相應(yīng)的聲音和燈光報(bào)警電路都會(huì)被啟動(dòng)。在這種情況下，只有等到我 們對當(dāng)前環(huán)境的溫濕度進(jìn)行處理，使得所采集的環(huán)境溫濕度值降到我們設(shè)定的溫 濕度正常的范用之內(nèi)的時(shí)候，相應(yīng)的報(bào)警電路才會(huì)關(guān)閉。(2)對周圍環(huán)境中存在的煙霧可采用煙霧探頭傳感器來檢測，煙霧探頭傳感 器可對環(huán)境中的氣

13、體濃度進(jìn)行采集檢測。比如主活中經(jīng)常用到的煤氣，以及發(fā)生 意外著火時(shí)所產(chǎn)生的煙霧等氣體的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集監(jiān)測，將傳感器監(jiān)測到的數(shù) 據(jù)傳到單片機(jī)中，進(jìn)行統(tǒng)一的處理，如果所測得的當(dāng)前環(huán)境的煙霧濃度超過了預(yù) 先設(shè)定的濃度值，則相應(yīng)的報(bào)警電路將會(huì)啟動(dòng)，蜂鳴器報(bào)警，且相對應(yīng)的燈光報(bào) 警也會(huì)開啟。等解決環(huán)境中存在的問題之后，蜂鳴器報(bào)警以及指示燈的指示動(dòng)作 就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，所以在這樣的環(huán)境問題下報(bào)警系統(tǒng)能夠給你帶來更多的安全感, 為生活提供更好的保障。(3)人體紅外檢測電路能夠根據(jù)傳感器所檢測到的紅外信號，對外界移動(dòng)的 人體進(jìn)行判斷。當(dāng)檢測電路處于工作狀態(tài)時(shí)，在傳感器所能監(jiān)測的范圍之內(nèi)檢測 到有人出現(xiàn)的信號，然

14、后單片機(jī)會(huì)接收到傳感器發(fā)送的信號并進(jìn)行處理，報(bào)警系 統(tǒng)將會(huì)開啟。比如指示燈會(huì)出現(xiàn)提示并且會(huì)帶動(dòng)蜂鳴器報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，用來 警告外面的入侵者，并且報(bào)警系統(tǒng)會(huì)持續(xù)報(bào)警直至手動(dòng)撤防才可以解除報(bào)警。1 3本課題的研究思路1.3. 1研究意義21世紀(jì)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新的信息化的時(shí)代，各種各樣的電子產(chǎn)品如雨后 7春筍般迅速出現(xiàn)并且快速的占領(lǐng)了市場，并且獲得了越來越多的人的認(rèn)可，在這 種整體發(fā)展的大環(huán)境下，電子測量設(shè)備的種類和功能也在逐漸豐富起來。盡管現(xiàn) 在出現(xiàn)了很多環(huán)境測試儀，然而有針對性的滿足人們需要的環(huán)境測試儀卻很少。 有的環(huán)境測試儀功能很多，但是在人們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降膮s很少，因此設(shè)計(jì)出一 個(gè)簡單實(shí)

15、用并且能滿足人們?nèi)粘Ｐ枨蟮沫h(huán)境測試儀是很有必要的。1.3.2研究思路（1）研究溫濕度傳感器的特性與A/D轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用。（2）設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)境監(jiān)測報(bào)警裝置，則要根據(jù)對溫濕度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換電 路的特性及應(yīng)用方式的理解，把它們各自的功能綜合起來才能達(dá)到預(yù)期LI的。（3）為了設(shè)計(jì)出一套完整、高效、簡潔的程序，需要選擇適合整個(gè)設(shè)計(jì)系 統(tǒng)的微處理器。（4）通過對比找出最合適的一個(gè)方案，前提是要分別對各個(gè)部分的可行性 進(jìn)行論證。（5）我們需要將各個(gè)部分的功能模塊進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)，分別再加以實(shí)現(xiàn)。 并且各個(gè)功能模塊的調(diào)試必須單獨(dú)進(jìn)行，以免發(fā)生某個(gè)模塊的功能不能夠完 全實(shí)現(xiàn)的情況。（6）完成了分部調(diào)試工作之后，

16、我們需要先將各個(gè)獨(dú)立的模塊組合在一起， 進(jìn)行整機(jī)系統(tǒng)測試，以確保整體系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。1.3.3研究難點(diǎn)（1）溫濕度讀取程序思路比較復(fù)雜。（2）在整個(gè)程序設(shè)訃中，是否開啟報(bào)警電路的判斷程序的邏輯結(jié)構(gòu)比較困 難。（3）報(bào)警的范圉值也要在之前進(jìn)行多次試驗(yàn)，以免取值過高或過低都會(huì)影 響整個(gè)設(shè)訃最后的實(shí)際實(shí)現(xiàn)情況。1 4主要工作主要完成工作如下：8（1）首先繪制電路原理圖；（2）其次設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行硬件調(diào)試；（3）然后就需要根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能要求編寫控制程序；（4）之后就要對所編寫的程序是否符合設(shè)計(jì)要求、各模塊功能能否正常運(yùn) 行進(jìn)行軟件調(diào)試；（5）最后就是進(jìn)行單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)整機(jī)測試，確保在各模塊組合完成

17、之后, 對各模塊的功能使用不會(huì)產(chǎn)生影響。2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2. 1系統(tǒng)構(gòu)成本次設(shè)訃所使用的主要硬件器件為：單片機(jī)、溫濕度傳感器、人體紅外感應(yīng) 器、煙霧傳感器、按鍵設(shè)置與液晶顯示模塊、蜂鳴器報(bào)警電路模塊、以及燈光指 示顯示模塊組成。本研究設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。圖2-1系統(tǒng)方框圖92. 2方案設(shè)計(jì)2. 2.1單片機(jī)的方案選擇方案一:AT89C52是一種低電壓、高性能CMOS型8位單片機(jī)，是山美國ATMEL 公司生產(chǎn)的。器件所采用的技術(shù)是ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)。 AT89C52的指令系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)兼容，片內(nèi)置性能非常強(qiáng)大的8位 中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元。其

18、片內(nèi)還有FLASH工藝的的8K程序存儲(chǔ)器。 這種單片機(jī)不但可以大大縮短整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間，而且對開發(fā)設(shè)備的要求很低, 為整個(gè)設(shè)計(jì)的進(jìn)行提供了便利，大大降低了實(shí)現(xiàn)難度。從另一方面來看，為了能 夠使我們的勞動(dòng)成果得到更好的保護(hù)，我們還可以對寫入單片機(jī)內(nèi)的程序進(jìn)行加 密處理。AT89C51芯片使用三級程序存儲(chǔ)器加密方式進(jìn)行加密，提供了更為方便 靈活而可黑的硬加密手段，在這樣的加密手段下能夠完全保證程序或系統(tǒng)不被仿 制。在它的四個(gè)I/O中，三態(tài)雙向口是P0 口，可直接用于對外部存儲(chǔ)器的讀/ 寫操作，也只有P0 口能夠使用這個(gè)操作，所以P0 口也被稱為數(shù)據(jù)總線口。方案二：STC89C52是曲STC公司生

19、產(chǎn)的一種低損耗、高性能的8位CMOS微 控制器。其中系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器具有8K字節(jié)。STC89C52的內(nèi)核在傳統(tǒng)的 51單片機(jī)上做了很多的改進(jìn)，增加了許多新的功能。在單芯片上，擁有在系統(tǒng) 可編程Flash和靈巧的8位CPU,雖然它的指令系統(tǒng)與AT89C52系列的是完全 兼容的，但是除此之外它們之間還是有很大的不同：（1）AT89C52對下載器有嚴(yán)格的要求，只有專用的下載器才可以使用。而 STC89C52可以使用用戶自帶的USB串口，到STC89C52廠家的網(wǎng)站上去直接進(jìn)行 下載。（2 ）與AT89C52相比,STC89C52單片機(jī)執(zhí)行指令的速度較快，大約是AT89C52 的3-30倍，

20、雖然這樣可以大大提高程序執(zhí)行的效率，但是它同時(shí)也有一個(gè)弊端， 就是你在AT89C52上好使的程序在STC89C52上不一定好用，所以這就需要我們 對當(dāng)時(shí)的使用環(huán)境進(jìn)行判斷。（3） STC89C52單片機(jī)對工作環(huán)境的要求相對較低，甚至在電壓處于3伏到 4伏之間（正常悄況下為5V）時(shí)都還可以進(jìn)行正常的工作。對這兩種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，由于我們在學(xué)校學(xué)習(xí)期間，對單片機(jī) 10原理、等專業(yè)課程有了一個(gè)初步的掌握和學(xué)習(xí)，在專業(yè)知識方面有了一定量的儲(chǔ) 備。我們設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品，必須要經(jīng)過多方面的考慮，不僅要考慮產(chǎn)品的功能，還 要考慮產(chǎn)品的實(shí)用性和易操作性。因?yàn)槲覀兊脑O(shè)訃的東西要讓別人能夠很快的理 解以及會(huì)

21、進(jìn)行一些簡單的操作，同時(shí)我們還要兼顧當(dāng)前所處的實(shí)際的環(huán)境來進(jìn)行 我們的設(shè)計(jì)論證。通過對上述這兩種單片機(jī)性能的了解和掌握，從實(shí)用性的角度 和作為學(xué)生能夠獲得的資源等方面進(jìn)行綜合考慮，同時(shí)還要兼顧到此次作品的設(shè) 計(jì)要求，而且它的實(shí)際操作相對而言要比較方便，所以本系統(tǒng)的主控芯片選擇使 用STC89C52單片機(jī)。2.2.2傳感器模塊的選擇方案一：溫度傳感器和濕度傳感器分別進(jìn)行選擇，然后再進(jìn)行功能組合。 DS18B20是一種溫度傳感器，在溫度檢測模塊中可以使用它來進(jìn)行檢測。同樣的, 我們可以在濕度檢測模塊中使用HS1101濕度傳感器來對當(dāng)前環(huán)境中的濕度進(jìn)行 檢測。DS18B20是一線式數(shù)字溫度傳感器。它

22、的工作電壓為3V到5.5V,溫度測量 范圍在-55C到125C,誤差范用在-+0. 5CoHS1101是電容式濕度傳感器。它的工作電壓低于5. 5V,可測量相對濕度范 圍在0%到100%RH,誤差為-+2%RHo方案二：選用可以在一個(gè)器件中同時(shí)可以測量溫度和濕度的傳感器，DHT11 就滿足這個(gè)要求，它是一款集成型的數(shù)字溫濕度一體傳感器。它的穩(wěn)定性和可靠性都比較好，而且在技術(shù)手段上也有很大的提高。數(shù)字 模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，可以進(jìn)一步提高采集數(shù)據(jù)的效率和準(zhǔn)確度，讓 我們可以更高效的獲得環(huán)境當(dāng)中的一些參數(shù)。DHT11是溫濕度一體的傳感器，所 以它的測量范圍有兩個(gè)，一個(gè)就是我們的濕度測量，其

23、范圍值在20%到90%RH, 精度為+5%RH ；另一個(gè)就是溫度測量，其范圍值為0C50C,精度為-+2C。通過對上述兩個(gè)方案進(jìn)行分析，方案一精度高卻稍顯復(fù)朵，相比較之下方案 二盡管不能實(shí)現(xiàn)方案一那樣的高精度測量，但是卻也能夠滿足本次設(shè)計(jì)的要求。 而且系統(tǒng)相對而言簡單方便更容易實(shí)現(xiàn)。且可鼎性高穩(wěn)定性好，還具有超高的性 價(jià)比。綜合各種情況進(jìn)行考慮，最終選擇了方案二中的DHT11作為本次設(shè)計(jì)中的 溫濕度檢測模塊。112. 2.3顯示器模塊的選擇方案一：釆用12864液晶顯示屏，并且提供8位并行及串行這兩種連接方式 來對微處理機(jī)進(jìn)行連接。12864液晶顯示屏具有光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式 等多種功

24、能。方案二：采用LCD1602液晶顯示屏，它是一種工業(yè)字符型液晶。與12864 的復(fù)雜顯示功能不同，LCD1602液晶顯示屏只能將字母、數(shù)字和符號等一些比較 簡單的東西顯示出來。而且它的顯示長度是有限制的，只能顯示16*2個(gè)字符， 但是它其中的寄存器卻不止32個(gè)。因?yàn)樗倪@些特性，所以決定了它只能有一 些簡單的顯示效果?？偨Y(jié)：對12864液晶顯示屏和LCD 1602液晶顯示屏進(jìn)行比較后可知：兩者在 編程使用方面的原理都差不多。但是在顯示功能方面，顯然12864液晶屏顯示 更加全面、顯示的字符更多。不過對于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求來說，1602液晶屏也是可 以的。而且在價(jià)格方面1602顯示屏要占居很大的優(yōu)勢

25、，因?yàn)樗谑袌錾系膬r(jià)格 比較低廉。從設(shè)計(jì)成本方面考慮，當(dāng)然是價(jià)低者優(yōu)先。而在這種情況下LCD1602 就是最好的選擇。2. 2.4防盜檢測的選擇方案一：被動(dòng)式紅外傳感技術(shù)。被動(dòng)式紅外入侵報(bào)警器乂稱熱釋電紅外入 侵報(bào)警器，它的工作原理是通過紅外光敬器件，將紅外信號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的電信 號的一種技術(shù)。它的報(bào)警原理就是根據(jù)外界紅外能量的變化來判斷是否有人在移 動(dòng)，這種紅外能量變化是如何產(chǎn)生的呢？這是因?yàn)槿梭w的溫度和外界環(huán)境溫度之 間有差異，人體一般是恒定溫度37度左右，而環(huán)境溫度則是不固定的。所以人 體會(huì)發(fā)岀一種特定波長的紅外線，它所產(chǎn)生的紅外能量也是恒定的，山于環(huán)境溫 度的不穩(wěn)定性，它的能量就在時(shí)刻

26、變化著，所以這就產(chǎn)生了一個(gè)能量差異，而被 動(dòng)紅外傳感器的工作原理就是對這種紅外能量變化進(jìn)行探測。它還有一項(xiàng)很特別 的功能，就是能夠精準(zhǔn)的區(qū)分岀所接收到的紅外線信號是山運(yùn)動(dòng)著的生物體（人） 還是飄落的物體所釋放出來的。這樣可以為整個(gè)系統(tǒng)增加可靠性和安全保障。方案二：除了被動(dòng)式紅外入侵報(bào)警器外，還有一種與它功能相似但是特性卻 12很不相同的報(bào)警器，那就是主動(dòng)式紅外探測器。紅外發(fā)射機(jī)、紅外接收機(jī)和報(bào)警 控制器這三樣基本的器件就組成了我們所說的主動(dòng)式紅外探測器。正是因?yàn)檫@樣 的組成才導(dǎo)致了這種探測器的探測范圍是點(diǎn)到點(diǎn)，而不是一個(gè)面的范III于其 探測覆蓋面較小，所以它的探測可靠性非常高。但同時(shí)這也使它

27、在應(yīng)用中有很大 的局限性，因?yàn)槿魧σ粋€(gè)空間進(jìn)行布防，則需有多個(gè)主動(dòng)式探測器同時(shí)配合共同 工作，這樣才可能使探測范圉覆蓋到整個(gè)空間，這樣就導(dǎo)致其價(jià)格昂貴成本過高。 所以一般情況下對小范圉的空間或單個(gè)物品進(jìn)行監(jiān)測的時(shí)候，才會(huì)用到主動(dòng)式紅 外探測器。經(jīng)上述兩種方案的對比分析可得，方案一更適合家居使用。因?yàn)樗鄬碚f 成本低，覆蓋范圍廣，且能滿足家居環(huán)境監(jiān)測的使用性能，安全性高。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3. 1主控電路在本次設(shè)計(jì)中，主控電路選擇的是STC89C52, STC89C52是一種低功耗、高 性能的CMOS8位微控制器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash,這就使得STC89C52

28、能為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活度高、簡單有 效的解決方案。STC89C52具有以下的這些標(biāo)準(zhǔn)功能模塊：8k字節(jié)Flash, 512 字節(jié)RAM, 32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM, MAX810復(fù)位電 路，三個(gè)16位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。最 高運(yùn)作頻率35Mhz, 6T/12T可選。STC89C52主要功能如表1所示：表3-1： STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)4K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個(gè)雙向I/O 口256x8bit 內(nèi)部 RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率024MHz2個(gè)串行中斷

29、可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能在STC89C52單片機(jī)中共有40個(gè)引腳，其中有32位I/O 口。因?yàn)檫@些I/O 13口都能用做輸入和輸出，所以稱它們?yōu)殡p向I/O 口，這些I/O 口 乂分為4個(gè)通道， 分別為POD、Pl 口、P2 口和P3 口，但是這4個(gè)通道的功能不完全相同，所以 它們的結(jié)構(gòu)也設(shè)計(jì)的不同。對于整個(gè)單片機(jī)來說，它的每一個(gè)引腳的使用功能都 不同，在整體使用中發(fā)揮的作用也不同，有的引腳甚至還有多種功能，這就導(dǎo)致 在使用時(shí)需要連接的設(shè)備也不同。在使用的時(shí)候我們需要根據(jù)外接設(shè)備的類型選 擇具有相應(yīng)功能的引

30、腳，并與其進(jìn)行連接。所以在使用前我們要對每一個(gè)引腳的 功能進(jìn)行了解和掌握，以便在使用的時(shí)候可以正確的選擇所要連接的引腳，從而 減少在使用過程中發(fā)生一些設(shè)備無法運(yùn)行的問題，可以減少我們的工作量和設(shè)計(jì) 過程中的一些原件損耗，下表為其引腳和對應(yīng)功能：表3-2STC89C52單片機(jī)的引腳及英對應(yīng)的功能VCC(Pin4O)電源輸入，接+5V電源主電源引腳（2根）GND(Pin20)接地線XTALl(Pinl9)片內(nèi)振蕩電路的輸入端外接晶振引腳（2根）XTAL2(Pinl8)片內(nèi)振蕩電路的輸出端RST/VPP(Pin9)復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位ALE/PR0G(Pin30)地

31、址鎖存允許信號PSEN(Pin29)外部存儲(chǔ)器讀選通信號控制引腳（4根）EA/VPP(Pin30)程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，接高電平 則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令P0(Pin39-Pin32)8位雙向I/O口線，名稱為PO. 0-P0.7,是-個(gè)具有8位漏極開路的雙向 I/O口，在有些情況下可以復(fù)用Pl(Pinl-Pin8)8位準(zhǔn)雙向I/O口線,名稱為P1.0-P1.7,是個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位 雙向I/O 口P2(Pin21-Pin28)8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.O-P2.7,是個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位 雙向I/O 口可編程輸入/輸出引 腳（32根）P3(

32、PinlO-Pinl7)8位準(zhǔn)雙向I/O口線,名稱為P2.O-P2.7,是個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位 雙向I/O口。除作為I/O口P3還有-些復(fù)用功能。STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖2所示14圖3-1最小系統(tǒng)原理圖最小系統(tǒng)顧名思義就是最小運(yùn)行系統(tǒng)，它的特點(diǎn)就是能使單片機(jī)所用電路模 塊最少，還能使單片機(jī)處于正常的工作狀態(tài)。其中包含所需要的電源、時(shí)鐘、復(fù) 位等電路，這是使單片機(jī)所能運(yùn)行的必備條件。所以我們可以在應(yīng)用系統(tǒng)的核心 部分運(yùn)用最小系統(tǒng)。STC89C52這一型號的單片機(jī)，它的片內(nèi)有ROM/EPROMo正因 為這樣，只要將STC89C52單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，以此來構(gòu)成最小應(yīng) 用系

33、統(tǒng)，它構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、可黑。(1)時(shí)鐘電路對于STC89C52單片機(jī)來說，有內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘兩種方式來產(chǎn)生時(shí)鐘信 號。而在STC89C5單片機(jī)中，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)自激振蕩器這樣的設(shè)計(jì)其實(shí)并不難，只 要將石英晶體(簡稱晶振)在單片機(jī)的XTAL1 (和XTAL2(19)引腳外接就可以了。(2)復(fù)位電路在STC89C52單片機(jī)中，要想使單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位操作，則要將高電平引入RST 引腳，此時(shí)單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作(若在該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就 處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài))。復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩和在本次設(shè)計(jì)中使用的就是按鍵手動(dòng)復(fù) 位。其中按鍵復(fù)位方式有電平方式和脈沖方式兩種。其中通過RST(9)

34、端與電源 Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的方式是電平復(fù)位方式。15引腳說明三Vcc 正電源3. 2溫濕度檢測電路DHT11是一款溫濕度復(fù)合傳感器。它將專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳 感技術(shù)在其中得到很大程度的運(yùn)用，在很大程度上提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性與可靠性。 在DHTU溫濕度復(fù)合傳感器中，主要包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元 件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。它可以實(shí)時(shí)的監(jiān)測我們周圍環(huán)境的溫濕 度并且進(jìn)行反饋，而且每個(gè)DHT11傳感器都存在校準(zhǔn)系數(shù)，校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形 式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中。我們有時(shí)候在使用過程中需要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)，尤其是 傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中，就需要經(jīng)常調(diào)用這些校準(zhǔn)系

35、數(shù)。同時(shí)它所 擁有的小體積、低功耗，也成功的使信號的傳輸距離達(dá)到了 20米以上，使其成 為各類應(yīng)用場合的最佳選擇。DHT11傳感器實(shí)物圖如下圖所示：Dout 輸出NC 空腳GND 地圖3-2 DHT11傳感器實(shí)物圖及引腳圖（1）引腳介紹,DHTU的各引腳及其功能如下表所示:表3 -3 DHT11的引腳介紹PinlVDD電源引腳，供電電壓為3V5.5VPin2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線Pin3NC空腳，需要進(jìn)行懸浮處理Pin4VDD接地端，電源負(fù)極（2）接口說明:因?yàn)閷Ρ酒骷碚f，它的信號傳輸距離是有限制的，所以連接線長度的不同 決定了使用的上拉電阻的阻值不同。一般情況下，當(dāng)連接線長度比20米小的

36、情 況下，上拉電阻選擇5K的就可以了；當(dāng)連接線的長度大于20米時(shí)，則需要根據(jù)底視圖164321DATAGNDR5 1OK+5VCSVCCCH0CLKCH1DOGNDDIMQ-2RL1A B, 5R7L)45.1器件使用的實(shí)際情況來選擇可用阻值的上拉電阻。對于DHT11傳感器來說，與STC89C52系列單片機(jī)連接相對比較簡單。單片機(jī)的P2.0 口連接傳感器的Pin2,用來發(fā)收審行數(shù)據(jù)。山之前的接口說明可知, 山于測量距離的連接線長度小于20米，所以在傳感器的Pin2 口與電源之間連接 一個(gè)5K的上拉電阻。而傳感器的電源端口 Pinl和Pin4分別接單片機(jī)的VDD和 GND端。傳感器的第三腳懸浮放

37、置。DHT11傳感器電路原理圖如圖9所示：圖3-3 DHT11電路原理圖3.3煙霧檢測電路煙霧檢測電路是由一個(gè)AD轉(zhuǎn)換電路和一個(gè)MQ-2氣體傳感器組成的，下圖為煙霧檢測 電路的原理圖：1） A/D轉(zhuǎn)換電路選用的是ADC0832這種芯片。它的作用是將煙霧傳感器采集到的 模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后再傳送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以它的部分引 腳是與單片機(jī)直接相連的。如它的1號引腳（CS 口）接單片機(jī)的P1.2 口，它的5 號引腳和6號引腳（DI 口和D0 口）接單片機(jī)的Pl. 1 口，它的7號引腳（CLK 口） 接單片機(jī)的P1.0 口。它的特點(diǎn)是具有8位分辨率和雙通道A/D轉(zhuǎn)換，它的優(yōu)點(diǎn) 是體積小

38、、兼容性強(qiáng)、性價(jià)比高。正因?yàn)樗倪@些優(yōu)點(diǎn)，它的普及率H前已經(jīng)很 GND3 TU2ADC0832 C426I卜R8104470圖3-4 煙霧檢測電路原理圖17高了，也因此而受到了很多用戶的喜歡和認(rèn)可。下面簡要介紹一下它的芯片接口 及其各接口對應(yīng)功能：表3-4ADC0832接口劃稱及功能CS片選便能，低電平芯片使能CHO模擬輸入通道0,或作為IN+/-使用CH1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用GND芯片參考0電位(地)DI數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制DO數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸岀CLK芯片時(shí)鐘輸入VCC/REF電源輸入及參考電壓輸入2) MQ-2是一種氣體傳感器，它可以用來對城市煤氣、天然氣、液

39、化石油等這些 以氫氣為主要成分的氣體進(jìn)行測量。同時(shí)它對水蒸氣、煙等氣體有很強(qiáng)的識別能 力，抗干擾能力比較強(qiáng)。MQ-2型氣敬元件具有以下特點(diǎn)：(1)它具有穩(wěn)定的R阻值，所以它的敏感燒結(jié)體是山燒結(jié)半導(dǎo)體所形成的。 從而它的穩(wěn)定性較強(qiáng)，可以適應(yīng)在工作狀態(tài)下長期工作使用。(2)當(dāng)它工作時(shí)，它的功率損耗僅僅只有0.7W左右，為單電源供電。(3)它具有極高的靈敬度和信噪比，尤其是對于所測試的氣體，而且它的識 別能力也很強(qiáng)。器件的主要參數(shù)如下：響應(yīng)時(shí)間：TrWlOs恢復(fù)時(shí)間：TnW60s加熱電壓：V + =5+0. 2V加熱功率：約0. 7W工作環(huán)境：溫度T0C+50C濕度85%RHMQ-2的特點(diǎn)如下：(1

40、)它對氣體的探測范圍比較廣泛(2)它具有極高的靈敬度，極快的響應(yīng)速度以及響應(yīng)恢復(fù)速度18(3)它的穩(wěn)定性極好，所以就使得它可以在持續(xù)的工作狀態(tài)下?lián)碛泻荛L的 使用壽命。(4)它的驅(qū)動(dòng)電路比較簡單3. 4人體檢測模塊在自然界中，一般的物體都將產(chǎn)生紅外光譜。溫度不同的物體，它所能夠釋 放的波長是不一樣的，因此溫度的高低和所檢測到的紅外波長是有關(guān)聯(lián)的。而人 體檢測模塊就是根據(jù)這一原理來進(jìn)行檢測的。圖3-8為人體檢測模塊電路原理 圖：圖3-8人體檢測模塊原理圖熱釋電紅外傳感器(PIR)和菲涅爾透鏡，這兩個(gè)部分的作用在被動(dòng)紅外探測 器中是至關(guān)重要的，可以說它們是整個(gè)探測器的核心部分。我們先來簡單的了解 一

41、下其中一個(gè)重要的部分：熱釋電紅外傳感器(PIR),它可以將紅外信號的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。?dāng)然這 是有條件的，它所能轉(zhuǎn)化的紅外信號的波長范圍只能在8-12um之間。而且它還 能夠自動(dòng)的抑制自然界中的白光信號。這樣就可以將自然界的溫度當(dāng)做背景溫度, 然后再去檢測與背景溫度有差異的物體，因此，紅外探測器的紅外探測的探測原193.5報(bào)電路理就是感應(yīng)移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。另一個(gè)重要的核心部件就是菲涅爾透鏡，它有折射式和反射式兩種方式。 菲涅爾透鏡作用有兩個(gè):一是聚焦作用和分區(qū)作用。聚焦作用是將熱釋的紅外信 號折射（反射）在PIR上，而分區(qū)作用是將移動(dòng)物體產(chǎn)生的變化熱釋紅外信號轉(zhuǎn) 變?yōu)樽兓碾娦盘?/p>

42、。人體的溫度一般都處于37度左右，變化不會(huì)很大，所以人體發(fā)出的紅外線 波長是特定的，波長大約為10微米左右。所以被動(dòng)式紅外探頭主要是靠探測人 體發(fā)射的10微米左右的這種特定波長的紅外線而進(jìn)行工作的。被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的優(yōu)點(diǎn)主要有以下兒點(diǎn)：1.它本身不會(huì)產(chǎn)生任何類型的輻射，所以它對人體沒有傷害。2.它的功率損耗比較小，所以對能源浪費(fèi)也比較少。3.它整體體積較小，便于安裝，隱蔽性好。4.它所使用的器件都是市面上比較常見的，容易購買且價(jià)格低廉，成本較低。 但是被動(dòng)式熱釋電紅外探頭也有一些缺點(diǎn)：1.由于它的工作原理是探測物體溫度與背景溫度的差異，以及從物體上檢測 到的紅外線波長，從而判斷有無異常。所

43、以在這樣的判斷條件下比較容易受各種 熱源、光源的干擾。2.被動(dòng)紅外穿透力差，對檢測的通道要求較高，一般情況下是在檢測的通道 上障礙物越少越好。因?yàn)楫?dāng)檢測中途有障礙物阻擋的話，人體的紅外輻射容易被 遮擋，不易被探頭接收。3.易受射頻輻射的干擾。4. Ill于其探測原理的特殊性，當(dāng)環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，此時(shí)它們的溫 度差異比較小，對探測器的靈敬度要求比較高，當(dāng)探測器的靈敬度達(dá)不到此時(shí)的 要求時(shí)，可能會(huì)造成探測器的短時(shí)失靈。3. 5. 1燈光報(bào)警電路20卩3 1R 11 Okn 1LEDPP3 2R22.2k一/r2lLEDRP3 3R322 0一LEDGP3 4R42.2k1)4P3 5R51

44、 OkLEDBP3 6R61 0 kPMLEDW圖3-5燈光報(bào)警電路燈光報(bào)警電路的電路結(jié)構(gòu)圖如圖14所示。在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代LED的研發(fā)已經(jīng)越 來越成熟，LED燈也在越來越多的場合得到廣泛的使用。相對于普通口熾燈而言, 它有很多優(yōu)點(diǎn)。比如節(jié)能環(huán)保、使用壽命長、無頻閃可保護(hù)視力，并且因?yàn)樗?電流小、發(fā)熱少所以安全系數(shù)比較高。所以本次設(shè)計(jì)就是利用了 LED的這些特性, 用不同顏色的LED指示不同的報(bào)警。3. 5.2聲音報(bào)警電路聲音報(bào)警主要是通過聲音來引起用戶的注意，從而達(dá)到警示用戶的的，現(xiàn) 在最常用的就是蜂鳴器。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，釆用直流電壓 供電。三極管、蜂鳴器、限流電阻這三項(xiàng)，

45、就是蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路的主要構(gòu)成部分。蜂鳴器為驅(qū)動(dòng)電路中的發(fā)聲元件，分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器兩種。這兩 種蜂鳴器的發(fā)聲條件即驅(qū)動(dòng)方式不同，有源蜂鳴器在其兩端施加直流電壓時(shí)會(huì)發(fā) 聲，無源蜂鳴器在其兩端施加方波時(shí)會(huì)發(fā)聲。本設(shè)計(jì)采用有源蜂鳴器。三極管Q1起開關(guān)作用，它的導(dǎo)通和閉合作用是山其基極的高低電平來控制 21的。當(dāng)基極的電平為低電平時(shí)，三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)蜂鳴器可以發(fā)聲。 當(dāng)基極電平為低電平時(shí)，三極管處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)蜂鳴器不發(fā)聲或停止發(fā)聲。限流電阻在整個(gè)電路中起到一個(gè)保護(hù)電路的作用，它可以在電路中的電流突 然增大時(shí)，控制流入電路中的電流，使其達(dá)到一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)，不會(huì)因?yàn)殡娏鞯?突然增大

46、而使電路元件受到損壞。報(bào)警電路主要就是山燈光報(bào)警電路和聲音報(bào)警電路這兩部分組成的，這兩種 報(bào)警方式是起到一個(gè)互相輔助的作用。傳感器檢測到環(huán)境中的溫濕度、煙霧等環(huán) 境數(shù)據(jù)信號，將其傳給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。若是檢測到報(bào)警信號，則單片機(jī)將 信號發(fā)送到報(bào)警電路，報(bào)警電路將會(huì)啟動(dòng)，引起蜂鳴器發(fā)聲，并且相對應(yīng)的報(bào)警 指示燈會(huì)亮起；若是沒有接收到報(bào)警信號，則單片機(jī)會(huì)將當(dāng)前所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號 傳送到液晶顯示器，讓液晶顯示器顯示當(dāng)前所檢測的環(huán)境數(shù)據(jù)，這樣我們不僅能 夠?qū)崟r(shí)的對環(huán)境的數(shù)據(jù)進(jìn)行掌握，也可以在出現(xiàn)安全隱患時(shí)能夠及時(shí)給出警示提 醒，這樣就能更好的達(dá)到報(bào)警的效果和LI的。3. 6 LCD1602液晶顯示電路

47、16 PIN圖3-7液晶顯示電路設(shè)計(jì)LCD1602A是一種工業(yè)字符型液晶,能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16 列2行）。它的Pin7-Pinl4號管腳分別與單片機(jī)的P0. 0-P0. 7引腳相連，Pin7 接單片機(jī)的P0.0, Pin8接單片機(jī)的P0. 1,依次類推Pinl4接單片機(jī)的P0. 7引 腳。液晶顯示器，顧名思義它是屬于一種輸出器件，它在單片機(jī)系統(tǒng)中也得到了 大量的應(yīng)用，作為輸出器件它有以下兒個(gè)優(yōu)點(diǎn)：22(1)當(dāng)它接收到信號之后，它就可以根據(jù)所收到的信號要求保持恒定的發(fā) 光狀態(tài)。且其亮度和色彩飽和度不會(huì)改變，因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。(2)接口簡單，操作方便。(3)它

48、的顯示方式是山電極控制液晶分子的狀態(tài)來顯示的，所以重量較輕。(4)耗電量比其它顯示器要少得多。表3-5LCD1602的引腳及其作用第1腳VSS為地電源第2腳VDD接+5V電源第3腳VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高第4腳RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器第5腳R/W為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作第6腳E端為使能端，當(dāng)E端山高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令第714腳DOD7為8位雙向數(shù)據(jù)線第15腳背光源正極第16腳背光源負(fù)極LCD1602液晶模塊內(nèi)部包含一個(gè)字符發(fā)生存儲(chǔ)器，這個(gè)存儲(chǔ)器中已經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)

49、不同的點(diǎn)陣字符圖形。在我們的設(shè)計(jì)中，可能不需要它將所有的圖形都進(jìn) 行顯示，只需要讓它顯示一部分我們需要用到的字符圖形，要想使這些點(diǎn)陣字符 圖形按照自己的要求顯示出所需要的圖形，就需要通過程序的控制來實(shí)現(xiàn)。要想 讓液晶顯示器按照我們所期望的那樣進(jìn)行顯示，我們首先就要了解它的使用規(guī)則 或者說顯示要求。它的所有的動(dòng)作都是通過指令來實(shí)現(xiàn)的，所以如果要進(jìn)行讀寫 或屏幕和光標(biāo)的移動(dòng)等操作，就要對它的這些動(dòng)作進(jìn)行指令編程，在指令編程之 前，我們先要對LCD1602液晶顯示器的指令和其對應(yīng)功能進(jìn)行一個(gè)簡單的了解和 掌握。它的指令及其對應(yīng)功能如表3-6所示：表3-6 LCD1602指令及其功能指令1淸顯示指令碼

50、01H,光標(biāo)復(fù)位到00H的位置指令2光標(biāo)復(fù)位光標(biāo)返回到00HI/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移指令3光標(biāo)和顯示模式設(shè)置S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高電平表示有效，低電平表示無效D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開啟，低電平表示關(guān)閉C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)指令4顯示開關(guān)控制B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍指令5光標(biāo)或顯示移位S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)23DL：高電平時(shí)為4位總線低電平時(shí)位8位總線N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示指令6功能設(shè)置命令F：低電平時(shí)顯示5X7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5X10的點(diǎn)陣

51、字符指令7字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置指令8DDRAM地址設(shè)置指令9讀出忙信號和光標(biāo)地址BF為忙標(biāo)志位高電平表示忙，低電平表示不忙指令10寫數(shù)據(jù)指令11讀數(shù)據(jù)通過這些指令，我們可以對液晶顯示器進(jìn)行指令程序編碼，將我們的顯示的 要求變成一條條的指令，然后通過程序編寫將其在屏幕上進(jìn)行顯示，讓我們的傳 感器所測到的一組組抽象的信號，通過顯示器變成我們能夠理解的字符圖形顯示 出來，讓我們能夠更直觀的看到當(dāng)前環(huán)境中所存在的問題或者隱患，增加我們的 防范意識，提高環(huán)境安全系數(shù)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件介紹Keil Col軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯、編譯、 仿真于一體，支持匯編和C語言的程

52、序設(shè)計(jì)。與匯編相比，C語言在功能上、 結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提 供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的 一點(diǎn)就是Keil C51生成的標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很 緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹24Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。Keil_c軟件界面如圖4-1所示:Hl?) ysnwru ” Vi-srl.onIFiloEditViv/vd*O utFIKDabuaPoroHsrMlsToolsSVCSWindowH!p一/ /- -O即-二

53、=/廠廠宀 4Projozti-TLTC J1-1 5 & oxr c Gx- cAp 1 I 出 ycI前 r.jtSS. h iTfl di xpl ” h81曰 T斗比曲 m2 S3 034 035 036 037 cns 039O1O 011 012 013 014 015 016 O1 7 018 019 20 021 022 023 024 025 026 027 028 029 030 031 032 033 034 035 036 037x xncXude 3OBCS FL/奇腳產(chǎn)明Sll t 3 t aS t:hi 七/AIX2O8G0toi t； ST-F3-O； sfcl

54、 C EOCP5*5； EC -F32 ； /St 2eyX-F2*5/ ,St Key2-F2 *7 / St: KeyS-F37 -匸ED_wenu- ER r ; LED_yanwu F.21 ;xn= Pi 5 f CQ - Pi O;a，s、ad cnr w -u.ntL u;A、匕 Aulmt./erw-合蘭ucr temp J uonar yvsne_wen=iso / uoroix yvsMe vAnwa 4B J /按紐侯武廠uon&x Mcdc 0 f/曲故士明axttirnAX A.DC：O8GQ I ); x匕r-m vo i d 2y ();Build Oueptut

55、Froarft Sx ze t cSoiC2 4.1 xaQn) 圖4-1 Keil_c軟件界而4. 2系統(tǒng)總程序流程圖2526如圖4-1所示，在系統(tǒng)主程序中，先要將系統(tǒng)進(jìn)行初始化。防止由于在之前 的使用過程中產(chǎn)生的信號殘留影響到后面的產(chǎn)品效果，使結(jié)果產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)進(jìn) 行初始化之后我們就需要通過溫濕度傳感器對環(huán)境中的溫濕度進(jìn)行采集，然后傳 送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。同時(shí)還有煙霧傳感器和紅外熱釋電傳感器也在進(jìn)行工 作，不同的是煙霧傳感器采集到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換才能發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行 處理。如果溫濕度值、煙霧值等超過了預(yù)先設(shè)定的數(shù)值的范圉，那么將會(huì)啟動(dòng)報(bào) 警系統(tǒng)進(jìn)行燈光和聲音的雙重報(bào)警，即各模塊相

56、對應(yīng)的報(bào)警指示LED燈會(huì)亮起, 且蜂鳴器會(huì)發(fā)聲。紅外傳感器則是檢測到有人，就會(huì)將信號傳送給單片機(jī)并啟動(dòng)圖4-1系統(tǒng)總程序流程圖27報(bào)警系統(tǒng)。若采集數(shù)據(jù)無異常狀況，則維持上述步驟，設(shè)備在上電情況下一直持 續(xù)工作狀態(tài)。4. 3各子程序流程圖4. 3. 1溫濕度檢測流程圖圖4-2溫濕度檢測流程圖如上圖4-2溫濕度檢測流程圖中所示，在溫濕度檢測的過程中，首先我們要 28對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，防止硬件中有其他信號殘留，影響整體的溫濕度測量結(jié)果， 導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。之后通過DHT11溫濕度傳感器對當(dāng)前的環(huán)境溫度進(jìn)行采 集，將所得信號傳送到單片機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后通過LCD液晶顯示屏顯示當(dāng) 前溫濕度，若溫

57、濕度沒有超過設(shè)定的范圍，則循環(huán)上一過程。若溫濕度超過設(shè)定 范圍，則啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。4. 3.2煙霧檢測模塊流程圖圖4-3煙霧檢測流程圖如圖4-3煙霧檢測流程圖所示，在煙霧檢測模塊當(dāng)中，我們首先要做的事情 依然是初始化，其LI的同樣是為了防止有多余的不相干信號影響了測量的準(zhǔn)確度, 使得測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。初始化之后，我們就要通過MQ-2煙霧傳感器來對環(huán)境 中的煙霧濃度進(jìn)行檢測，它不能直接與單片機(jī)相連，所以我們要使用AD轉(zhuǎn)換器 29對所得到的信號進(jìn)行處理，然后再發(fā)送給單片機(jī)。若檢測的濃度值沒有超過設(shè)定 值，那么就需要返回到原來的地方進(jìn)行下一輪的檢測，過程還是和前面一樣。若 檢測的濃度值超過設(shè)定的范圍，

58、那么報(bào)警系統(tǒng)將會(huì)被啟動(dòng)，開始報(bào)警，直至經(jīng)過 處理之后煙霧濃度回歸到范圍值，系統(tǒng)將重新回到原來的地方進(jìn)行下一輪的檢測。4. 3.3人體檢測模塊流程圖圖44 人體檢測模塊流程圖圖4-4是人體紅紅外檢測模塊的工作原理流程圖，在圖中我們可以很清晰的看到整個(gè)模塊的工作流程，首先我們要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后就是一個(gè)特殊的 操作，就是要選擇是否處于布防狀態(tài)，若是處于布防狀態(tài)，則人體紅外傳感器開 始工作，此時(shí)系統(tǒng)就可以執(zhí)行人體感應(yīng)的工作了。若是在紅外感應(yīng)范圍內(nèi)檢測到 異常信號，那么傳感器會(huì)將信號傳送給單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)對信號進(jìn)行處理，然后 啟動(dòng)報(bào)警程序，蜂鳴器發(fā)出聲音并且人體感應(yīng)指示燈會(huì)亮起。這種狀況會(huì)一直持

59、續(xù)直到人為的關(guān)閉布防狀態(tài)，整個(gè)報(bào)警過程結(jié)束。若是一開始就沒有打開布防狀 30態(tài)，則紅外傳感器此時(shí)不能進(jìn)行人體感應(yīng)。4. 3.4報(bào)警電路模塊流程圖圖45報(bào)警電路模塊流程圖如圖4-5所示，報(bào)警電路模塊的工作流程就如圖中所示一樣，首先在進(jìn)行檢 測之前要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后再讓傳感器進(jìn)行檢測，因?yàn)闀?huì)擔(dān)心有之前遺留 的殘余信號會(huì)影響之后傳感器的檢測結(jié)果。當(dāng)系統(tǒng)中的傳感器檢測到環(huán)境中的各 種數(shù)據(jù)時(shí)，傳感器會(huì)將數(shù)據(jù)信號發(fā)送到單片機(jī)，讓單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對接收 到的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分析。此時(shí)要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)閾值判斷，看有沒有哪一項(xiàng) 數(shù)據(jù)值超過了設(shè)定的閾值。若是有，則報(bào)警系統(tǒng)會(huì)被啟動(dòng)，此時(shí)聲音報(bào)警和燈光 報(bào)

60、警都會(huì)打開，蜂鳴器會(huì)發(fā)聲，并且相對應(yīng)的LED指示燈會(huì)發(fā)亮，為我們提供雙 重的報(bào)警效果。此時(shí)就需要我們對導(dǎo)致報(bào)警的環(huán)境隱患進(jìn)行處理，比如若是煙霧 值過高，我們可以通過開窗等措施來降低當(dāng)前環(huán)境的煙霧濃度；溫度或濕度過高 則也可以采取相對應(yīng)的措施來進(jìn)行處理。等到把超過閾值的環(huán)境數(shù)據(jù)處理過后， 報(bào)警系統(tǒng)將會(huì)關(guān)閉，報(bào)警過程結(jié)束。若是環(huán)境數(shù)據(jù)中沒有數(shù)據(jù)值超過設(shè)定的閾值, 31那么報(bào)警系統(tǒng)將不會(huì)啟動(dòng)。在整個(gè)過程中，傳感器是一直處于工作狀態(tài)的，并不 會(huì)因?yàn)閳?bào)警系統(tǒng)的開啟或關(guān)閉而影響它的正常丄作。325測試結(jié)果及結(jié)論5.1調(diào)試圖5-1實(shí)物上電調(diào)試狀態(tài)圖在調(diào)試時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，比如LED燈的亮暗表示了不同的報(bào)警