汪道松-防盜門報警系統(tǒng)設計講解

1、重慶科技學院 高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 防盜門報警系統(tǒng)設計 考生姓名： 汪道松 準考證號： 011811306053 專業(yè)層次： 本科 院 （系）：機械與動力工程學 院 指導教師： 唐曉慶 職 稱： 講 師 重慶科技學院 二 O 一三年五月二十九日 重慶科技學院 高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 防盜門報警系統(tǒng)設計 考生姓名： 汪道松 準考證號： 011811306053 專業(yè)層次： 本 科 指導教師： 唐曉慶 院 （系）： 機械與動力工程學院 重慶科技學院 二 O 一三年五月二十九日 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 中文摘要 I 摘 要 小區(qū)管理最為重要的目的就是確保住宅、住戶安全

2、?，F代居住的格局， 鄰里之間的來往越來越少，家庭生活隱秘性越來越強。所以說，小區(qū)的安防系統(tǒng) 和智能管理系統(tǒng)是現代小區(qū)管理不可缺少的部分。安全報警系統(tǒng)的性能包括當有 陌生人的非法闖入、室內有火情、室內有毒氣體超標和室內漏水跑水情況發(fā)生時 發(fā)出報警。傳感器對居室進行實時檢測，當發(fā)現有異常狀況后，單片機就執(zhí)行進 行報警程序。報警情況分兩種情況進行，當主人在居室時，可通過鈴聲報警，主 人根據提示去實地檢查后決定自行處理還是打電話報警求助。另一種情況是主人 不在居室時，則由單片機進行模擬摘機和撥號，接通后由單片機啟動事先錄制在 語音芯片的語音進行報警。這樣系統(tǒng)的費用不高，安裝施工量不大，即可人工報 警又

3、可自動報警，可滿足居室安全的要求。 關鍵詞：單片機，安防系統(tǒng)，傳感器，檢測 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 英文摘要 II Door of guard against theft alarm system design Abstract Community management is the most important purpose is to ensure that housing, household security. The pattern of modern living, the neighborhood of less and less, confidentiali

4、ty of family life is more and more strong. So, community security system and intelligent management system is a modern residential area management indispensable part. Security alarm system performance when a stranger from trespassing, indoor fire, indoor toxic gas and indoor leakage alarm running wa

5、ter occurs. Real-time detection sensor in the bedroom, when found to have abnormal situation, single-chip alarm program is executed. Alarm is divided into two cases, when the master in the bedroom, can through the bell alarm, owner according to the prompt decided to deal with after going to the fiel

6、d to check or call the police for help. Another case is the master is out of the bedroom, by the single chip microcomputer to simulate off-hook dial and, after connect by the microcontroller start recording is carried out in a voice chip voice alarm in advance. Such a system cost is not high, instal

7、lation construction, can be manual alarm and automatic alarm, and can meet the requirements of bedroom is safe. Key words: single chip microcomputer，Security system，The sensor，detection 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 目錄 III 目 錄 中文摘要中文摘要 .I 英文摘要英文摘要.2 1 緒緒 論論.1 1.1 課題背景和意義課題背景和意義.1 1.2 論文的主要工作和結構論文的主要工作和結構.1 2

8、 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計.3 2.1 方案選擇論證方案選擇論證.3 2.2 系統(tǒng)總體方案設計系統(tǒng)總體方案設計.3 2.2.1 釋電紅外傳感器單元熱.5 2.2.2 溫度傳感器單元.8 2.2.3 單片機控制模塊.10 2.2.4 聲光報警模塊.12 2.2.5 LCD 顯示模塊.13 3 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計.16 3.1 主程序流程圖主程序流程圖.16 3.2 中斷程序流程圖中斷程序流程圖.16 3.2.1 熱釋電紅外傳感器軟件流程圖.17 3.2.2 溫度傳感器軟件流程圖.18 4 結結 論論.19 致謝致謝.20 參考文獻參考文獻.21 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 1

9、 緒論 1 1 緒 論 1.1 課題背景和意義 隨著我國國民經濟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。由于當今社會城市化進程不斷加快，城市人口膨脹，外來人口的增 加，城市里建成了大量現代化小區(qū)。另外，加上煤氣和家用電器設備使用中的 不安全因素等，對居民的生命和財產安全構成了很大的潛在威脅。經過分析， 給居民生命和財產安全帶來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)，另一方面是自然災害引起的破壞(如火災)。因此， 人們迫切需要一種對室內出現的各種緊急意外事件（如發(fā)生入室盜竊、火災等） 自動發(fā)出報警信息并通知戶主進行及時處理的住宅安防系統(tǒng)。 傳

10、統(tǒng)的機械式（防盜網、防盜窗）家居防衛(wèi)系統(tǒng)在實際使用中暴露了很多 隱患，除了操作繁瑣之外，還沒達到安全的效果。同時，隨著社會信息化進程 的逐步深入，特別是傳感器技術和先進的電子通信技術的迅猛發(fā)展，家居生活 的網絡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 范圍內的熱門的研究領域之一。 智能家居是以家庭住宅為平臺，融合了計算機技術，網絡通信技術和自動 控制等技術，將與家庭生活相關的各種應用子系統(tǒng)有機的結合在一起，為人們 提供更加舒適、高效、便捷、安全的現代居住環(huán)境。新的智能型家庭安防報警 系統(tǒng)在感應端主要通過磁頭、紅外、溫度、煤氣、玻璃破碎等探測器來感應異 常的變化，當感應器感

11、應到異常情況時，自動地把警情發(fā)送至相關部門和人員， 以便得到及時的處理，減少人員傷亡和財產損失。因此，研究智能家居安防系 統(tǒng)很有必要。 信技術的家居安防系統(tǒng)目前還處于起步階段，具有廣闊的發(fā)展前景。 1.2 論文的主要工作和結構 本設計研究的內容是以單片機為主要控制元件，利用熱釋電紅外傳感器實 現對住宅陌生人的入侵檢測，利用溫度傳感器實現對火災的檢測，利用 LCD12864 液晶屏顯示當前的安防信息。當出現警情時，通過單片機控制報警電 路完成警情的聲光報警，并在 LCD 顯示屏上顯示警情種類，用戶可以根據安置 場所可能出現的警情種類，開啟合適的報警器開關，以達到針對性的布防效果。 本系統(tǒng)制作簡單

12、、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、靈敏度高、安全可靠。它是可以廣泛應用于小區(qū)住宅、酒店、倉 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 1 緒論 2 庫等領域的多功能安防報警系統(tǒng)。 論文各章內容安排如下: 第 1 章緒論部分闡述了課題研究的背景和意義，隨后分析了國內外在該方 向的研究狀況，最后歸納了本論文的工作和各章內容安排； 第 2 章系統(tǒng)硬件設計中首先論證了方案的設計，介紹了系統(tǒng)總體設計方案， 最后介紹了各個硬件模塊的具體設計； 第 3 章是系統(tǒng)軟件設計，首先給出了系統(tǒng)的主程序流程，具體闡述了單片 機初始化及程序流程；最后介紹了傳感器中斷程序的設計及流程。

13、重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 3 2 系統(tǒng)硬件設計 2.1 方案選擇論證 家庭安防報警系統(tǒng)一般包含幾個部分，具體可分為：紅外入侵檢測報警，火 災報警。 該系統(tǒng)設計方案有以下兩種： 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某一 種警情的報警，這樣的系統(tǒng)功能單一，成本高，擴展性不強，只能對某一種突發(fā) 情況進行報警。 方案二：將多種傳感器結合在一起，各自有自己的獨立開關，可根據需要選 擇接入的傳感器類型。當傳感器電路檢測到家庭出現安全隱患時，把檢測結果送 入微處理器，通過微處理器控制報警燈和高音報警器的開啟，并將發(fā)生的警情信 息顯示在顯示屏上。 通

14、過比較，方案二能滿足我們的多樣化需求，更加人性化，更加簡單有效， 故本設計選擇方案二。 2.2 系統(tǒng)總體方案設計 本設計包括硬件設計和軟件設計兩個部分。硬件模塊劃分為數據采集模塊、 單片機控制模塊、聲光報警模塊、LCD 顯示模塊、鍵盤（開關）控制模塊。系統(tǒng) 總體結構框圖如圖 2-1 所示： 2-1 系統(tǒng)圖總體結構框圖 就此設計的幾個模塊來說，單片機是設計的中心模塊，所以此系統(tǒng)也是單片 機應用系統(tǒng)的一種應用。單片機應用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片 機、輸入/輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的 總稱。單片機應用系統(tǒng)的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個

15、階 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 4 段。 從設計的要求來分析該設計需包含如下結構：電源、傳感器電路、單片機控 制電路、鈴音報警電路、復位電路、LED 燈、鍵盤（開關） 、LCD 顯示組成，其中 電源模塊采用 3 節(jié) 5 號電池來提供。它們之間的構成框圖如圖 2-2 所示： 圖 2-2 系統(tǒng)詳細設計框圖 處理器采用 51 系列單片機。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設置在 監(jiān)測點上的各種數據采集模塊將原始信息轉化成電信號，經放大電路、比較電路 送至門限開關，打開門限閥門送出 TTL 電平至單片機。在單片機內，經軟件查詢、 識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出報警狀態(tài)控制信號。

16、驅動電路將控制信號放大并驅動聲 光報警電路完成相應動作。當報警延遲 5min 后自動解除，也可人工手動解除報 警信號，當警情消除后復位電路可使系統(tǒng)復位。 本文設計中應用到的探測器主要包括如下兩個：紅外對射傳感器、溫度傳感 器。以小區(qū)內一典型住宅為例，各個探測器的安裝示意圖如圖 2-3 所示： 圖 2-3 探測器安裝示意圖 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 5 數據采集模塊完成系統(tǒng)警情數據的采集，它由一些傳感器及其外圍基本電路 構成。該模塊包含兩個單元模塊，一個是熱釋電紅外傳感器單元，另一個是溫度 傳感器單元。前者負責陌生人的入侵檢測，后者負責火災的檢測。 2.2.1

17、釋電紅外傳感器單元熱 熱釋電紅外線(PIR)傳感器是 80 年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。 是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器 或各種自動化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化， 并將其轉換成電壓信號輸出，將這個電壓信號加以放大、比較整形后輸送給單片 機使其驅動各種控制電路。圖 2-4 示為熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖： 圖 2-4 熱釋電紅外傳感器的內部電路圖 （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制成的探測元件，在每個探測 器內裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，來抑制由于自

18、 身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的 電壓信號，經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。 人體輻射的紅外線中心波長為 910um，而探測元件的波長靈敏度在 0.2 20um 范圍內，幾乎是穩(wěn)定不變的。傳感器頂端有一個裝有濾光鏡片的窗口，這個 濾光片可通過光的波長范圍為 710um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對 其它波長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人體輻射 的紅外線傳感器。一旦人侵入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，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，產生電壓差值，這個

19、差值經信號處理而輸出電壓信號。熱釋電紅 外傳感器輸出的檢測信號很小。要經過放大、比較等幾個環(huán)節(jié)才能輸出控制信號。 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 6 使電路執(zhí)行相關動作。熱釋電紅外傳感器控制電路就是根據檢測信號的特點和輸 出信號的要求，完成上述功能的電路。本套系統(tǒng)采用通用原件構成熱釋電紅外傳 感器的控制系統(tǒng)。下圖 2-5 是控制電路的結構框圖： 低頻放大比較整形ViVo 圖 2-5 控制電路結構框圖 本設計所用的熱釋感器就采用雙探測元的結構。其工作電路原理及設計電路 如圖 2-6 所示, 在 VCC 電源端利用 C1 和 R2 來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加 了穩(wěn)

20、壓元件穩(wěn)定信號。當檢測到人體移動信號時，電荷信號經過 FET 放大后，經 過 C2，R1 的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳涍^ NPN 的轉化，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 目前人體驗知系統(tǒng)中的光調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半徑從不足 2m 提高到至 少 8m 范圍。菲涅爾透鏡實際是一個透鏡組，每個單元一般都只有一個不大的視 場，且相鄰的視場既不連續(xù)，也不交叉，都相隔一個盲區(qū)(如圖 2-7 所示)。這樣， 當人體

21、在裝有菲涅爾透鏡的傳感器監(jiān)控范圍內運動時，人體輻射的紅外線通過菲 涅爾透鏡傳到傳感器上，形成一個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，傳感器從而輸出信號，或者說，人體在監(jiān)控范圍內活動時，進人 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 7 一個視場后，又走出這個視場，再進人另一視場對傳感器而言，相當于一會兒看 到人，一會兒又看不到人，人體的紅外線輻射不斷改變傳感器的溫度，使之有一 個又一個相應的電信號。 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

22、可以有效增加傳感器的檢測范圍，菲涅爾透鏡的實物圖如附圖 1 所示。另外，需要說明的是：傳感器模塊在每次接通電源時，傳感器要有幾秒 到十幾秒的“預熱”時間，在這段時期內該傳感器不起作用。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）本設計采用 HC-SR501 模塊，如附錄圖所示。該模塊是基于紅外線檢測 技術的自動控制模塊，采用德國原裝進口 LHI778 紅外感應探頭設計，感應部分 應用菲涅爾透鏡對感應范圍進行放大，靈敏度高，可靠性強，超低電壓工作模式， 廣泛應用于各類自動感應電氣設備，尤其是干電池供電的自動控制產品。 HC-SR501 人體感應模塊電氣特性： 工作電壓范

23、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（不可重復觸發(fā)）/H（重復觸發(fā)） ； 感應角度：100 度錐角； 工作溫度：-15+70 攝氏度； 觸發(fā)時間：5-200S(可調)可制作范圍零點幾秒幾十分鐘。 HC-SR501 模塊功能參數： 全自動感應：人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動 延時關閉高電平，輸出低電平。 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 8 兩種觸發(fā)方式（可跳線選擇）： a、不可重復觸發(fā)方式：即感應輸出高電平后，延時時間段一結束，輸出將 自動從高電平變成低電平； b、可重復觸發(fā)方式：即

24、感應輸出高電平后，在延時時間段內，如果有人體 在其感應范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變 為低電平（感應模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并 且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)。 封鎖時間(默認設置：2.5S 封鎖時間)：感應模塊在每一次感應輸出后 （高電平變成低電平） ，可以緊跟著設置一個封鎖時間段，在此時間段內感應器 不接受任何感應信號。此功能可以實現“感應” 。 2.2.2 溫度傳感器單元 為了滿足本設計需要，該單元選用的是 DS18B20 智能溫度傳感器。它是美國 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，世界上

25、第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，在其內部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術。 全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內。一線總線獨特而 且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概 念。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實 際要求通過簡單的編程實現 912 位的數字值讀數方式。 （1）DS18B20 的特點： DS18B20 內部結構主要由四部分組成：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： 重慶科技學院高等教育

26、自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 9 2-8 DS18B20 外形及引圖腳排列圖 （2）DS18B20 引腳定義： DQ 為數字信號輸入/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接地） 。 新型數字溫度傳感器 DS18B20 具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采 用一線總線、可組網等優(yōu)點，在實際應用中取得了良好的測溫效果。 （3）DS18B20 的性能特點如下： 適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數據 線供電。 獨特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條接口線即 可實現微處理器與 DS18B2

27、0 的雙向通訊。 DS18B20 支持多點組網功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實 現組網多點測溫。 DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在 形如一只三極管的集成電路內。 溫范圍55125，在-10+85時精度為0.5。 可編程的分辨率為 912 位，對應的可分辨溫度分別為 0.5、0.25、 0.125和 0.0625，可實現高精度測溫。 在 9 位分辨率時最多在 93.75ms 內把溫度轉換為數字，12 位分辨率時最 多在 750ms 內把溫度值轉換為數字，速度更快。 測量結果直接輸出數字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時

28、可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 測溫系統(tǒng)具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少 等優(yōu)點。 DS18B20 有寄生電源供電方式和外部電源供電方式，本設計采用外部電源供 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 I/O 線不需要強上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證轉換精度。在外部供電 的方式下，DS18B20 的 GND 引腳不能懸空，否則不能轉換溫度，讀取的溫度總是 85。 本設計中采用外部電源供電方式，其與單片機的接口電路如下圖 2-9

29、 所示 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 10 圖 2-9 DS18B20 與 STC89C52 單片機引腳連線 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路非常簡單。DS18B20 只有三個引腳， 一個接地，一個接電源，一個數字輸入輸出引腳接單片機的 I/O 口，電源與數字 輸入輸出腳間需要接一個 4.7K 的電阻。 系統(tǒng)中的溫度傳感器可用于檢測環(huán)境溫度，通過溫度值的變化來預測火災的 發(fā)生。例如當溫度高于 50 度時，啟動聲光報警電路，提示用戶進行處理。 2.2.3 單片機控制模塊 單片機是整個報警系統(tǒng)的核心部件，一方面它要接收來自傳感器的信號，另 一方面要對信號分

30、別進行處理，控制后續(xù)電路的相應工作；同時，查詢是否有鍵 按下的命令。在單片機實現的功能中，將模數轉換后的信號做數字濾波，再進行 線性化處理，然后送 LCD 顯示，這一過程的軟件實現，需要單片機有較快的運算 速度。同時，在保證報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎上，能夠盡可能 降低成本，縮小體積。 如今市面上單片機的種類很多，許多廠家都有自己的單片機系列產品。本設 計中只是對各種傳感器的采集數據進行處理，在 LCD 上顯示并產生聲光報警，功 能不是特別復雜，實時性不太強，運算量不是太大，因此選用 8 位單片機。該應 用還應該考慮單片機的功耗。滿足這兩個條件的單片機種類很多，考慮到價格， 本人已

31、有的單片機集成開發(fā)環(huán)境和仿真器等因素，最終選用宏晶公司生產的 STC89C52 型號的單片機。 （1）STC89C52 單片機主要性能及結構 STC89C52 單片機完全兼容 MCS-51 系列單片機的所有功能，并且本身帶有 2K 的內存儲器，可以在編程器上實現閃爍式的電擦寫達幾萬次以上，它比人們常用 的 8031CPU 外加 EPROM 為核心的單片機系統(tǒng)在硬件上具有更加簡單方便等優(yōu)點， 具體如下： 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 11 STC89C52 單片機是最早期也最典型的產品，具有低功耗、高性能的特點，是 采用 CHMOS 工藝的 8 位單片機。它在硬件資

32、源和功能、軟件指令及編程上與 Intel 80C3X 單片機完全相同，在應用中可直接替換。在 STC89C52 內部有 FLASH 程序存儲器，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)對其編程。 編程速度很快，擦除時也無需紫外線，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。 （2）時鐘電路單元 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 片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 因為一個機器周期含有 6 個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為 2 個振蕩周期，所 以一個機器周期共有 12 個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩

33、頻率為 12MHz，一個振蕩周期為 1/12us，故而一個機器周期為 1us。如圖 2-10 所示為時 鐘電路。 圖 2-10 時鐘電路圖 （3）復位電路單元 復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作 以后, 在 RST 端持續(xù)給出 2 個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使 用晶振頻率為 12MHz 時，則復位信號持續(xù)時間應不小于 2us。本設計采用的是外 部手動按鍵復位電路。如圖 2-11 示為復位電路。 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 12 圖 2-11 復位電路圖 2.2.4 聲光報警模塊 （1）發(fā)光二極管報警單元 由 2

34、個發(fā)光二極管接上電阻后連上單片機的 P3.1/TXD 的引腳，外接 VCC，當 單片機的 P3.1/TXD 引腳被置高電平后，發(fā)光二極管被點亮，起到報警顯示作用。 如圖 2-12 所示為發(fā)光二極管報警電路。 圖 2-12 發(fā)光二極管報警電路圖 (2)聲音報警單元 如下圖所示，用一個 Speaker 和三極管、電阻接到單片機的 P3.7 引腳上， 構成聲音報警電路，當 P3.7 引腳被置高電平后，啟動報警電路，起到報警和震 懾作用。如圖 2-13 示為聲音報警電路。 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 13 LS1 VC C D1 1K R 2 P37 Q1 8550 圖

35、 2-13 聲音報警電路圖 2.2.5 LCD 顯示模塊 本系統(tǒng)的 LCD 顯示屏選用 AMPIRE12864 圖形點陣液晶顯示器，當出現警情時 可以顯示報警信息。它是帶有中文字庫，是一種具有 4 位/8 位并行、2 線或 3 線 串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示 模塊；其顯示分辨率為 12864, 內置 8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全 中文人機交互圖形界面?？梢燥@示 84 行 1616 點陣的漢字， 也可完成圖形 顯示。另外，低電壓低功耗是其又一

36、顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與 同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔， 且該模塊的價格也低于相同點陣的圖形液晶模塊。因此本文選 LCD12864 顯示器 作為實現人機交換的工具，其性能，完全滿足設計需要。 LCD12864 顯示屏的管腳引腳圖如下圖 2-14 所示： 圖 2-14 LCD12864 管腳引腳圖 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 14 LCD12864 引腳接口說明： 第 1 腳：CS1 是片選信號，當 CS1=H 時，液晶左半屏顯示； 第 2 腳：CS2 是片選信號，當 CS2=H 時，液晶右半屏顯示； 第 3

37、腳：GND 電源接地線； 第 4 腳：VCC 電源電壓； 第 5 腳：V0 LCD 驅動負電壓，要求 VDD-VLCD=13V； 第 6 腳：RS 寄存器選擇信號； 第 7 腳：R/W 讀/寫操作選擇信號； 第 8 腳：E 使能信號； 第 9-16 腳：八位三態(tài)并行數據總線； 第 17 腳：RST 復位信號，低電平有效； 第 18 腳：Vout 輸出-10V 的負電壓（單電源供電） ； LCD12864 復位電路連接圖如下圖 2-15 所示： 圖 2-15 LCD 復位電路 顯示器與單片機的連接：STC89C52 單片機與顯示器的連接是串口連接，將單 片機與顯示器連接以后，就可以把單片機處理的

38、信息實時顯示在 LCD 顯示屏上。 單片機的 P0.0-P0.7 接到 LCD12864 顯示器的 DB0-DB7 這八個引腳上，LCD12864 的 1、2 引腳接在單片機的 P2.3、P2.4 引腳上，第 6、7、8 引腳接在單片機的 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。 單片機與 LCD12864 顯示屏的接線如圖 2-16 所示： 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)硬件設計 15 圖 2-16 LCD 顯示電路與單片機的連接圖 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 3 系統(tǒng)軟件設計 16 3 系統(tǒng)軟

39、件設計 3.1 主程序流程圖 系統(tǒng)軟件的設計主要是通過單片機實時檢測數據采集模塊。當出現警情時， 數據采集模塊發(fā)送給單片機一個高電平信號，然后單片機處理并控制聲光報警電 路和顯示電路完成相應動作。 按上述工作原理和硬件結構分析可知系統(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 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 3 系統(tǒng)軟件設計 17 3.2 中斷程序流程圖 本主程序實現的功能是：當單片機檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號 后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經過單片機內部程序處理后，驅動聲光報警電路 開始報警，報警持續(xù) 5 分鐘后自動停止報警，然后程序開始循環(huán)工作，

40、檢測是否 還有下次觸發(fā)信號，等待報警從而使報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷 方式可以實現報警持續(xù)時間未到 5 分鐘時，用手工按鍵停止聲光報警的作用。手 工按鍵停止報警中斷服務程序工作流程圖，如下圖 3-2 所示； 圖 3-2 中斷服務程序工作流程圖 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責監(jiān)測室內的險情，當有陌生人進入傳感器的監(jiān)測范圍 內時，將觸發(fā)傳感器模塊產生一個高電平，模塊將此高電平傳送給單片機。安全 情況下節(jié)點 MCU 處于低功耗工作模式，當有入侵險情發(fā)生時，通過中斷喚醒，其 程序工作流程圖如圖 3-3 所示。 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 3 系統(tǒng)軟件設計 18 圖 3-3 紅外線對射傳感器節(jié)點程序流程圖 3.2.2 溫度傳感器軟件流程圖 當檢測到的室內溫度高于預先設置的報警溫度時，單片機將啟動蜂鳴器，并 點亮 LED 燈進行聲光報警，主程序啟動定時器每 3 秒中斷，中斷程序中調用各檢 測模塊程序。其各檢測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 DQ 口對 DSl8820 進