家庭安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，中國(guó)家庭的財(cái)富積累也呈上升趨勢(shì)，與此同時(shí)，人們對(duì)于家庭的安全問(wèn)題也越來(lái)越重視，然而，傳統(tǒng)的防護(hù)系統(tǒng)功能卻太過(guò)單一，滿足不了人們的這種需求。于是，本文基于這一現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了一款家庭安全防護(hù)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)包括兩個(gè)子系統(tǒng)，分別是防盜報(bào)警子系統(tǒng)與防火報(bào)警子系統(tǒng)，其中防盜子系統(tǒng)采用STC89C52為核心控制器，利用單片機(jī)控制模塊、紅外探頭模塊、紅外遙控模塊、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警模塊等部分實(shí)現(xiàn)功能；防火報(bào)警子系統(tǒng)采用STC89C52為核心控制器，利用氣體傳感器MQ-2、ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DS18B20溫度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、LCD液晶顯示等實(shí)現(xiàn)基本功能。關(guān)鍵詞：防盜報(bào)警；防火報(bào)警；

2、STC89C52；人體紅外傳感器；紅外遙控；氣體傳感器MQ-2；DS18B20溫度傳感器；火焰?zhèn)鞲衅?。IVAbstractWith the rapid development of Chinese economy, the Chinese family wealth accumulation also on the rise, at the same time, people for security family more and more attention, however, the traditional protection systems function is too simpl

3、e, can not meet people's this demand. Thus, this paper based on this Situation designed a home security system.The design consists of two subsystems, namely, burglar alarm and fire alarm subsystems subsystem, including security subsystem STC89C52 as the core controller, using SCM control module,

4、 infrared sensor module, infrared remote control module, drive execution alarm module and other components to achieve function; fire alarm subsystem STC89C52 as the core controller, using a gas sensor MQ-2, ADC0832 analog to digital converter, DS18B20 temperature sensor, flame sensor, LCD liquid cry

5、stal display and other basic functions.Keywords: burglar alarm; fire alarm; STC89C52; human infrared sensor; IR remote control; gas sensor MQ-2 ; DS18B20 temperature sensor; flame sensor.目錄1 緒論11.1 家庭安全防護(hù)系統(tǒng)的研究背景11.2 家庭安全防護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀11.3 課題的研究?jī)?nèi)容12 家庭安全防護(hù)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)23 防盜報(bào)警子系統(tǒng)33.1 系統(tǒng)的功能要求33.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求33.3 系

6、統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì)33.4 硬件電路設(shè)計(jì)43.4.1 單片機(jī)部分53.4.2 人體紅外感應(yīng)部分73.4.3 紅外遙控模塊103.4.4 按鍵控制電路113.4.5 指示燈和報(bào)警電路123.4.6 總體硬件電路設(shè)計(jì)133.5 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)153.5.1 主程序工作流程圖153.5.2 軟件部分164 防火報(bào)警子系統(tǒng)194.1 系統(tǒng)的功能要求194.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求194.3 系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì)194.4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)204.4.1 單片機(jī)部分214.4.2 煙霧探測(cè)電路214.4.3 火焰?zhèn)鞲衅髂K234.4.4 液晶顯示電路244.4.5 聲光報(bào)警提示電路254.4.6 溫度采集電路2

7、64.4.7 按鍵電路284.4.8 GSM模塊284.4.9 總體電路294.5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)314.5.1 軟件介紹324.5.2 系統(tǒng)程序流程圖325 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果335.1 調(diào)試335.2 結(jié)論35致謝36參考文獻(xiàn)37附錄一：防盜報(bào)警子系統(tǒng)程序38附錄二：防火報(bào)警子系統(tǒng)程序43河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書1 緒論1.1 家庭安全防護(hù)系統(tǒng)的研究背景隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，中國(guó)人民的生活水平有了很大的提升，中國(guó)家庭的財(cái)富積累也呈上升趨勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，圍繞經(jīng)濟(jì)生活各方面的配套體系都在隨之適應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，其中，家庭的安全也更加引起人們的注意。家庭的安全包括財(cái)產(chǎn)和人身

8、安全，相對(duì)的應(yīng)對(duì)措施主要是防盜與防火系統(tǒng)。而傳統(tǒng)的防盜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單一、性能落后，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今的科學(xué)水平與生活水平，而傳統(tǒng)的防火系統(tǒng)在家庭中更是見(jiàn)都沒(méi)有見(jiàn)過(guò)。人們迫切需要一款功能更加強(qiáng)悍，更安全的家庭安全防護(hù)系統(tǒng)，這也正是本設(shè)計(jì)的背景。1.2 家庭安全防護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，家庭安全防護(hù)系統(tǒng)在國(guó)外已經(jīng)趨于成熟化市場(chǎng)化，從剛開(kāi)始的價(jià)格昂貴、適用面窄發(fā)展到了現(xiàn)在的能廣泛應(yīng)用于各類的建筑。而與國(guó)外相比，中國(guó)的家庭安全防護(hù)系統(tǒng)起步較晚，而且在初期大多是模仿或者引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，直到近二三十年，中國(guó)企業(yè)在家庭安全防護(hù)才有了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，像榮事達(dá)、livinglab、小米等企業(yè)都在家庭安全防護(hù)

9、系統(tǒng)上有涉足，并且開(kāi)發(fā)了出功能比較強(qiáng)大的產(chǎn)品。1.3 課題的研究?jī)?nèi)容家庭安全防護(hù)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能：主要是檢測(cè)人體紅外、火焰、溫度、煙霧，通過(guò)液晶顯示屏來(lái)顯示通過(guò)按鍵設(shè)定的相應(yīng)的閥值以及由傳感器采集到的當(dāng)前的煙霧值和溫度值。再通過(guò)單片機(jī)控制完成報(bào)警及短信發(fā)送功能。該設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：(1) 硬件部分：包括火焰、溫度、人體紅外、燃?xì)鈧鞲衅?，顯示模塊，煙霧及火焰信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)控制電路，按鍵以及無(wú)線遙控，報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路，短信發(fā)送模塊。(2) 軟件部分：包括程序的編寫和原理圖、仿真圖的繪制。(3) 系統(tǒng)的綜合調(diào)試與分析：在軟硬件完成以后，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合的測(cè)試與實(shí)驗(yàn)，針對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題對(duì)軟件

10、與硬件部分進(jìn)行調(diào)整與修改。2 家庭安全防護(hù)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介：本系統(tǒng)總體功能是通過(guò)對(duì)人體紅外信號(hào)、溫度值、煙霧濃度、火焰信號(hào)等的實(shí)時(shí)采集，如檢測(cè)到人體紅外和火焰信號(hào)直接進(jìn)行報(bào)警。另外通過(guò)按鍵模塊設(shè)置模式以及預(yù)設(shè)報(bào)警閾值,并通過(guò)顯示模塊顯示當(dāng)前溫度、濃度，將實(shí)時(shí)采集到的信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，來(lái)判斷當(dāng)前是否發(fā)生火情，是否發(fā)生燃?xì)庑孤?。并通過(guò)聲光報(bào)警模塊進(jìn)行對(duì)應(yīng)的聲光報(bào)警，以及短信發(fā)送。系統(tǒng)總體框圖如圖2-1所示。本設(shè)計(jì)功能較多，由于單片機(jī)引腳及電流的限制，本設(shè)計(jì)分開(kāi)采用防盜與防火兩個(gè)子系統(tǒng)。防盜子系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)盜竊發(fā)生時(shí)的報(bào)警，防火子系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤⒒馂?zāi)發(fā)生時(shí)的報(bào)警。下面將分別

11、從系統(tǒng)功能要求、系統(tǒng)技術(shù)要求及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案三個(gè)方面討論。單片機(jī)最小系統(tǒng)人體紅外采集模塊按鍵模塊聲光報(bào)警提示模塊顯示模塊紅外遙控模塊煙霧采集模塊GSM短信模塊溫度采集模塊火焰?zhèn)鞲心K圖2-1 系統(tǒng)總體框圖633 防盜報(bào)警子系統(tǒng)3.1 系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計(jì)主要包括以下幾項(xiàng)功能：(1) 人體探測(cè)功能：為了實(shí)現(xiàn)報(bào)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，需要雙元件型熱釋電紅外線傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)移動(dòng)人體的目的。(2) 聲光報(bào)警功能：當(dāng)系統(tǒng)處于布防狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)有人闖入，報(bào)警器進(jìn)行聲光報(bào)警。當(dāng)戶主發(fā)現(xiàn)有人闖入時(shí)可手動(dòng)報(bào)警。(3) 模式選擇功能：為了使系統(tǒng)不影響家庭的正常生活，有時(shí)需要關(guān)閉報(bào)警功能，當(dāng)遇到緊急情況，需要手動(dòng)報(bào)警，因此

12、需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能上的選擇。(4) 紅外遙控功能：當(dāng)戶主外出或回家時(shí)，可以通過(guò)紅外遙控設(shè)置系統(tǒng)布防或者取消布防。3.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求在對(duì)本設(shè)計(jì)的基本思路有了一個(gè)大致的概念以后，我們就可以確定該系統(tǒng)的一些基本的技術(shù)要求，比如體積小、功耗低、數(shù)傳性能可靠和成本低廉等，具體的指標(biāo)如下:(1) 體積?。簽榱耸瓜到y(tǒng)更加隱蔽以及較少對(duì)空間的占用，傳感器的體積要盡可能的小，這樣才有利于使用和更換，以及減少不必要的使用時(shí)的危險(xiǎn)。(2) 功耗低：由于該系統(tǒng)系長(zhǎng)期運(yùn)行的系統(tǒng)，出于節(jié)能方面的考慮，應(yīng)盡可能保證系統(tǒng)的耗能較低，因此本系統(tǒng)可以使用外接5v電源進(jìn)行供電。(3) 可靠性高:由于系統(tǒng)工作環(huán)境中存在各種不確定

13、因素如天氣、溫度、濕度、物理碰撞、電磁干擾等等，為了保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的可靠工作，該系統(tǒng)應(yīng)有良好的抗干擾能力。3.3 系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要由熱釋電紅外傳感器、STC89C52單片機(jī)、聲光報(bào)警電路、紅外遙控電路、負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路以及程序等組成。系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖3-1。人體紅外信號(hào)采集模塊按鍵模塊單片機(jī)聲光報(bào)警模塊紅外遙控模塊晶振電路復(fù)位電路圖3-1 防盜報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其中，單片機(jī)及晶振、復(fù)位電路一同構(gòu)成最小單片機(jī)系統(tǒng)，以完成實(shí)現(xiàn)功能的基本的電路；人體紅外傳感器執(zhí)行對(duì)人體信號(hào)的采集并且將信號(hào)傳給單片機(jī)進(jìn)行處理；按鍵模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)模式的選擇；聲光報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。3.4 硬件電路設(shè)計(jì)需求決定功能，

14、因此從本設(shè)計(jì)的需求出發(fā)，該設(shè)計(jì)硬件部分須包含以下幾部分：紅外感應(yīng)部分、STC89C52單片機(jī)、紅外遙控、聲光報(bào)警系統(tǒng)四部分。硬件電路總原理框圖如圖3-2所示。 電源開(kāi)關(guān)人體紅外 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)紅外遙控LED指示燈蜂鳴器按鍵控制 圖3-2 防盜報(bào)警系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)框圖本硬件設(shè)計(jì)采用STC89C52為核心控制器，并且通過(guò)燒錄的程序來(lái)進(jìn)行控制。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先由人體紅外傳感器將檢測(cè)到的人體紅外信號(hào)輸出成為電信號(hào)，通過(guò)BISS0001進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制，完成后送出TTL電平至單片機(jī)。然后經(jīng)過(guò)事先燒錄好的程序?qū)崟r(shí)發(fā)出報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)，并控制報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警。3.4.1 單片機(jī)部分STC8

15、9C52是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，擁有靈巧的8 位CPU，因此可以為眾多應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52主要功能如表3-1所示，其引腳圖如圖3-3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0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)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STC89C52引腳介紹（1） 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，

16、接5V電源GND(Pin20)：接地線（2） 外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端（3） 控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通（4） 可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位，共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin

17、8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7作頻率35Mhz，6T/12T可選。 圖3-3 STC89C52封裝圖單片機(jī)最小系統(tǒng)是指能維持單片機(jī)正常運(yùn)行所需要的最小的外部電路，一般為電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件。單片機(jī)最小系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，只有在其基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展才能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的的功能。圖3-4為單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖。時(shí)鐘電路復(fù)位電路STC89C52單片機(jī)I/O口圖3-4 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖(1) 時(shí)鐘電路STC89C52單片機(jī)的

18、時(shí)鐘信號(hào)通常使用內(nèi)部時(shí)鐘方式產(chǎn)生。電路如圖3-5所示。在STC89C52單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接晶振，并且并聯(lián)電容，就構(gòu)成了自激振蕩器并能在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖3-5 STC89C52內(nèi)部時(shí)鐘電路(2) 復(fù)位電路當(dāng)在STC89C52單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作，一般按鍵手動(dòng)電平復(fù)位的方法，其功能的視線是通過(guò)RST引腳與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路如圖3-6所示。圖3-6 STC89C52復(fù)位電路 3.4.2 人體紅外感應(yīng)部分 熱釋電傳感器熱釋電傳感器對(duì)人體輻射出的紅

19、外信號(hào)非常敏感，可以很輕易地識(shí)別出人體并且將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸出，利用它的這一特性便可用到很多用途上，比如對(duì)燈光的控制、防盜防火報(bào)警系統(tǒng)等，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)幾乎穩(wěn)定不變，在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(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，本傳感器是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，如圖3-7所示。圖3-7 熱釋感應(yīng)傳感器 菲涅耳透鏡由于人體熱釋電傳感器的檢測(cè)范圍較小距離較短等缺點(diǎn)，直接使用的話對(duì)其信號(hào)

20、的采集有很大的影響，而菲涅耳透鏡片可以將探測(cè)到的紅外線集中到傳感器上，根據(jù)自己的需求，可以選擇不同的感應(yīng)距離，剛好能彌補(bǔ)人體熱釋電傳感器的缺點(diǎn)，因此在本設(shè)計(jì)中將二者配合使用，如圖3-8所示為菲涅耳透鏡模型圖。圖3-8 菲涅耳透鏡 BISS0001芯片特點(diǎn)及參數(shù)BISS0001是用于信號(hào)處理的集成芯片，將人體熱釋電發(fā)送出的電信號(hào)傳輸?shù)紹ISS0001里，通過(guò)外部電路便可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理，如圖3-9所示為BISS000集成芯片的內(nèi)部框圖，管腳功能說(shuō)明如表3-2所示。圖3-9 BISS0001內(nèi)部框圖表3-2 BISS0001管腳說(shuō)明圖引腳名稱I/O功能說(shuō)明1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)

21、選擇端。當(dāng)A為“1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā)2VOO控制信號(hào)輸出端。由VS的上跳前沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間Tx之外和無(wú)VS的上跳變時(shí)，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1-輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1-輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2-觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2-觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS-工作電源負(fù)端，一般接0V8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VCC，當(dāng)接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位9VCI觸發(fā)禁止端。當(dāng)VcVR時(shí)允許觸發(fā)(VR0.2VDD)10IB-運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端，經(jīng)RB接VSS端，RB取值為1M左右。11VCC-工

22、作電源正端，范圍為35V122OUTO第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端132IN-I第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端141IN+I第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端151IN-I第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端161OUTO第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端由BISS0001內(nèi)部框圖可以看出，該數(shù)模混合專用集成電路由于其數(shù)?；旌蠈Ｓ玫奶匦远艿綇V泛的使用。首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大，然后耦合給運(yùn)算放大器OP2，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM(0.5VDD)后，將輸出信號(hào)V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs，COP3是一個(gè)條件比較器

23、，當(dāng)輸入電壓VCVR時(shí)，COP3輸出為高電平，進(jìn)入延時(shí)周期，當(dāng)A端接“0”電平時(shí)，在Tx時(shí)間內(nèi)任何V2的變化都被忽略，直至Tx時(shí)間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式，當(dāng)Tx時(shí)間結(jié)束時(shí)，Vo下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期Ti，在Ti時(shí)間內(nèi)，任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負(fù)載切換過(guò)程中產(chǎn)生的各種干擾，而可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號(hào)Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，在Vc=“1”、A=“1”時(shí)，Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)，在Tx時(shí)間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時(shí)刻

24、起繼續(xù)延長(zhǎng)一個(gè)Tx周期；若Vs保持為“1”狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若不是“1”，則Vo在Tx周期結(jié)束后恢復(fù)為無(wú)效狀態(tài)。 信號(hào)采集處理模塊本模塊可以實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)化。在本模塊工作期間，如果檢測(cè)到人體紅外信號(hào)，則持續(xù)輸出高電平，當(dāng)人離開(kāi)人體紅外傳感器模塊的檢測(cè)范圍時(shí)，高電平變?yōu)榈碗娖?。如圖3-10、3-11所示為信號(hào)處理模塊原理圖與實(shí)物圖。圖3-10 信號(hào)處理模塊圖3-11 實(shí)物圖3.4.3 紅外遙控模塊PT2262/2272是一種CMOS工藝制造的編解碼電路，具有低功耗，性價(jià)比高的特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于車輛防盜系統(tǒng)、家庭防盜系統(tǒng)、遙控玩具、電器遙控等方面。該部分的功能實(shí)現(xiàn)

25、是由編碼芯片PT2262發(fā)出信號(hào)，解碼芯片PT2272接收信號(hào)。PT2262經(jīng)過(guò)編碼形成完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，進(jìn)行解碼，運(yùn)行相應(yīng)的程序。車輛防盜系統(tǒng)、家庭防盜系統(tǒng)、遙控玩具、其他電器遙控，圖3-12為PT2262引腳圖以及表3-3為管腳說(shuō)明表：圖3-12 PT2262引腳圖表3-3 PT2262引腳圖管腳說(shuō)明名稱管腳說(shuō) 明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),D0-D57-8、10-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉Vcc18電源正端（）Vss9電源負(fù)端（）TE14編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)

26、射，低電平有效；OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端；Dout17編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）3.4.4 按鍵控制電路由于單片機(jī)引腳初始電平為高電平，本設(shè)計(jì)采用按鍵接地的方式來(lái)檢測(cè)按鍵的信號(hào)。單片機(jī)常用的鍵盤有獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨(dú)立鍵盤每一個(gè)I/O 口上只接一個(gè)按鍵，按鍵的另一端接地；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的I/O少。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要這里選用獨(dú)立式鍵盤接法，本電路的設(shè)計(jì)是為了對(duì)應(yīng)控制電路中布防和緊急狀態(tài)下不同的工作形式，當(dāng)按下布防按鍵后，5秒后進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，進(jìn)入布防模式后，當(dāng)有人靠近時(shí)，熱釋紅外感應(yīng)到信號(hào)，傳回給

27、單片機(jī)，單片機(jī)馬上進(jìn)行聲光報(bào)警，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，可按下緊急報(bào)警鍵，直接進(jìn)行聲光報(bào)警，當(dāng)需要解除警報(bào)時(shí)可以按下消警按鍵解除警報(bào)，如圖3-13所示。圖3-13 按鍵部分3.4.5 指示燈和報(bào)警電路 指示燈LED是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件，LED具有壽命長(zhǎng)、輻射低與功耗低的特點(diǎn)，這與本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求相一致，因此本設(shè)計(jì)利用不同顏色的LED指示不同的報(bào)警模式，分別在P20、P21和P22分別接上LED指示燈，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)賦對(duì)應(yīng)的引腳低電平。指示燈報(bào)警電路如圖3-14所示：圖3-14 指示燈報(bào)警電路 聲音報(bào)警聲報(bào)警方面本系統(tǒng)采用有源蜂鳴器，該蜂鳴器采用直流電供電

28、，由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成，接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在該磁場(chǎng)中震動(dòng)產(chǎn)生聲音。在P23接上蜂鳴器并且外接個(gè)8550的三極管起到驅(qū)動(dòng)作用，當(dāng)引腳輸出低電平，三極管達(dá)到飽和，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，而基極高電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。聲音報(bào)警電路如圖3-15所示：圖3-15 聲音報(bào)警電路3.4.6 總體硬件電路設(shè)計(jì)基于以上各部分的硬件電路設(shè)置，防盜報(bào)警子系統(tǒng)總體電路原理圖及仿真圖如圖3-16，圖3-17所示：圖3-16 防盜報(bào)警系統(tǒng)原理圖圖3-17 防盜報(bào)警系統(tǒng)仿真圖3.5 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)3.5.1 主程序工作流程圖 按上述硬件

29、電路的設(shè)計(jì)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如圖3-18所示：開(kāi)始布防按鍵按下倒計(jì)時(shí)結(jié)束5秒倒計(jì)時(shí)開(kāi)始檢測(cè)到有無(wú)信號(hào)蜂鳴器報(bào)警，發(fā)光二級(jí)管閃爍緊急按鍵按下YYN蜂鳴器報(bào)警結(jié)束圖3-18 主程序工作流程圖該程序所實(shí)現(xiàn)的功能是開(kāi)機(jī)初始化，并且通過(guò)掃描按鍵值運(yùn)行相對(duì)應(yīng)的程序段，如果按下布防按鍵，運(yùn)行布防程序段，通過(guò)定時(shí)器的累加達(dá)到5秒延時(shí)的的效果，然后進(jìn)入監(jiān)控模式，如果紅外檢測(cè)到人體信號(hào)則啟動(dòng)報(bào)警程序；當(dāng)按下緊急報(bào)警則直接啟動(dòng)報(bào)警程序；當(dāng)按下消警按鍵，則清零變量。3.5.2 軟件部分在本課題的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，一共用到了KEILC51、PROTEL、PROTEUS三款軟件。其中，使用KEILC51完成了程序

30、的設(shè)計(jì)，使用PROTEL完成了對(duì)原理圖的設(shè)計(jì)，使用PROTEUS完成了對(duì)仿真圖的設(shè)計(jì)。以下是分別對(duì)這幾款軟件的介紹。 KeilC51軟件介紹KeilC51是兼容51系列單片機(jī)的基于C語(yǔ)言的編寫程序軟件，C語(yǔ)言在結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，容易掌握，KeilC51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，另外重要的一點(diǎn)，KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，KeilC51軟件界面如圖：圖3-19 Keil軟件界面 Protel99SE軟件介紹Protel99SE是P

31、ORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件。采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，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Protel99SE軟件的特點(diǎn)：（1） 可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表； （2） 強(qiáng)大的全局編輯功能； （3） 同時(shí)運(yùn)行原理圖和PCB，在打開(kāi)的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò) （4） 原理圖和PCB之間可以保持一致（5） 滿足國(guó)際化設(shè)計(jì)要求 （6） 支持用CUPL語(yǔ)言和原理圖設(shè)計(jì)PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的JED下載文件（7） 智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪； （8） 提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版； Protel99S

32、E的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如下圖所示：圖3-20 Prtel99SE軟件界面 Proteus軟件介紹Proteus在仿真單片機(jī)及其外部電路方面功能強(qiáng)大。以下是Proteus軟件的特點(diǎn)：（1） 豐富的器件庫(kù)，可方便地創(chuàng)建新元件（2） 智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件（3） 智能化的連線功能：減少工作量（4） 支持總線結(jié)構(gòu)：電路更加明了（5） 可輸出高質(zhì)量圖紙（6） 完善的電路仿真功能（7） ProSPICE混合仿真（8） 多樣的激勵(lì)源（9） 豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電

33、壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；（10） 生動(dòng)的仿真顯示：使仿真更加直觀、生動(dòng)；（11） 支持主流的CPU類型（12） 支持通用外設(shè)模型（13） 實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)（14） 先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能：支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理；（15）  完整的PCB設(shè)計(jì)功能（16） 多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，便利與其它PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)和PCB板的設(shè)計(jì)和加工。圖3-21 Proteus軟件界面4 防火報(bào)警子系統(tǒng)4.1 系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計(jì)主要包

34、括以下幾項(xiàng)功能：(1) 火情探測(cè)功能：為了提高火災(zāi)報(bào)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)需要使用各種方法進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)。在實(shí)際使用中，可以選用溫度探測(cè)法、火焰檢測(cè)法等火災(zāi)探測(cè)方法，來(lái)有效的探測(cè)火災(zāi)(2) 燃?xì)馓綔y(cè)功能：為了預(yù)防由于燃?xì)庑孤┒l(fā)的火災(zāi)或者中毒事故，可以使用燃?xì)鉂舛葯z測(cè)的方法來(lái)有效的預(yù)防事故發(fā)生(3) 燈光報(bào)警功能：當(dāng)室內(nèi)燃?xì)鉂舛冗^(guò)大、有火情產(chǎn)生、故障等異常情況發(fā)生時(shí)，報(bào)警器要進(jìn)行聲光報(bào)警4.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求在對(duì)本設(shè)計(jì)的基本思路有了一個(gè)大致的概念以后，我們就可以確定該系統(tǒng)的一些基本的技術(shù)要求，比如體積小、功耗低、數(shù)傳性能可靠和成本低廉等，具體的指標(biāo)如下:(1) 體積小：探測(cè)器的體積要

35、盡可能的小，這樣占用的空間才能減少，使用和更換才會(huì)方便；(2) 功耗低：系統(tǒng)可以采用三節(jié)5號(hào)干電池供電或5v電源供電；(3) 可靠性高:由于系統(tǒng)工作環(huán)境中存在各種不確定因素如天氣，濕度，電磁干擾等等，為了保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的可靠工作，以及減少誤報(bào)次數(shù)，所以選擇多指示燈，指示不同的狀態(tài)。4.3 系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要由燃?xì)馓綔y(cè)傳感器電路、單片機(jī)、燈光報(bào)警電路、負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路、控制程序和編解碼程序等組成。系統(tǒng)工作原理是通過(guò)燃?xì)獠杉K采集燃?xì)鉂舛取⒉⑼ㄟ^(guò)AD轉(zhuǎn)換得到電信號(hào)、通過(guò)火焰?zhèn)鞲衅鞯玫交鹧嫘盘?hào)、通過(guò)溫度采集得到溫度信號(hào)，并將這些信號(hào)通過(guò)I/O口輸送至單片機(jī)，由單片機(jī)事先燒錄好的程序進(jìn)行相應(yīng)

36、的處理，然后進(jìn)行聲光報(bào)警、發(fā)送短信等功能。系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：AD燃?xì)獠杉K按鍵模塊單片機(jī)液晶顯示模塊火焰?zhèn)鞲须娐稧SM短信模塊溫度采集模塊聲光報(bào)警提示模塊晶振電路復(fù)位電路圖4-1 防火報(bào)警系統(tǒng)組成方案 4.4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)需求決定功能，因此從本設(shè)計(jì)的需求出發(fā)，該設(shè)計(jì)硬件部分須包含以下幾部分：煙霧傳感部分、STC89C52單片機(jī)、火焰?zhèn)鞲胁糠帧囟葌鞲胁糠?、聲光?bào)警部分、按鍵部分、GSM部分七部分組成。硬件電路總原理框圖如圖4-2所示：GSM短信按鍵部分煙霧傳感 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)火焰?zhèn)鞲蠰ED指示燈蜂鳴器溫度傳感 圖4-2 防火報(bào)警系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)采用ST

37、C89C52為核心控制器，并且通過(guò)燒錄程序來(lái)進(jìn)行控制。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先由人體紅外傳感器將檢測(cè)到的人體紅外信號(hào)輸出成為電信號(hào)，通過(guò)BISS0001進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制，完成后送出TTL電平至單片機(jī)。然后經(jīng)過(guò)事先燒錄好的程序?qū)崟r(shí)發(fā)出報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)，并控制報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警。4.4.1 單片機(jī)部分如防盜系統(tǒng)一致，在此不再贅述。4.4.2 煙霧探測(cè)電路圖4-3 煙霧探測(cè)電路如圖4-3所示，在這個(gè)電路中，有兩個(gè)部分，主要是煙霧傳感器檢測(cè)煙霧，將電壓信號(hào)給ADC0832，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)再讀取相應(yīng)的數(shù)值和處理。 MQ-2型氣體傳感器特點(diǎn)及參數(shù)MQ-2型氣體傳

38、感器主要可以檢測(cè)甲烷、氫氣、一氧化碳等的可燃?xì)怏w，而且它抗干擾能力強(qiáng)，能有效地減少因水蒸氣、煙等干擾造成的影響。MQ-2型氣敏元件具有以下特點(diǎn)：(1) 采用燒結(jié)半導(dǎo)體所形成的敏感燒結(jié)體，具有穩(wěn)定的阻值，從而保證了長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性(2) 單電源供電，功耗較低，僅0.7W左右(3) 對(duì)所測(cè)試的氣體有極高的靈敏度和信噪比電路如圖4-4所示：圖4-4 MQ-2電路圖器件的主要參數(shù)如下:響應(yīng)時(shí)間：Tr10s；恢復(fù)時(shí)間：Tn60s；加熱電壓：V=5+0.2V；加熱功率：:約0.7W；抗干擾能力：丁烷濃度在0.2%時(shí)在濕度小于85%RH，在-10+40溫度下不會(huì)引起誤報(bào)；工作環(huán)境：溫度-15+55 濕度80

39、%RH 圖4-5是元件外形結(jié)構(gòu)圖，基座采用耐高溫酚醛塑料壓制，引腳為鍍鎳銅絲，上罩采用雙層密紋不銹鋼網(wǎng)壓制，有較高的強(qiáng)度和防爆能力，該元件有只針狀管腳，其中個(gè)用于信號(hào)取出，個(gè)用于提供加熱電流。圖4-5 MQ-2型元件外形結(jié)構(gòu)圖 ADC0832特點(diǎn)及參數(shù)ADC0832 是一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換的芯片，它具有分辨率高、體積小、價(jià)格便宜、轉(zhuǎn)換速度快、兼容性好、穩(wěn)定性能強(qiáng)等很多優(yōu)點(diǎn)，可以適用于一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其特點(diǎn)具體如下：（1） 分辨率8位（2） A/D轉(zhuǎn)換器逐次逼近式（3） A/D轉(zhuǎn)換雙通道（4） 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容（5） 5V電源供電時(shí)輸入電壓在

40、05V之間（6） 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32S（7） 一般功耗僅為15mW（8） 8P、14PDIP（雙列直插）、PICC 多種封裝（9） 商用級(jí)芯片溫寬為0°C to +70°C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40°C to +85°C；（10） 芯片接口說(shuō)明（11） CS_片選使能，低電平芯片使能（12） CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用（13） CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用（14） GND 芯片參考0 電位（地）（15） DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制（16） DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出（17） CLK 芯片時(shí)鐘輸

41、入（18） Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）4.4.3 火焰?zhèn)鞲衅髂K模塊特色：（1） 可以檢測(cè)波長(zhǎng)在760納米1100納米范圍內(nèi)的火焰（2） 探測(cè)角度60度左右，對(duì)火焰光譜特別靈敏（3） 靈敏度可調(diào)（圖中藍(lán)色數(shù)字電位器調(diào)節(jié)）（4） 信號(hào)干凈，波形好，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)（5） 配可調(diào)精密電位器調(diào)節(jié)靈敏度（6） 工作電壓3.3V-5V（7） 輸出形式 ：數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出（0和1）（8） 設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝（9） 小板PCB尺寸：3.2cm x 1.4cm（10） 使用寬電壓LM393比較器如圖4-6所示為火焰?zhèn)鞲衅麟娐穲D：圖4-6 火焰?zhèn)鞲衅髂K設(shè)計(jì)4.4.4 液晶顯示電路 圖4-7

42、液晶顯示電路設(shè)計(jì)如圖4-7所示為液晶顯示電路接線圖。LCD1602是常用的液晶顯示屏型號(hào)，該液晶顯示器能夠同時(shí)顯示32個(gè)字符（16列2行），功能強(qiáng)大，可以顯示數(shù)字、文字、專用符號(hào)和圖形等，液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1） 液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍 ；（2） 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便；（3） 重量上比傳統(tǒng)顯示器要輕；（4） 顯示部分耗電低，因此在節(jié)能上比其它顯示器要好得多。引腳說(shuō)明：第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)

43、比度調(diào)整端，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度第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(hào)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端由高電平跳變時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令第714腳：D0D7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1602LCD的RAM地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表：LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，當(dāng)需要顯示某一字符時(shí)，只需要知道該字符對(duì)應(yīng)的固定代碼。它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。4.4.5 聲光報(bào)警提示電路4.4.

44、5.1 燈光提示電路LED是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件，LED具有壽命長(zhǎng)、輻射低與功耗低的特點(diǎn)，這與本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求相一致，因此本設(shè)計(jì)利用不同顏色的LED指示不同的報(bào)警模式，分別在P24和P22分別接上LED指示燈，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)賦對(duì)應(yīng)的引腳低電平，本設(shè)計(jì)中紅燈亮表示燃?xì)鈧鞲衅鳈z測(cè)到燃?xì)鉂舛雀哂谠O(shè)定值進(jìn)行報(bào)警，黃燈亮表示火災(zāi)傳感器檢測(cè)到火焰或者溫度傳感器檢測(cè)到溫度高于設(shè)定值進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警。如圖4-8所示為燈光提示電路原理圖：圖4-8燈光提示電路 聲音報(bào)警電路聲報(bào)警方面本系統(tǒng)采用有源蜂鳴器，該蜂鳴器采用直流電供電，由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成，接通電源后，

45、振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在該磁場(chǎng)中震動(dòng)產(chǎn)生聲音。在P23接上蜂鳴器并且外接個(gè)8550的三極管起到驅(qū)動(dòng)作用，當(dāng)引腳輸出低電平，三極管達(dá)到飽和，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，而基極高電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。聲音報(bào)警電路如圖4-9所示：圖4-9 聲音報(bào)警電路4.4.6 溫度采集電路溫度采集電路接線設(shè)計(jì)如圖4-10所示：圖4-10 溫度采集電路 DS18B20概述DS18B20溫度傳感器由不銹鋼保護(hù)管封裝而成，具有耐壓、耐碰、體積小等特點(diǎn).DS18B20的性能特點(diǎn)如下：（1） DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條線即可實(shí)現(xiàn)二者之間的雙向通訊；（2）

46、 在使用中不需要任何外圍元件；（3） 供電電壓范圍：+3.0V+5.0V；（4） 測(cè)溫范圍：-55+125；（5） 即具有電源反接保護(hù)電路，當(dāng)電源電壓正負(fù)極接線反接時(shí)，能保護(hù)DS18B20不會(huì)燒毀；（6） DS18B20的轉(zhuǎn)換速率比較高，進(jìn)行9位的溫度值轉(zhuǎn)換只需93.75ms；（7） 適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)。 DS18B20引腳介紹圖4-11 DS18B20引腳如圖4-11所示為DS18B20引腳圖，各引腳功能為：I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平，UDD是可供選用的外部電源端，不用時(shí)接地，GND接電源負(fù)極。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B2

47、0的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括7部分:寄生電源、溫度傳感器、64位激光（loser）ROM與單線接口、高速暫存器（即便筏式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)）、TH觸發(fā)寄存器和TL觸發(fā)寄存器，分別用來(lái)存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值、存儲(chǔ)和控制邏輯、位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器。如圖4-12所示為DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖：圖4-12 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.4.7 按鍵電路由于單片機(jī)引腳初始電平為高電平，本設(shè)計(jì)采用按鍵接地的方式來(lái)檢測(cè)按鍵的信號(hào)。單片機(jī)常用的鍵盤有獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨(dú)立鍵盤每一個(gè)I/O 口上只接一個(gè)按鍵，按鍵的另一端接地；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的I/O少。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需

48、要這里選用獨(dú)立式鍵盤接法，本電路的設(shè)計(jì)是通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度報(bào)警閾值與然其濃度閾值的選擇，并通過(guò)加減按鍵分別實(shí)現(xiàn)數(shù)值上的設(shè)定，按鍵電路圖如圖4-13所示。圖4-13 按鍵電路4.4.8 GSM模塊GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。本設(shè)計(jì)采用的SIM900A模塊，集成GSM通信的主要功能于一塊電路板上，具有發(fā)送短消息、通話、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。模塊相當(dāng)于手機(jī)的核心部分，如果增加鍵盤和屏幕就是一個(gè)完整的手機(jī)。普通電腦或者單片機(jī)可以通過(guò)RS232串口與GPRS模塊相連，通過(guò)AT指令控制G

49、PRS模塊實(shí)現(xiàn)各種基于GSM的通信功能。模塊特點(diǎn)如下：（1） 供電要求：5V 供電，電流需提供1.5A或以上；（2） TTL電平串口兼容3.3V和5V單片機(jī)。真正的可以與51/STM32/MP430等單片機(jī)直接通信；（3） 初期用電腦調(diào)試時(shí)，推薦用CP2102 USB-TTL模塊來(lái)給模塊供電與通信；（4） 使用單片機(jī)控制模塊時(shí)，還可以通過(guò)USB-232監(jiān)控模塊對(duì)指令的返回?cái)?shù)據(jù)，極大方便找到問(wèn)題所在，特別適合用51單片機(jī)的小伙伴。（5） 待機(jī)在40MA左右，可以設(shè)置休眠狀態(tài)在10MA左右低功耗。（6） 支持短信、GPRS數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送彩信，DTMF、HTTP、FTP、PPP撥號(hào)等功能。（7） 同

50、時(shí)硬件含有一路復(fù)位管腳。模塊出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可用此管腳復(fù)位來(lái)解決。（8） 開(kāi)發(fā)板支持2G/3G/4G聯(lián)通或移動(dòng)手機(jī)卡。4.4.9 總體電路基于以上的硬件電路設(shè)計(jì)，防火報(bào)警子系統(tǒng)的原理圖及仿真圖設(shè)計(jì)如圖4-14、4-15所示。該電路能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的煙霧值和溫度值，共有2個(gè)報(bào)警值，可以通過(guò)按鍵設(shè)定閾值，分別是溫度的上限和煙霧的上限報(bào)警值，當(dāng)煙霧超過(guò)設(shè)定值的時(shí)候紅燈和蜂鳴器聲光報(bào)警并發(fā)送短信，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值的時(shí)候以及檢測(cè)到火光時(shí)黃燈和蜂鳴器聲光報(bào)警并發(fā)送短信。圖4-14 防火報(bào)警系統(tǒng)原理圖圖4-15 防火報(bào)警系統(tǒng)仿真圖4.5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.5.1 軟件介紹同3.5.2節(jié)一致，此處不再贅述。4.5.

51、2 系統(tǒng)程序流程圖本防火報(bào)警子系統(tǒng)的程序功能是開(kāi)機(jī)初始化，如果檢測(cè)到按鍵值，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的程序段，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、燃?xì)鉂舛鹊膱?bào)警閾值的設(shè)定，如未檢測(cè)到按鍵值，則執(zhí)行監(jiān)控模式，這時(shí)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度及燃?xì)鉂舛?，如果?shí)際值大于預(yù)設(shè)值則執(zhí)行相應(yīng)的報(bào)警程序，進(jìn)行聲光報(bào)警、短信報(bào)警。程序流程圖如4-16所示：開(kāi)始初始化讀取AD轉(zhuǎn)換煙霧值設(shè)置相應(yīng)參數(shù)顯示設(shè)置數(shù)值YN按鍵是否按下結(jié)束判斷當(dāng)前煙霧和溫度范圍執(zhí)行相應(yīng)的指示控制圖4-16 程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果5.1 調(diào)試由于本設(shè)計(jì)沒(méi)有采用PCB制作的電路板，所有硬件電路是通過(guò)洞洞板手工焊接，所以由于前期布線復(fù)雜，焊接工作精密等原因，容易導(dǎo)致電路功能出現(xiàn)障礙

52、。本系統(tǒng)完成初期時(shí)進(jìn)行調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：(1) 電路虛焊、漏焊；(2) 有時(shí)飛線絕緣層被燙化與焊錫之間短接；(3) 部分器件測(cè)試時(shí)接線錯(cuò)誤會(huì)被燒壞；(4) 需要添加新的功能時(shí)沒(méi)有位置放置新元件；(5) 有時(shí)由于元器件損壞或者規(guī)格不對(duì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作，需要仔細(xì)檢查電路無(wú)故障后使用萬(wàn)用表逐點(diǎn)測(cè)量，才能發(fā)現(xiàn)原因所在；(6) 有部分程序?qū)嶋H運(yùn)行中表現(xiàn)并不好，發(fā)生延時(shí)較高等情況，仍沒(méi)有較好的方法解決。(7) 有些程序段運(yùn)行時(shí)會(huì)占用別的程序段的資源，比如當(dāng)紅外報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警時(shí)由于運(yùn)行GSM部分的短信發(fā)送程序，導(dǎo)致顯示屏及報(bào)警燈有短暫的卡頓。暫時(shí)沒(méi)有解決。防盜報(bào)警系統(tǒng)實(shí)物照片防火報(bào)警系統(tǒng)實(shí)物照片防盜報(bào)警系統(tǒng)

53、焊接圖防火報(bào)警系統(tǒng)焊接圖5.2 結(jié)論基于家庭防火防盜越來(lái)越受人重視，防火防盜系統(tǒng)的作用以及價(jià)值呈上升趨勢(shì)，家庭天然氣、煤氣的使用廣泛，但是市面上卻缺少一款防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀。本文設(shè)計(jì)了以STC89C52為核心控制器，以溫度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、燃?xì)鈧鞲衅鳛闄z測(cè)電路，以LED和蜂鳴器以及GSM短信發(fā)送模塊為報(bào)警電路的家庭防火報(bào)警系統(tǒng)，以及以STC89C52為核心控制器，以人體紅外熱釋電傳感器為檢測(cè)電路，以按鍵和紅外遙控為控制電路，以LED和蜂鳴器為報(bào)警電路的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。借鑒了市場(chǎng)上優(yōu)秀的同類產(chǎn)品，在其基礎(chǔ)上改進(jìn)了功能，具有體積小巧、外形美觀、功耗低、功能實(shí)用、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，提高了產(chǎn)品的實(shí)用性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。但是，與此同時(shí)，由于受到資源、時(shí)間以及本人自身能力方面的限制，本設(shè)計(jì)在報(bào)警的后續(xù)處理方面還有很多需要改進(jìn)的地方，比如加入噴水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)火情的控制，加入電機(jī)實(shí)現(xiàn)開(kāi)窗功能、加入紅外對(duì)管實(shí)現(xiàn)對(duì)窗戶的監(jiān)測(cè)，加入拍照系統(tǒng)或者干簧管及電機(jī)控制門窗的關(guān)閉等等。致謝。參考文獻(xiàn)1胡萍.串口通信的紅外報(bào)警器的研制J.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2010（10）：15-16.2唐德琴