基于單片機(jī)的家庭多功能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、中文翻譯：基于單片機(jī)的家庭多功能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)外文翻譯：Family multi-function alarm system based on single chipdesign摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活物質(zhì)條件的逐步提高，社會(huì)對(duì)千家庭財(cái)務(wù)人身安全，以及對(duì)各種緊急情況進(jìn)行及時(shí)處理的要求越來(lái)越高，面對(duì)這種社會(huì)背景，本文主要介紹家庭多功能防盜報(bào)警系統(tǒng)，這種防盜報(bào)警系統(tǒng)具有，防盜，防火以及緊急情況報(bào)警求生功能.由傳感器偵查室內(nèi)情況，若出現(xiàn)盜竊，火災(zāi)發(fā)生，將偵查信號(hào)傳送給主機(jī)，再由主機(jī)進(jìn)行報(bào)警.系統(tǒng)的身份信息主要用密碼鍵盤(pán)輸入，系統(tǒng)一旦開(kāi)啟只有輸入正確的密碼才能使系統(tǒng)關(guān)閉.性能穩(wěn)定，能夠很好地

2、抵抗外界干擾.關(guān)鍵字：報(bào)警系統(tǒng)；傳感器；單片機(jī)；鍵盤(pán)IIAbstractWith development of the social ,economic and the humans material condition. People demand of social family financial safety, and the timely processing of all kinds of emergency is higher and higher.In the face of such social background, this paper mainly introduce

3、s the family multi-function anti-theft alarm system.This kind of burglar alarm system guard against thefts enter, fire prevention and it also has the emergency alarm survival function. The systems sensors detect the circumstance of the users room, if there is emergency, the detection signal will be

4、transmitted to the host, and then the host transmit alarm information to the users.System mainly use password keyboard to input the identity information.Once the system opened the user must input the correct password to make the system closed. The system have a watchdog which has the ability of auto

5、 run to repair the main system.This system will have stable performance, can effectively resist interference.Key words: Alarm system; The sensor; Single chip microcomputer;Keyboard目錄摘要I緒論1家庭多功能報(bào)警系統(tǒng)的背景1研究狀況11.國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r12.技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)23.選題的目的24.系統(tǒng)工作過(guò)程：35.家庭多功能報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn)36.論文框架41 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)51.1 硬件系統(tǒng)綜述51.2 防盜電路設(shè)計(jì)與原件選擇6

6、1.2.1 防盜電路傳感器探頭的選擇61.2.2 防盜電路的設(shè)計(jì)91.3 防火電路設(shè)計(jì)以及元件選擇111.3.1 防火電路溫度傳感器探測(cè)傳感器的選擇111.3.3 防火電路氣體傳感器探頭的選擇151.3.5 防火電路氣體傳感器探頭（MGS1100）的零點(diǎn)漂移處理以及 A/D 轉(zhuǎn)換. 171.3.6 密碼鍵盤(pán)輸入端口191.3.7 液晶顯示屏及其引腳211.3.8 液晶(LM016L)工作原理211.3.9 光電報(bào)警電路232 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)242.1 密碼修改程序設(shè)計(jì)242.2 安全解鎖流程設(shè)計(jì)252.3 設(shè)防狀態(tài)以及設(shè)防解鎖流程設(shè)計(jì)262.3PROTUES 軟件模擬結(jié)果27總結(jié)33致謝34參考

7、文獻(xiàn)35附錄 A36附錄 B43附錄 C51附錄 D73II緒論家庭多功能報(bào)警系統(tǒng)的背景進(jìn)入二十一世紀(jì)以后我國(guó)進(jìn)入高速發(fā)展的黃金時(shí)期，各城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，與此同時(shí)也使城市治安出現(xiàn)了更多的問(wèn)題：偷盜搶劫以及火災(zāi)等緊急情況在各個(gè)機(jī)關(guān)單位，居民小區(qū)都時(shí)常產(chǎn)生.為保護(hù)自身利益，居民們紛紛購(gòu)置防盜門(mén)，安置防盜窗鐵欄桿.為了維護(hù)小區(qū)以及各個(gè)機(jī)關(guān)部門(mén)的安全，為此也雇傭保安，用以加強(qiáng)安全環(huán)境的維護(hù)和保障，也使所有用戶的生命財(cái)產(chǎn)得到充足的保障.但是這些措施的缺陷是使人們自由出入更加困難，以至千突然發(fā)生的天然氣泄漏，火災(zāi)等意外事故產(chǎn)生之后無(wú)法及時(shí)逃離事故現(xiàn)場(chǎng)，而外部救援也及其困難.這些措施雖然使財(cái)產(chǎn)丟失這類情況有

8、一定改善，但也出現(xiàn)了不小的弊端.再這樣一種社會(huì)背景下，政府呼吁住宅用戶采用更加高科技的防盜方式.因此一系列國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的報(bào)警器在這種需求之下開(kāi)始涌入市場(chǎng).而本次設(shè)計(jì)的家庭多功能防盜報(bào)警系統(tǒng)就是為了滿足這種智能住宅急需的市場(chǎng)條件下二進(jìn)行的.這一類傳感器可以通過(guò)檢測(cè)哺乳動(dòng)物的由千熱輻射所產(chǎn)生的紅外線產(chǎn)生靈敏電壓信號(hào)，所以熱釋電傳感器對(duì)千運(yùn)動(dòng)的物體（包括生物和非生物）有良好的鑒別能力. 這種檢測(cè)方式是通過(guò)檢測(cè)物體自身所發(fā)出的信息來(lái)產(chǎn)生信號(hào)，所以是一種被動(dòng)式的接收方式，檢測(cè)準(zhǔn)確及時(shí)，也是優(yōu)千主動(dòng)式傳感器的地方.這種傳感器和單片機(jī)結(jié)合成一種智能的報(bào)警系統(tǒng)，可以有效的減少房屋內(nèi)部的線路布置，使整個(gè)安裝過(guò)程更

9、為簡(jiǎn)便，能夠讓用戶的使用環(huán)境更為美觀.也能減少室內(nèi)因?yàn)榉侨藶橐蛩厮a(chǎn)生的誤報(bào)現(xiàn)象，從而提高整個(gè)系統(tǒng)警報(bào)的可靠性.研究狀況1.國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r目前國(guó)內(nèi)的報(bào)警系統(tǒng)主要采用模塊化設(shè)計(jì).在產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，商家會(huì)將核心的模塊設(shè)計(jì)好，然后在核心模塊依據(jù)最初的設(shè)計(jì)模式添加外圍的輸入輸出接口，用來(lái)添加除開(kāi)主機(jī)模塊以外的附加功能，而外圍的附加功能同樣是模塊化處理，這些模塊包括網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、對(duì)話錄音模塊模塊、電路控制模塊等.以電路控制模塊為例，如果將電路控制模塊添加到核心組件上，用戶只需要通過(guò)終端就可以控制想要控制的電器，電路的開(kāi)關(guān).這些終端主要包括，無(wú)線通信設(shè)備，遠(yuǎn)程遙控器，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等.為了提高系統(tǒng)的實(shí)用性，在附加模

10、塊會(huì)進(jìn)行各種軟硬件處理，例如在網(wǎng)絡(luò)通信中而添加的語(yǔ)音，短信功能，可以在用戶離家在外時(shí)2基千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過(guò)遠(yuǎn)程通訊，將家中發(fā)生火災(zāi)以及財(cái)產(chǎn)安全信息傳送給用戶，使緊急情況得到及時(shí)的告知.從而使用戶第一時(shí)間知道家中的緊急情況并采取相應(yīng)的措施.除此之外還可以通過(guò)遠(yuǎn)程對(duì)當(dāng)?shù)毓簿趾拖乐行倪M(jìn)行報(bào)警，為及時(shí)抓捕盜賊和火災(zāi)的及時(shí)預(yù)防創(chuàng)造條件.除了遠(yuǎn)程傳送報(bào)警信息，報(bào)警主機(jī)還可以向居民小區(qū)的物業(yè)公司發(fā)出警示，使緊急情況得到及時(shí)有效地處理.國(guó)內(nèi)外對(duì)千家庭報(bào)警系統(tǒng)的相同點(diǎn)是采用監(jiān)控器與微機(jī)相結(jié)合，這種應(yīng)用監(jiān)測(cè)十分靈活，人機(jī)交互端口功能強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，圖形處理異常豐富等特點(diǎn)而做成制成一系列監(jiān)控軟件，

11、能將分機(jī)數(shù)目擴(kuò)展到幾十到上百臺(tái)，性能突出，但價(jià)格比較高.2.技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的要求已經(jīng)從最原始的電纜通訊報(bào)警逐步過(guò)渡到無(wú)線化、數(shù)字化、集成化，所以我們對(duì)千這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究的發(fā)展趨勢(shì)也就不難被發(fā)現(xiàn)：（1）穩(wěn)定可靠的提升：傳感器能夠有效地抵御抗電磁干擾，屏蔽強(qiáng)電弱點(diǎn)的干擾信息， 阻斷不利千自身系統(tǒng)的射頻信號(hào)，能夠在惡劣的氣候條件下正常高效的工作.（2）功能更加多樣化：傳感器及其使用模塊能防震，耐高溫，防遮掩.（3）外形更加美觀：能夠各類人群的品味的需求.（4）設(shè)計(jì)更加智能化：操作界面美觀，能被更廣大的人群接受，易千操作.（5）聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)更加全面.（6）端口擴(kuò)展性更強(qiáng).在電路上的無(wú)線化，

12、集成化、數(shù)字化這三大核心技術(shù)基礎(chǔ)上，紅外報(bào)警系統(tǒng)將更加全面，將走向各個(gè)家庭讓社會(huì)更加和諧.3.選題的目的本次設(shè)計(jì)的目的在千利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)紅外報(bào)警系統(tǒng)的特定的功能，這些功能包括以下幾點(diǎn)：1、對(duì)千燃?xì)庑孤┮约盎馂?zāi)發(fā)生能進(jìn)行及時(shí)地報(bào)警；2、能對(duì)盜賊進(jìn)入室內(nèi)實(shí)施盜竊及時(shí)進(jìn)行報(bào)警；3、各類傳感器的的輸入輸出信號(hào)能夠被核心模塊的芯片識(shí)別，并且能夠合理控制；4.系統(tǒng)工作過(guò)程：用戶室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)安裝有熱釋紅外線探頭，溫度探頭，煤氣探頭，密碼鍵盤(pán)四類信號(hào)輸入設(shè)備.這四類信號(hào)檢測(cè)設(shè)備在室內(nèi)的安裝使用環(huán)境如下：溫度探頭：（即溫度傳感器），屬千在重要的傳感器，需要全局覆蓋，盡可能所有房間都有安裝.煤氣探頭：（即氣敏傳感器）

13、，主要安置千餐廳、廚房這類煤氣容易泄露的房間. 紅外探頭：（即熱釋紅外傳感器），主要安放千對(duì)外開(kāi)放的門(mén)、窗的位置.密碼鍵盤(pán)：安裝千報(bào)警器主機(jī)內(nèi)，對(duì)用戶的 ID 信息進(jìn)行識(shí)別.上述傳感器安裝放置完畢后，與主機(jī)進(jìn)行可靠通信之后，報(bào)警器一經(jīng)啟動(dòng)，如果室內(nèi)有人入侵、有火災(zāi)發(fā)生和煤氣泄漏三種緊急情況被探測(cè)器檢測(cè)到，相應(yīng)的傳感器就會(huì)立即向核心模塊 CPU 發(fā)出報(bào)警信號(hào).接到報(bào)警信號(hào)后，主機(jī)馬上對(duì)信號(hào)進(jìn)行確定，主機(jī)如果沒(méi)有接受中斷信號(hào)，則主機(jī)會(huì)立即向蜂鳴器、指示燈發(fā)出信號(hào)，與此同時(shí)主機(jī)也會(huì)自動(dòng)向 110 報(bào)警中心、小區(qū)內(nèi)的監(jiān)控室和用戶手機(jī)撥打預(yù)先存入的好的報(bào)警電話號(hào)碼，接通后播放事先錄制好的報(bào)警錄音進(jìn)行報(bào)警

14、.在用戶端自動(dòng)報(bào)警器的面板上設(shè)有 LCD 液晶顯示器、鍵盤(pán)以及三色 LED 燈，三色 LED 燈分別指示緊急情況報(bào)警狀態(tài)、正常工作狀態(tài)及系統(tǒng)故障的狀態(tài)，分別為紅燈、綠燈和黃燈三種狀態(tài).系統(tǒng)正常時(shí) LCD 液晶顯示器顯示時(shí)間，若緊急情況發(fā)生，液晶顯示器將被鎖定.報(bào)警器主機(jī)同時(shí)具有探頭故障報(bào)警功能，避免由千探頭掉電而漏報(bào)，若出現(xiàn)掉電，主機(jī)將顯示黃燈（故障燈）亮；如果探頭掉線，主機(jī)將無(wú)法收到探頭發(fā)出的信號(hào)，主機(jī)將立即向指示燈發(fā)出信號(hào)進(jìn)行廣電報(bào)警.如果出現(xiàn)誤觸發(fā)而報(bào)警時(shí)可以通過(guò)觸發(fā)延遲時(shí)間去解除，另外報(bào)警器主機(jī)還具備對(duì)狀態(tài)信息（有無(wú)供電電源、有無(wú)為停電而預(yù)備的直流電源等）進(jìn)行檢測(cè)的功能，可以對(duì)事先存入

15、的的座機(jī)移動(dòng)電話號(hào)碼進(jìn)行撥號(hào)報(bào)警.5.家庭多功能報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn)家庭多功能報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn)具有以下特點(diǎn)和功能：1.室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)的各類傳感器能夠快速、準(zhǔn)確地探測(cè)到室內(nèi)發(fā)生的緊急情況，并且及時(shí)地傳送給系統(tǒng)主機(jī).主機(jī)判斷完畢之后，若無(wú)及時(shí)中斷，則立即進(jìn)行報(bào)警.2. 主機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)都采用密碼控制，可以進(jìn)行密碼更改，可以避免誤報(bào)，也使主機(jī)系統(tǒng)的保密性提升.4基千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.論文框架我將本篇論文主要分為四個(gè)章節(jié).首先為緒論，主要介紹家庭多功能紅外報(bào)警系統(tǒng)的研究背景、研究意義與目的、研究現(xiàn)狀以及研究?jī)?nèi)容；其中第一章主要介紹本次設(shè)計(jì)在硬件方面在電路上的設(shè)計(jì)，其中包括防盜電路設(shè)計(jì)，防火電路設(shè)計(jì)

16、，電源電路設(shè)計(jì)，用戶端報(bào)警電路設(shè)計(jì)以及撥號(hào)鍵盤(pán)和顯示設(shè)計(jì).第二章主要介紹本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)部分，包括具體的流程和實(shí)現(xiàn)方式.第三章對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié).第四章致謝.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 硬件系統(tǒng)綜述AT89C51A/D轉(zhuǎn)換器檢波放大電路硬件部分由紅外、溫度、氣敏傳感探測(cè)器、蜂鳴器與電話通訊構(gòu)自動(dòng)復(fù)位看門(mén)狗電路四個(gè)主要模塊構(gòu)成，具體硬件結(jié)構(gòu)框圖如下：紅外、溫度、氣敏傳器接收模塊蜂鳴密碼鍵盤(pán)輸入模指示燈單片機(jī)圖 11系統(tǒng)硬件總體構(gòu)造框圖Figure 1-1 system hardware overall structure diagram系統(tǒng)布置千用戶房屋室內(nèi)，用戶出門(mén)開(kāi)啟防盜器電源開(kāi)關(guān)，報(bào)

17、警系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)， 開(kāi)始監(jiān)測(cè)來(lái)自千傳感器與密碼鍵盤(pán)的信號(hào)，其中密碼鍵盤(pán)安裝千防盜門(mén)鎖的鎖孔上方，紅外傳感器安放千各個(gè)窗臺(tái)，溫度傳感器安裝千各個(gè)房間之內(nèi)，氣敏傳感器安放千廚房和設(shè)置有煤氣管道的房間頂部.若核心模塊 CPU 接收到的傳感器的信號(hào)來(lái)源千下列緊急情況所觸發(fā)的任意一種：1、當(dāng)紅外傳感器接收到的頻率符合電路內(nèi)部設(shè)置的頻率波段相同時(shí)（該頻率為人類日常活動(dòng)的頻率波段）；2、當(dāng)溫度傳感器所測(cè)得的溫度超過(guò) 65Co時(shí)（在這個(gè)溫度不是人類生存的正常溫度）；3、當(dāng)氣敏傳感器接收到氣體濃度后產(chǎn)生的頻率信號(hào)超過(guò)了內(nèi)部電路所指定的頻率；4、當(dāng)鍵盤(pán)輸入的信號(hào)連續(xù)三次與電路內(nèi)部?jī)?chǔ)存信息不符合時(shí)；AT89C51

18、 型單片機(jī)將輸出信號(hào)到蜂鳴器、指示燈進(jìn)行報(bào)警，通過(guò)內(nèi)部?jī)?chǔ)存信號(hào)撥通座機(jī)電話到用戶移動(dòng)電話進(jìn)行通知，警示用戶家里所發(fā)生的警急情況.其中各個(gè)模塊的作用如下：傳感器模塊：用千探測(cè)各種防盜信號(hào)和室內(nèi)環(huán)境信號(hào)，然后傳遞給放大電路. 密碼鍵盤(pán)：用千將用戶的輸入信號(hào)傳送給核心模塊 CPU.6基千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電源模塊：一恒壓電源輸入.蜂鳴器： 接受由單片機(jī)所傳輸?shù)墓ぷ餍盘?hào)，進(jìn)行鳴笛，使小區(qū)物業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)住房?jī)?nèi)部情況，為火災(zāi)的及時(shí)撲滅和小區(qū)保安對(duì)盜賊進(jìn)行及時(shí)抓捕創(chuàng)造條件.顯示模塊：用千對(duì)用戶進(jìn)行提示，以及對(duì)相應(yīng)的報(bào)警類型進(jìn)行顯示，報(bào)警產(chǎn)生時(shí)顯示模塊部分將被鎖定.1.2 防盜電路設(shè)計(jì)與原件選擇1.2

19、.1 防盜電路傳感器探頭的選擇本次設(shè)計(jì)采用的防盜紅外傳感器為熱釋傳感器，本小節(jié)將介紹這種傳感器的原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及使用方法.1.2.1.1 熱釋紅外傳感器的原理紅外探測(cè)器按檢測(cè)的原理以及物理檢測(cè)方法的不同，分為兩大類：熱傳感器器和光子傳感器.物體吸收外部能華之后放射出不同頻率的紅外線.熱傳感器吸收不同頻率的紅外線之后會(huì)產(chǎn)生不同的物理變化.當(dāng)熱傳感器吸收不同頻率的紅外線之后，溫度將會(huì)升高，相關(guān)的物理參數(shù)會(huì)因?yàn)闇囟鹊牟煌a(chǎn)生不同的變化，通過(guò)對(duì)物理參數(shù)不同變化的測(cè)華就可以得到傳感器所以收到的頻率范圍.熱探測(cè)器的主要優(yōu)點(diǎn)是：具有較寬的響應(yīng)波段帶寬，紅外線的全頻率波動(dòng)都可以引起探測(cè)器的相應(yīng)，能在整個(gè)室

20、內(nèi)溫度變化范圍內(nèi)正常工作，所有紅外傳感器中有四類熱傳感器使用比較方便：熱釋電、熱電阻、高萊氣動(dòng)和熱敏電阻.這四種類型的傳感器中，其中探測(cè)效率最高的熱釋電傳感器，具有最寬響應(yīng)頻率，所以這種熱釋電傳感器的應(yīng)用范圍也最為廣泛.本此設(shè)計(jì)中所采用的傳感器為紅外熱探測(cè)器中的熱釋電傳感器. 熱釋電紅外傳感器工作原理：將電介質(zhì)加到外部電場(chǎng)中，電場(chǎng)力將影響電介質(zhì)中電子、原子核，使原子核中的正電荷向陰極移動(dòng)、負(fù)電荷向陽(yáng)極移動(dòng)，正電荷與負(fù)電荷就會(huì)均勻的分布在電介質(zhì)的表面產(chǎn)生了電解質(zhì)的極化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在物理上也被稱為“電極化“現(xiàn)象.圖 1 - 2 熱釋傳傳感器工作原理Figure 1-2 working princ

21、iple of heat release sensor大多數(shù)電介質(zhì)在極化現(xiàn)象產(chǎn)生之后，將電場(chǎng)去掉，電場(chǎng)所產(chǎn)生的極化作用也立即消失. 但是存在一種特殊的電介質(zhì)“鐵電體“，這種電介質(zhì)經(jīng)過(guò)電極化作用之后，若將電廠去除，電介質(zhì)表面的正負(fù)電子的分布基本不變，電極化作用任然保持.而“鐵電體“的單位面積上的電荷與溫度的高低有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，如果將溫度的數(shù)值增大，“鐵電體“的極化強(qiáng)度隨溫度的升高而降低.溫度數(shù)值增加到一定數(shù)值，電解質(zhì)表面的正負(fù)電荷的分布將會(huì)消失，對(duì)應(yīng)的電極化現(xiàn)象也會(huì)消失，這個(gè)數(shù)值所對(duì)應(yīng)的溫度稱為居里點(diǎn)，在這個(gè)溫度之下， 單位面積的電荷數(shù)華是隨著溫度的變換而變換呈現(xiàn)一定的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系，根據(jù)這種函數(shù)關(guān)

22、系所制成的紅外傳感器就是本次設(shè)計(jì)所用的熱釋電紅外傳感器.1.2.1.2 熱釋紅外傳感器的基本結(jié)構(gòu)1)敏感元件紅外熱釋電傳感器的敏感元件用鉆欽酸鋁為材料制作而成，這種材料對(duì)人體的紅外線輻射極其敏感，工藝流程為先把熱釋電材料通過(guò)熱加工手段制作成為的薄片，再將電極鎖到薄片的兩端，這樣就形成了兩個(gè)極小的電極.在同一晶片上安裝的了兩個(gè)極性不同的敏感元件，是因?yàn)樵陨硪约八闹芄ぷ鳝h(huán)境會(huì)對(duì)元件本身的產(chǎn)生信號(hào)造成干擾，這樣的結(jié)構(gòu)可以抑制干擾的產(chǎn)生.以上結(jié)構(gòu)在元件實(shí)際使用過(guò)程中是不夠的，其所產(chǎn)生的信號(hào)太微弱， 所以需要在元件的前面增加一個(gè)增強(qiáng)信號(hào)的菲涅爾透鏡.菲涅爾透鏡可以匯聚外界輻射，并且將匯聚的外界輻射投

23、射到敏感元件上.當(dāng)外界的紅外輻射匯聚到敏感元件，并且使其產(chǎn)生溫度發(fā)生相應(yīng)的變化時(shí)，元件才會(huì)向外部發(fā)送出一個(gè)與輻射強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，但是溫度保持不變電信號(hào)會(huì)消失，只有溫度產(chǎn)生波動(dòng)的時(shí)候才會(huì)有相應(yīng)的電壓產(chǎn)生.在紅外線發(fā)射源移動(dòng)，或者波動(dòng)時(shí)傳感器才會(huì)有電信號(hào)出現(xiàn)，電壓信號(hào)與紅外線的波動(dòng)快慢成正比.其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理可以用下面兩個(gè)圖表示：8基千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖 13 熱釋紅外傳感器結(jié)構(gòu)原理圖Figure 1-3 pyroelectric sensor structure diagram熱釋紅外傳感器在工作的時(shí)候其阻值一般很高，得到的信號(hào)及其微弱.所以對(duì)元件進(jìn)行阻抗變換是非常必要的，可以通過(guò)

24、使用場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)完成這一功能，一般在其前置電路加上高阻電阻，用來(lái)使場(chǎng)效應(yīng)管的棚極釋放，使其能夠正常的工作.這兩種元件組成源極電路， 電壓可以達(dá)到 0.5v 到 1v.達(dá)到這個(gè)幅值之后，元件外圍就可以通過(guò)增加集成放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，達(dá)到檢測(cè)報(bào)警的作用.3)濾光窗熱釋電紅外傳感器的頻譜接受范圍及廣，能夠識(shí)別出的各種電信號(hào).但是接受頻率范圍太廣會(huì)使敏感元件接收到的干擾信號(hào)過(guò)大，包括太陽(yáng)光和電燈所發(fā)出的頻率光信號(hào).所以在傳感器內(nèi)部增加了濾光片作為接受窗口，過(guò)濾多余干擾信號(hào).濾光之后，紅外傳感器所探測(cè)到的信號(hào)中最強(qiáng)波長(zhǎng)滿足維恩位移定律：l·T=m2989(mm · k )（2 -1

25、）m式中l(wèi)表示接受信號(hào)中的最大波長(zhǎng)，T 表示工作元件的絕對(duì)溫度.m人體溫度為36 37c，即309 310DK，其輻射的紅外波長(zhǎng)l=2989/309 3109.67 9. 64 mm.濾光片濾光之后元件的的響應(yīng)波長(zhǎng)在波長(zhǎng)范圍為 7.5 14 mm的中心處.這個(gè)波長(zhǎng)范圍是恰好是人體輻射的波動(dòng)范圍.所以濾光片恰好過(guò)濾掉了因其他熱輻射源所產(chǎn)生的干擾信號(hào)，有效地讓人體以及哺乳動(dòng)物的輻射信號(hào)通過(guò)，所以熱釋電紅外傳感器只對(duì)這一類信號(hào)敏感.熱釋電型傳感器常用千根據(jù)人體紅外感應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電燈開(kāi)關(guān)、自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)、自動(dòng)門(mén)開(kāi)關(guān)等領(lǐng)域.1.2.2 防盜電路的設(shè)計(jì)熱釋電紅外探頭檢測(cè)后所輸出的信號(hào)很小，在 1mV 左右，

26、因此需要對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行低噪聲低帶寬的放大，通過(guò)放大之后電壓信號(hào)的幅值才能變成我們所需要的信號(hào)，放大器的增益一般要求為 60 70dB，帶寬大約在 0.3 7HZ 之間.要求放大器具有較窄的帶寬，噪聲干擾小，較低的誤碼率，來(lái)保證可靠性和靈敏度的要求.通過(guò)對(duì)千模擬電路的學(xué)習(xí)可知， 用兩個(gè)集成運(yùn)算放大可以器組成低通放大電路.LM324 芯片內(nèi)部具有四個(gè)集成放大電路， 根據(jù)其組成原理可以通過(guò)引腳之間的搭接構(gòu)成一個(gè)低通放大電路，通過(guò)低通放大電路之后輸出電流將會(huì)極小大約在 1.0mA 左右，并且輸出電流電源與電壓源的電壓的大小沒(méi)有關(guān)聯(lián)，其內(nèi)部具有溫度補(bǔ)償電路對(duì)頻率和偏置電流有補(bǔ)償功能，使其工作性能穩(wěn)定.L

27、M324 內(nèi)部集成了四個(gè)增益系數(shù)大，彼此獨(dú)立不影響，頻率補(bǔ)償穩(wěn)定的放大器，這種放大器與常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，這種放大器具有在同等價(jià)格上性能更加顯著的優(yōu)點(diǎn). 這種四放大器的 3.0 32 電壓電源較廣，其靜態(tài)電流要求卻不高，只需要普通集成運(yùn)算放大器的五分之一.負(fù)電源共模輸入端，可以在許多場(chǎng)合運(yùn)用的同時(shí)也不需要使用外部元件進(jìn)行偏置處理.這四個(gè)運(yùn)算放大器，每一個(gè)都可以采用下圖中左圖所示的元件符號(hào)來(lái)表示，這種運(yùn)算放大器一共有 5 個(gè)引腳，其中的“+“、“-“引腳為放大器的信號(hào)輸入端，電源端口為“V+“、“V-“，“Vo“為信號(hào)被放大后的輸出端.Vi-（-）表示集成放大器的反相輸入端，其輸出端 Vo

28、 與 Vi-端的信號(hào)的具有相反的相位；Vi+（+）是同相輸入端，指的是運(yùn)算放大器的信號(hào)輸出端 Vo 與 Vi+端的信號(hào)具有相同的相位關(guān)系.左圖的可以作為單元組成右圖所示的 LM324 四放電路，其引腳排列如圖：圖 14LM324 引腳結(jié)構(gòu)Figure 1-4 LM324pin structure在單電源供電的條件下，為了保證具有較大動(dòng)態(tài)范圍的輸出電壓，應(yīng)將輸出端設(shè)到 1/2 電位處.可以在集成放大電路 1 增加兩個(gè)分壓器分壓器，也就是說(shuō)在其外部接上 R2、R3 兩個(gè)電阻，可以將 1/2VCC 的電壓分配到運(yùn)算放大器的同相輸入端，使輸出電壓的靜態(tài)電位設(shè)置到合理位置.同樣為了保證具有較大動(dòng)態(tài)范圍的

29、輸出電壓，在集成放大電路 2 接上了 R6， R7.9基千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖 15 紅外傳感器的放大電路及比較器電路Figure 1-5 infrared sensor amplifier circuit and comparator circuitLM324 的集成放大電路 3 與集成放大電路 4，組成電壓比較器，當(dāng) VIN 電壓大千集成運(yùn)放 3 的 2 引腳腳電壓時(shí)，比較器輸出高電平.而當(dāng)?shù)谒膫€(gè)集成運(yùn)算放大器的 2 引腳電壓小千 Vin，并且大千第三個(gè)集成運(yùn)算放大器的 2 腳電壓時(shí)，通過(guò)一個(gè)與門(mén)輸出就可以得到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而不用進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換.1.3 防火電路設(shè)計(jì)以及元件選擇1.

30、3.1 防火電路溫度傳感器探測(cè)傳感器的選擇本文采用的防火電路溫度傳感器探頭為數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，這種電子元件作為溫度檢測(cè)元件，測(cè)華精確度高，只需一個(gè)接口，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性.DS18B20 主要具有以下特點(diǎn)：（1）采用單總線串行通信方式，僅需一個(gè) I/O 口即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的良好通信.（2）其封裝集成度高，體積小，封裝后只留有三個(gè)引腳，其形狀像三極管.（3）測(cè)溫范圍為550C. +1250C.（4）電源供電范圍為 3.0 5.5V.（5）傳感器內(nèi)部具有模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)制，輸出華為 812 位的數(shù)據(jù).（6）每個(gè)傳感器有自己獨(dú)立的出廠封裝號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè) DS18B20 的同時(shí)在總線上

31、工作，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)點(diǎn)式溫度監(jiān)控.1.3.2 防火電路溫度傳感器探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1）引腳功能DS18B20 為三引腳元件，外形同普通三極管，見(jiàn)下圖，引腳功能詳見(jiàn)表.10表 11 引腳功能Table 11 pin function序號(hào)名稱引腳功能描述1GND電源接地2DQ為傳感器數(shù)據(jù)（數(shù)字信號(hào)）輸入/輸出引腳.開(kāi)漏單總線接口引腳.當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源；3VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)此引腳必須接地）2）DS18B20 的 4 個(gè)主要數(shù)據(jù)部件圖 15DS18B20 引腳圖Figure 1-5DS18B20pin out（1）傳感器的 ROM 中有 64 位獨(dú)立的序列號(hào)

32、，作為 DS18B20 在總線通信時(shí)的地址序列碼，這種獨(dú)立的序列號(hào)就能使 DS18B20 在總線通信時(shí)不出現(xiàn)沖突.64 位光刻 ROM 的排列是：前 8 位序列號(hào)的是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，緊隨其后的 48 位是DS18B20 的唯一序列號(hào)，序列代碼的后 8 位是前面序列號(hào)是冗余檢驗(yàn)位，用來(lái)校驗(yàn)序列號(hào)的正誤.（2） DS18B20 可以實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)華并轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制代碼.（3） DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器.DS18B20 傳感器的內(nèi)部集成有一個(gè) RAM 和EEPROM，前者是溫度傳感器的高速臨時(shí)存儲(chǔ)器，后者為溫度的結(jié)構(gòu)寄存器和觸發(fā)器.（4）配置寄存器.EEPROM 中的溫度寄存器有如下格式：12基

33、千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)表 1-2 配置寄存器格式Table 12 configuration register formatTMR1R011111溫度寄存器的后五個(gè)二進(jìn)制位一直都是高電平存儲(chǔ)，用二進(jìn)制代碼1表示，溫度寄存器的測(cè)試模式位為 TM，溫度傳感器 DS18B20 的工作和測(cè)試模式由這個(gè)控制位管理. 使用時(shí)無(wú)需注意這一位，因?yàn)樵趥鞲衅鞒鰪S時(shí)已經(jīng)設(shè)定好.溫度傳感器的分辨率由 R1 和 R0 控制.表 13 分辨率配置表 Table 13 resolution configuration tableR1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/ms009 位93.750110 位187.51011

34、 位3751112 位7503）高速暫存存儲(chǔ)器溫度傳感器的高速暫存存儲(chǔ)器由內(nèi)部包含九個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)華，如表 2-4 所示.當(dāng)總線對(duì)溫度傳感器發(fā)布轉(zhuǎn)換命令后，存儲(chǔ)器的前 2 個(gè)字節(jié)會(huì)存貯準(zhǔn)換之后所得到的溫度的二進(jìn)制補(bǔ)碼.單片機(jī)發(fā)送讀取數(shù)據(jù)的延時(shí)信號(hào)之后可以通過(guò)串行口從前兩個(gè)字節(jié)中讀取相應(yīng)的溫度信息，讀取信息時(shí)由底位向高位讀取，用位信號(hào)的方式讀取.對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：若將將溫度信號(hào)由二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制時(shí)，S=0；當(dāng)溫度為負(fù)數(shù)時(shí)需要將 S 賦值為 1.第 9 個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié).DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)需要遵循對(duì)應(yīng)的通訊協(xié)議，其中要求轉(zhuǎn)換的過(guò)程有以下幾個(gè)步驟：對(duì) DS18B20 進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)讀取的時(shí)

35、候首先要對(duì)溫度傳感器進(jìn)行復(fù)位，若要達(dá)到操作成功的目的必須要先發(fā)送一條 ROM 指令，再發(fā)送一條 RAM 指令.復(fù)位時(shí)總線需要先置為低電平 500 微妙，然后置為高電平.DS18B20 接收到復(fù)位信號(hào)之后，會(huì)延時(shí) 1660 微妙，然后對(duì)單片機(jī)發(fā)送 60240 微妙的應(yīng)答脈沖信號(hào).單片機(jī)收到信號(hào)之后表示溫度傳感器已經(jīng)復(fù)位成功.關(guān)千 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的連接則相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只需要把 DS18B20 溫度傳感器的 DQ 引腳與單片機(jī)的 I/O 口相連，單片機(jī)和傳感器的數(shù)據(jù)交換也就完成了.因?yàn)镈S18B20 溫度傳感器直接產(chǎn)生的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)，不需要進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，也不需要進(jìn)行信號(hào)放大處

36、理.表 14 高速暫存存儲(chǔ)器字節(jié)分配表Table 14 byte scratchpad memory allocation table寄存器內(nèi)容字節(jié)地址 溫度值低位（LSByte）0溫度值高位（MSByte）1高溫限值（TH）2低溫限值（TL）3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC 校驗(yàn)值8（4） DS18B20RAM 指令表表 15 DS18B20RAM 指令表Table 15 DS18B20RAMinstruction table指令約定代碼功能讀取 ROM33H讀取 DS1820 溫度傳感器 ROM 中唯一出廠的 64 位地址14符合 ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 RO

37、M 編碼，訪問(wèn)數(shù)據(jù)總線和這個(gè)編碼指定一致的的 DS1820，使之做出響應(yīng)，為下一步對(duì)該DS1820 的讀寫(xiě)做準(zhǔn)備搜索指定 ROM0F0H用千識(shí)別連接接在數(shù)據(jù)總線上 DS1820 的個(gè)數(shù)以及識(shí)別 64 位 ROM 地址.為操作各器件做好準(zhǔn)備跳過(guò) ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址，直接向DS1820發(fā)溫度變換命令.適用千單片工作告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的傳感器才做出響應(yīng)基千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)DS18B20RAM 指令表（續(xù)表 15）Table 15 DS18B20 RAMinstruction table指令約定代碼功能轉(zhuǎn)換溫度指令44H使 DS1

38、8B2 啟動(dòng)到正常狀態(tài)然后開(kāi)始轉(zhuǎn)換溫度，若轉(zhuǎn)換溫度為 12 位，最長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間則為 750ms，若轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 9 位， 時(shí)間則為 93.75ms.結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中讀暫存器0BEH讀溫度傳感器的 RAM 中轉(zhuǎn)換完成的 9 字節(jié)數(shù)據(jù)對(duì)暫存器數(shù)據(jù)讀取4EH對(duì)傳感器 RAM 中的的的二個(gè)到第四個(gè)字節(jié)進(jìn)行讀寫(xiě)溫度上、下限和對(duì)寄存器進(jìn)行設(shè)置的指令，發(fā)出這個(gè)指令之后，將這三個(gè)字節(jié)進(jìn)行傳送復(fù)制暫存器48H將 RAM 中第 2、3 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 E2PROM 中重調(diào)E2PROM0B8H將 E2PROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 2、3 字節(jié)讀供電方式0B4H對(duì)傳感器的兩種供電模式進(jìn)行判斷

39、.寄生供電時(shí) DS18B20 發(fā)送“0“，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送“1“DS18B20 溫度傳感器到單片機(jī)的的接入方法用如下電路圖表示：圖 16 溫度傳感器接入電路圖Figure 16 temperature sensor access circuit diagram1.3.3 防火電路氣體傳感器探頭的選擇日常家用煤氣的主要成分是一氧化碳，因此本文采用的防火電路氣體傳感器探頭為的MGS1100 型一氧化碳?xì)怏w傳感器.一氧化碳 CO 傳感器 MGS1100 采用微電子工藝制作，故不僅功耗小，數(shù)據(jù)采樣周期短，且性能可靠，特性一致.1.3.4 防火電路氣體傳感器探頭（MGS1100）的工作

40、原理及檢測(cè)電路MGS1100 傳感器其結(jié)構(gòu)采用微電子工藝,在器件主題為硅橋結(jié)構(gòu)，加熱器貼在 SnO2 薄膜.如圖 2-6（a）所示.MGS1100 傳感器具有 4 個(gè)引腳（引腳分布見(jiàn)圖 2-6（b），2號(hào)與4號(hào)引腳是加熱端口，1號(hào)與3號(hào)引腳是傳感器的信號(hào)輸出引腳.主要工作原理為：將 MGS1100 檢測(cè)到 CO 氣體時(shí)，硅橋上的 SnO2 薄膜層的阻值與 CO 氣體濃度值成反比，若傳感器中的 CO 的濃度越小，則對(duì)應(yīng) SnO2 薄膜層阻值就會(huì)越大.（a）（b）（b）圖 17 MGS1100 傳感器結(jié)構(gòu)原理圖Figure 17 MGS1100 sensor structure diagram一氧

41、化碳傳感器 MGS1100 的檢測(cè)電路如圖 2-7 所示.輸出電阻為 RS，與負(fù)載電阻為 R1，引腳接到電源 VCC 上 ，則 R1 上的電壓即為檢測(cè)電路的輸出電壓， 所以傳感器檢測(cè)電路的總阻值為：15Rs = (V C -V OUT ) /V OUT × RL（2 - 2）當(dāng)傳感器檢測(cè)到一氧化碳之后, SnO2 薄膜之間的阻值將會(huì)減小, 通過(guò) R1 的電流值就會(huì)增大, 電路的輸出電壓同樣也會(huì)增大，這里需要注意的是在引腳 2 和 4 之間所加的電壓不能超過(guò) 5V，以免產(chǎn)生擊穿 .圖 18 氣敏傳感器檢測(cè)電路Figure 1-8 gas sensor detection circuit

42、1.3.5 防火電路氣體傳感器探頭（MGS1100）的零點(diǎn)漂移處理以及 A/D 轉(zhuǎn)換1.3.5.1 零點(diǎn)漂移處理MGS1100 傳感器的本身特性會(huì)隨著周?chē)h(huán)境的變化而產(chǎn)生變化，其阻值會(huì)發(fā)生較大的飄移.測(cè)華電路的的輸出電壓會(huì)產(chǎn)生溫度零點(diǎn)漂移,如果漂移華太大會(huì)就會(huì)造成測(cè)華所得的數(shù)值的不靈敏或過(guò)靈敏,整個(gè)系統(tǒng)的可靠性下降.所以我們需要對(duì)傳感器的檢測(cè)電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償處理，電路圖如下：圖 19 溫度補(bǔ)償電路16Figure 1-9 temperature1.3.5.2 A/D 轉(zhuǎn)換一氧化碳傳感器 MGS1100 所測(cè)得的信號(hào)，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償后所得到的是模擬信號(hào)，為了能讓單片機(jī)接收到傳感器所測(cè)得的信號(hào)，需要

43、對(duì)信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換.在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為了達(dá)到對(duì) MGS1100 信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在硬件系統(tǒng)中所采用的ADC 轉(zhuǎn)換芯片為ADC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器.本次設(shè)計(jì)使用的這種芯片的轉(zhuǎn)換輸出為在一個(gè) I/O 口串行輸出八位數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)為一個(gè)字節(jié)），每個(gè)數(shù)據(jù)輸出兩次，第一次從高位開(kāi)始輸出，第二次從低位開(kāi)始輸出，利用這一特性用戶可以對(duì)兩次數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)相同則讀取該數(shù)據(jù)，因此具有較高的可靠性.同時(shí)一個(gè)數(shù)據(jù)具有八位二級(jí)制代碼.最多可達(dá)11111111=27=256 個(gè)等級(jí)， 劃分， 如果對(duì)其輸入一個(gè)+5v 的電壓， 其精確度可達(dá)到5÷256=0.0195V，所以 ADC0825 具有

44、較高的轉(zhuǎn)換精度.ADC0832 的各個(gè)引腳分布如下圖所示：圖 1-10 ADC0832 引腳分布圖Figure1-10 ADC0832pin distributionADC0832 的引腳中 VCC 接正五伏高電平，CLK 用千接收外部信號(hào)發(fā)送的時(shí)鐘信號(hào).CH1 和 CH2（本文只使用了 CH1 口）用千接收外部模擬信號(hào)，接收到信號(hào)之后通過(guò) DI 和 DO 兩個(gè)端口輸出數(shù)字信號(hào).GND 接參考電壓，如果不是接參考電壓，一般則是接地（本文采用接地方式）.CS 端口連接到單片機(jī)本身，接收由單片機(jī)發(fā)出的使能信號(hào).對(duì) ADC0832 進(jìn)行讀寫(xiě)需要遵守一定的時(shí)序規(guī)律，需要按照下圖所示的時(shí)序進(jìn)行操作才能得

45、到所需要的數(shù)據(jù)；圖 1-11 ADC0832 時(shí)序流程圖Figure 1-11 ADC0832 sequence diagram18基千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在得到數(shù)據(jù)之后就可以得到數(shù)字電壓信號(hào)，然后通過(guò)對(duì)電壓信號(hào)到氣體濃度進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理就可以得到對(duì)應(yīng)的濃度.一氧化碳傳感器 MGS1100 的接入電路圖如下：圖 1-12 MGS1100 接入電路圖Figure 1-12MGS1100 access circuit diagram1.3.6 密碼鍵盤(pán)輸入端口鍵盤(pán)是防盜報(bào)警系統(tǒng)人與機(jī)器對(duì)話交流的一種重要的的外圍數(shù)據(jù)接口，用戶通過(guò)鍵盤(pán)可以對(duì)主機(jī)輸入命令，輸入數(shù)據(jù)，以及編程操作.本次設(shè)計(jì)根據(jù)鍵

46、盤(pán)按鍵輸入的基本方法， 將鍵盤(pán)作為密碼輸入端口，用千人機(jī)交互，以及防盜系統(tǒng)對(duì)千用戶的身份識(shí)別.圖 113 人機(jī)交互端口密碼鍵盤(pán)Figure 1-13man-machine interface - password keyboard日常所使用的鍵盤(pán)都是由多個(gè)開(kāi)關(guān)通過(guò)不同的陣列組合而成，操作時(shí)只產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)有利千單片機(jī)芯片的直接接受.鍵盤(pán)中常用的按鍵都是觸發(fā)類機(jī)械式按鍵，按鍵按下之后， 開(kāi)關(guān)接通時(shí)產(chǎn)生高電平，放開(kāi)按鍵時(shí)產(chǎn)生低電平，原理簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換直接.觸發(fā)類機(jī)械式鍵盤(pán)按鍵，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合時(shí)會(huì)發(fā)生抖動(dòng)，可能導(dǎo)致一次操作產(chǎn)生多個(gè)不同的數(shù)字信號(hào)，使鍵盤(pán)操作及其不穩(wěn)定，對(duì)千軟件負(fù)荷較大而硬件系統(tǒng)不足，還易造

47、成系統(tǒng)的崩潰和死機(jī)，成為報(bào)警系統(tǒng)的致命缺陷.為了消除按鍵抖動(dòng)所產(chǎn)生的不穩(wěn)定信號(hào)，本次設(shè)計(jì)將會(huì)在軟件編程上對(duì)鍵盤(pán)按鍵進(jìn)行延時(shí)處理，使按鍵一次操作只產(chǎn)生一個(gè)信號(hào).抖動(dòng)時(shí)間一般在 525 毫秒之間，本次設(shè)計(jì)對(duì)防抖動(dòng)處理加入延時(shí)和按鍵斷合判斷，用千消除按鍵抖動(dòng)的不穩(wěn)定性， 提高鍵盤(pán)操作時(shí)的可靠性.按鍵被操作的產(chǎn)生抖動(dòng)是由千按鍵自身物理結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的，根據(jù)這類物理結(jié)構(gòu)，通過(guò)推導(dǎo)可以得出其受力公式，公式如下：19F = m2dd x+ Kdt 2dx + Kx dt（2 - 3）上式中，m：開(kāi)關(guān)的質(zhì)華，Kd：開(kāi)關(guān)按下操作時(shí)的摩擦系數(shù)，K 按鍵中彈簧的彈性系數(shù).按鍵開(kāi)關(guān)被按下時(shí)摩擦系數(shù)、彈性系數(shù)與阻尼系數(shù)之間

48、的關(guān)系如下式所示：2K ´ mKE =d（2 - 4）本次設(shè)計(jì)中采用 4×4 矩陣式按鍵，由行列中各四個(gè)的按鍵開(kāi)關(guān)所組成.占用單片機(jī)的一個(gè) I/O 口，I/O 口中的前四個(gè)按鍵控制矩陣式鍵盤(pán)的列線，后四個(gè)按鍵控制矩陣式鍵盤(pán)的行線.機(jī)械式按鍵設(shè)置在各個(gè) I/O 口控制的行線列線交叉點(diǎn)上.這種方式的按鍵分布可以實(shí)現(xiàn)十六個(gè)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的接入.4×4 矩陣式按鍵的優(yōu)點(diǎn)是只占用一個(gè) I/O 口，比直接式按鍵連接方式節(jié)省了接口資源.1.3.7 液晶顯示屏及其引腳本次設(shè)計(jì)采用LCD液晶顯示屏，LCD 是目前檢測(cè)報(bào)警設(shè)備的重要顯示元件，相對(duì)千其他類型的顯示元件來(lái)說(shuō)有其自身的特點(diǎn)，概要

49、如下：（1）顯示質(zhì)華高液晶顯示器由多個(gè)不同的發(fā)光點(diǎn)矩陣式排列而成，顯示屏接收到指令之后就控制相應(yīng)的發(fā)光點(diǎn)顯示，顯示的亮度和色彩保持恒定不變，不會(huì)像數(shù)碼管顯示器一樣出現(xiàn)斷電閃爍并且要不斷刷新顯示.（2）數(shù)字式接口顯示屏的接收信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)，能夠和顯示器直接進(jìn)行連接，操作方式可靠簡(jiǎn)單， 實(shí)用性強(qiáng)，操作方便.顯示原理通過(guò)電極控制液晶分子的狀態(tài)使其發(fā)光產(chǎn)生顯示效果.因此基千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所具有的質(zhì)華相對(duì)千同等尺寸的數(shù)碼管顯示屏質(zhì)華更輕.（3）功耗低液晶顯示屏的的電能消耗主要集中在控制液晶顯示的電極和啟動(dòng)芯片上，所以從根源耗能來(lái)講比其余顯示屏相對(duì)而言更節(jié)能.表 1-10LCDLM016L

50、 引腳表Figure 1-10LCDLM016L pin引腳號(hào)引腳名稱引腳功能含義1VSS地管腳（GND）2VDD+5V 電源管腳（Vcc）3VO液晶顯示驅(qū)動(dòng)電源（0V 5V），可接電位器4RS數(shù)據(jù)和指令選擇控制端，RS=0：命令/狀態(tài)；RS=1：數(shù)據(jù)5R/讀寫(xiě)控制線，R/=0：寫(xiě)操作；R/=1：讀操作用千控制數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，E 引腳向 LCD 輸入一個(gè)脈沖，在這個(gè)脈沖之后 LCD6E將和單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換.7 14DB0 DB7數(shù)據(jù)線，一般采用滿接口連接1.3.8 液晶(LM016L)工作原理LCDLM016L 內(nèi)部集成的控制器 HD44780 的顯示儲(chǔ)存器具有 80 個(gè)字節(jié)的儲(chǔ)存空間， 可以通過(guò)

51、操作 ASCLL 編碼值顯示編碼值相應(yīng)的字符，編碼的前四位和后四位組成陣列， 陣列上的每一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)顯示字符，在圖 2-12 中顯示了 ASCLL 對(duì)應(yīng)的字符，本次設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)部分計(jì)所采用的十六進(jìn)制代碼系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為二進(jìn)制代碼，通過(guò)并行輸入輸出口存入顯示屏之后，顯示屏就會(huì)出現(xiàn)與 ASCALL 碼相應(yīng)的顯示字符.圖 114LCD 指令與字符映射關(guān)系圖20Figure 1-14 LCD instruction and character map例如：在顯示屏中液晶點(diǎn)陣中的第二行上的第三列顯示字符8，那么必須經(jīng)過(guò)一下幾個(gè)步驟才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的液晶顯示，在上圖中的對(duì)應(yīng)關(guān)系查找可得，字符8的二進(jìn)制代碼為

52、00110111，轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制為38H，所以字符E的顯示碼為38H.將顯示碼38H通過(guò) I/O 寫(xiě)入顯示屏中，顯示屏中即可顯示字符8.單片機(jī)能夠 LCDLM016L 進(jìn)行四種操作：寫(xiě)指令、讀狀態(tài)指令、寫(xiě)數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì) LM016L 的三個(gè)引腳（RS、R 和 E）進(jìn)行組合式指令輸入就可以實(shí)現(xiàn)以上四種，如表2-11 所示，通過(guò)對(duì)讀和寫(xiě)的順序可延時(shí)操作，輸入編碼即可對(duì) LCD 進(jìn)行讀寫(xiě).在輸入讀狀態(tài)指令之后查詢 LCD 是否忙碌.當(dāng) LCD 的忙標(biāo)志位為低電平時(shí)，才可以對(duì)其進(jìn)行其余三種操作.如下表為 LCD 狀態(tài)字格式，BF 反應(yīng) LCD 是否忙碌，如果 BF 為 1 則 LCD 忙碌，BF

53、 為 0 則 LCD 不忙.表 1-11LCD 狀態(tài)字格式Table LCD 1-11 status word formatBFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0BF 一直顯示值為 1，那么繼續(xù)等待知道 BF 值變?yōu)榱?，如?BF 值顯示值變?yōu)?0，那么就可以進(jìn)行其余三種操作.本次設(shè)計(jì) LCDLM016L 連接圖如下：221.3.9 光電報(bào)警電路圖 115LCDLM016L 連接圖Figure 1-15 LCDLM016Lconnection diagram在本次設(shè)計(jì)中，用蜂鳴器以及紅色二極管連接組成報(bào)警電路.利用 C51 單片機(jī) P2.6 對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行控制，分別對(duì)光電二極管（紅）和蜂鳴器進(jìn)行傳輸信號(hào)加以控制.當(dāng)探測(cè)到緊基千單片機(jī)的多功能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)急情況發(fā)生的時(shí)候，CO 氣體濃度超標(biāo)，溫度過(guò)高或者熱釋紅外探測(cè)器被觸發(fā)則主機(jī)就會(huì)發(fā)出信號(hào)使二極管閃爍，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警.此處采用兩個(gè)三極管發(fā)射級(jí)接地使 P3 口輸出的電信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和廣電二極管.的具體連接如下圖所示：圖 116光電報(bào)警系統(tǒng)電路Figure 1-16photoelectric alarm system c