基于單片機(jī)的居室報(bào)警系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)吉林大學(xué)珠海學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)基于單片機(jī)的居室報(bào)警系統(tǒng)系 別： 電子信息系專 業(yè) 名 稱： 通信工程學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名、職稱： 完成日期：年 月日摘 要雖然中國(guó)一直在進(jìn)行安居工程發(fā)展建設(shè)安全文明小區(qū)，但是面對(duì)著當(dāng)前復(fù)雜的社會(huì)治安環(huán)境和人們的私有財(cái)產(chǎn)不斷地增加，人口的不斷靠攏聚集增加，火災(zāi)隱患處處暗藏。人們?cè)诓煌纳鐣?huì)環(huán)境之下成長(zhǎng)都各具向異性，導(dǎo)致了時(shí)常發(fā)生入室盜竊，因此我們需要建設(shè)一個(gè)防盜防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)體系。雖然目前市面上都有各種智能居室安全報(bào)警系統(tǒng)

2、，但是由于這些系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生誤報(bào)，漏報(bào)等情況，而且造價(jià)高昂，普通用戶不能普及使用。所以我們非常有必要去研發(fā)一種廉價(jià)、實(shí)用、構(gòu)造簡(jiǎn)單、安全系數(shù)高的居室報(bào)警系統(tǒng)用來(lái)滿足目前我們?nèi)藗兩畎踩男枰?。本次設(shè)計(jì)所做的是以單片機(jī)作為居室報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心器件，搭配傳感器作為環(huán)境變量的識(shí)別傳到單片機(jī)進(jìn)行處理判斷，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。本設(shè)計(jì)的單片機(jī)是采用STC89C51作為該系統(tǒng)的核心元器件，配上DYP-ME003人體紅外傳感器、18B20溫度傳感器和煙霧識(shí)別傳感器來(lái)辨別環(huán)境中的變量，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)之后傳送給單片機(jī)處理,實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。這樣設(shè)計(jì)的系統(tǒng)既元器件廉價(jià)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔也穩(wěn)定和使用方便，利于推廣和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：防火；

3、防盜；報(bào)警Abstract Although China has been engaged in the development and construction of housing projects safe and civilized community, but the face of the current complex social security environment and peoples private property continue to increase, the population continues to move closer to the aggreg

4、ation increased fire hazards hidden everywhere. People in different social environments are growing each with the opposite sex, burglary led to frequent, so we need to build an anti-theft system, fire alarm system. Although the market has a variety of intelligent room security alarm systems, but the

5、se systems due to the frequent occurrence of false positives and false negatives, etc., but the high cost, the average user is not universal use. So we very necessary to develop a cheap, practical, simple structure, high safety factor bedroom alarm system to meet current security needs of our people

6、s lives. The design is done by the STC89C51 core device designed as a bedroom alarm system, with sensors as environment variables passed to the STC89C51 for processing recognition judgment, to achieve the alarm function. After the transfer of this design is the use of STC89C51 STC89C51 as the core c

7、omponents of the system, coupled with DYP-ME003 human infrared sensor, 18B20 temperature sensor and smoke sensor identification to identify environmental variables, converted into a digital signal to the STC89C51 processing, sound light alarm. Both components of such a system design cheap, simple st

8、ructure is stable and easy to use, conducive to the promotion and application.Keywords: fire; theft; alarm目 錄 TOC o 1-3 h z u 1 緒 論1.1 當(dāng)前社會(huì)背景隨著目前社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們生活水平的不斷提高，但是在我們身邊有著越來(lái)越多的隱患。為了及早地發(fā)現(xiàn)和報(bào)警，把我們的人身財(cái)產(chǎn)安全損失減到最低。那么災(zāi)自動(dòng)識(shí)別報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢僧嬋钡囊徊糠至?。而目前有很多的高層建筑物、商業(yè)建筑、工廠、密集住宅區(qū)，對(duì)消防報(bào)警系統(tǒng)的要求更加的嚴(yán)格核可。消防安全和消防設(shè)施作

9、用的發(fā)揮對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝和使用該系統(tǒng)顯得尤為重要?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)提醒人們火災(zāi)的發(fā)生一般都是通過(guò)環(huán)境中產(chǎn)生的煙霧、熱量等變量識(shí)別然后傳送到控制器再由控制器傳到各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)在大部分的企業(yè)都主要面向貨物存儲(chǔ)地、大型超市、高層公寓、酒店等的大型場(chǎng)所的報(bào)警系統(tǒng)研發(fā)。而忽視了再居民住宅區(qū)、學(xué)校教室等的小型防火樓房。不僅僅火災(zāi)給我們的生活帶來(lái)了威脅，盜竊事件也經(jīng)常威脅這我們。根據(jù)目前的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，由于我國(guó)人口分布不均，人口基數(shù)大，城市人口密集。因此城市中的人們都比較是在密集的住宅區(qū)定居。這些住宅區(qū)的主要特點(diǎn)是樓層較高和密集，人員流動(dòng)較大，安全防范要提高。因此我們很有必要要提高家庭電子防盜報(bào)警

10、系統(tǒng)。而本次設(shè)計(jì)也為了這種需求所設(shè)計(jì)的居室報(bào)警系統(tǒng)來(lái)滿足當(dāng)今社會(huì)的需求。2 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求本設(shè)計(jì)主要是硬件和軟件兩部分。硬件還有數(shù)據(jù)收集模塊、遠(yuǎn)程控制、報(bào)警等。因?yàn)閳?bào)警系統(tǒng)主要是檢測(cè)室內(nèi)溫度和煙霧的濃度識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能的。所以本居室報(bào)警系統(tǒng)的硬件主要由紅外線人體傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器、報(bào)警模塊、單片機(jī)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)居室遭到入侵時(shí)，裝在門窗檢測(cè)點(diǎn)上面的紅外探頭可以檢測(cè)到人體輻射出來(lái)的紅外能量，從而得知有人入侵，系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)相應(yīng)的處理把數(shù)據(jù)傳到單片機(jī)，然后實(shí)現(xiàn)了報(bào)警。而當(dāng)火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，居室中的煙霧濃度會(huì)升高，熱量也會(huì)升高，那么通過(guò)煙霧傳感器和溫度傳感器檢測(cè)到

11、變量，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī)，單片機(jī)分析處理后就會(huì)驅(qū)動(dòng)報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)報(bào)警。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路從這次的設(shè)計(jì)要求來(lái)以知道，硬件電路包括輸出/輸入電路、單片機(jī)、擴(kuò)展電路模塊等組成。本次基于單片機(jī)的居室報(bào)警系統(tǒng)包括了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)這兩部分。所以系統(tǒng)應(yīng)該包含如下圖的結(jié)構(gòu)，STC89C51單片機(jī)為核心控制、紅外檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、煙霧檢測(cè)模塊和AD采集這幾部分，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。溫度傳感器按鍵STC89C51 單片機(jī)溫度傳感器按鍵STC89C51 單片機(jī)信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理煙霧傳感器溫度、濃度顯示煙霧傳感器溫度、濃度顯示紅外人體傳感器聲光報(bào)警紅外人體傳感器聲光報(bào)警圖2

12、-1 防火防盜報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)于報(bào)警系統(tǒng)獲取識(shí)別信息的途徑主要有兩種。一種是對(duì)于環(huán)境中煙霧濃度的識(shí)別，另外一種是紅外光電管的識(shí)別。當(dāng)環(huán)境中的煙霧濃度升高時(shí)，單片機(jī)將會(huì)識(shí)別該轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，從而觸發(fā)中斷，傳到報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警。而第二種識(shí)別，平時(shí)在沒(méi)有遮擋物的時(shí)候，接收管可以接收到發(fā)射管發(fā)射出來(lái)的信號(hào)。當(dāng)有人入侵經(jīng)過(guò)，會(huì)遮擋住發(fā)射管，由于紅外線無(wú)法穿透物體，因此，接收管無(wú)法接收到信號(hào)，此時(shí)單片機(jī)會(huì)接收到一個(gè)高電平信號(hào)觸發(fā)中斷，產(chǎn)生了報(bào)警信號(hào)。3 核心單片機(jī)電路3.1 STC89C51系列單片機(jī)介紹本系統(tǒng)的主要控制核心是STC89C51系列單片機(jī)。它是具有低功耗，高性能，而且穩(wěn)

13、定的微控制器。在本系統(tǒng)中，它的主要任務(wù)就是通過(guò)中斷信號(hào)，來(lái)判斷是否發(fā)生了火災(zāi)和有人入侵居室，如果確實(shí)發(fā)生了火災(zāi)和有人進(jìn)入，就會(huì)觸發(fā)警報(bào)進(jìn)行報(bào)警。STC89C51系列單片機(jī)在電子產(chǎn)品領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用，它在單晶的片上，擁有8位的CPU和在系統(tǒng)可編程的Flash。它具有32個(gè)I/O口，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)4K的FLASH，4K字節(jié)閃存，128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 并且含有中斷、串口等外設(shè)。另外，STC89C51仍能夠進(jìn)行0HZ的與非運(yùn)算，具有省點(diǎn)的功能模式。在空閑模式下，可以停止一些不必要的操作，節(jié)省了系統(tǒng)的損耗的同時(shí)又能夠保持中斷串口等外設(shè)的正常工作。在掉電之后，程序仍不會(huì)丟失，保存

14、在存儲(chǔ)器中，晶振會(huì)停止震蕩，直到下次上電開(kāi)啟。其具體引腳如下：Vcc：電源電壓。 Vss：接地。XTAL1：接外部時(shí)鐘輸入端和片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器。XTAL2：作為片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器的輸出端。RST：作為復(fù)位信號(hào)輸入端。只有在高電平的時(shí)候才有效。如果要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作的話，那么只需要在這個(gè)引腳上面，加上2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平即可。EA/Vpp：輸入信號(hào)的時(shí)候，外部?jī)?chǔ)存器允許訪問(wèn)的控制信號(hào)。當(dāng)EA端高電平的時(shí)候，那么就會(huì)讀取存儲(chǔ)程序的存儲(chǔ)器。但是當(dāng)訪問(wèn)的PC值超過(guò)0FFFH時(shí)，它就會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)訪問(wèn)外部?jī)?chǔ)存器中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。而當(dāng)EA端輸出為低電平時(shí)，它就會(huì)只讀取外部?jī)?chǔ)存器，地址

15、為0000HFFFFH，此時(shí)片內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器將不起功能。Vpp作為引腳的另一個(gè)功能，作為輸入編程電壓。ALE/PROG：在訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)候，該引腳可以產(chǎn)生信號(hào)，鎖存地址，低8為的地址不能唄訪問(wèn)，確保了整個(gè)系統(tǒng)的安全。在平時(shí)，ALE會(huì)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，該信號(hào)的頻率為晶振的1/6。閃存的訪問(wèn)必須經(jīng)過(guò)ALE位的有效信號(hào)之后才能夠正常的開(kāi)始。如果ALE所存了地址，則該地址具有寫保護(hù)的特性。此外，該信號(hào)可以為程序存儲(chǔ)器提供相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)。在必要的時(shí)候，它還能夠禁止ALE操作放大地址單元D0位置，那是特殊放大寄存器區(qū)中程序存儲(chǔ)器INC的8EH。這樣指令A(yù)LE才會(huì)被應(yīng)用，同時(shí)該引腳將會(huì)在單片機(jī)內(nèi)部被拉高，并

16、且單片機(jī)在執(zhí)行外部程序的時(shí)候，此時(shí)信號(hào)線將失效。PSEN：片內(nèi)程序儲(chǔ)存器的讀選通程序存儲(chǔ)器信號(hào)。當(dāng)程序元需要訪問(wèn)外部空間的時(shí)候，該引腳會(huì)產(chǎn)生下降沿信號(hào)，用于觸發(fā)對(duì)外部存儲(chǔ)器的讀寫。此外，該引腳可以當(dāng)做外部存儲(chǔ)器的使能信號(hào)引腳。P0口：一個(gè)具有雙功能8位雙向I/O口。當(dāng)STC89C51增加外部存儲(chǔ)器時(shí)，以及P0口作為外部寄存器的地址總線，數(shù)據(jù)總線為分時(shí)復(fù)用端口。并且P0口也能夠作為I/O口使用，需要加一個(gè)上拉電阻，才可以變成準(zhǔn)雙向口。當(dāng)作為普通的I/O輸入時(shí)， 應(yīng)先向輸出的鎖存器端口外部的寄存器寫入數(shù)據(jù)1。而且P0口可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。P1口：是一個(gè)8位單功能的準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部有上拉

17、電阻。P1口是專為用戶使用的準(zhǔn)雙向I/O口，當(dāng)作為普通的I/O輸入時(shí)，應(yīng)先向端口的輸出鎖存器寫入1。P1口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P2口：是一個(gè)8位雙功能的準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部也有上拉電阻。當(dāng)作為地址輸出線，它可輸出高8位地址。P2口也可作為普通的I/O口使用。當(dāng)作為普通的I/O輸入時(shí)，先向輸出鎖存器寫入1。P2口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口：是一個(gè)8位有第二輸入功能的準(zhǔn)雙向I/O口，不存在高阻抗輸入狀態(tài)，有上拉電阻。P3口可作為通用的I/O口使用。當(dāng)作為通用的I/O輸入時(shí)，先向輸出鎖存器寫入1。P3口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。本設(shè)計(jì)選用STC89C51作為主控芯片，其管腳如圖3-

18、1所示。圖3-1 STC89C51的管腳圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)STC89C51如果需要正常工作，那么外部的晶振電路是必不可少的。因?yàn)樗a(chǎn)生的一個(gè)固定頻率的振蕩信號(hào)可以作為單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘基準(zhǔn)。單片機(jī)有兩個(gè)引腳XTAL1， XTAL2，兩端連接石英晶振，一個(gè)為輸入一個(gè)為輸出。外部連接兩個(gè)匹配電容。外部晶振的頻率越高，振蕩器產(chǎn)生的震蕩信號(hào)頻率越高，單片機(jī)的工作速度越快。但是并不是晶振越高越好，運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求振蕩器越高，對(duì)印制電路板的振蕩器工藝要求也高，即要求線間振蕩器的寄生電容要小振蕩器，過(guò)高的速度會(huì)降低51單片機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。3.3 晶振電路在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要使用的是STC8

19、9C51系列單片機(jī)和12MHZ的晶振，配上一個(gè)30PF的電容。晶振電路主要作用的是XTAL1和XTAL2這兩個(gè)引腳。XTAL1主要是用來(lái)輸出和支持內(nèi)部時(shí)鐘電路的工作，并且作為反向震蕩放大器，XTAL2作為來(lái)自反向振蕩的輸出。一般選取電容C1為10uf,電阻R1為10K。這是為了在上電的時(shí)候，RST腳的高電平可以保持兩個(gè)以上機(jī)器周期，如圖3-2所示。圖3-2 STC89C51單片機(jī)晶振電路3.4 復(fù)位電路STC89C51系列單片機(jī)的復(fù)位一般都是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)外部復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位引腳RST的。復(fù)位電路工作原理是給電源VCC上電的時(shí)候，電容C7進(jìn)行充電，電阻R6會(huì)出現(xiàn)電壓，從而使單

20、片機(jī)復(fù)位；然后，電容C7充電完畢，電阻R6上的復(fù)位電流降到0，電壓也降為0，那么單片機(jī)就進(jìn)入復(fù)位工作。工作期間，按下按鍵，那么電容C7就會(huì)放電復(fù)位，同時(shí)在電阻R6上會(huì)出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。S4復(fù)位松手，電容C7又復(fù)位充電，幾個(gè)毫秒后復(fù)位，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，如圖3-3所示。圖3-3 STC89C51單片機(jī)的復(fù)位電路4 溫度傳感電路4.1 DS18B20 介紹DS18B20，是一種常用的溫度傳感器。它體積較小，適用范圍較廣，抗干擾能力較強(qiáng)，檢測(cè)精準(zhǔn)等特點(diǎn)。它的主要特點(diǎn)是采集數(shù)據(jù)為數(shù)字信號(hào)，能夠直接傳給單片機(jī)處理。同時(shí)它可以提供9位的溫度讀數(shù)，顯示溫度。而且它是單線接口方式，只需要一條線就可以

21、使單片機(jī)與DS18B20實(shí)現(xiàn)雙向通訊，無(wú)須外接電源。4.2工作電路本設(shè)計(jì)DS18B20與單片機(jī)的P2.3相連，采集到溫度信號(hào)后，將數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的上限值（本文的上限值是：45 ），則LED紅燈點(diǎn)亮，蜂鳴器報(bào)警，數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度值，如圖4-1所示。 圖4-1 DS18B20工作電路5 煙霧傳感電路5.1 煙霧傳感器MQ-2 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 主要使用的是氣體。它的主要是由二氧化錫(SnO2)組成，這種材料的電導(dǎo)率是較低的。MQ-2的靈敏度很高，尤其是液化石油氣、氫氣，天然氣等。它的主要原理是電導(dǎo)率隨可燃?xì)怏w的濃度增大而增大。并且該價(jià)格便宜，安全可靠，是一種理想的氣體檢測(cè)傳感

22、器。因此，本設(shè)計(jì)采用MQ-2氣體傳感器作為報(bào)警器煙霧信息采集部分的核心，煙霧傳感器的外觀和結(jié)構(gòu)圖如圖5-1和圖5-2所示。圖5-1 MQ-2型傳感器的外觀圖5-2 MQ-2型傳感器的結(jié)構(gòu)圖5.2 MQ-2傳感器的介紹它對(duì)天然氣、液化石油氣等可燃?xì)怏w識(shí)別靈敏，反應(yīng)迅速，還能長(zhǎng)期持續(xù)工作，具備良好的重復(fù)利用。并且對(duì)于工作電壓的要求低，24V以下都能工作。并且加熱電壓為50.2V。這是由于它初期是穩(wěn)定狀態(tài)的，會(huì)吸附空氣中的水蒸氣，因此不能馬上進(jìn)入工作狀態(tài)。長(zhǎng)期不通電工作后必須要預(yù)熱幾分鐘，使粘附水蒸氣蒸發(fā)了，它才能夠正常工作。而在此我們稱為初期穩(wěn)定時(shí)間。5.3 ADC0832介紹 5.3.1 ADC

23、0832功能特點(diǎn)ADC0832是NS公司生產(chǎn)的8位分辨率的A / D轉(zhuǎn)換芯片，多達(dá)256的最大分辨率可適用普通模擬轉(zhuǎn)換的要求。芯片只需要32S轉(zhuǎn)換時(shí)間，輸出的是一個(gè)雙數(shù)據(jù)可以用作數(shù)據(jù)驗(yàn)證，以便減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定還有強(qiáng)大的性能。單獨(dú)的芯片使能輸入，使更多的設(shè)備連接和處理器控制變得更加方便。通過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入，就可以很容易地選擇通道來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。 5.3.2 ADC0832外部引腳及其說(shuō)明ADC0832各引腳說(shuō)明如下：CS片選使能，在低電平時(shí)有效。CH0，CH1兩路模擬輸入通道，或作為IN+/-使用。DI數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入端，選擇通道控制。DO數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換。CLK芯片時(shí)鐘輸入。V

24、cc/REF電源的輸入端和基準(zhǔn)電壓的輸入端。GND電源接地端。5.4 單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理ADC0832分別是通過(guò)CS，CLK，DO，DI這四個(gè)管腳與單片機(jī)相連。但由于在DO和DI通信時(shí)，它們不是在同一時(shí)間有效，而且還因?yàn)椋瑔纹瑱C(jī)接口是雙向的，所以一般我們將在一條線上并聯(lián)使用DO和DI。當(dāng)ADC0832沒(méi)有連接工作時(shí)，這是因?yàn)镃S輸入為高，則芯片不工作。當(dāng)需要A/D變換，則應(yīng)該終止CS中的第一件事情是拉低電平，并且需要保持低電平直到轉(zhuǎn)換結(jié)束。然而，芯片此時(shí)開(kāi)始的轉(zhuǎn)換，那么處理器將發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)到芯片的時(shí)鐘輸入端之前，接收第一時(shí)鐘信號(hào)，DI端都要高電平，這表明起始位。在此之前的第二

25、個(gè)和第三個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，在為了選擇信道的功能，DI輸入端一般有2位數(shù)據(jù)，其功能如表5-1：表5-1輸入形式配置位選擇通道CH0CH1CH0CH1差分輸入00+-01-單端輸入10-+11+由表5-1可知，當(dāng)配置位的差分輸入的CH0和CH1為0和0的時(shí)候，那么選擇通道CH0將會(huì)作為正輸入端IN+，CH1將會(huì)作為負(fù)輸入端IN-。當(dāng)配置位的差分輸入的CH0和CH1為0和1的時(shí)候，那么選擇通道CH0將會(huì)作為負(fù)輸入端IN-，CH1將會(huì)作為正輸入端IN+。當(dāng)配置位的單端輸入的CH0和CH1為1和0的時(shí)候，那么選擇通道CH0只進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置位的差分輸入的CH0和CH1為1和1的時(shí)候，那么選擇通道CH1

26、將會(huì)只進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。在收到第3時(shí)鐘脈沖，輸入電平DI端沒(méi)有任何效果，然后DO/DI端輸出的數(shù)據(jù)，以及將讀取數(shù)據(jù)DO。在收到的第1個(gè)與第4個(gè)時(shí)鐘脈沖將DO端從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出，然后接收每個(gè)脈沖，DO終端將輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)。直到前11個(gè)脈沖到來(lái)前，都輸出最低位數(shù)據(jù)，因此，在完成輸出數(shù)據(jù)的一個(gè)字節(jié)的目的。從該數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)相對(duì)的下一個(gè)字節(jié)也開(kāi)始，也就是從第11個(gè)時(shí)鐘脈沖輸出D0。然后，它會(huì)輸出8位數(shù)據(jù)，直到第19個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)的數(shù)據(jù)輸出，同時(shí)也標(biāo)志著這是第一次A/D轉(zhuǎn)換完成。5.5 A/D轉(zhuǎn)換電路 因?yàn)镸Q-2煙霧傳感器是電阻型的，所以需要串聯(lián)電阻。然后再經(jīng)過(guò)放大電路后，傳到ADC0832進(jìn)行采集，信號(hào)經(jīng)

27、過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換之后，傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理,如圖5-3所示：圖5-3 A/D轉(zhuǎn)換電路6 光電對(duì)管檢測(cè)電路紅外線接收管是用來(lái)接收和感應(yīng)紅外線光線的。通常接收管和發(fā)射器都是紅外線發(fā)射管成套運(yùn)用的。紅外光電對(duì)管的特征與原理如下：紅外線接收管接收紅外光電，它主要是將紅外光信號(hào)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體電器件，它的核心部分是有一個(gè)特殊材料的PN結(jié)，與普通的紅外光二極管主要區(qū)別是，紅外光線接收管為了更大接收面積的接受入射光線，它會(huì)盡量做大它的PN結(jié)面紅外光電積，同時(shí)電極的面積應(yīng)該越小，同時(shí)PN結(jié)的電結(jié)很淺，一般小于1微米。紅外線接收二極管的工作原理，主要是受到紅外光電反向電壓的作用。每當(dāng)有物體遮擋時(shí)，此時(shí)

28、紅外光電沒(méi)有受到光照，那么它的反向電流很小，我們稱之為暗電流。然而當(dāng)有紅外線光照時(shí)，受到強(qiáng)烈的光照，那么紅外線光子攜帶著能量進(jìn)入PN結(jié)后，把能量傳給束縛在共價(jià)鍵上被物體遮擋的電子，就會(huì)使少量這些電子的掙脫了共價(jià)鍵，產(chǎn)生了電子空穴對(duì)。它們?cè)诜聪螂妷旱淖饔?，?huì)發(fā)生漂移，同時(shí)在光照變大，反向電流也會(huì)更加的明顯變大，光照強(qiáng)度越大，反向電流也越大。通常我們稱這種特性“光電導(dǎo)”。在平時(shí)無(wú)遮擋物，接受管可以收到發(fā)射管發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，在發(fā)射管的輸出端會(huì)一直為低電平。當(dāng)有物體經(jīng)過(guò)，遮擋住發(fā)射管時(shí)，由于紅外線無(wú)法穿透物體，因此，接受管無(wú)法接收到信號(hào)，此時(shí)有高電平信號(hào)產(chǎn)生。具體的電路如圖6-1所示：圖6-1 光電傳

29、感器電路6.1 報(bào)警電路本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用蜂鳴器燈光作為報(bào)警警報(bào)。通過(guò)單片機(jī)接收溫度傳感器、氣體傳感器和紅外傳感器的數(shù)據(jù)，判斷環(huán)境變量來(lái)確定是否進(jìn)行報(bào)警。6.2 蜂鳴器當(dāng)單片機(jī)接收到的信號(hào)判斷為超過(guò)環(huán)境中的設(shè)定值時(shí)，就會(huì)把Q1導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，發(fā)出報(bào)警聲，如圖6-2所示：圖6-2 蜂鳴器報(bào)警電路6.3 按鍵設(shè)置電路在單片機(jī)上接上按鍵控制電路的兩端，一端是地線，另一端是P1口，如圖6-3所示：圖6-3 按鍵設(shè)置電路其中四個(gè)按鍵分別為紅外人體傳感器，控制煙霧濃度，控制火災(zāi)溫度，加減濃度和溫度上限值。按鍵1：代替紅外人體傳感器進(jìn)行仿真操作；按鍵2：火災(zāi)溫度值和煙霧濃度值設(shè)置按鍵，可以設(shè)置火災(zāi)溫度和煙霧

30、濃度的上限值，本設(shè)計(jì)的火災(zāi)溫度上限值為45，煙霧濃度上限值為2；按鍵3：增加預(yù)設(shè)環(huán)境中的煙霧濃度上限值和溫度上限值；按鍵4：減少預(yù)設(shè)環(huán)境中的煙霧濃度上限值和溫度上限值；6.4 LED燈光電路LED燈閃光報(bào)警電路，一端和地線相連，另一端和STC89C51的P3口相連。顯示火災(zāi)情況和居室入侵報(bào)警情況，電路圖如圖6-4所示。圖6-4 LED顯示電路6.5 顯示電路火災(zāi)報(bào)警顯示電路采用LED共陽(yáng)極數(shù)碼管，用來(lái)顯示環(huán)境中的溫度和煙霧的濃度。電路圖如圖6-5所示。圖6-5 顯示電路7 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 開(kāi) 始本次設(shè)計(jì)中，軟件編程部分主要解決的是識(shí)別判斷環(huán)境中的溫度傳感器、煙霧傳感器和紅外人體傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，

31、進(jìn)行判斷處理作出報(bào)警。其邏輯流程圖如圖7-1所示。 開(kāi) 始 檢測(cè)入侵 檢測(cè)入侵 檢測(cè)煙霧檢測(cè)溫度 進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換 進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換 單片機(jī)進(jìn)行單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理是否超過(guò)設(shè)置上限？是否有人入侵？ 是否超過(guò)設(shè)置上限？是否有人入侵？報(bào)警子程序報(bào)警子程序工作 是 否顯示環(huán)境中的溫度和煙霧濃度顯示環(huán)境中的溫度和煙霧濃度 返 回圖7-1 邏輯流程圖7.1 系統(tǒng)主程序在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，上電之后首先是對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。單片機(jī)中斷的初始化主要是為了更好的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)檢測(cè)信號(hào)的到來(lái)。在這之后，便開(kāi)始等待外部中斷的到來(lái)，當(dāng)環(huán)境中溫度煙霧濃度和紅外接收器產(chǎn)生變量，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電平變化，觸發(fā)中斷，產(chǎn)生報(bào)警。報(bào)警時(shí)，程

32、序控制LED燈進(jìn)行閃爍，如果單片機(jī)沒(méi)有接收環(huán)境中的變量時(shí)，則單片機(jī)處于等待中斷的模式。主程序主要是要進(jìn)行初始化，以及設(shè)置中斷的矢量和調(diào)用顯示等。7.2 溫度采集處理模塊開(kāi)始由于本次使用的是集成了數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變的溫度傳感器。所以不需要A/D轉(zhuǎn)換。為了方便展示本次設(shè)計(jì)，將溫度傳感器的報(bào)警溫度設(shè)定為40，在實(shí)際當(dāng)中其報(bào)警溫度為60。溫度采集轉(zhuǎn)換的流程圖如圖7-2所示：開(kāi)始對(duì)DS18B20對(duì)DS18B20進(jìn)行初始化輸入控制溫度輸入控制溫度讀取讀取環(huán)境中的溫度返回返回圖7-2 溫度采集流程圖7.3 煙霧采集處理模塊 7.3.1 標(biāo)度變換概念傳感器元器件檢測(cè)物理變量的方法，一般都是通過(guò)傳感器感受環(huán)境中的變量

33、，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后得到與被檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。也就是說(shuō)在不同的智能設(shè)備中，同樣的數(shù)字量所代表的是不一樣的。通常采用一定的處理技術(shù)將這些數(shù)字量轉(zhuǎn)換為具有不同綱量的相應(yīng)物理量，這一技術(shù)稱為標(biāo)度變換。 7.3.2 標(biāo)度變換的原理如果被測(cè)量物理量，它的變化范圍為A0-Am，物理量的實(shí)際測(cè)到數(shù)據(jù)量為Ax；A0對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是NO,Am對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是Nm，Ax對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是Nx;如果傳感器的整個(gè)采集系統(tǒng)是線性相關(guān)的，那么它的標(biāo)度變換公式就是：Ax=A0+(Am-A0)*(Nx-N0)/(Nm-N0) （7-1）在本設(shè)計(jì)中，由于采集的是負(fù)載電阻的電壓值，再而算得出煙霧傳感器的電阻值，從而求

34、得對(duì)應(yīng)的濃度值。則有：Ax=A0+(Am-A0)*(Nx-N0)/(Nm-N0)=0+(5-0)*( Nx-0)/(255-0)= Nx/51 （7-2） 7.3.3 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)上電就會(huì)驅(qū)動(dòng)ADC0832，IN0、IN1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)傳到單片機(jī)之后，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)存在儲(chǔ)存器，這是由中斷服務(wù)程序完成。注意：當(dāng)cs從高變?yōu)榈偷臅r(shí)候，就會(huì)選擇ADC0832。在時(shí)鐘的上升沿，ADC0832內(nèi)部的多路地址移位寄存器就會(huì)把DI端的數(shù)據(jù)存入。在第一時(shí)鐘周期中，DL是高電平，這意味著起始位置，那么將輸入兩個(gè)進(jìn)入配置位。當(dāng)啟動(dòng)位和配置位輸入了之后，選通模擬通道，此時(shí)轉(zhuǎn)換就開(kāi)始。從轉(zhuǎn)換開(kāi)始之后

35、，一個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)，就會(huì)使得選定的通道穩(wěn)定。緊接著它會(huì)在第4個(gè)時(shí)鐘下降沿的時(shí)候，輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。它會(huì)先輸出最高位(D7-DO)，在把轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出了之后，又會(huì)從最低位開(kāi)始再一次輸出數(shù)據(jù)(D7-DO)，這兩次發(fā)送的最低位會(huì)共享。 8 結(jié)束語(yǔ)智能家居防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的普及，能夠保障人們生命財(cái)產(chǎn)安全，可以有效的盡早對(duì)火災(zāi)發(fā)生發(fā)出警報(bào)，以及居室的非法入侵進(jìn)行報(bào)警。它是集防火防災(zāi)和人身生活安全的設(shè)備儀器。本次設(shè)計(jì)的居室報(bào)警系統(tǒng)主要由溫度傳感器，煙霧濃度傳感器和紅外人體傳感器構(gòu)成。DS18B20溫度傳感器它體積較小，使用環(huán)境廣泛，封裝多種多樣，適合小型設(shè)備的使用。MQ-2煙霧傳感器可以檢測(cè)多種可燃性氣體，成

36、本低，可靠性高，是一種理想的氣體檢測(cè)傳感器。它可以把環(huán)境中的煙霧濃度進(jìn)行氣-電的轉(zhuǎn)換器，而電導(dǎo)率會(huì)隨著可燃?xì)怏w濃度變化，轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路成數(shù)字信號(hào)，再發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行處理。DYP-ME003人體感應(yīng)傳感器是基于紅外線技術(shù)的元器件，它的靈敏度強(qiáng)，可靠性高，應(yīng)用廣泛。STC89C51單片機(jī)是一款低能耗、具有可編程的存儲(chǔ)器，而且應(yīng)用范圍廣泛，容易上手，價(jià)格便宜，擴(kuò)展性強(qiáng)，適合我們本次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。如果再在本次的設(shè)計(jì)系統(tǒng)上加以擴(kuò)展功能，就可以使本系統(tǒng)功能更加的完善和強(qiáng)大，可靠性和安全系數(shù)更高。附錄1 基于單片機(jī)的智能家居防火防盜報(bào)警系統(tǒng)仿真圖 附錄2 基于單片機(jī)的智能家居防火防盜報(bào)

37、警系統(tǒng)程序源代碼 參考文獻(xiàn)1 GB50116-98火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范M.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社.2 李群芳,肖看.單片機(jī)原理、界面及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ).北京:清華大學(xué)出版社,2005.3 譚浩強(qiáng)著.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,20064 張義和,王敏男,許宏昌，等.例說(shuō)51單片機(jī).北京:人民郵電出版社,2008.5 周麗娜.Protel99SE電路設(shè)計(jì)技術(shù).北京:中國(guó)鐵道出版社,20096 郁有文,常健，程繼紅等.傳感器原理及工程應(yīng)用（第三版）.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008.7 謝望.煙霧傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).儀器儀表用戶,2006,13(5):1-2.8 李永生,楊莉玲.半導(dǎo)體氣敏元件的選擇性研究.傳感器技術(shù), 2002(3): 13.9董