【正文】 4 湖南工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè) 設計任務書 系 部 電氣工程系 指導老師 劉云芳 職 稱 副教授 學生姓名 黃博宇 班 級 電信S2020224 學 號 24 設計題目 智能防火防盜報警系統(tǒng)設計 設計 內(nèi)容 目標 和 要求 畢業(yè)設計內(nèi)容和目標： 設計內(nèi)容 ： 針對國內(nèi)外的發(fā)展情況，可見住宅智能安全防范系統(tǒng)是我國未來智能住宅建設的重點發(fā)展方向。 【前言】 本課題要設計的智能住宅防盜防火報警系統(tǒng)是依托公共電話網(wǎng)做傳輸媒體的電話報警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的區(qū)域報警系統(tǒng)相比，它具有傳輸距離遠、硬件簡單、安裝方便的優(yōu)點，而對于實行物業(yè)管理的居民區(qū)以及機關、事業(yè)單位的辦公區(qū)則采用分戶對值班室的聯(lián)網(wǎng)方案。課題重點設計了前端探測器部分和自動撥號報警部分，最終完成了防盜防火的自動撥號報警功能。我覺得做畢業(yè)設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完設計，那些問題就迎刃而解了。繪 制系統(tǒng)硬件接線圖，并 進行系統(tǒng)仿真和實驗。 該數(shù)字式秒表通過按鍵控制可實現(xiàn) 開始 計時 、暫停 計時 、連續(xù) 計時 、清零和停止功能 。共陰極接法 ： 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構成公共陰極，使用時公共陰極接地。 顯示部分 方案：顯示部分采用動態(tài)顯示 。事實上，顯示器上任何時刻只有一個數(shù)碼 10 管有顯示。此方案成本低，而且單片機的 I/O 口占用較少，可以節(jié)約單片機 接口資源 ，而且功耗更低 。此數(shù)字式秒表的硬件整體結構如圖 11 所示。很大程度上減少總電路的復雜性，提高了所設計系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 此電路采用 12MHz 的石英晶體。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤是系統(tǒng)處于死鎖 狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵以重新啟動。按鍵電平復位是通過使復位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實現(xiàn)的。方便整個軟件的設計，也能讓我們使用起來更加方便。具體電路圖見附錄 A 與附錄 B。 制作電路板 PCB 圖見附錄 B。 (3).P2 口： 分別控制數(shù)碼管 LED0LED7 的位控碼驅(qū)動。程序見附錄 C。計數(shù)狀態(tài)下按下清零鍵，無效。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 程序仿真與結果 我們是在 Keil 軟件里編寫程序并編譯通過才能被硬件電路所應用。 20 (1). “ P.”顯示如圖 41 所示。經(jīng)過分其主要原因與硬件和軟件都有關。因為電子原件不可以就有我們所設計的那么理想（電容的容量，振晶的輸出頻率）所以會造成我們的時間準確。 設計心得 通過對數(shù)字式秒表的設計與制作，我們把理論與實際相結合。還有，一些阻值的 電阻與某些大小的電容根本就沒有這種型號的買，這樣我們不得不考慮改變設計電路中的參數(shù)，或者采用電路的等效方式來解決這樣的問題。 從剛剛接觸單片機開始，此設計是我迄今為止，編寫的最大的一個程序，在調(diào)試過程中，我學會了怎樣去根據(jù)實驗現(xiàn)象解決問 題，分析問題的所在點。故希望學校多多開設實驗課程。由于本人水平有限，在技術指標和論文寫作中可能存在一些缺陷，懇請各位老師和同學們批評指教。感謝我的老師，以及我的同學，在整個硬件電路的設計與制作過程中，他們都給了我很大的支持，是我從此次課程設計過程中獲益匪淺，本人對設計過程中給予了通力合作，以及精神的支持，的老師和同學深表感謝。 此次課程設計，學到了很多課內(nèi)學不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機應變，使我們在實際動手能力方面得到了較大的提高。比如在做 PCB 板時，因為缺乏經(jīng)驗把板上的線畫得太細了，焊盤太細導致后面的腐蝕環(huán)節(jié)稍微有點失誤將使電路板出現(xiàn)斷線，打孔后無焊盤等問題，把 PCB 板浸在三氯化鐵里浸得太久可能導致 PCB 板上的銅幾乎全都溶解了。 在電路設計過程中，我們學會了自己收集信息和處理信息的能力，為以后的學習和制作奠定了一定的基礎，數(shù)字式秒表看似簡單，但當我們自己著手設計與制作的時候我們才發(fā)現(xiàn)是困難重重的。軟件方面我們可以通過計算設計子程序去減少響應的時差。在一般情況下中斷響應時間通常無需考慮，但在精確定時的應用場合需知道中斷響應時間，以保證定時 的精確控制。 圖 42 準備計時狀態(tài) (3). 數(shù)字式秒表運行狀態(tài)的仿真如圖 43 所示。他編譯過程中他只能檢查出所編寫的語法錯誤，所以我們一步一步的去在硬件電路里仿真去達到我們所設計要求的功能?？傊?，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。目前支持的單片機類型有： 68000系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片。 Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。上電或復位后顯示“ P.”提示符，此時按 1 鍵便可開始計時。 (5).專用寄存器：定時器控制寄存器 TCON，通過設置該寄存器 TR0 位的狀態(tài)來控制定時 /計數(shù)器 0 的啟動 /停止；中斷允許寄存器 IE，通過設置該寄存器 EA/ET0位的狀態(tài)來設置定時 /計數(shù)器 0 中斷允許 /禁止；定時 /計數(shù)器工作方式寄存器TMOD，設置定時 /計數(shù)器 0 的工作方式。 (1).P0 口： 作為數(shù)碼管顯示器的段控。不易出現(xiàn)短線的現(xiàn)象和焊盤剝離的現(xiàn)象。 Protel99提供了一個集成的設計環(huán)境，包括了原理圖設計和 PCB 布線工具，集成的設計 文檔管理，支持通過網(wǎng)絡進行工作組協(xié)同設計功能 。此處使用四位一體共陰極數(shù)碼管，由于驅(qū)動電路決定了此處共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管均可以采用而且均采用共陽極代碼來編寫顯示程序，具體電路如圖 25 所示。復位操作有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。注意使用時只有在暫停狀態(tài)下才能繼續(xù)計時，只有在停止狀態(tài)下才能清零，在停止時不能繼續(xù)計時，在暫停時不能清零。 圖 21 單片機 AT89S52引腳圖 12 時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。 (8) 8 個中斷源； (9) 可編程中串行口； (10) 低功耗空閑和掉電方式。 8 個獨立式鍵盤分別接在單片機的 P1 口上，以及其他部分構成數(shù)字式秒表的硬件電路。為防止閃爍延時的時間在 1ms 左右，不能太長，也不能太短。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。 鍵盤部分 方案：鍵盤控制采用獨立式按鍵，每個按鍵的 一端 均接地， 另一端直接和 P1 口相連，在按鍵和 P1 口之間通過 10K 電阻與 +5V 電源相連。 對于 時鐘 ，它 有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現(xiàn)方法：一是用軟件實現(xiàn)，即用單片機內(nèi)部的可編程定時 /計數(shù)器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時間精度要求不高的場合；二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法 。 9 使用單片機 AT89S52 作為主要控制芯片，以四位一體共陽極數(shù)碼顯示管通過三極管驅(qū)動作為顯示部分， 設計一個具有特定功能的數(shù)字式秒表。平時看課本，這次看了，下次就忘了，主要是因為沒有動手實踐過吧！認識來源于實踐，實踐是認識的動 力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。在滿足各項性能指標的前提下，不僅要考慮到系統(tǒng)的易用性，還要努力降低成本，使其經(jīng)濟實用，在保證靈敏度的情況下，盡量降低誤報率，確保在同類產(chǎn)品中的競爭地位。 【方案的比較與評價】 該智能報警系統(tǒng)主要包含用戶端電子防盜防火系統(tǒng)及監(jiān)控管理控制中心兩大部分。 設計目的： 本課題所設計的防盜防火報警系統(tǒng)符合國家建設部對普及型住宅小區(qū)的要求，實現(xiàn)功能包括：能對住宅的火災實行自動報警；還能對盜竊以及入室搶劫實行自動報警；住宅設置緊急呼叫系統(tǒng)；用戶端自動報警器對各傳感器的信號進行檢測和控制；用戶端自動報警裝置對雙音多頻（ DTMF）編、譯碼器控制，使住宅通過電話網(wǎng)實現(xiàn)與相關部門（小區(qū)管理中心或 110 / 119 報警臺）之間的數(shù)據(jù)交換，設置簡潔，操作方便 。本課題要設計的智能住宅防盜防火報警系統(tǒng)是依托公共電話網(wǎng)做傳輸媒體的電話報警系 統(tǒng)，與傳統(tǒng)的區(qū)域報警系統(tǒng)相比，它具有傳輸距離遠、硬件簡單、安裝方便的優(yōu)點，而對于實行物業(yè)管理的居民區(qū)以及機關、事業(yè)單位的辦公區(qū)則采用分戶對值班室的聯(lián)網(wǎng)方案。本文所介紹的安全報警系統(tǒng)，是用雙絞線連接中央控制器和各用戶端自動報警器，實現(xiàn)前端報警器的報警數(shù)據(jù)采集；利用電話線，采用單片控制的 DTMF 通信方式實現(xiàn)自動撥號報警，既可提 高信息傳遞速度，又可解決前端報警器之間同時報警爭信道問題 。本課題內(nèi)容屬于硬件電路的設計與應用方面，實現(xiàn)過程包括電路原理設計、元器件（芯片）選擇與特性測試、分立元件面包板模擬、編制程序及軟件調(diào)試、 整體電路編程器調(diào)試、設計外觀及制版、產(chǎn)品抗干擾。而且還可以記住很多東西。畫出程序流程圖并編寫程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能。 數(shù)字式秒表的 方案介紹及工作原理說明 使用 AT89S52 單片機作為核心控制部件，采用 12M 晶體振蕩器及微小電容構成振蕩電路；采用 S8550 作為數(shù)碼 管的驅(qū)動部分；用兩個四位一體共陽極或共陰極數(shù)碼顯示管作為顯示部分，構成數(shù)字式秒表的主體結構，配合獨立式鍵盤和復位電路完成此秒表的復位、計時、連續(xù)、清零、停止各項功能。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,d