【正文】 4 湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 系 部 電氣工程系 指導(dǎo)老師 劉云芳 職 稱(chēng) 副教授 學(xué)生姓名 黃博宇 班 級(jí) 電信S2020224 學(xué) 號(hào) 24 設(shè)計(jì)題目 智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 目標(biāo) 和 要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和目標(biāo)： 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ： 針對(duì)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況，可見(jiàn)住宅智能安全防范系統(tǒng)是我國(guó)未來(lái)智能住宅建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。 【前言】 本課題要設(shè)計(jì)的智能住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)是依托公共電話網(wǎng)做傳輸媒體的電話報(bào)警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)相比，它具有傳輸距離遠(yuǎn)、硬件簡(jiǎn)單、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)于實(shí)行物業(yè)管理的居民區(qū)以及機(jī)關(guān)、事業(yè)單位的辦公區(qū)則采用分戶對(duì)值班室的聯(lián)網(wǎng)方案。課題重點(diǎn)設(shè)計(jì)了前端探測(cè)器部分和自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警部分，最終完成了防盜防火的自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警功能。我覺(jué)得做畢業(yè)設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。繪 制系統(tǒng)硬件接線圖，并 進(jìn)行系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)。 該數(shù)字式秒表通過(guò)按鍵控制可實(shí)現(xiàn) 開(kāi)始 計(jì)時(shí) 、暫停 計(jì)時(shí) 、連續(xù) 計(jì)時(shí) 、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(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。 顯示部分 方案：顯示部分采用動(dòng)態(tài)顯示 。事實(shí)上，顯示器上任何時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼 10 管有顯示。此方案成本低，而且單片機(jī)的 I/O 口占用較少，可以節(jié)約單片機(jī) 接口資源 ，而且功耗更低 。此數(shù)字式秒表的硬件整體結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。很大程度上減少總電路的復(fù)雜性，提高了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 此電路采用 12MHz 的石英晶體。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤是系統(tǒng)處于死鎖 狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實(shí)現(xiàn)的。方便整個(gè)軟件的設(shè)計(jì)，也能讓我們使用起來(lái)更加方便。具體電路圖見(jiàn)附錄 A 與附錄 B。 制作電路板 PCB 圖見(jiàn)附錄 B。 (3).P2 口： 分別控制數(shù)碼管 LED0LED7 的位控碼驅(qū)動(dòng)。程序見(jiàn)附錄 C。計(jì)數(shù)狀態(tài)下按下清零鍵，無(wú)效。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤(pán)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(hào)發(fā)生器等。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)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(shí)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(jié)果 我們是在 Keil 軟件里編寫(xiě)程序并編譯通過(guò)才能被硬件電路所應(yīng)用。 20 (1). “ P.”顯示如圖 41 所示。經(jīng)過(guò)分其主要原因與硬件和軟件都有關(guān)。因?yàn)殡娮釉豢梢跃陀形覀兯O(shè)計(jì)的那么理想（電容的容量，振晶的輸出頻率）所以會(huì)造成我們的時(shí)間準(zhǔn)確。 設(shè)計(jì)心得 通過(guò)對(duì)數(shù)字式秒表的設(shè)計(jì)與制作，我們把理論與實(shí)際相結(jié)合。還有，一些阻值的 電阻與某些大小的電容根本就沒(méi)有這種型號(hào)的買(mǎi)，這樣我們不得不考慮改變?cè)O(shè)計(jì)電路中的參數(shù)，或者采用電路的等效方式來(lái)解決這樣的問(wèn)題。 從剛剛接觸單片機(jī)開(kāi)始，此設(shè)計(jì)是我迄今為止，編寫(xiě)的最大的一個(gè)程序，在調(diào)試過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了怎樣去根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解決問(wèn) 題，分析問(wèn)題的所在點(diǎn)。故希望學(xué)校多多開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程。由于本人水平有限，在技術(shù)指標(biāo)和論文寫(xiě)作中可能存在一些缺陷，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)們批評(píng)指教。感謝我的老師，以及我的同學(xué)，在整個(gè)硬件電路的設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中，他們都給了我很大的支持，是我從此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中獲益匪淺，本人對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予了通力合作，以及精神的支持，的老師和同學(xué)深表感謝。 此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問(wèn)題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，使我們?cè)趯?shí)際動(dòng)手能力方面得到了較大的提高。比如在做 PCB 板時(shí)，因?yàn)槿狈?jīng)驗(yàn)把板上的線畫(huà)得太細(xì)了，焊盤(pán)太細(xì)導(dǎo)致后面的腐蝕環(huán)節(jié)稍微有點(diǎn)失誤將使電路板出現(xiàn)斷線，打孔后無(wú)焊盤(pán)等問(wèn)題，把 PCB 板浸在三氯化鐵里浸得太久可能導(dǎo)致 PCB 板上的銅幾乎全都溶解了。 在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們學(xué)會(huì)了自己收集信息和處理信息的能力，為以后的學(xué)習(xí)和制作奠定了一定的基礎(chǔ)，數(shù)字式秒表看似簡(jiǎn)單，但當(dāng)我們自己著手設(shè)計(jì)與制作的時(shí)候我們才發(fā)現(xiàn)是困難重重的。軟件方面我們可以通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)子程序去減少響應(yīng)的時(shí)差。在一般情況下中斷響應(yīng)時(shí)間通常無(wú)需考慮，但在精確定時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)合需知道中斷響應(yīng)時(shí)間，以保證定時(shí) 的精確控制。 圖 42 準(zhǔn)備計(jì)時(shí)狀態(tài) (3). 數(shù)字式秒表運(yùn)行狀態(tài)的仿真如圖 43 所示。他編譯過(guò)程中他只能檢查出所編寫(xiě)的語(yǔ)法錯(cuò)誤，所以我們一步一步的去在硬件電路里仿真去達(dá)到我們所設(shè)計(jì)要求的功能。總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。目前支持的單片機(jī)類(lèi)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(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。上電或復(fù)位后顯示“ P.”提示符，此時(shí)按 1 鍵便可開(kāi)始計(jì)時(shí)。 (5).專(zhuān)用寄存器：定時(shí)器控制寄存器 TCON，通過(guò)設(shè)置該寄存器 TR0 位的狀態(tài)來(lái)控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 的啟動(dòng) /停止；中斷允許寄存器 IE，通過(guò)設(shè)置該寄存器 EA/ET0位的狀態(tài)來(lái)設(shè)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 中斷允許 /禁止；定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作方式寄存器TMOD，設(shè)置定時(shí) /計(jì)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(pán)剝離的現(xiàn)象。 Protel99提供了一個(gè)集成的設(shè)計(jì)環(huán)境，包括了原理圖設(shè)計(jì)和 PCB 布線工具，集成的設(shè)計(jì) 文檔管理，支持通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作組協(xié)同設(shè)計(jì)功能 。此處使用四位一體共陰極數(shù)碼管，由于驅(qū)動(dòng)電路決定了此處共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管均可以采用而且均采用共陽(yáng)極代碼來(lái)編寫(xiě)顯示程序，具體電路如圖 25 所示。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。注意使用時(shí)只有在暫停狀態(tài)下才能繼續(xù)計(jì)時(shí)，只有在停止?fàn)顟B(tài)下才能清零，在停止時(shí)不能繼續(xù)計(jì)時(shí)，在暫停時(shí)不能清零。 圖 21 單片機(jī) AT89S52引腳圖 12 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。 (8) 8 個(gè)中斷源； (9) 可編程中串行口； (10) 低功耗空閑和掉電方式。 8 個(gè)獨(dú)立式鍵盤(pán)分別接在單片機(jī)的 P1 口上，以及其他部分構(gòu)成數(shù)字式秒表的硬件電路。為防止閃爍延時(shí)的時(shí)間在 1ms 左右，不能太長(zhǎng)，也不能太短。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 鍵盤(pán)部分 方案：鍵盤(pán)控制采用獨(dú)立式按鍵，每個(gè)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(guò) 10K 電阻與 +5V 電源相連。 對(duì)于 時(shí)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(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，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(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場(chǎng)合；二是用專(zhuān)門(mén)的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)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(jī) AT89S52 作為主要控制芯片，以四位一體共陽(yáng)極數(shù)碼顯示管通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)作為顯示部分， 設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的數(shù)字式秒表。平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，主要是因?yàn)闆](méi)有動(dòng)手實(shí)踐過(guò)吧！認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng) 力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)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(jì)實(shí)用，在保證靈敏度的情況下，盡量降低誤報(bào)率，確保在同類(lèi)產(chǎn)品中的競(jìng)爭(zhēng)地位。 【方案的比較與評(píng)價(jià)】 該智能報(bào)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(shè)計(jì)目的： 本課題所設(shè)計(jì)的防盜防火報(bào)警系統(tǒng)符合國(guó)家建設(shè)部對(duì)普及型住宅小區(qū)的要求，實(shí)現(xiàn)功能包括：能對(duì)住宅的火災(zāi)實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；還能對(duì)盜竊以及入室搶劫實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；住宅設(shè)置緊急呼叫系統(tǒng)；用戶端自動(dòng)報(bào)警器對(duì)各傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和控制；用戶端自動(dòng)報(bào)警裝置對(duì)雙音多頻（ DTMF）編、譯碼器控制，使住宅通過(guò)電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與相關(guān)部門(mén)（小區(qū)管理中心或 110 / 119 報(bào)警臺(tái)）之間的數(shù)據(jù)交換，設(shè)置簡(jiǎn)潔，操作方便 。本課題要設(shè)計(jì)的智能住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)是依托公共電話網(wǎng)做傳輸媒體的電話報(bào)警系 統(tǒng)，與傳統(tǒng)的區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)相比，它具有傳輸距離遠(yuǎn)、硬件簡(jiǎn)單、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)于實(shí)行物業(yè)管理的居民區(qū)以及機(jī)關(guān)、事業(yè)單位的辦公區(qū)則采用分戶對(duì)值班室的聯(lián)網(wǎng)方案。本文所介紹的安全報(bào)警系統(tǒng)，是用雙絞線連接中央控制器和各用戶端自動(dòng)報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)前端報(bào)警器的報(bào)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警，既可提 高信息傳遞速度，又可解決前端報(bào)警器之間同時(shí)報(bào)警爭(zhēng)信道問(wèn)題 。本課題內(nèi)容屬于硬件電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面，實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括電路原理設(shè)計(jì)、元器件（芯片）選擇與特性測(cè)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(shè)計(jì)外觀及制版、產(chǎn)品抗干擾。而且還可以記住很多東西。畫(huà)出程序流程圖并編寫(xiě)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(shuō)明 使用 AT89S52 單片機(jī)作為核心控制部件，采用 12M 晶體振蕩器及微小電容構(gòu)成振蕩電路；采用 S8550 作為數(shù)碼 管的驅(qū)動(dòng)部分；用兩個(gè)四位一體共陽(yáng)極或共陰極數(shù)碼顯示管作為顯示部分，構(gòu)成數(shù)字式秒表的主體結(jié)構(gòu)，配合獨(dú)立式鍵盤(pán)和復(fù)位電路完成此秒表的復(fù)位、計(jì)時(shí)、連續(xù)、清零、停止各項(xiàng)功能。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻與輸入端相連。 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,d