【正文】 本系統(tǒng)由煙霧傳感器和熱釋電紅外探測(cè)器采集外部需要檢測(cè)的信號(hào)，將數(shù)據(jù)傳輸單片機(jī)內(nèi)部，控制程序觸發(fā)聲光報(bào)警電路和短信報(bào)警電路，短信報(bào)警模塊會(huì)給戶(hù)主發(fā)送報(bào)警信息，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控居室防火防盜報(bào)警的功能。電路設(shè)計(jì)包括：外部信號(hào)采集電路、MCU控制電路、聲光報(bào)警電路、短信報(bào)警電路和其他的電路組成。其中硬件電路中由MCU、輸入/輸出電路和外圍電路等組成，而軟件設(shè)計(jì)是在硬件電路的基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)目標(biāo)的所有工作程序的總稱(chēng)。通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量或者開(kāi)關(guān)信號(hào)后送到MCU，進(jìn)而由MCU完成數(shù)據(jù)比較、處理、及是否報(bào)警等控制任務(wù)。本設(shè)計(jì)采用的煙霧傳感器由SnO2半導(dǎo)體氣敏材料制作而成，所用半導(dǎo)體屬于N型半導(dǎo)體。本設(shè)計(jì)用的煙霧傳感器的一般特點(diǎn)：對(duì)一氧化碳、氫氣等可燃性氣體有很高的敏感度，特別是對(duì)烷類(lèi)可燃?xì)怏w更加靈敏；具有良好的重復(fù)性使用性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，初始穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間比較短，長(zhǎng)時(shí)間工作性能穩(wěn)定。再次通電使用時(shí)氣敏電阻達(dá)到穩(wěn)定工作所消耗的時(shí)間，被稱(chēng)為初期穩(wěn)定時(shí)間。被動(dòng)式紅外探測(cè)器件是利用熱釋電效應(yīng)來(lái)進(jìn)行探測(cè)的。當(dāng)熱釋電紅外傳感器檢測(cè)到有來(lái)自移動(dòng)目標(biāo)的輻射時(shí)，其內(nèi)部敏感材料的溫度將會(huì)升高，導(dǎo)致極化強(qiáng)度變?nèi)酰牧媳韺与姾蓽p少，一般我們將失去的這部分電荷稱(chēng)為熱釋電電荷。當(dāng)有人體突然進(jìn)入探測(cè)空間時(shí)，會(huì)造成紅外輻射能量的快速變化，紅外探測(cè)器將接收到的移動(dòng)人體與背景物體之間的紅外熱輻射能量大小的變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，電信號(hào)的大小，取決于敏感元件溫度變化的快慢，然后經(jīng)過(guò)后級(jí)比較器和狀態(tài)控制器產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)U，送到報(bào)警器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。熱釋電紅外線傳感器是80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型對(duì)人體輻射的紅外線高靈敏度傳感器。熱釋電紅外探測(cè)器的原理和特點(diǎn)：人體的體溫一般在三十七度左右，所以身體會(huì)發(fā)射特定波長(zhǎng)為十微米左右的紅外線。該探頭具有如下特點(diǎn)：(1)由于該探測(cè)器根據(jù)接收人體輻射為工作原理，所以?xún)?nèi)部需要對(duì)特定波長(zhǎng)為十微米左右的紅外線接收敏感。(5)菲尼爾濾光片具有不同的焦距從而滿(mǎn)足不同的要求，進(jìn)而安排不同的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)控越多的話，安全性越高。模塊內(nèi)部引腳如圖23所示圖23 GSM模塊內(nèi)部引腳圖SIM900A模塊主要特點(diǎn)：：易于客戶(hù)生產(chǎn)加工： 24*24*3mm：待機(jī)模式電流低于18mA、sleep模式低于2mA：～：GSM/GPRS 900/1800MHz：支持半速率、全速率、增強(qiáng)型速率，可以基于不同客戶(hù)設(shè)備通過(guò)AT命令調(diào)節(jié)回音抑制消除。電話）； STC89C51單片機(jī)的概述 STC89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)STC89C51單片機(jī)是美國(guó)愛(ài)特梅爾公司研發(fā)的低功耗并且功能強(qiáng)大的CMOS 8位MCU。STC89C51MCU可以提供高性?xún)r(jià)比的各類(lèi)控制領(lǐng)域。外時(shí)鐘源振蕩器和時(shí)序OSC程序存儲(chǔ)器4 KB ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256 B RAM/SFR定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 16 STC89C51CPU64 KB總線 擴(kuò)展控制器可編程 I/O可編程全雙工串行口內(nèi)中斷圖24 STC89C51 功能方塊圖外部事件計(jì)數(shù) 外中斷 控制 并行口 串行通信1. 中央處理器（CPU）CPU是單片機(jī)的核心，好比人的大腦一樣的，具有運(yùn)算、存儲(chǔ)和控制功能。3. 程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部ROM）程序寄存器普遍是指只讀存儲(chǔ)器，用只讀存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，斷電以后程序仍然存在，從而提高系統(tǒng)的安全可靠性。該串行口性?xún)r(jià)比較高，且有多種功能，可以作為收發(fā)器使用也可以作為寄存器。時(shí)鐘電路的作用是為MCU產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。綜上可知，STC89C51雖然只是一個(gè)集成芯片，但它已經(jīng)和一臺(tái)計(jì)算機(jī)基本相似，因?yàn)樗邆溆?jì)算機(jī)的基本組成部分。圖25 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖及引腳圖 STC89C51的管腳說(shuō)明ATMEL公司的STC89C51是一種高效微控制器。GND：接地。當(dāng)P1口管腳輸入1時(shí)，由于內(nèi)部上拉電阻的存在，端口會(huì)成為高電平，可用作輸入來(lái)用。所以作為輸入時(shí)，由于內(nèi)部上拉的存在，當(dāng)外部把P2口下拉為低電平時(shí)，P2口會(huì)有電流輸出。當(dāng)作為輸入的時(shí)候，由于被外部下拉而變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)P3口會(huì)有帶電流輸出。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，應(yīng)不接。當(dāng)器件采用外部時(shí)鐘源來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，XTAL2應(yīng)不接。很多公司從INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)買(mǎi)到了授權(quán)。3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)XTAL1和XTAL2分別作為反向放大器的輸入以及輸出。由于六個(gè)狀態(tài)周期構(gòu)成一個(gè)機(jī)器周期，而一個(gè)狀態(tài)周期又由二個(gè)振蕩周期組成，所以一個(gè)機(jī)器周期里面有十二個(gè)振蕩周期。圖31 時(shí)鐘電路圖 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)電路的復(fù)位包括上電后自動(dòng)復(fù)位以及外部按鍵手動(dòng)復(fù)位二中復(fù)位方法。如下圖32所示為復(fù)位電路。圖33 供電電路設(shè)計(jì)圖 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 圖34為聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。圖34 聲光報(bào)警電路 煙霧模塊電路設(shè)計(jì)煙霧檢測(cè)電路設(shè)計(jì)如圖35所示。圖35 煙霧檢測(cè)電路設(shè)計(jì)圖 其中LM393主要特點(diǎn)如下：。圖36 LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖這兩個(gè)熱釋電元件采用電極相反的二個(gè)元件，外部自然環(huán)境的輻射對(duì)兩個(gè)熱釋電元件的影響基本相同，其因此產(chǎn)生的熱釋電效應(yīng)也彼此抵消，輸出信號(hào)幾乎可以忽略，靈敏度也可以調(diào)節(jié)。熱釋電紅外傳感器由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成。在自然界，任何物體當(dāng)高于絕對(duì)溫度(273℃)時(shí)都將會(huì)紅外光譜。進(jìn)而產(chǎn)生△T并將△T輸出到外圍電路，后續(xù)電路采集處理后就會(huì)有報(bào)警信號(hào)輸出。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)供電5V串聯(lián)1N4007二極管做模塊供電電源，因?yàn)槎O管有壓降作用，正好可以使供電電源電壓在額定電壓之內(nèi)。軟件從功能上來(lái)分可分為二個(gè)部分：一部分是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)軟件設(shè)計(jì)的樞紐，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所有執(zhí)行模塊和控制著的關(guān)系。軟件設(shè)計(jì)是把許多事物和問(wèn)題抽象起來(lái)，并且抽象它們不同的層次和角度。其報(bào)警原理：控制三極管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間來(lái)驅(qū)動(dòng)GSM模塊向用戶(hù)發(fā)送報(bào)警短信。 主程序工作流程圖根據(jù)本設(shè)計(jì)的工作原理結(jié)合設(shè)計(jì)的硬件部分可得出系統(tǒng)的程序工作流程圖如圖41所示圖中通電后系統(tǒng)開(kāi)始初始化，初始化程序如下：void Uart_init(){ TMOD= 0X20。 // 定時(shí)器1啟動(dòng) SM0=0。 // 串口中斷應(yīng)許 EA=1。 } } 從程序可以看出，系統(tǒng)會(huì)一直進(jìn)行按鍵的掃描和短信模塊的控制程序，然后來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的程序。 按鍵掃描流程圖 按鍵掃描程序如下： if(key1==0) { LED_B=0。其中while(key1==0)。其中按鍵掃描流程圖如圖42所示:掃描按鍵是否 按下？再次確認(rèn)按鍵是否按下？執(zhí)行相應(yīng)函數(shù)開(kāi)始否是否是圖42 按鍵掃描流程圖 信號(hào)采集電路流程圖設(shè)計(jì)中采用了煙霧傳感器和熱釋電紅外傳感器進(jìn)行輸入信號(hào)的采集，信號(hào)采集流程圖如圖43所示：圖43 信號(hào)采集電路流程圖 數(shù)據(jù)采集采集完畢？信號(hào)采集結(jié)束系統(tǒng)初始化檢測(cè)有無(wú)煙霧/可燃?xì)怏w有無(wú)盜賊入侵信號(hào)經(jīng)處理輸出低電平開(kāi)始 否否信號(hào)采集結(jié)束 是是信號(hào)經(jīng)處理輸出低電平否是 當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，指示燈在開(kāi)始閃爍20下后常亮，當(dāng)采集到有煙霧信號(hào)時(shí)，綠燈就開(kāi)始閃爍；紅外傳感器也是在接收到報(bào)警信號(hào)后綠燈閃爍。然后聲光報(bào)警結(jié)束，綠燈繼續(xù)閃爍然后恢復(fù)常亮，整個(gè)周期為一分鐘左右。 熱釋電報(bào)警仿真 當(dāng)布防按鈕按下后，LED二極管D1開(kāi)始閃爍，閃爍20下后二極管D2開(kāi)始常亮。當(dāng)煙霧按鈕接低電平時(shí)，發(fā)光二極管D1開(kāi)始亮三秒然后熄滅，這三秒代表單片機(jī)正在通過(guò)GSM發(fā)短信報(bào)警。圖53 煙霧報(bào)警仿真圖 緊急報(bào)警仿真圖54 緊急報(bào)警仿真圖 緊急按鍵按下時(shí)結(jié)果仿真圖如圖54所示： 當(dāng)按下緊急按鈕的時(shí)候，無(wú)論系統(tǒng)是否處于布防狀態(tài)，系統(tǒng)都會(huì)給GSM發(fā)送控制指令，從而發(fā)送報(bào)警短信。該設(shè)計(jì)以STC89C51單片機(jī)為核心，煙霧傳感器和熱釋電紅外傳感器為外部傳感器采集信號(hào)，GSM短信報(bào)警以及聲光報(bào)警的防火防盜系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中并不是一帆風(fēng)順的，也遇到過(guò)很多問(wèn)題，例如：（1）電路焊接好后，可能會(huì)出現(xiàn)某些連線錯(cuò)或接觸不良。（3）電路板可能需要添加或刪除某些功能。 雖然遇到了很多問(wèn)題，但在老師和同學(xué)的幫助下都解決了，很好的鍛煉了動(dòng)手和思考能力。致謝在一開(kāi)始定題時(shí)我很迷茫，不知道該選什么題目，不知道什么難度的題目適合自己，在我的導(dǎo)師楊俊起老師的悉心指導(dǎo)下以及同學(xué)們的熱心推薦分析下，結(jié)合自身我最終確定了該題目。另外還要感謝幫助我的同學(xué)，感謝你們耐心的指導(dǎo)和講解，給了我很大的幫助。再次感謝老師和同學(xué)們的關(guān)心和幫助。 //緊急報(bào)警sbit BUZZ=P0^4。 //布防指示燈sbit LED_S=P2^0。uchar code somebody1[] =70DF96FE6D535EA68FC79AD8FF0C8BF76CE8610F3002。bit flag_rsd=1。uchar TIME_ALAM=0。bit flag_alam。void delay(uint z)//延時(shí)函數(shù){ uint x,y。y0。 TL1=0Xfd。 //方式1 REN=0。 while(!TI)。 //delay_uart(1)。 if(TIME_50ms=400) { TIME_50ms=0。 again=1。 if(flag_alam==1) { if(flag_continue==0) { flag_continue=1。 flag_continue=0。 TIME_50ms=0。amp。 flag_time_start=1。//撤防 if(key2==0) { BUZZ=1。 flag_time_start=0。 } if(key3==0) { delay(5)。 }} void GSM_work(){ unsigned char send_number。 if(((rsd==0||yanwu==0)amp。again==1)||SOS==1) { delay(100)。 BUZZ=1。 //這個(gè)是用來(lái)發(fā)送 讀取或者撰寫(xiě)短信// delay(200)。 //信息發(fā)送指令 AT+CMGS=// SendASC(39。send_number11。 SendASC(39。339。39。)。 //發(fā)送換行指令// delay(200)。amp。flag_yanwu==0amp。amp。 delay(200)。 flag_alam=1。 flag_BF=1。 } delay(2000)。 }} void main(){ Uart_init(