【正文】 然結(jié)果。目前歐美已有一些國家正在大力研究無線防盜探測報警系統(tǒng)，隨著時間的推移，這種產(chǎn)品在我國也會發(fā)展成為主流。作為住宅的一個組成部分，安全防范系統(tǒng)也必將向多功能、全方位、綜合性、智能化方向發(fā)展?？紤]設備成本與集中管理的需要，可將周界報警探測系統(tǒng)、住宅聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)加以集成和 第 3 頁 共 61 頁 綜合，構(gòu)成綜合防范體系。據(jù)統(tǒng)計，我國 70年代火災平均損失不到 億元 ， 80 年代火災平均損失接近 億元。 隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的 火災也越來越多，在我們生活的四周到處潛伏著火災隱患。利用單片機實現(xiàn)報警具有體積小、價格低、集成度高等突出優(yōu)點 ,利用單片機來開發(fā)防盜系統(tǒng)能使系統(tǒng)易于操作，且花費較小，因而具有廣泛的應用性 [6]。 本課題設計的家庭智能防火防盜報警系統(tǒng)開發(fā)設計方案是以單片機為核心，它利用無線通信和自動控制技術(shù)，通過無線網(wǎng)絡將家居內(nèi)的異常情況及時傳輸給用戶或保安人員。 (2)系統(tǒng)硬件設計。通過軟件程序的編寫來指導硬件實現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能。在編寫軟件程序時，避免中斷嵌套和在中斷中執(zhí)行復雜的任務 綜上所述，根據(jù)我對題目的研究與分析本文的主要內(nèi)容安排如下： 第一章：緒論，主要闡述本課題研究的意義與背景以及本文主要內(nèi)容； 第二章：系統(tǒng)總體設計，主要介紹所設計的防火、防盜系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，工作原理等相關內(nèi)容； 第三章：硬件系統(tǒng)設計，主要設計整個系統(tǒng)的硬件電路； 第 5 頁 共 61 頁 第四章：系統(tǒng)軟件程序設計，主要程序設 計； 第五章：系統(tǒng)調(diào)試及仿真，主要對軟件系統(tǒng)進行調(diào)試，無錯誤后燒錄到單片機進行硬件調(diào)試，對主要模塊進行了 Protues 仿真?；馂奶綔y器通過對火災發(fā)出的物理、化學現(xiàn)象（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測，將探測到的火情信號轉(zhuǎn)化成火警電信號傳遞給火災報警控制器。根據(jù)探測溫度參數(shù)的不同，一般可以將感溫型火災報警系統(tǒng)分為定溫式、溫差式等幾種。感煙型火災報警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。 (4)復合型火災報警系統(tǒng) 如果報警系統(tǒng)同時對溫度、煙霧和光輻射中的兩種或兩種以上參數(shù)做出響應，那么它就是復合型火災報警系統(tǒng)。 火災探測器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： (1)感煙探測器。還有一種叫光電感應探測器，它有一個發(fā)光元件和一個光敏元 第 8 頁 共 61 頁 件，平常光源發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達光敏元件上的光就顯著減弱，于 是光敏元件就把光強的變化變成電的變化，通過放大電路向人們報警。 (2)感溫探測器。這兩種探測器都屬定溫型，即當外界溫度超過某一限值時就會報警；還有一類是差溫型，升溫的速度超過特定值時，便會感應報警。物質(zhì)在燃燒時，由化學反應產(chǎn)生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應，轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)放大后，就能向人們報警。 防盜系統(tǒng)整體設計 本次家用防盜報警系統(tǒng)是一種新型的電子安全報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設計以AT89C51 為核心，將傳感器檢測技術(shù)、智能控制和無線電技術(shù)相結(jié)合，從而形成一個防盜報警系統(tǒng)。當兩部分靠得近時，處于報警守候狀態(tài)，當拉開一定距離后，便觸發(fā)報警系統(tǒng)。無線接收電路由超再生接收、放大、整形、譯碼電路組成，經(jīng)過一系列處理，可以產(chǎn)生直接驅(qū)動報警電路的電信號。它一方面要接收來自傳感器送來的溫度、煙霧對應的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對這兩種信號分別進行處理，以控制后續(xù)電路進行相應動作；與此同時查詢是否有鍵按下的請求。 AT89S52 是一 個低功耗、高性能的 CMOS 8 位單片機，片內(nèi) 含 8k Bytes(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)。片內(nèi)資源有 4組 I/O 控制端口、 3個定時器、 8個中斷、軟件設置低能耗模式、看門狗和斷電保護。 AT89S52 引腳圖 所示。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié) FLASH存儲器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器 [13]。當然 S51 也具備這一功能， C51 和 C52 都不具備 [14]。根據(jù)測量對象與測量環(huán)境、靈敏度、響應特性、線性范圍我選用 TGS202 氣體傳感器作為本火災探測的氣體傳感器，火災中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO， TGS202 氣 體傳感器能探測 CO2 ， CO，甲烷，煤氣等多種氣體，它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災中氣體的探測。 圖 TGS202 檢測電路 溫度傳感器的選擇 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877，LTM8874等等。 DS18B20 采用一線通信接口。一個控制功能指揮指示 DS18B20 的演出測溫。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。 DS18B20 封裝如圖 所示： 圖 DS18B20 封裝圖 無線通信模塊芯片的選擇 本文選用 nrf24L01 作為門控系統(tǒng)的無線通信模塊， nrf24L01 是由 NORDIC 生產(chǎn)的工作在 — 的 ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片。 極低的電流消耗：當工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為 0dBm 時電流消耗為 ，接收模式時為 ，掉電模式和待機模式下電流消耗更低。 圖 TLC549 的引腳圖 鍵盤輸入模塊芯片選擇 本系統(tǒng)的門控密碼輸入部分采用 HD7279(A)加 64 個獨立按鍵構(gòu)成的鍵盤電路。 第 16 頁 共 61 頁 圖 輸出 5V的電壓 如上圖所示， 圖 是輸出為 5V 的電路原理圖。如圖 是最小系統(tǒng)電路圖。 P0 口（ ~ 共 8 條引腳，即 39~32 腳 )：是雙向 8 位三態(tài) I／ O 口。在訪問外部存儲器時，它送出高 8 位地址。 表 31 P3 口的第二功能 引腳 第二功能 名稱 RXD 串行口接收數(shù)據(jù)輸入端 TXD 串行口發(fā)送數(shù)據(jù)輸出端 INT0 外部中斷 0 輸入端 INT1 外部中斷 1 輸入端 T0 外部計數(shù) 0 脈沖輸入端 T1 外部計數(shù) 1 脈沖輸入端 WR 寫外設控制信號輸出端 RD 讀外設控制信號輸出端 火災探測器的設計 火災是發(fā)生頻率比較高的災難，無論是電氣設備、煤氣泄漏還是人為的原因都有可能引發(fā)火災。 RS 是 英文 ―推 第 19 頁 共 61 頁 薦標準 ‖的縮寫， 232 為標識號， C 表示修改次數(shù)。將 TGS202 獲取到的模擬信號經(jīng)過前級放大電路和后續(xù)的二階低通濾波器整理后輸出為 A/D 的輸入信號。圖中 J2 為連接天線的管腳。 L298 內(nèi)含的功率輸出器件設計制作在一塊石英基片上，由于制作工藝的同一性，因而具有分立元件組合電路不可比擬的性能參數(shù)一致性，工作穩(wěn)定。相位是由內(nèi)部產(chǎn)生的，因此可減輕微處理機和程序設計的負擔。并且通過軟件開發(fā)，可以簡化 和減輕微型計算機的負擔。每橋的三級管的射極是連接在一起的，相應外接線端可用來連接外設傳感電阻。鍵盤是利用機械金屬點的結(jié)合和斷開來實現(xiàn)信息的輸入。非編碼鍵盤只簡單的提供行和列的矩陣，其它工作都靠軟件來完成，由于其經(jīng) 濟實用，目前在單片機應用系統(tǒng)中多采用這種辦法 [18]。在一個 EEPROM中，當 計算機 在使用的時候可頻繁地反復編程，因此 EEPROM 的壽命是一個很重要的設計考慮參數(shù)。 圖 EEPROM 電路 第 23 頁 共 61 頁 4 系統(tǒng)軟件設計 上一章介紹系統(tǒng)的硬件設計，當完成了系統(tǒng)的硬件設計后，接下來就是要在系統(tǒng)硬件的基礎上編寫程序。鑒于整個系統(tǒng)的硬件資源的有限以及實際應用的情況，本系統(tǒng)的軟件設計部分并沒有嵌入任何操作系統(tǒng)，通過中斷系統(tǒng)來調(diào)度各個任務。 AT89S52 單片機對傳感器檢測到的煙霧濃度和溫度信號進行實時監(jiān)控，將采集到的信號經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換、平均值法濾波、線性化一系列處理，將檢測值與報警限設定值相比較，并作出判斷是否報警，同時將檢測到的溫度、濃度信號送入顯示器顯示通道，通過 LED 將相關的溫度、濃度顯示。這部分實現(xiàn)的功能包括各種 I/O 輸入輸出狀態(tài)的設定、寄存器初始化、中斷使能等。如果采用一般的平均值法，則干擾信號將被 ―平均 ‖到計算結(jié)果上去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾 而引起的煙霧濃度采樣值的偏差。 Y N 開始 定時器初始化 開 中 斷 關閉蜂鳴器，打開綠燈 設定初值 是否保持報警初值 返回 第 26 頁 共 61 頁 圖 濾波子程序流程圖 （ 3）線性化子程序 本論文報警器使用的 TGS202 型傳感器的電阻是隨著可燃氣體濃度值的升高而降低的，因此輸入單片機的電壓也是隨之降低的。 為防止誤報，在程序設計上，對煙霧濃度和溫度進行快速重復檢測和延時報警，以區(qū)別出時管道中煙霧的泄露，還是由于暫時打開閥門產(chǎn)生的可燃煙霧的微量散失，防止誤報。其中的詳細模塊設計如 下文所示： 圖 門控主程序流程圖 門控模塊子程序 （ 1）數(shù)字按鍵處理子程序 數(shù)字按鍵處理子程序是來進行修改或輸入密碼的，分為兩個大部分，一個是輸入密碼，一個是修改密碼。 Y N 數(shù)字鍵處理子程序 輸入密碼否？ 修改密碼否？ 輸入 4~6 位密碼并保存密碼及密碼位數(shù) 返回 輸入 4~6 位密碼并保 存密碼及密碼位數(shù) Y N Y N 確認鍵處理子程序 輸入密碼否？ 修改密碼否？ 清 改 密 標 志 返回 調(diào)用密碼比較子程序并清除輸入標志 Y N 第 31 頁 共 61 頁 圖 確認鍵處理子程序流程圖 （ 3）密碼判斷子程序 輸入密碼并按下確認鍵后，啟動密碼判斷子程序，將從鍵盤獲取到的數(shù)字串與EEPROM 中存的密碼進行比較，并返回是否成功的呃標志。 圖 密碼修改子程序流程圖 （ 5）顯示處理子程序 顯示模塊要實時的顯示當前的操作內(nèi)容，本系統(tǒng)是通過 HD7279 來統(tǒng)一控制的，程序中只需要發(fā)送相應的操作碼即可，程序流程圖如圖 所示： N N Y Y 鎖是否開？ 修改密碼否？ 改密程序入口 輸入密碼位數(shù)送 R指針初始化 輸入 4~6 位新密碼并保存密碼 新密碼 R1 覆蓋原始密碼 R0 修改指針 循環(huán)次數(shù) R71=0？ 返回 N Y 第 33 頁 共 61 頁 圖 411 顯示處理子程序流程圖 圖 顯示子程序流程圖 （ 6）電機驅(qū)動子程序 單片機獲取到指令后控制電機驅(qū)動對步進電機進行控制，電機連著鎖芯，從而達到門的鎖定和解鎖狀態(tài)。 圖 鍵盤處理子程序 （ 8）門磁檢測及聲光報警子程序 門磁傳感器檢測到信號后將獲取到的數(shù)據(jù)經(jīng)過放大濾波后通過 A/D 然后傳給單片機并產(chǎn)生中斷單片機處理獲取到的數(shù)據(jù)，若超出限制，則將聲光報警系統(tǒng)的使能端拉高，從而開啟聲光報警系統(tǒng)。 聲光報警子程序 門磁檢測子程序 返回 中斷返回 555 芯片使能置 1驅(qū)動聲光報警 聲光報警 單片機外部中斷檢測到門磁信號 N Y Y N Y 接 收信號，開中斷 是否撤防 鎖開否？ 調(diào)用開鎖子程序 是否布防 鎖開否？ 調(diào)用上鎖子程序 中斷返回 N N Y 第 36 頁 共 61 頁 5 系統(tǒng)調(diào)試 單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)中除了必要的硬件外，同樣也離不開軟件，能夠直接被單片機執(zhí)行的是機器語言，但是機器與不便于讀寫和編寫。為了提高編寫程序的效率，改善程序的可讀性和可移植性，我們采用 C 語言作為開發(fā)軟件。如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而