【正文】 全兼容傳統(tǒng)的 80C51 的增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)。 STC89C52 有 40 個(gè)引腳，每個(gè)引腳的功能都比較簡單明了，所有的接口基本滿足了我的設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需要的功能，所以采用此款單片機(jī)作為這次安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主控制器。處于這個(gè)界面時(shí)，我們按下不同按鍵，可以進(jìn)入不同的功能參數(shù)調(diào)節(jié)模式，例如：按1 鍵為進(jìn)入時(shí)間調(diào)試模式，按 2 鍵為進(jìn)入預(yù)設(shè)時(shí)間段調(diào)試模式等。 5. 為了不干擾屋主正常生活，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)時(shí)段開啟熱釋電紅外報(bào)警功能，防止誤報(bào)警。 2 2 功能實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)概述 功能實(shí)現(xiàn) 根據(jù)市場需求分析和技術(shù)限制，本安防系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要求如下： 1. 可實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘和溫濕度的實(shí)時(shí)顯示。 遠(yuǎn)程的安防系統(tǒng)，使人們可以在任何地方 都能夠及時(shí)知曉布防空間所發(fā)生的險(xiǎn)情，因?yàn)楝F(xiàn)代家庭內(nèi)部的家電越來越多樣化和復(fù)雜化，導(dǎo)致室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、煤氣泄漏等危險(xiǎn)的概率越來越大，所以普通的監(jiān)控等單一的安防系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了用戶的需求和時(shí)代的發(fā)展了，安全防護(hù)設(shè)備應(yīng)當(dāng)不僅包括防盜功能，還應(yīng)具有監(jiān)控煤氣泄漏和火災(zāi)報(bào)警功能。Sensor。 本系統(tǒng)主要由 51 單片機(jī)、 GSM 模塊及各類傳感器組成，系統(tǒng)憑借穩(wěn)定、成熟的 GSM 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以及最直觀的中文短消息和電話形式，直接把屋子里發(fā)生的警情反映到您的手機(jī)屏幕上。在眾多安防設(shè)備中， 家用安防系統(tǒng)往往是人們尤為關(guān)注的一塊，然而 傳統(tǒng)的單一報(bào)警系統(tǒng)（煙霧噴灑、燃?xì)鈭?bào)警）在實(shí)際使用中暴露了很多隱患，例如：在發(fā)生燃?xì)庑孤┗蚧鹫臅r(shí)候，因?yàn)橄到y(tǒng)只是純粹的響鈴報(bào)警，在遠(yuǎn)處的屋主很難知道家里發(fā)生的警情，導(dǎo)致了財(cái)產(chǎn)損失進(jìn)一步加重。Singlechip。具有舒適、便捷、安全的生活環(huán)境才能算是一個(gè)理想的家庭生活環(huán)境，設(shè)計(jì)本安防系統(tǒng)的意義和目的就是確保每一個(gè)家庭住戶的生命和家庭財(cái)產(chǎn)安全。 這也是以一種物聯(lián)網(wǎng)的形式去實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，我相信這個(gè)方向會(huì)有很大的開發(fā)價(jià)值與廣闊的前景，希望可以從本次課題中試著去接近、去熟知、去掌握這個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。 4. 為了方便用戶對(duì)系統(tǒng)的操作，要求能通過物理按鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)模式對(duì)預(yù)設(shè)電子鐘時(shí)間和預(yù)設(shè)號(hào)碼進(jìn)行修改保存。當(dāng)系統(tǒng)初始化時(shí)，以 DS1302 作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為準(zhǔn)的時(shí)鐘信息和DHT11 溫濕度傳 感器采集的室內(nèi)空氣的溫濕度，都會(huì)顯示在 LCD1602 上。 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 單片機(jī)是一款運(yùn)行比較穩(wěn)定、快速和消耗功率低的比較經(jīng)典和常見的 MCU，因?yàn)樗拇a與 80C51 的編寫方式一樣，所以對(duì)于用戶來說上手比 3 較快。單片機(jī)引腳圖見圖 21。 4. 具有看門狗。 8. 有 32 個(gè)通用 I/O 口， P0 口要加上 上拉電阻才能作為普通的 I/O 口使用。 4 圖 21 STC89C52 引腳圖 GSM 模塊 GSM 模塊作為用戶手機(jī)和控制器之間數(shù)據(jù)交換的橋梁，在本系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，本系統(tǒng)使用 SIM900A GSM 模塊。在綜合對(duì)比功能、價(jià)格等因素后選擇使用此款 GSM 模塊。 3. 發(fā)射功率： EGSM900Mhz時(shí) 2W， DCS1800Mhz 時(shí) 1W。 5. 短信（ SMS）：支持 MT/MO/CB/TEXT 和 PDU 模式的短信，短信儲(chǔ)存在 SIM卡里。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中使用 PDU 模式中的 UCS2 編碼用于發(fā)送 Unicode 字符。 傳感器 為了檢測到不同類型的物理量，需要選擇不同類型的傳感器。它除了能允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將陽光和燈光等這樣的無檢測價(jià)值的紅外輻射隔離掉。傳感器可檢測多種可燃性氣體和部分煙霧顆粒， MQ2 傳感器對(duì)我們生活中常見的液化石油氣、天然氣和氫氣的檢測比較精準(zhǔn)，是一款適合多種場合應(yīng)用的低成本傳感器。該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超小的體積、極低的功耗、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。 DS1302 的三個(gè)接口與單片機(jī)相連接， CLK/EN/DATE 三個(gè)接口分別是傳輸時(shí)鐘頻率，使能信號(hào)和數(shù)據(jù)的。 原理框圖 系統(tǒng)硬件可分為幾個(gè)模塊，分別為 PL2303 串口模塊、單片機(jī)控制模塊、 GSM模塊、各類傳感器及人機(jī)交互等外設(shè)器件。 系統(tǒng)電源 供電是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，本安防系統(tǒng)分 兩個(gè)電源，一個(gè)是 GSM 自帶適配器 9 （ 12V,1A），為 GSM 模塊單獨(dú)供電用?？傠娫粗甘緹?4 點(diǎn)亮，電壓經(jīng)過高低頻濾波后，設(shè)置了一個(gè)總開關(guān)，以方便系統(tǒng)電源的管控。 除了充當(dāng)下載器， PL2303 還可以用做單片機(jī)與主機(jī)之間的串行通信接口，亦可以充當(dāng)其它外設(shè)與主機(jī)之間的通信接口。在電 路設(shè)計(jì)中，需要注意的是 P0 口的上拉電阻，因?yàn)?P0 口是集電極開路輸出，這種結(jié)構(gòu)是沒有輸出高電平的能力的，需要接上拉電阻才能輸出高電平。 11 圖 33 MCU 模塊電路 溫濕度傳感器電路 DHT11 溫濕度傳感器元器件有 4 個(gè)引腳，其中一個(gè)是 NC 腳（即不需要連接），所以在電路實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，只需要三個(gè)引腳就可以了，其信號(hào)輸出為單路數(shù)字信號(hào)輸出，通過 P4 排針和杜邦線跳線，我們可以靈活地選擇任意一個(gè)單片機(jī)空閑的 I/O 口作為 DHT11 的信號(hào)輸入，輸出口。 圖 35 蜂鳴器電路 DS1302 時(shí)鐘芯片電路 時(shí)鐘芯片的電路設(shè)計(jì)中，由于 DS1302 的 RST,I/O/SCLK 三個(gè)功能接口對(duì) I/O沒有什么特殊的要求，所以直接接入單片機(jī)三個(gè)相鄰 I/O 口（ ），方便后期 PCB 電路板的布線，這里需要注意的是，芯片有兩個(gè)電源接口， VCC2 為主電源接口，與系統(tǒng)的供電相連?；鹧?、紅外和可燃?xì)怏w傳感器與單片機(jī) ， ， 三個(gè)接口相連。所以在對(duì)本安防系統(tǒng)的編程中，我選擇了分模塊的編程方法，主=0 =1 =0 =1 =0 =1 讀紅外傳感 器開關(guān)量 讀氣敏傳感 器開關(guān)量 讀火焰?zhèn)鞲衅鏖_關(guān)量 關(guān)閉紅外 傳感器 Y 打開紅外傳感器 N 讀取時(shí)間和溫濕度 開始 初始化 時(shí)鐘時(shí)間是否在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi) 屋內(nèi)發(fā)聲報(bào)警 有火災(zāi)災(zāi)情 有可燃?xì)? 有人進(jìn)屋 15 要分為以下幾個(gè)模塊： (主函數(shù) ) 主函數(shù)主要起到對(duì)所有子程序的調(diào)用和在子程序之間建立相互聯(lián)系的一個(gè)主要程序，沒有在主程序中調(diào)用的函數(shù)不會(huì)被執(zhí)行。 (GSM 通信函數(shù) ) 函數(shù)中定義了單片機(jī)控制 GSM 模塊撥打電話和發(fā)送短信的函數(shù)，也將 AT指令和短信內(nèi)容存放在系統(tǒng)的變量中，方便函數(shù)的調(diào)用。所以將三個(gè)傳感器的程序放在同一個(gè) C 文件中。 16 圖 42 軟件運(yùn)行截圖 5 軟硬件 測試 17 硬件測試 為了讓系統(tǒng)按要求完成功能設(shè)定和保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，硬件電路和程序軟件測試和調(diào)試環(huán)節(jié)是必不可少的。 短路測試 :用萬用表的蜂鳴器檔檢測相鄰比較近或不能確定是否短路的電路，若短路，則蜂鳴器響。見圖 51。調(diào)試完畢重按按鍵 5 回到時(shí)鐘顯示模式。經(jīng)測試功能實(shí)現(xiàn)正常。 圖 58 屋主收到的警報(bào)信息 21 6 開發(fā)過程與調(diào)試心得 開發(fā)過程是一個(gè)磨練與提升自己的時(shí)間，在一開始的時(shí)候，一直在激發(fā)自己的創(chuàng)造力和想象力去思考自己做的安防系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)什么樣的 功能，要有哪些亮點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)展示給大家，這是一個(gè)頭腦風(fēng)暴般的過程，因?yàn)橐_定好了功能需求后才能根據(jù)功能區(qū)選擇相應(yīng)的元器件。最后選擇熱釋電紅外的原因是熱釋電紅外的測量范圍大、靈活性比較高，且隱蔽性也比較強(qiáng)。比如為了方便屋主正常上下班時(shí)不會(huì)被熱釋電紅外檢測到引起誤報(bào)警，就想出在預(yù)設(shè)時(shí)間段定時(shí)關(guān)掉熱釋電紅外的功能，這個(gè)功能就是在后期想出來并且融入到程序里面去的。 調(diào)試過程中，硬件的測試比較簡單的，花費(fèi)時(shí)間最多的要數(shù)軟件調(diào)試，不僅要考慮參數(shù)和數(shù)組的類型，還要考慮程序的優(yōu)化等。在系統(tǒng)完成階段，發(fā)現(xiàn)可燃?xì)鈧鞲衅骱拖到y(tǒng)板之間存在一些矛盾，需要外加一個(gè)獨(dú)立電源給可燃?xì)鈧鞲衅?，才能使系統(tǒng)正常工作，這個(gè)問題至今未獲得解答。就這樣一件件的對(duì)比，看過了很多相關(guān)的元器件資料，了解了很多參數(shù)。一次次的思想火花的迸出，一夜夜修改原理圖和 PCB 布局布線，讓我的原理圖、封裝庫和 PCB 板的繪制技巧在一層層提高。再回首，驚訝地發(fā)現(xiàn)自己的進(jìn)步是如此大，這一次的實(shí)踐，也讓我認(rèn)識(shí)到，在即將到來的社會(huì)的考驗(yàn)中，我們需要定下心里，去掉身上的毛刺和嬌躁，為每一份工作，做出自己最大的努力。在一開始的時(shí)候，自己選題的定位還比較低，是歐老師指引和鼓勵(lì)我去嘗試比較新穎和有挑戰(zhàn)性的題目。 其次，我還要感謝我親愛的同學(xué)們，有時(shí)候我們一起討論自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的情況，一起為大家的點(diǎn)子做點(diǎn)評(píng)， 一起面對(duì)各自在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的