【正文】 首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因?yàn)閭鞲衅餍枰A(yù)熱一段時(shí)間才能正常采集煙霧和溫度信息。首先設(shè)定定時(shí)器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時(shí)，及時(shí)對氣體濃度和溫度進(jìn)行采樣。電壓值與氣體濃度之間是非線性的關(guān)系，為了實(shí)時(shí)顯示煙霧濃度需要對其進(jìn)行線性化處理。其設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示： 首先它會進(jìn)行判斷是否輸入密碼，若輸入密碼，則保存輸入的密碼以及密碼位數(shù)，初始化 顯示處理 鍵掃、求鍵號 鍵處理 有鍵按下否 ? 輸入鍵處理 確認(rèn)鍵處理 修改密碼鍵處理 數(shù)字鍵處理 開始 N Y 第 30 頁 共 61 頁 若非輸入密碼則判斷是否需要修改密碼，同樣，調(diào)用修改密碼程序并保存修改后的密碼及密碼位數(shù)。程序流程圖如圖 所示。早期在研制單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，大多以匯編語言作為軟件工具，而后期廣泛采用的是 C 語言，這是因?yàn)?C 語言是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言，可讀性和可移植性都非常好，采用 C 語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序的周期短，而且調(diào)試和排錯(cuò)也比較 簡單。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、WIN20xx、 WINXP 等操作系統(tǒng)。流程圖如圖 所示。程序流程圖如圖 所示。然后顯示模塊顯示初值，并等待按鍵事件，若有按鍵按下則進(jìn)行相應(yīng)的按鍵處理，處理完按鍵事件后繼續(xù)等待下一次按鍵，如圖 所示。 操作流程如下圖所示，首先設(shè)定采樣次數(shù)，調(diào)用 A/D 采樣子程序進(jìn)行采樣，每次采樣完采樣次數(shù)自增 1，當(dāng)達(dá)到采樣達(dá)到提前設(shè)定的采樣次數(shù)后對采樣值進(jìn)行處理，即先排序，去掉第一個(gè)個(gè)最后一個(gè)最大最小值，將剩余的第 2 到第 9 個(gè)采樣值累加求和，再求平均，最后將處理后的數(shù) 據(jù)送入寄存器存儲。 第 24 頁 共 61 頁 圖 火災(zāi)監(jiān)控主程序流程圖 火災(zāi)監(jiān)控各部分子程序 （ 1）初始化子程序 主程序初始化流程圖如下 圖所示。但是大體的流程是一樣的，都是先進(jìn)行硬件系統(tǒng)的初始化，然后等待傳感器或輸入設(shè)備獲取外部信號，緊接著實(shí)現(xiàn)所要的功能。不像 EPROM 芯片，EEPROM不需從 計(jì)算機(jī) 中取出即可修改。 鍵盤電路設(shè)計(jì) 鍵盤電路是人機(jī)對話的重要組成部分，它 主要實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳輸命令等功能，是人機(jī)交互不可缺少的一種輸入方式。這種方式結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)是，需要的元件很少從而使得裝配成本低，可靠性高和占空間少。 L298 是雙Ｈ橋式驅(qū)動器。首先對信號進(jìn)行放大和濾波獲取我們需要的有用信號，圖 為傳感器和后續(xù)的放大濾波電路。 第 18 頁 共 61 頁 在實(shí)際工作中大多數(shù)情況下 AT89S52 單片機(jī)都使用 P3 口的第二功能，表 31 列出了 P3 口的第二功能 [17]。 (3)I/O 口引腳： PO、 P P P3，為 4 個(gè) 8 位 I／ O 口的外部引腳。其特點(diǎn)如下： (1)串行接口 (2)各位獨(dú)立控制譯碼 /不譯碼及消隱和閃爍屬性 (3)(循環(huán) )左移 /(循環(huán) )右移指令 (4)具有段尋址指令，方便控制獨(dú)立 LED (5)64 鍵鍵盤控制器，內(nèi)含去抖動電路 圖 HD7279 引腳圖 系統(tǒng)各功能子模塊設(shè)計(jì) 電源模塊 我所用的電源是輸出 7V 的鋰電池，而本文中涉及到的電路中的電壓，一個(gè)是給 USB 接口供電的 5V，另一個(gè)是給單片機(jī)供電的 5V，所以選擇 AMS1117 來進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。幾乎可以連接到各種單片機(jī)芯片，并完成無線數(shù)據(jù)傳送工 作。如果 DS18B20 不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和 控制領(lǐng)域。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進(jìn)行調(diào)理，通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制 第 12 頁 共 61 頁 冷處理儀表顯示部分。本系統(tǒng)選用 AT89C51 作為主控芯片。根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的要求，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在 033M之間。 在火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是其核心部件。 第 9 頁 共 61 頁 圖 防盜系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 防盜系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計(jì) (1)門磁探測技術(shù) 其本質(zhì)就是一個(gè)門磁開關(guān)，由永磁體和門磁主體兩大部分組成。一種是紅外光輻射探測器。這種探測器采用半導(dǎo)體器件，體積小、價(jià)格低、耐震動、壽命長，很有發(fā)展前途。當(dāng)有煙霧、高溫、火光產(chǎn)生的時(shí)候，它就改變平時(shí)的正常狀態(tài)，引起電流、電壓或機(jī)械部分發(fā)生變化或位移，再通過放大、傳輸?shù)冗^程發(fā)出警報(bào)聲，有的還能同時(shí)發(fā)出燈光信號并顯示發(fā)生火災(zāi)的部位、地點(diǎn)。感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是對空氣中可見或不可見的煙霧粒子進(jìn)行探測，然后將煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號來觸發(fā)報(bào)警。 火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測器、區(qū)域報(bào)警器和集中報(bào)警器組成。 (3)根據(jù)控制方案繪制軟件流程圖，編寫程序，并進(jìn)行了編譯調(diào)試。當(dāng)人們外出，家中長期處于無人狀態(tài)時(shí)，家里就很容易成為小偷偷盜的目標(biāo)，家主可以在特定的時(shí)間通過手機(jī)等其他手持設(shè)備遠(yuǎn)程控制來進(jìn)行布防。殘酷的現(xiàn)實(shí)讓人們逐漸認(rèn)識到監(jiān)控預(yù)警和消防工作的重要性，良好的監(jiān)控系統(tǒng)和及時(shí)的報(bào)警機(jī)制可以大大降低人員的上網(wǎng)，為社會減少不必要的損失。所以說，小區(qū)的安防系統(tǒng)和智 能管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化小區(qū)管理不可缺少的有機(jī)組成部分。家用防盜系統(tǒng)按智能技術(shù)開發(fā)的功能和作用的不同，小區(qū)中報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用一般體現(xiàn)在探測智能、監(jiān)控智能和抗干擾智能三個(gè)主要方面。智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡單的報(bào)警設(shè)備，而是融入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識。家用防盜系統(tǒng)按智能技術(shù)開發(fā)的功能和作用的不同，小區(qū)中報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用一般體現(xiàn)在探測智能、監(jiān)控智能和抗干擾智能三個(gè)主要方面。另一部分為基于 AT89C51單片機(jī)的，集傳感器檢測技術(shù)、智能控制和無線電技術(shù) 于 一體的防盜報(bào)警系統(tǒng)。 本文分兩部分來設(shè)計(jì)，一部分為基于 AT89S52單片機(jī)的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠及時(shí)監(jiān)測到系統(tǒng)故障和環(huán)境中有無火災(zāi)，火災(zāi)一旦發(fā)生將實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，并采取有效措施控制火情的發(fā)展，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，以確保人身財(cái)產(chǎn)安全并最大限度地減少 損失。發(fā)展家用防盜系統(tǒng)是住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。而且自本世紀(jì) 80 年代開始，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(zāi)也越來越多，在我們生活的四周到處 潛伏著火災(zāi)隱患。發(fā)展家用防盜系統(tǒng)是住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇?，F(xiàn)代居住的格局，鄰里之間的來往越來越少，家庭生活隱密性、封閉性越來越強(qiáng)。 嚴(yán)峻的事實(shí)證明，隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會財(cái)富日益增加，火災(zāi)給人類、社會和自然造成的危害范圍不斷擴(kuò)大，它不僅毀壞物質(zhì)財(cái)產(chǎn)，造成社會秩序的混亂，還直接威脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。本系統(tǒng) 針對以上問題通過使用手持設(shè)備，以無線的方式來完成各種操作。主要包括無線通信模塊電路、火災(zāi)報(bào)警電路、非法入侵檢測電路、 門控電機(jī)驅(qū)動模塊電路、鍵盤輸入及 LED 顯示模塊等 。 本文對防火防盜兩個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，本章給出了火災(zāi)監(jiān)控模塊和防盜系統(tǒng)模塊的 整體設(shè)計(jì)方案。在火災(zāi)發(fā)生的初期，由于溫度比 較低，許多物質(zhì)都處于陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙霧。 火災(zāi)探測器原理 火災(zāi)發(fā)生時(shí)，必然會伴隨著產(chǎn)生煙霧、高溫和火光，探測器對這些都很敏感。近年來還出現(xiàn)了激光感煙探測器，它也是利用光電感應(yīng)原理，不同的是光源改用激光束。 (3)光輻射探測器。 具體原理框圖如圖 。 E2PROM 存儲電路 門磁傳感器探測 編碼 解碼 信號接收 信號發(fā)射 AT89C51 單 片 機(jī) 的 控 制 信 號 產(chǎn) 生 鍵盤輸入及顯示 電 機(jī) 驅(qū) 動 LED 指示燈 現(xiàn)場報(bào)警 第 10 頁 共 61 頁 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主要器件選型 核心處理器單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是一塊硅片上集成了微處理器 (CPU)、存儲器 (RAM、 ROM、 EPROM)和各種輸入、輸出接口 (定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、并行 I／ O、串行口、 A／ D 轉(zhuǎn)換器及脈沖調(diào)制器 PWM 等 )的微控制芯片。 Flash存儲空間，支持最大 64K 外部存儲擴(kuò)展。主要負(fù)責(zé)控制鍵盤，顯示，無線通信，電機(jī)驅(qū)動以及聲光報(bào)警模塊協(xié)調(diào)工作。 氣體傳感器的選擇 氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對應(yīng)電信號的轉(zhuǎn)換器。封裝后的 DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。溫度報(bào) 警觸發(fā)器 TH和 TL都有一字節(jié) EEPROM 的數(shù)據(jù)。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過 SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。 第 15 頁 共 61 頁 HD7279 內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受 16 進(jìn)制碼， HD7279A 還同時(shí)具有 2 種譯碼方式， HD7279(A)還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。 (2)控制引腳： PSEN 、 ALE、 EA ／ VP、 RESET。在單片機(jī)中，這 8 個(gè)引腳都有各自的第二功能。其電路原理圖如下： 圖 MAX232 串口電路 A/D 模塊設(shè)計(jì) 經(jīng)氣敏傳感器所檢測的電壓信號為模擬信號，無法直接被單片機(jī)所識別，所以在經(jīng)過放大電路后對信號進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單片機(jī)。 L297+L298 集成塊是專為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動而設(shè)計(jì)。它們所組成的微處理器至雙橋式步進(jìn)電動機(jī)的接口如圖 3 所示。 L298 芯片是具有 15 個(gè)引出腳的雙列直插式封裝的集成芯片。 EEPROM 模塊 EEPROM（電可擦寫可編程 只讀存儲器 ）是用戶可更改的只讀存儲器（ ROM），其可通過高于普通電壓的作用 來擦除和重編程（重寫）。 在實(shí)現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)控與防盜監(jiān)控的基本功能的過程有所不同，在本章我將在本章逐一介紹。這樣使報(bào)警器功能更加完善，給用戶帶來便利。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小型的隨機(jī)干擾，以保證報(bào)警器檢測煙霧濃度的準(zhǔn)確性，減小誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)的可能。 圖 報(bào)警子程序流程圖 防盜監(jiān)控模塊主要程序 N Y N Y Y N N Y 開始 讀取處理后的氣體濃度值或溫度值 煙霧濃度≥ ％ 或溫度≥ 100℃ 煙霧濃度≥ ％ 或溫度≥ 100℃ 延遲 20 秒后采集一組數(shù) 傳感器故障自診斷 啟動火災(zāi)報(bào)警器 啟動 故障 報(bào)警 傳感器有問題 復(fù)位鍵是否按下 返 回 第 29 頁 共 61 頁 防盜門控主程序 主程序首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括單片機(jī)內(nèi)部寄存器，外部管腳設(shè)置，以及所接的傳感器的配置。 圖 密碼判斷子程序流程圖 （ 4）密碼修改子程序 密碼判斷程序入口 輸入位數(shù) [51H]=密碼位數(shù) [50H]？ 原始密碼指針 R0、輸入密碼指針R比較次數(shù) R7 初始化 輸入值 R1=密碼R0？ R71=0? 開鎖，點(diǎn)亮指示燈，置鎖狀態(tài)標(biāo)志位 02H 返回 錯(cuò)誤次數(shù) 53H加 1，置鎖狀態(tài) 02H為 0 錯(cuò)誤次數(shù)大于 3 否？ 報(bào)警，顯示出錯(cuò)，延時(shí) 5分鐘后使系統(tǒng)復(fù)位 Y Y Y N N N N Y 修改指針 第 32 頁 共 61 頁 進(jìn)行密碼修改任務(wù)，首先判斷們是否打開，即之前密碼是否正確，然后獲取新的密碼，確認(rèn)后執(zhí)行擦除和從寫。 鍵盤處理入口 置 7279 的 CS 有效，并延時(shí) 50us 發(fā)送讀鍵指令碼 15H 到7279，并延時(shí) 12us 接收鍵值存于 A 中，CS 信號 置鍵標(biāo)志 00H A 為 FFH 否 清鍵標(biāo)志 00H 由鍵值查鍵號 返回 N Y 第 35 頁 共 61 頁 圖 聲光報(bào)警及門磁傳感器子程序流程圖 （ 9）無線通信子程序 圖 無線通信子程序流程圖 無線通信 模塊正常時(shí)在休眠當(dāng)有信號來的時(shí)候啟動并接收，就收到數(shù)據(jù)后產(chǎn)生中斷，并將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，單片機(jī)將獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，然后執(zhí)行相應(yīng)的操作。 Keil提供了包括 C 編 譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。所以常用的單片機(jī)編程語言是匯編語言和 C 語言。 圖 電機(jī)驅(qū)動子程序流程圖 Y 顯示程序入口 顯緩指針 R0、顯示碼 R循環(huán)次數(shù) R6 初始化 返 回 置 CS 為低電平，并延時(shí) 50u