【正文】 言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。程序流程圖如圖 所示。程序流程圖如圖 所示。報(bào)警子程序流程圖如下圖 45 所示，將溫度設(shè)置為 100℃ ，煙霧濃度設(shè)置的是 開 始 讀取濾波電壓 X 返 回 差別并確 定 X 所在的電壓區(qū)間 求電壓值 X 與所在區(qū)間下限差 Xm=XXi 求 X 所在區(qū)間的上下限濃度值的差 Z=f(Xi+1)f(Xi) 求上下限電壓值的差 Xd=Xi+1Xi 求 Z 與 Xd 的比值 K=Z/Xd 求 K與 X 的和 S=K*Xm 求 f(X)=f(Xi)+S 保存濃度值 第 28 頁 共 61 頁 ％，第一次采集完再延遲 20s 采集，分析判斷兩次采集到的數(shù)據(jù)，若一致則發(fā)出信號(hào)指示并啟動(dòng)報(bào)警，若不一致則需要檢測(cè)，進(jìn)行故障診斷。因此，我們提出去極值平均濾波法，即先對(duì)N 個(gè)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，去掉其中的最大值和最小值，然后計(jì)算余下的 N–2 個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。 主程序還包括狀態(tài)指示燈及按鍵功能，中斷子程序等，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)傳感器的采集到的溫度就會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)溫度值達(dá)到設(shè)定值時(shí)單片機(jī)會(huì)發(fā)出信號(hào)控制狀態(tài)指示等，同時(shí)當(dāng)報(bào)警拉響之后，我們需要關(guān)閉報(bào)警聲音，這是需要一個(gè)按鍵，它由單片機(jī)程序來控制，關(guān)上按鍵后報(bào)警器會(huì)自動(dòng)消除。本章主要介紹主控模塊以及部分功能模塊的單片機(jī)程序。 本設(shè)計(jì)中采用了 HD7279A鍵盤以減輕 MCU的壓力，他可控制 64個(gè)獨(dú)立按鍵及 8 個(gè)數(shù)碼管之間的通信，負(fù)責(zé)獲取輸入密碼傳給單片機(jī)以及顯示密碼，單片機(jī)獲取到輸入的密碼后進(jìn)行比較后控制門鎖的開關(guān)?？砂仓昧硪惠斎腚娫?，使邏輯能在低電壓下工作。 本系統(tǒng)中使用電機(jī)來控制門鎖的打開和關(guān)閉，需要穩(wěn)定的輸出控制，所以采用了L297 加 L298 電路， L297 是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器 (包括環(huán)形分配器 )， L298 是雙 H 橋式驅(qū)動(dòng)器。 圖 nrf24l01 連接圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 本文采用使用 L297+L298 的經(jīng)典電路設(shè)計(jì)，具有外圍元件簡單，工作穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。 RS232C 總線 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有 25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。 P3 口 (~ 共 8 條引腳，即 10～ 17 腳 )： P3 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 雙向 I／ O 口。 第 17 頁 共 61 頁 圖 AT89S52 最小系統(tǒng) AT89S52單片機(jī)采用 40只引腳的雙列直插封裝 (DP)方式，其 40只引腳按功能可分3 類： (1)電源及時(shí)鐘引腳： Vet、 Vss； XTALl、 XTAL2。 HD7279(A)是一片具有串行接口的，可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8位共陰式數(shù)碼管 (或 64只獨(dú)立 LED)的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí) 還可連接多達(dá) 64 鍵的鍵盤矩陣 [15]。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型 ―SchockBurst‖模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。測(cè)量結(jié)果將被放置在 DS18B20 內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲(chǔ)器。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。在本文中它們兩個(gè)系統(tǒng)是相互獨(dú)立存在的，互相之間沒有進(jìn)行通信。 第 11 頁 共 61 頁 圖 DIP40 封裝 AT89S52 引腳圖 在智能防盜系統(tǒng)中，核心仍 然是單片機(jī)。芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī) AT89S52 可為許 多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 (4)智能報(bào)警技術(shù) 在報(bào)警電路部分， 555 芯片構(gòu)成多諧振蕩器來驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警，使報(bào)警功能更趨智能化，隨時(shí)準(zhǔn)確把握防盜情況 [10]。系統(tǒng)總體構(gòu)成主要包括防盜檢測(cè)、斷電保護(hù)及報(bào)警電路設(shè)計(jì)、密碼控制電路（鍵盤輸入及顯示）、無線 電控制四個(gè)模塊 [9]。如將兩者結(jié)合起來，便成為差定溫組合式。還有一種叫管道抽吸式感煙探測(cè)器，他的工作原理與光電感應(yīng)探測(cè)器中另一種散射型相似，通過煙霧的反射或散射產(chǎn)生光敏電流，主要用在船舶上。目前復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。 (2)感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一。 第 6 頁 共 61 頁 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 家庭智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)是一種新型的電子安全報(bào)警系統(tǒng)，它的開發(fā)設(shè)計(jì)方案參照國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，并根據(jù)我國住宅建設(shè)的實(shí)際情況和各相關(guān)方面的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r來更好地滿足新時(shí)期居民讓家庭更安全、更舒適、更方便、更符合環(huán)保的居住要求。研究滿足系統(tǒng)工作需要的元件及其工作原理，單片機(jī)的外圍接口電路。 第 4 頁 共 61 頁 本文主要內(nèi)容安排 經(jīng)過深入了解了家庭防火防盜產(chǎn)品現(xiàn)狀，我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的防火防盜產(chǎn)品種類很多，但大部分是當(dāng)有非法入侵時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲、光、電等報(bào)警信號(hào)，還有一些可以實(shí)現(xiàn)向外報(bào)警的系統(tǒng)大多采用的是電話語音報(bào)警；電話線一般布線一般是在樓道內(nèi)，容易被小偷破壞掉，造成報(bào)警系統(tǒng)失靈；而且這些系統(tǒng)僅側(cè)重于被動(dòng)防御的思路，只是在災(zāi)情發(fā)生后才發(fā)出報(bào)警。進(jìn)入 90年代，特別是 1993年以來，火災(zāi)造成的直接損失上升到年均十幾億元，年均死亡 20xx 多人。 而小區(qū)管理最為重要的內(nèi)容之一是確保住宅、住戶安全。家用防盜系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是向人們提供 ―方便快捷的信息通信、安全舒適的住宅環(huán)境、高效便利的物業(yè)管理 ‖。簡潔、經(jīng)濟(jì)型報(bào)警器成為家庭所需。家用防盜系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是向人們提供 ―方便快捷的信息通信、安全舒適的住宅環(huán)境、高效便利的物業(yè)管理 ‖。本文就是基于這一社會(huì)現(xiàn)象設(shè)計(jì)了一種簡單的防火防盜系統(tǒng)。本文對(duì)這兩部分分別行進(jìn)硬件電路搭建，軟件程序設(shè)計(jì)，最后對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試，運(yùn)用 Protues軟件 對(duì)主要模塊進(jìn)行仿真。目前歐美已有一些國家正在大力研究無線 防盜探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，這種產(chǎn)品在我國也會(huì)發(fā)展成為主流 [2]。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，值得提出的是，我國目前民居內(nèi)幾乎沒有防火設(shè)施及救火器材，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。目前歐美已有一些國家正在大力研究無線防盜探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，這種產(chǎn)品在我國也會(huì)發(fā)展成為主流。考慮設(shè)備成本與集中管理的需要，可將周界報(bào)警探測(cè)系統(tǒng)、住宅聯(lián)網(wǎng)報(bào)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。 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。 本課題設(shè)計(jì)的家庭智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)方案是以單片機(jī)為核心，它利用無線通信和自動(dòng)控制技術(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)將家居內(nèi)的異常情況及時(shí)傳輸給用戶或保安人員。通過軟件程序的編寫來指導(dǎo)硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能。火災(zāi)探測(cè)器通過對(duì)火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué)現(xiàn)象（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測(cè)，將探測(cè)到的火情信號(hào)轉(zhuǎn)化成火警電信號(hào)傳遞給火災(zāi)報(bào)警控制器。感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。 火災(zāi)探測(cè)器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： (1)感煙探測(cè)器。 (2)感溫探測(cè)器。物質(zhì)在燃燒時(shí)，由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應(yīng)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)放大后，就能向人們報(bào)警。當(dāng)兩部分靠得近時(shí)，處于報(bào)警守候狀態(tài)，當(dāng)拉開一定距離后，便觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。它一方面要接收來自傳感器送來的溫度、煙霧對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)和故障檢測(cè)信號(hào)，另一方面要對(duì)這兩種信號(hào)分別進(jìn)行處理，以控制后續(xù)電路進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作；與此同時(shí)查詢是否有鍵按下的請(qǐng)求。片內(nèi)資源有 4組 I/O 控制端口、 3個(gè)定時(shí)器、 8個(gè)中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護(hù)。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié) FLASH存儲(chǔ)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(jī)，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器 [13]。根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境、靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍我選用 TGS202 氣體傳感器作為本火災(zāi)探測(cè)的氣體傳感器，火災(zāi)中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO， TGS202 氣 體傳感器能探測(cè) 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(zāi)中氣體的探測(cè)。 DS18B20 采用一線通信接口。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。 極低的電流消耗：當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為 0dBm 時(shí)電流消耗為 ，接收模式時(shí)為 ，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。 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。 P0 口（ ~ 共 8 條引腳，即 39~32 腳 )：是雙向 8 位三態(tài) I／ O 口。 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(jì)數(shù) 0 脈沖輸入端 T1 外部計(jì)數(shù) 1 脈沖輸入端 WR 寫外設(shè)控制信號(hào)輸出端 RD 讀外設(shè)控制信號(hào)輸出端 火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)計(jì) 火災(zāi)是發(fā)生頻率比較高的災(zāi)難，無論是電氣設(shè)備、煤氣泄漏還是人為的原因都有可能引發(fā)火災(zāi)。將 TGS202 獲取到的模擬信號(hào)經(jīng)過前級(jí)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(hào)。 L298 內(nèi)含的功率輸出器件設(shè)計(jì)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。并且通過軟件開發(fā)，可以簡化 和減輕微型計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)。鍵盤是利用機(jī)械金屬點(diǎn)的結(jié)合和斷開來實(shí)現(xiàn)信息的輸入。在一個(gè) EEPROM中，當(dāng) 計(jì)算機(jī) 在使用的時(shí)候可頻繁地反復(fù)編程，因此 EEPROM 的壽命是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)考慮參數(shù)。鑒于整個(gè)系統(tǒng)的硬件資源的有限以及實(shí)際應(yīng)用的情況，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(gè)任務(wù)。這部分實(shí)現(xiàn)的功能包括各種 I/O 輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器初始化、中斷使能等。 Y N 開始 定時(shí)器初始化 開 中 斷 關(guān)閉蜂鳴器，打開綠燈 設(shè)定初值 是否保持報(bào)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(bào)警器使用的 TGS202 型傳感器的電阻是隨著可燃?xì)怏w濃度值的升高而降低的，因此輸入單片機(jī)的電壓也是隨之降低的。其中的詳細(xì)模塊設(shè)計(jì)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(jìn)行修改或輸入密碼的，分為兩個(gè)大部分，一個(gè)是輸入密碼，一個(gè)是修改密碼。 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(shí)時(shí)的顯示當(dāng)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(yīng)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(jī)驅(qū)動(dòng)子程序 單片機(jī)獲取到指令后控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，電機(jī)連著鎖芯，從而達(dá)到門的鎖定和解鎖狀態(tài)。 聲光報(bào)警子程序 門磁檢測(cè)子程序 返回 中斷返回 555 芯片使能置 1驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警 聲光報(bào)警 單片機(jī)外部中斷檢測(cè)到門磁信號(hào) N Y Y N Y 接 收信號(hào)，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(jī)應(yīng)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(jī)執(zhí)行的是機(jī)器語言，但是機(jī)器與不便于讀寫和編寫。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