【正文】 聲光報(bào)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(dòng)聲光報(bào)警 聲光報(bào)警 單片機(jī)外部中斷檢測到門磁信號(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。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。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。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)。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)。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)。 P0 口（ ~ 共 8 條引腳，即 39~32 腳 )：是雙向 8 位三態(tài) I／ O 口。 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。 DS18B20 采用一線通信接口。 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]。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。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。 火災(zāi)探測器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： (1)感煙探測器。火災(zāi)探測器通過對(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，將探測到的火情信號(hào)轉(zhuǎn)化成火警電信號(hào)傳遞給火災(zāi)報(bào)警控制器。 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?？紤]設(shè)備成本與集中管理的需要，可將周界報(bào)警探測系統(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。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。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)行測試，運(yùn)用 Protues軟件 對(duì)主要模塊進(jìn)行仿真。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 ‖。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 ‖。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。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。 (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。還有一種叫管道抽吸式感煙探測器，他的工作原理與光電感應(yīng)探測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。系統(tǒng)總體構(gòu)成主要包括防盜檢測、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]。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。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。測量結(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。 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]。 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。 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)?？砂仓昧硪惠斎腚娫?，使邏輯能在低電壓下工作。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。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。程序流程圖如圖 所示。 調(diào)試工具 1）單片機(jī)編程工具 本系統(tǒng)軟件編程使用 KeilμVision 4軟件來完成， Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。子程序的流程圖如圖 所示。分段插值法線性化程序流程圖如圖 所示： 圖 線性化子程序流程圖 （ 4）報(bào)警子程序 當(dāng)煙霧濃度或溫度值超過報(bào)警限設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)會(huì)接收信號(hào)控制蜂鳴器發(fā)聲，對(duì)應(yīng)指示燈會(huì)閃亮以提示操作人員采取安全對(duì)策或自動(dòng)控制相關(guān)安全裝置，從而保障生產(chǎn)安全，避免火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。 程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動(dòng)提供與被按鍵對(duì)應(yīng)的編碼，此外，還會(huì)具有去抖動(dòng)和多鍵、竄鍵保護(hù)電路，這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價(jià)格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)很少采用。此器件只需要時(shí)鐘、方向和模式輸入信號(hào)。 圖 CH376 與單片機(jī)連接圖 RS232 串口設(shè)計(jì) 為了便于上位機(jī)查看調(diào)試結(jié)果，我在整體系統(tǒng)中加入了串口來監(jiān)視程序運(yùn)行的情況，我們采用串行接口 RS232 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信， RS232C 是 美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（ Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。在這里就以 AT89S52 為例來說明最小系統(tǒng)的構(gòu)成。所有數(shù)據(jù)的讀，寫都是從最低位開始。圖 為 TGS202 檢測電路。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的具體情況，采用雙列直插 DIP40 封裝。 (3)無線發(fā)射接收技術(shù) 無 線發(fā)射電路部分主要運(yùn)用高頻功率放大器的原理制成，以 LC 諧振網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載構(gòu)成諧振功率放大器。一種是利用某些金屬易熔 的特性，在探測器里固定一塊低熔點(diǎn)合金，當(dāng)溫度升到它的熔點(diǎn)（ 70～ 90℃ ）時(shí)，金屬熔化，借助彈簧的作用力，使觸頭相碰，電路接通，發(fā)出信號(hào)。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為對(duì)波長較短的光輻射敏感的紫外報(bào)警系統(tǒng)和對(duì)波長較長的光 輻射敏感的紅外報(bào)警系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，系統(tǒng)控制軟件采取了一些切實(shí)可行的措施，包括采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法、軟件陷阱和 ―看門狗 、合理安排中斷等。 單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)（ Microcontroller Unit），是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。智能住宅己開始引起人們的關(guān)注。但是由于其產(chǎn)品探測原理的限制，其室外型產(chǎn)品的防范效果、工作穩(wěn)定性等各方面均不盡人意。 基于單片機(jī)的火災(zāi)防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 隨著社會(huì)的發(fā)展，單個(gè)家庭的經(jīng)濟(jì)積累越來越多，人們對(duì)于家庭災(zāi)情的防控也給予了越來越多的重視。比如主動(dòng)紅外入侵探測器從傳統(tǒng)型向編碼調(diào)制型發(fā)展，說明隨著科技的普及、隨著報(bào)警產(chǎn)品應(yīng)用面的擴(kuò)大，傳統(tǒng)型主動(dòng)紅外入侵探測器產(chǎn)品存在的問題逐漸暴露，由于密集安裝引發(fā)誤報(bào)警、漏報(bào)警、可以被同型號(hào)或同類產(chǎn)品替代；對(duì)于 新型建筑結(jié)構(gòu)，比如現(xiàn)代造型的圍墻等無法安裝、使用；對(duì)于窗、陽臺(tái)等也無法有效防范等；被動(dòng)紅外入侵探測器開始從室內(nèi)防范向室外防范發(fā)展，說明室內(nèi)防范的局限性日漸顯現(xiàn)，防范開始向室外 /戶外推進(jìn)。同時(shí)人類已經(jīng)進(jìn)入二十一世紀(jì)，傳統(tǒng)的防盜門窗越來越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊?，因此人們迫切需要一種智能型家庭安全防范報(bào)警系統(tǒng) [4]。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展 [5]。 (4)系統(tǒng)軟件可 靠性設(shè)計(jì)。感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是通過響應(yīng)火災(zāi)中產(chǎn)生的光特性，即擴(kuò)散火焰的光強(qiáng)度和閃爍頻率，來觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)的。正常的情況下，探測器的電路斷開，當(dāng)溫度升到一定值時(shí)，由于金屬膨脹、延伸，導(dǎo)體接通，于是發(fā)出了信號(hào)。它們組合應(yīng)用起來就可構(gòu)成一個(gè)發(fā)射、 —接收的數(shù)字編譯碼系統(tǒng)。不斷發(fā)展的半導(dǎo)體工藝也讓該單片機(jī)的功耗不斷降低。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度（如 CO 濃度達(dá)到 ﹪）時(shí)， VA 端獲得適當(dāng)?shù)碾妷海ㄔO(shè)為 3V）。通過緩存器讀寄存器。本系統(tǒng)使用的兩款單片機(jī)均需要 5V 供電，而且兩款單片機(jī)的外部晶振均可使用 無源晶振，引腳布局也是相同的，所以他們的最小系統(tǒng)是可以互相轉(zhuǎn)換的 [16]。 本文采用的 DS18B20 作為火災(zāi)的溫度監(jiān)控傳感器，它是單總線結(jié)構(gòu)與單片機(jī)僅需一根數(shù)據(jù)線即可，圖 為 DS18B20 與單片機(jī)的連接圖， 2 端直接接單片機(jī)的管腳相連。電動(dòng)機(jī)可由半階梯、 正常和斬波驅(qū)動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)，同時(shí)設(shè)于晶片內(nèi)的ＰＷＭ斬波線路容許以開關(guān)形式控制線路的電流。微處理器所采用的鍵盤有兩種，一種是 第 22 頁 共 61 頁 全編碼鍵盤；另一種是非編碼鍵盤。預(yù)熱同時(shí)，對(duì)傳感器加熱絲故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。在誤差許可范圍內(nèi)，根據(jù)標(biāo)定曲線形狀，以及單片機(jī)處理能力，把曲線分成若干小段，對(duì)每小段分別線性化根據(jù)分段線性插值法求輸入單片機(jī)的某一電壓值對(duì)應(yīng)的煙霧濃度的 公式如下： () 式中， N 為所分區(qū)間個(gè)數(shù)， f(x)為實(shí)際煙霧檢測濃度， x為實(shí)際氣體檢測濃度對(duì)應(yīng)的電壓值， xi 是區(qū)間的下限濃度對(duì)應(yīng)電壓值， xi+1 是區(qū)間的上限濃度對(duì)應(yīng)電壓值， f(xi)為Y N 調(diào)用 A/D 采樣 將采樣值排序 求第二個(gè)到第九個(gè)采樣值的累加和 將累加和求平均值 送入寄存器 開 始 設(shè)定采樣次數(shù) 已達(dá)到設(shè)定次數(shù)到設(shè)定次數(shù) 第 27 頁 共 61 頁 區(qū)間下限煙霧濃度值， f(xi+1)為區(qū)間上限煙霧濃度值。 圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)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) 50us 發(fā)顯示碼到 7279，并延時(shí) 25us R0 單元內(nèi)容查表，將得到的字形碼發(fā)送至 7279 延時(shí) 8us，去除片選信號(hào)，修改 R0 和 R1 R61=0？ N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序 電機(jī)正轉(zhuǎn) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 延時(shí) 5 秒 延時(shí) 5 秒 電機(jī)停止 電機(jī)停止 返 回 第 34 頁 共 61 頁 （ 7）鍵盤處理子程序 HD7279 與單片機(jī)通信來相應(yīng)按鍵操作，單片機(jī)只需檢測和比對(duì) HD7279 發(fā)送來的代碼即可。 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。 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。