【文章內(nèi)容簡介】 就此設(shè)計(jì)的幾個模塊來說，單片機(jī)是設(shè)計(jì)的中心模塊，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個階段。 從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)計(jì)需包含如下結(jié)構(gòu)：電源、傳感器電路、單片機(jī)控制電路、鈴音報警電路、復(fù)位電路、TFT顯示組成。處理器采用51系列單片機(jī)。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的各種數(shù)據(jù)采集模塊將原始信息轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平至單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時發(fā)出報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大并驅(qū)動聲光報警電路完成相應(yīng)動作。當(dāng)報警延遲5秒后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路可使系統(tǒng)復(fù)位。第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)家庭安防報警系統(tǒng)一般包含幾個部分，包括數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)處理部分、報警顯示部分。數(shù)據(jù)采集部分具體可分為：紅外入侵檢測報警，火災(zāi)報警，煤氣泄漏報警三大塊?？梢钥闯鰯?shù)據(jù)采集部分可供選擇的只有傳感器模塊，數(shù)據(jù)處理部分和報警顯示部分有多重選擇。該部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下三種：方案一；利用ARM作為數(shù)據(jù)處理器，以GPRS模塊發(fā)送短息為報警警示，以TFT顯示屏作為顯示警報。好無疑問，ARM具備強(qiáng)大的計(jì)算能力，能夠輕易勝任此數(shù)據(jù)處理工作。但是目前市場上ARM模塊價格大大增加的本系統(tǒng)的成本。本方案有待商榷。方案三：以MSP430芯片為數(shù)據(jù)處理器，配合GPRS模塊等進(jìn)行作業(yè)。MSP擁有低功耗，片上資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。但是考慮到本系統(tǒng)需求，采用MSP將浪費(fèi)大兩資源。方案三：以MCU51作為數(shù)據(jù)處理中心。目前MCU技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，價格便宜，開發(fā)容易，后期維護(hù)簡單。就功能而言，MCU完全能夠處理本系統(tǒng)數(shù)據(jù)。通過比較，方案三能滿足我們的多樣化需求，更加人性化，更加簡單有效，故本設(shè)計(jì)選擇方案三單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的中心模塊，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個階段。 從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)計(jì)需包含如下結(jié)構(gòu)：傳感器ADC電路、單片機(jī)控制模塊、GPRS模塊、TFT顯示模塊組成。它們之間的構(gòu)成框圖如圖31所示：圖31 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖處理器采用58系列單片機(jī)。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的各種數(shù)據(jù)采集模塊將原始信息轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)ADC模擬轉(zhuǎn)數(shù)字電路，將 TTL 電平至單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時發(fā)出報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大并驅(qū)動聲光報警電路和GPRS模塊完成相應(yīng)報警。當(dāng)報警延遲5秒后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路可使系統(tǒng)復(fù)位。系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要是通過單片機(jī)實(shí)時檢測ADC輸入電平變化。當(dāng)單片機(jī)判斷出警情時，單片機(jī)會處理并控制聲光報警電路、顯示電路和GPRS模塊完成報警動作。本系統(tǒng)軟件部分流程大致為：首先初始化MCU，判斷ADC信號是否正常，如果指標(biāo)不正常，進(jìn)行煙霧氣體報警，指標(biāo)正常則返回初始化階段反復(fù)進(jìn)行檢測；同時進(jìn)行紅外傳感器的檢測，如果不正常，則進(jìn)行闖入報警，正常則返回初始化階段，反復(fù)檢測數(shù)據(jù)。在確認(rèn)發(fā)生險情的情況下，發(fā)送相應(yīng)的短信到指定的手機(jī)號碼上，并可與物管點(diǎn)電腦進(jìn)行互動，達(dá)到防火滅火保護(hù)人身財產(chǎn)安全的目的。本系統(tǒng)所涉及的軟件部分的框圖如圖32所示：圖32 主程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測到ADC數(shù)據(jù)異常時，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)或發(fā)生了火災(zāi)險情，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警電路開始報警，報警持續(xù)5秒鐘后自動停止報警，然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報警從而使報警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報警持續(xù)時間未到5秒鐘時，用手工按鍵復(fù)位停止聲光報警的作用。第4章 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)硬件平臺介紹 YT16D實(shí)驗(yàn)箱 本系統(tǒng)以單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱YT16D為硬件平臺，該試驗(yàn)箱功能強(qiáng)大，攜帶方便，能實(shí)現(xiàn)多個功能。下圖41為試驗(yàn)箱具體功能構(gòu)造圖樣。圖41 YT16D試驗(yàn)箱 GPRD模塊 系統(tǒng)采用SIM300GPRS/GSM模塊進(jìn)行短信報警。SIM300是小體積即插即用模組中完善的三頻/四頻* GSM/GPRS解決方案。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，使得具備GSM/GPRS 900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗實(shí)現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。SIM300的優(yōu)良性能讓它應(yīng)用于許多方面，例如WLL、M2M、手持設(shè)備等等：三頻/四頻GSM/GPRS模塊，無線通訊模塊的技術(shù)支持從產(chǎn)品定義到設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的全程服務(wù) 紅外報警器模塊的實(shí)現(xiàn)紅外入侵報警器是由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，發(fā)射機(jī)是由電源、發(fā)光源和光學(xué)系統(tǒng)組成，接收機(jī)是光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、放大器、信號處理器等部分組成。主動紅外報警器是一種紅外線光束遮擋型報警器，發(fā)射機(jī)中的紅外發(fā)光二極管在電源的激發(fā)下，發(fā)出一束經(jīng)過調(diào)制的紅外光束(～)，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的作用變成平行光發(fā)射出去。此光束被接收機(jī)接收，由接收機(jī)中的紅外光電傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)過電路處理后傳給報警控制器。由發(fā)射機(jī)發(fā)射出的紅外線經(jīng)過防范區(qū)到達(dá)接收機(jī)，構(gòu)成了一條警戒線。正常情況下，接收機(jī)收到的是一個穩(wěn)定的光信號，紅外光束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報警信號。一般應(yīng)用在周界防范居多，最大的優(yōu)點(diǎn)就是防范距離遠(yuǎn)，能達(dá)到被動紅外的十倍以上探測距離。紅外傳感器發(fā)射及接受連接原理圖如圖42。圖42紅外傳感器發(fā)射及接受連接原理圖在本系統(tǒng)中，紅外線報警器為單片機(jī)控制核心提供闖入信號的檢測。主要程序段為：void IR_Send_Rev (void){unsigned char i,pulse_num。IRSend_A=0。 //關(guān)閉2個發(fā)射管IRSend_B=0。 pulse_num=0。//清零脈沖計(jì)數(shù) for(i=0。i10。i++) { IRSend_B=1。//打開B發(fā)射 DelayUs2x(150)。 if(! IRRev) pulse_num++。 IRSend_B=0。//關(guān)閉B發(fā)射 DelayUs2x(150)。 }if(pulse_num8) Left_Flag=1。//如果判斷有障礙，點(diǎn)亮LED_B指示，否則熄滅 else Left_Flag=0。 pulse_num=0。 //脈沖計(jì)數(shù) for(i=0。i10。i++) { IRSend_A=1。//打開A發(fā)射 DelayUs2x(150)。 if(! IRRev) pulse_num++。 IRSend_A=0。//關(guān)閉A發(fā)射 DelayUs2x(150)。 } if(pulse_num8) Right_Flag=1。//如果判斷有障礙，點(diǎn)亮LED_A指示，否則熄 else Right_Flag=0。}． 溫度報警模塊的實(shí)現(xiàn) 概述本系統(tǒng)采用的是電阻控制型的氣敏器件MQ2，其阻值隨被測氣體的濃度而變化。氣敏器件又是一種“氣—電”傳感器件，它將被側(cè)氣體的濃度信號轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號。器件放置一段時間后， 再通電使用時，阻值是先下降，然后又上升，通電大約10分鐘后（叫初期穩(wěn)定時間），才能穩(wěn)定到與氣氛狀態(tài)相應(yīng)的阻值。為了避免通電開始時的誤報動作，應(yīng)特別注意要設(shè)置十幾分鐘的延遲電路。器件的響應(yīng)時間約為10秒，恢復(fù)時間約為30秒～60秒。使用氣敏器件，要避免油浸或油垢污染，更不要將氣敏器件長時間放在腐蝕氣體中。長時間使用時，要有防止灰塵堵塞不銹鋼網(wǎng)的措施。煙霧氣感火災(zāi)報警模塊的原理圖如圖43. A/D轉(zhuǎn)換器、單獨(dú)供電、低功耗、8bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591具有4個模擬輸入、1個模擬輸出和1個串行I2C總線接口。PCF8591的3個地址引腳A0, A1和A2可用于硬件地址編程，允許在同個I2C總線上接入8個PCF8591器件，而無需額外的硬件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式進(jìn)行傳輸。ADC連接原理圖如圖44.圖43 ADC連接原理圖PCF859程序代碼：/************讀ADC0832函數(shù)************///采集并返回unsigned int Adc0832(unsigned char channel) //AD轉(zhuǎn)換，返回結(jié)果{ uchar i=0。 uchar j。 uint dat=0。 uchar ndat=0。 if(channel==0)channel=2。 if(channel==1)channel=3。 ADDI=1。 _nop_()。 _nop_()。 ADCS=0。//拉低CS端 _nop_()。 _nop_()。 ADCLK=1。//拉高CLK端 _nop_