【文章內(nèi)容簡介】 管 ， 一旦檢測 到有 警情 發(fā)生 時就實施遠程報警； (4) 利用 DS18B20 溫度傳感器對溫度進行實時檢測，并且用 LCD1602 液晶顯示屏進行顯示； (5) 利用 24L01 模塊通過模擬 SPI 進行單片機間的無線通訊； (6) 通過對報警電路安裝 蜂鳴器對檢測到的情況進行報警。 智能安防系統(tǒng)設(shè)計 的總體方案 基于上述所要實現(xiàn)的功能，本系統(tǒng)確定設(shè)計 以單片機為主控核心，基于 24L01無線模塊通過模擬 SPI進而實行單片機之間 通訊的 遠距離 報警系統(tǒng)，考慮到采用 STC89C52單片機就足以滿足實現(xiàn)上述功能，而且 STC89C52單片機也比較廉價，故 在本 設(shè)計 中 將以STC89C52單片機作為主控芯片 。 下面將講述系統(tǒng)元件設(shè)計框架圖的設(shè)計， 本系統(tǒng)原件主要有密碼鎖鍵盤輸入，顯示輸出，傳感器檢測檢測，密碼認證， 24L01無線模塊通信，蜂鳴器等部分組成。具體系統(tǒng)的原件設(shè)計圖 21所示。 本系統(tǒng)以 STC89C52單片機為控制中心，外接了： MQ2煙霧傳感器，激光對管， DS18B20溫度傳感器， 附帶按鍵輸入 設(shè)備 的密碼鎖 ,該按鍵為一個 4 4的矩形陣列 其功能具備 輸入、設(shè)置密碼、可以通過呼叫用戶開門，輸出設(shè)備采用 LCD1602液晶顯 示屏，在顯示屏可以顯示溫度，通過 按鍵鍵入準確的 密碼 之 后，門 將會被打開 、若 連續(xù)鍵入 三次 錯誤的密碼后將不能再輸入密碼 ， 這樣能防止一些人通過不斷輸入來試驗密碼，從而形成簡易的門禁。當MQ2傳感器和激光檢測到異常情況，并確定有異常侵入時，單片機會觸發(fā)報警。并且可以通過 24L01模塊模擬 SPI進行無線通訊 對 報警信息 進行傳輸 ， 從而讓用來監(jiān)控的 單片機對異. . 常情況 進行處理 。 總的來說這樣一個通過 用單片機 配置傳感器 進行 工作 的系統(tǒng)是非常實用的，因為它對險情探測 ， 誤報，抗干擾等方面都有著非常精準的效果 。 S T C8 9 C 5 2單片機S T C8 9 C 5 2單片機2 4 L 0 1發(fā) 送 單 元2 4 L 0 1接 收 單 元1 6 0 2顯 示 器蜂 鳴 器1 6 0 2顯 示 器蜂 鳴 器密 碼 鎖M Q 2煙 霧 檢 測1 8 B 2 0溫 度 檢 測光 電 檢 測發(fā) 射 系 統(tǒng) 接 收 系 統(tǒng) 圖 21智能安防系統(tǒng)框架圖 這樣 設(shè)計最 突出的 的特 點就是：簡易 、 可靠 ， 在生活或者工作中的方方面面都有很實在的施行性 。 本章小結(jié) 系統(tǒng)設(shè)計最重要的是對于實用性、可行性進行考慮，其次考慮用戶的體驗。在本章中，對 ―基于單片機的智能安防系統(tǒng) ‖的系統(tǒng)設(shè)計也是從這兩方面展開的，從系統(tǒng)功能到系統(tǒng)工作原理，再到系統(tǒng)工作具體的設(shè)計細節(jié) ，一層一層的 剖析了該設(shè)計方案。. . 第 3 章 智能安防系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 經(jīng)過第二章節(jié)的得出的系統(tǒng)設(shè)計方案，在我們腦海中一個設(shè)計系統(tǒng)明確的思路已經(jīng)漸漸浮現(xiàn)出來了。在本章節(jié)中，主要對制作 ―智能安防控制系統(tǒng) ‖所用到的原件，硬件電路設(shè)計進行 詳盡的介紹。最后致力于制作出一個 通過 單片機 為主控的 智能安防系統(tǒng)。 電路原件介紹 在設(shè)計硬件電路中，我們選用原件的原則是：要充分實現(xiàn)系統(tǒng)所要達到的功能。原件價格便宜，以便控制制作成本。原件通用，降低制作時間和制作難度。 此 設(shè)計 用到的 元 器件主要 包含有 ： 主芯片： STC89C52單片 機 傳感器： MQ2煙霧傳感器， DS18B20溫度傳感器，激光 無線模塊： 24L01模塊 此外還包含有密碼鎖，蜂鳴器以及用來做顯示屏的 LCD1602 外圍硬件電路設(shè)計 MQ2 傳感 電路設(shè)計 MQ2煙霧傳感器是一種可燃氣體探測器，所以在安防領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛 ， 二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料是構(gòu)成 MQ2 型煙霧傳感器 的主要素材 ，離子式 N 型半導(dǎo)體 主要依附在該傳感器的表面 。 當溫度介于 二百攝氏度到三百攝氏度 的 時 侯 ， MQ2中的 二氧化錫 就會對 自然空間 中的氧 進行吸附 ， 這種吸附實質(zhì)上是 氧的負離子吸附， 此時 半 導(dǎo)體中的 所含的 電子密度 就會 減少， 而 其電阻 的在數(shù)值方面也 相應(yīng)的 增長 。當該傳感器 感觸到有煙霧的存在的 時，若 晶粒 間隔所在地方 的勢壘 因為受到 這些氣體 的調(diào)制而 發(fā)生了 變化， 那么 表而電導(dǎo)率 也會相應(yīng)地被引起變化?；谶@一原理我們就可以探知還原性氣體的 煙霧 是否 存在 了 ， 另外如果 煙霧 越密集 ， 就會造就較高的 電導(dǎo)率 這時會使得 電阻 值越小 。根據(jù)其 這一 特性，所設(shè)計的電路如 圖 31所示 。 如 圖 31所示該傳感器主要是檢測還原性氣體的，其工作原理是：當檢測到有高濃度還原性氣體的時候通過比較器 LM393比較正相、反相輸入端的電壓大小： 正相大于方 向的時候 LM393就輸出 “ 1” ，反之則輸出 “ 0” ，所以 探測 到有煙霧的時候輸出端為 “ 0” ， 反之 的話 輸出端為 “ 1” 。 . . 圖 31 MQ2傳感器電路 光電檢測 電路設(shè)計 基于激光 在 誤報率 、抗干擾、適應(yīng)能力等方面的突出優(yōu)點 ，所以將其引 入到本智能安防系統(tǒng)設(shè)計中來， 將其與一光敏電阻搭配從而形成一個光電檢測電路， 這樣一來就為智能安防系統(tǒng)提供了一項良好的防御功能。激光的透射能力強，不會受空氣干擾。 放射電路時 I/O 口驅(qū)動一個 PNP 的三極管控制，發(fā)射電路和接收電路如圖 32 所示。 圖 32 光電檢測 電路 這一個接收頭， 其原理 是通過感應(yīng)不同的光線的阻值不同。當人走過門的時候，人就會擋住激光的射線，使光敏電阻的阻值瞬間升高，這時候引腳 采集回來低 電平進而觸發(fā)報警，當沒有物體遮擋的時候激光對射導(dǎo)通，這時候 采集回來高 電平。具體的控制流 程圖如圖 33 所示 。 . . 開 始初 始 化光 電 檢 測P 1 .6 = 0 ？報 警YN 圖 33 光電 檢測控制流程圖 24L01 模塊功能介紹 24L01無線芯片其引腳如下： CE：使能發(fā)射或接收； CSN， SCK， MOSI， MISO： SPI引腳端，微處理器可通過此引腳配置 nRF24L01： IRQ：中斷； VDD：電源輸入端； VSS：電源地： XC2， XC1：晶體振蕩器引腳； VDD_PA： 其 輸出 的電壓為 V它是把電供給功率放大器的 ； ANT1,ANT2：天線接口 。 IREF：參考電流輸入 其 中跟單片機通信時要用到的引腳有： CE,CSN,SCK,MOSI,MISO以及 IRQ。注意硬件上的電源不要超過 。 52 單片機是沒有硬件的 SPI 通信的，只能通過軟件模擬 SPI 的通信的協(xié)議。ＳＰＩ的通信相對比較穩(wěn)定，同時接線也比較少 ，此外 每當開始 SPI 寫進一個數(shù)據(jù)都會讀回來的都是狀態(tài)值，通過這一個狀態(tài)值知道 24L01 的工作狀態(tài)，通過不同的工作狀態(tài)，主控采用不同的指令。 24L01的時序圖 如圖 34所示。 . . SPI 讀模式 SPI 寫模式 圖 34 24L01 時序圖 通過對上圖的分析 ， 不難發(fā)現(xiàn)當前面是高位 的，后面是低位的時候處于發(fā)送時的狀態(tài) ，每當 一個 bit被寫進去的時候 ， 相應(yīng)地 一個狀態(tài)字位 就會被返回 ，每次寫操作都可讀回一個完整的狀態(tài)字。 24L01模塊通信能力是比較強的，擁有 ；通信的速度最快為 400K/S，這一款芯片雙線傳送的距離最遠達到 50M，能很好地滿 足智能安防系統(tǒng)的設(shè)計要求。還有這芯片的外圍的電路比較簡單，整 個 模塊看起來是比較精致的。 密碼鎖電路設(shè)計 密碼鎖鍵掃相關(guān)架構(gòu) 圖如圖 35 所示 。 如圖 35所示該電路采用鍵掃 8個 P2I/O口可以控制 16個按鍵，這樣一來節(jié)省了很多 I/O口，在程序里面通過循環(huán)尋找已經(jīng)按下的按鍵，其控制思想是當 P2=0Xf0時使其高低。延時 10ms的延時函數(shù)，當其 P2采集回來的數(shù)據(jù)不等于 0xf0，就進行一個延時 20ms進行一個按鍵濾波。當采集 P2口不等與 0xf0時。就表示按鍵按下了。這時再通過 P2=0x0f輸出高低電平，再通過 P2口采集一個數(shù)據(jù)。兩次采集回來的數(shù)據(jù)通過一個位或門組合 成一個按鍵的值。這一個按鍵的值是一個組合的數(shù)據(jù)的，在算法上 可以運用一個 數(shù)組 來 將組合的鍵碼值轉(zhuǎn)化成0到 15，這個數(shù)組在程序中得到顯現(xiàn)，關(guān)于鍵值的定義如下： 0到 9的數(shù)值定義 0到 9的 數(shù) 字按鈕 。密碼鍵 入定義在鍵值 10上 ， 呼叫 按鈕定義在鍵值 11上 ，改密碼 定義在鍵值 12上 ，刪除鍵 定義在鍵值 13上 ，確定鍵 定義在鍵值 14上 。 . . 圖 35 密碼鎖電路圖 這一個設(shè)計特別是在小區(qū)中具有一個人性化的設(shè)計，按鍵這一個模塊具有，呼叫住宅區(qū)的房號的 功能，有輸進正確密碼的功能，有修改密碼的功能。這一些的功能的操 控 都能在 1602液晶顯示屏 上被 同步顯示， 很大程度上迎合了 大眾化需求。 相關(guān) 算法 控制 的講述 ： 輸密碼功能，在程序中剛的初始密碼是 1602上面是 CODE CALL RESET的三個選擇。在按鍵中按下輸密碼鍵，這時就會進入一個輸密碼的界面，在 1602顯示屏上顯示 CODE:，現(xiàn)在可以按 0到 9的數(shù)字鍵，按出來的數(shù)值實時在 1602上顯示。按好你確定的密碼之后，就按一下確定鍵。如果按下的密碼是正確的，顯示屏就會顯示 WELCOME PLEASE。但你按下的密碼是錯誤的時候顯示屏?xí)@示 OVER ERR0R。這一個密碼 的設(shè)置只有三次機會，如果你按下三次密碼是錯誤就會終止你的密碼輸入功能。同時顯示屏顯示 OVER THREE TIME，這樣就很好就避免多次輸入密碼。 呼叫功能，這就很人性化 。比如你是 201房間的客人，想 201主人為你開門。開始的時候選擇呼叫鍵，輸進你呼叫你要進的房間號，再按一下確定鍵。顯示屏就會顯示 wait 。等2S過后顯示屏就會進入 CODE CALL RESET的界面，進入重新選擇的功能。 改密碼的功能，這一個提高系統(tǒng)的安全性。這樣一來就很好防止密碼的泄漏。剛開始