【文章內(nèi)容簡介】 所示。接口 P3 為單片機 P0 引腳的上拉電阻，接口 P2 為矩陣鍵盤的接入 口。在晶振電路中，晶振頻率選為 ，原因是使初值為整數(shù)，從而產(chǎn)生精確的波特率，如圖 5 圖 5 單片機控制模塊電路圖 傳感器模塊電路設(shè)計 在本設(shè)計中，為了提高傳感器的精確度和方便性，傳感器都通過引線連接到相應(yīng)的接口上，而非直接焊接到電路板上。由于傳感器的信號為弱電平信號，容易造成單片機的誤操作。為保證系統(tǒng)具有較高的靈敏度，故加入由 LM324 組成的放大電路，電路如圖 8 所示。接口 P6 為煙霧傳感器的接口；接口 P7 為人體感應(yīng)傳感器的接口。通過分別調(diào)整可變電阻 R2 和 R7，可以改變煙霧傳感器和人體感應(yīng)傳感器信號的放大倍數(shù)。由于單片機的中斷方式為低電平中斷，所以經(jīng)放大器平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 11 頁 放大后的信號要先接入反相器，才能再連接到單片機的中斷引腳上如圖 6。 圖 6 傳感器模塊電路圖 報警模塊電路設(shè)計 由于單片機 STC89C52 提供的工作電流只有 20mA，而蜂鳴器正常工作電流一般比較大， 片機的 I/O 口是無法直接驅(qū)動的 ，因此需要一個外部的驅(qū)動電路，提供正常工作所需要的電流。報警模塊電路圖如圖 7 所示，在該電路中， speaker 連接在單片機引腳上，接口 P4 為蜂鳴器，晶體管工作在飽和狀態(tài)，相當于一個開關(guān)。 圖 7 報警模塊電路圖 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 12 頁 GSM 模塊的工作主要由單片機通過串口將 AT 指令發(fā)送到 GSM 模塊。串口電路主要由芯片 MAX232 進行電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)串口電壓與單片機電壓的轉(zhuǎn)換，確保雙方可以相互通信，電路如圖 8 所示。單片機的 TXD 引腳接到 MAX232 的 T2IN引腳，單片機的 RXD 引腳接到 MAX232 的 T2OUT 引腳。 圖 8GSM 模塊接口電路圖 存儲器模塊電路設(shè)計 存儲器模塊電路主要由芯片 AT24C02 構(gòu)成，存儲器模塊電路圖如圖 9 所示。在本設(shè)計中，只有一個 AT24C02 被總線尋址這三個地址，故輸入腳 A0A1A2 可懸空或連接到 Vss。串行時鐘 SCL 和串行數(shù)據(jù) /地址引腳 SDA 分別接到單片機引腳 和 上，通過單片機編程控制存儲器的讀寫。 圖 9 存儲器模塊電路圖 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 13 頁 液晶模塊電路設(shè)計 液晶模塊電路如圖 10 所示?？烧{(diào)電阻 R1 調(diào)節(jié)液晶偏壓， RS、 RW 和 EN 分別接到單片機的 、 、 引腳，通過單片機按相應(yīng)時序編程控制液晶顯示。 Data0~Data7 為液晶數(shù)據(jù)位，接到單片機 P2 引腳。 圖 10 液晶模塊電路圖 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 14 頁 該系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能是：輸入密碼，密碼正確則進入系統(tǒng)。當輸入密 碼錯誤次數(shù)小于 3 次時，可以重新輸入。當錯誤次數(shù)達到 3 次，系統(tǒng)便進入自鎖狀態(tài)并通過 GSM 發(fā)送短信通知用戶。成功進入系統(tǒng)后可以選擇不同的功能：開門、修改系統(tǒng)密碼和開啟報警系統(tǒng)。選擇開門功能。則開門的指示燈會亮。選擇修改系統(tǒng)密碼功能，則按照系統(tǒng)指引輸入舊密碼、新密碼和重復(fù)新密碼。若輸入的密碼都正確，則修改密碼成功。若輸入的密碼錯誤，則需要重新輸入，當錯誤次數(shù)達到 3 次時，系統(tǒng)也會進入自鎖狀態(tài)和通過 GSM 發(fā)送短信通知用戶。選擇開啟報警功能，煙霧傳感器和紅外熱釋能傳感器便開始工作，一旦檢測到信號，報警音響并通過 GSM 發(fā) 送短信通知用戶。若需要關(guān)閉報警功能，只要按關(guān)閉報警的按鍵，并正確輸入密碼后，報警功能就會關(guān)閉。主程序流程圖如圖 17 所示。 傳感器模塊軟件設(shè)計 在本系統(tǒng)中， LCD1602 液晶顯示是通過調(diào)用 voiddisplay(ucharpos,uchar*q)函數(shù)實現(xiàn)的，其流程圖如圖 12 所示。在 voiddisplay(ucharpos,uchar*q)函數(shù)中， pos是寫入的位置， q 指向要寫入的數(shù)據(jù)所在的數(shù)組。該函數(shù)主要調(diào)用 lcd_wcmd()，lcd_pos()兩個函數(shù)，先寫顯示地址，后寫顯示數(shù)據(jù)。單片機 P2 口接 LCD1602 的數(shù)據(jù)引腳， P0^ P0^ P0^7 分別接 LCD1602 的 RS、 RW、 EP 引腳，通過單片機控制液晶顯示 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 15 頁 圖 12 流程圖 在本系統(tǒng)中，鍵盤的軟件實現(xiàn)通過分時掃描、鍵盤編碼的形式來實現(xiàn)，其流程圖如圖 13 所示。 P1 口低 4 位作為鍵盤的行，高 4 位作為鍵盤的列。 P1 口低 4位先循環(huán)輸出 0，單片機掃描 P1 口高 4 位。如果有鍵按下， P1 口高 4 位不會全為1。如果讀取不到 P1 口的值，比如是干擾，則不做鍵值處理，返回繼續(xù)循環(huán)下次。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 16 頁 圖 13 主程序流程圖 在本系統(tǒng)中， GSM 模塊軟件設(shè)計是通過 串口發(fā)送 AT 指令給 GSM 模塊來實現(xiàn)發(fā)送短信的功能，其流程圖如圖 14 所示。首先串口發(fā)送字符串“ AT+CMGF=1\r”給 GSM 模塊，設(shè)置短信為 TXT 模式；然后發(fā)送“ AT+CMGS=13760727792\r”，設(shè)置收信方的手機號碼；接著將待發(fā)送短信的內(nèi)容發(fā)給 GSM 模塊；最后發(fā)送十六進制的 0x1A（回車）確認發(fā)送，這樣就能通過 GSM 模塊最終實現(xiàn)報警通知用戶的平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 17 頁 功能。程序見附錄。 圖 14 短信發(fā)送流程圖 在 GSM 模塊和單片機的串行通信中，選用定時器 T1 在工作方式 2 設(shè)定波特率為 9600，其初值計算公式如下： ? ?波特率384 1S MO Df256X o s c ? ???? 已知 oscf 為 ，設(shè)波特率控制位 SMOD=0，則有 ? ? x F D02 5 39 6 0 03 8 4 10100 5 9 5 6X 6 ??? ????? 故在程序設(shè)計時，定時器初值設(shè)置為 0xFD。 存儲器模塊軟件設(shè)計 在本系統(tǒng)中， AT24C02 的存儲功能主要是通過 I2C 總線來實現(xiàn)串行讀寫，其流程圖如圖 15 所示。 I2C 總線在寫入和讀取一個 8 位二進制數(shù)時，總是高位在前低位在后。在讀函數(shù) _24C02Read(unsignedcharl_address)中，先向 I2C 總線發(fā)出讀取 24C02 的寫地址，在完成 I2C 串口協(xié)議后，寫入 24C02 的讀地址，再讀取存儲平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 18 頁 器對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)。在寫函數(shù) _24C02Write(unsignedchardat， unsignedcharl_address)中，先向總線發(fā)出寫 24C02 的地址，在完成 I2C 串口協(xié)議后，寫入 24C02 的寫地址，然后寫入數(shù)據(jù)。程序見附錄。 圖 15AT24C02 讀寫流程圖 液晶鍵盤模塊軟件設(shè)計 在本系統(tǒng)中， LCD1602 液晶顯示是通過調(diào)用 voiddisplay(ucharpos,uchar*q)函數(shù)實現(xiàn)的，其 流程圖如圖 16 所示。在 voiddisplay(ucharpos,uchar*q)函數(shù)中， pos是寫入的位置， q 指向要寫入的數(shù)據(jù)所在的數(shù)組。該函數(shù)主要調(diào)用 lcd_wcmd()，lcd_pos()兩個函數(shù)，先寫顯示地址，后寫顯示數(shù)據(jù)。單片機 P2 口接 LCD1602 的數(shù)據(jù)引腳， P0^ P0^ P0^7 分別接 LCD1602 的 RS、 RW、 EP 引腳，通過單片機控制液晶顯示。程序見附錄。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 19 頁 圖 16LCD1602 顯示流程圖 在本系統(tǒng)中，鍵盤的軟件實現(xiàn)通過分時掃描、鍵盤編碼的形式來實現(xiàn)，其流程圖如圖 17 所示。 P1 口低 4 位 作為鍵盤的行，高 4 位作為鍵盤的列。 P1 口低 4位先循環(huán)輸出 0，單片機掃描 P1 口高 4 位。如果有鍵按下， P1 口高 4 位不會全為1。讀取 P1 口的值，查表獲得相應(yīng)的 16 進制值存放 l_key 變量中，退出循環(huán)。如果讀取不到 P1 口的值，比如是干擾，則不做鍵值處理，返回繼續(xù)循環(huán)下次。程序見附錄。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 20 頁 圖 17 鍵盤掃描流程圖 密碼鎖軟件設(shè)計 在本系統(tǒng)中，密碼鎖的軟件實現(xiàn)是通過比較輸入密碼值和實際密碼值是否一樣來進行的，其流程圖如圖 18 所示。如果密碼正確，則進入下一步操作。如果密碼錯誤，則需要重新輸入密碼，直到密碼正確為止。 每輸錯一次密碼，錯誤次數(shù)記錄變量 times 就會加 1。一旦 times 增加到 3，則調(diào)用 GSM 程序發(fā)短信，并且系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)。程序見附錄。 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 21 頁 圖 18 密碼鎖設(shè)置流程圖 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 22 頁 (建議更名為“家庭防盜系統(tǒng)系統(tǒng)仿真” ) 電路板焊接成功后就可以進行調(diào)試，在調(diào)試之前，應(yīng)先將已編好的程序下載到芯片 STC89C52。編寫好程序后，將文件加載到工程中，然后“ build”，生成“ *.hex”文件，將 AT89S52 芯片插到下載開發(fā)板中，然后打開下載軟件，通過它導(dǎo)入“ *.hex”運行編譯，載入到芯片即可。 密碼鎖調(diào)試 系統(tǒng)上電后，液晶顯示“ P leaseinputthepassword:”字樣，如圖 24 所示。 2 秒后，系統(tǒng)進入輸入狀態(tài)，此時可通過鍵盤輸入 6 位密碼。在輸入狀態(tài)，當輸入錯誤時，可通過鍵盤上的“ Delect”鍵刪除錯誤位。當輸入完成以后，按“ Enter”鍵確認輸入。 若輸入的密碼正確，則進入操作系統(tǒng)，液晶顯示“ Pleasepressthefunctionkey”字樣，此時可通過按不同的功能鍵選擇不同的功能。 若輸入的密碼錯誤，蜂鳴器長鳴同時液晶顯示“ Error!”，如圖 26 所示。若錯誤次數(shù)小于 3 次， 2 秒后可重新輸 入密碼。若錯誤次數(shù)達到三次，系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)，液晶顯示“ Tryittomorrow!”，并通過 GSM 模塊發(fā)送短信通知用戶， 開門功能調(diào)試 在進入操作系統(tǒng)后，按“ Open”鍵進入開門功能。此時，開門燈亮，液晶顯示“ Openthedoor.”。 修改密碼功能調(diào)試 在進入操作系統(tǒng)后，按“ Change ”鍵進入修改密碼功能。按照液晶指示平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 23 頁 “ Inputoldpassword”，輸入舊密碼；然后提示“ Inputnewpassword”，輸入新密碼；最后在提示“ Inputitagain!”后重復(fù)輸入新密碼。若輸入 的密碼都正確，則修改密碼成功，顯示“ Establishessuccessful!”，如圖 28 所示。若密碼有一次錯誤，則需要從輸入舊密碼開始重新操作，當錯誤次數(shù)達到 3 次時，系統(tǒng)也會進入死鎖狀態(tài)。 報警功能調(diào)試 在進入操作系統(tǒng)后，按“ Alarm”鍵進入開啟報警功能，此時液晶顯示“ Systemstartup.”。當煙霧傳感器檢測到煙霧時，啟動中斷程序，蜂鳴器報警，液晶顯示“ Alarm!”和“ Onfire!”，并通過 GSM 發(fā)送短信通知用戶， 當紅外熱釋能傳感器檢測到人體時，啟動中斷程序，蜂鳴器報警，液晶顯示“ Alarm!”和“ Steal!”，并通過 GSM 發(fā)送短信通知用戶。 調(diào)試存在問題 整個設(shè)計的難點在于調(diào)試方面，因此在調(diào)試中也遇到了很多問題，但經(jīng)過查看資料和細心分析后，最終都能順利解決。下面總結(jié)以下調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法。 在制板過程中，難免會出現(xiàn)各種差錯而導(dǎo)致電路短路或斷路等現(xiàn)象。為避免此類情況的發(fā)生影響調(diào)試結(jié)果，在調(diào)試前，先用萬用表二極管檔將電路板的線路都測一下，確保電路正常。 調(diào)試過程首先驗證 LCD1602 能否正常運行。先編寫簡單的 LCD1602 顯示程序，然后通過串口下載 HEX 格式文件到單 片機。上電后，液晶只亮但沒有顯示，初步懷疑是 RS、 RW 和 E 控制位設(shè)置錯誤。但通過萬用表測試控制引腳電平跳變情況，發(fā)現(xiàn)正常，故排除該可能。最后經(jīng)過反復(fù)檢查，發(fā)現(xiàn)原來是因為單片機 P2引腳為倒序排列，在畫板圖時沒有留意，導(dǎo)致接錯數(shù)據(jù)引腳。采用飛線修改后，LCD1602 能正常顯示。 在設(shè)計程序時，考慮到存儲器 AT24C02 全新