【導(dǎo)讀】給予了越來越多的重視。目前，家庭災(zāi)情主要體現(xiàn)在火災(zāi)和盜竊兩個(gè)方面，因此，對(duì)于這兩種狀況的預(yù)防和監(jiān)控成為了家庭防災(zāi)的重點(diǎn)。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)。另一部分為基于AT89C51單片機(jī)的，集傳感器檢測技術(shù)、智能控制和無。線電技術(shù)于一體的防盜報(bào)警系統(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)行測試，運(yùn)用Protues軟件對(duì)主要模塊進(jìn)行仿真。氣體傳感器的選擇.....

　　

【正文】 能會(huì)遇到尖峰脈沖干擾的現(xiàn)象，這種干擾通常只影響個(gè)別采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，得到的數(shù)據(jù)與其他采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)相差比較大，所以要進(jìn)行處理。如果采用一般的平均值法，則干擾信號(hào)將被 ―平均 ‖到計(jì)算結(jié)果上去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾 而引起的煙霧濃度采樣值的偏差。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。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小型的隨機(jī)干擾，以保證報(bào)警器檢測煙霧濃度的準(zhǔn)確性，減小誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)的可能。 操作流程如下圖所示，首先設(shè)定采樣次數(shù)，調(diào)用 A/D 采樣子程序進(jìn)行采樣，每次采樣完采樣次數(shù)自增 1，當(dāng)達(dá)到采樣達(dá)到提前設(shè)定的采樣次數(shù)后對(duì)采樣值進(jìn)行處理，即先排序，去掉第一個(gè)個(gè)最后一個(gè)最大最小值，將剩余的第 2 到第 9 個(gè)采樣值累加求和，再求平均，最后將處理后的數(shù) 據(jù)送入寄存器存儲(chǔ)。 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。電壓值與氣體濃度之間是非線性的關(guān)系，為了實(shí)時(shí)顯示煙霧濃度需要對(duì)其進(jìn)行線性化處理。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。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。 為防止誤報(bào)，在程序設(shè)計(jì)上，對(duì)煙霧濃度和溫度進(jìn)行快速重復(fù)檢測和延時(shí)報(bào)警，以區(qū)別出時(shí)管道中煙霧的泄露，還是由于暫時(shí)打開閥門產(chǎn)生的可燃煙霧的微量散失，防止誤報(bào)。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，進(jìn)行故障診斷。 圖 報(bào)警子程序流程圖 防盜監(jiān)控模塊主要程序 N Y N Y Y N N Y 開始 讀取處理后的氣體濃度值或溫度值 煙霧濃度≥ ％ 或溫度≥ 100℃ 煙霧濃度≥ ％ 或溫度≥ 100℃ 延遲 20 秒后采集一組數(shù) 傳感器故障自診斷 啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警器 啟動(dòng) 故障 報(bào)警 傳感器有問題 復(fù)位鍵是否按下 返 回 第 29 頁 共 61 頁 防盜門控主程序 主程序首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括單片機(jī)內(nèi)部寄存器，外部管腳設(shè)置，以及所接的傳感器的配置。然后顯示模塊顯示初值，并等待按鍵事件，若有按鍵按下則進(jìn)行相應(yīng)的按鍵處理，處理完按鍵事件后繼續(xù)等待下一次按鍵，如圖 所示。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。其設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示： 首先它會(huì)進(jìn)行判斷是否輸入密碼，若輸入密碼，則保存輸入的密碼以及密碼位數(shù)，初始化 顯示處理 鍵掃、求鍵號(hào) 鍵處理 有鍵按下否 ? 輸入鍵處理 確認(rèn)鍵處理 修改密碼鍵處理 數(shù)字鍵處理 開始 N Y 第 30 頁 共 61 頁 若非輸入密碼則判斷是否需要修改密碼，同樣，調(diào)用修改密碼程序并保存修改后的密碼及密碼位數(shù)。 圖 數(shù)字鍵處理子程序流程圖 （ 2）確認(rèn)鍵處理子程序 輸入或修改密碼時(shí)進(jìn)行確認(rèn)操作，程序流程圖如 。當(dāng)確認(rèn)輸入完成時(shí)，若正在執(zhí)行的是輸入密碼的操作，則會(huì)調(diào)用密碼對(duì)比的子程序；若正在執(zhí)行的是修改密碼操作，按下后執(zhí)行密碼擦除以及重寫操作 。 Y N 數(shù)字鍵處理子程序 輸入密碼否？ 修改密碼否？ 輸入 4~6 位密碼并保存密碼及密碼位數(shù) 返回 輸入 4~6 位密碼并保 存密碼及密碼位數(shù) Y N Y N 確認(rèn)鍵處理子程序 輸入密碼否？ 修改密碼否？ 清 改 密 標(biāo) 志 返回 調(diào)用密碼比較子程序并清除輸入標(biāo)志 Y N 第 31 頁 共 61 頁 圖 確認(rèn)鍵處理子程序流程圖 （ 3）密碼判斷子程序 輸入密碼并按下確認(rèn)鍵后，啟動(dòng)密碼判斷子程序，將從鍵盤獲取到的數(shù)字串與EEPROM 中存的密碼進(jìn)行比較，并返回是否成功的呃標(biāo)志。程序流程圖如圖 所示。 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。程序流程圖如圖 所示。 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)。程序流程圖如圖 所示。 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。子程序的流程圖如圖 所示。 圖 鍵盤處理子程序 （ 8）門磁檢測及聲光報(bào)警子程序 門磁傳感器檢測到信號(hào)后將獲取到的數(shù)據(jù)經(jīng)過放大濾波后通過 A/D 然后傳給單片機(jī)并產(chǎn)生中斷單片機(jī)處理獲取到的數(shù)據(jù)，若超出限制，則將聲光報(bào)警系統(tǒng)的使能端拉高，從而開啟聲光報(bào)警系統(tǒng)。程序流程圖如圖 所示。 鍵盤處理入口 置 7279 的 CS 有效，并延時(shí) 50us 發(fā)送讀鍵指令碼 15H 到7279，并延時(shí) 12us 接收鍵值存于 A 中，CS 信號(hào) 置鍵標(biāo)志 00H A 為 FFH 否 清鍵標(biāo)志 00H 由鍵值查鍵號(hào) 返回 N Y 第 35 頁 共 61 頁 圖 聲光報(bào)警及門磁傳感器子程序流程圖 （ 9）無線通信子程序 圖 無線通信子程序流程圖 無線通信 模塊正常時(shí)在休眠當(dāng)有信號(hào)來的時(shí)候啟動(dòng)并接收，就收到數(shù)據(jù)后產(chǎn)生中斷，并將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，單片機(jī)將獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，然后執(zhí)行相應(yīng)的操作。流程圖如圖 所示。 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。早期在研制單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，大多以匯編語言作為軟件工具，而后期廣泛采用的是 C 語言，這是因?yàn)?C 語言是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言，可讀性和可移植性都非常好，采用 C 語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序的周期短，而且調(diào)試和排錯(cuò)也比較 簡單。所以常用的單片機(jī)編程語言是匯編語言和 C 語言。本文用到的 AT89C52 單片機(jī)支持匯編語言、 C 語言或者二者的混合語言編寫程序。為了提高編寫程序的效率，改善程序的可讀性和可移植性，我們采用 C 語言作為開發(fā)軟件。 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。 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。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、WIN20xx、 WINXP 等操作系統(tǒng)。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