【正文】 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。所以常用的單片機(jī)編程語言是匯編語言和 C 語言。 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。 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。 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。 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 。 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。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。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。然后關(guān)閉蜂鳴器，開啟綠燈，設(shè)置報(bào)Y 開始 初始化 傳感器預(yù)熱、故障檢測 鍵盤處理 報(bào)警限設(shè)置 報(bào)警子程序 平均值法濾波 線性化處理 設(shè)置指示燈狀態(tài) Y N 是否按下模式切換 A/D 轉(zhuǎn)換 N 是否超過報(bào)警限 濃度顯示 第 25 頁 共 61 頁 警限初值。這樣使報(bào)警器功能更加完善，給用戶帶來便利。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。 在實(shí)現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)控與防盜監(jiān)控的基本功能的過程有所不同，在本章我將在本章逐一介紹。 EEPROM 在本系統(tǒng)用主要用來存儲(chǔ)用戶的密碼，配合鍵盤來實(shí)現(xiàn)對(duì)門鎖的監(jiān)控，電路圖如圖 。 EEPROM 模塊 EEPROM（電可擦寫可編程 只讀存儲(chǔ)器 ）是用戶可更改的只讀存儲(chǔ)器（ ROM），其可通過高于普通電壓的作用 來擦除和重編程（重寫）。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。 L298 芯片是具有 15 個(gè)引出腳的雙列直插式封裝的集成芯片。 圖 電機(jī)控制電路 L298 芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，其設(shè)計(jì)是為接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載的，例如繼電器、圓筒形線圈、直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它們所組成的微處理器至雙橋式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的接口如圖 3 所示。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。 L297+L298 集成塊是專為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)。 第 20 頁 共 61 頁 圖 A/D 模塊電路圖 無線通信模塊 本系統(tǒng)采用 nrf24l01 作為無線通信控制模塊，可使用手持的微型無線電遙控器，可以使報(bào)警裝置進(jìn)入布防狀態(tài)或撤防狀態(tài)。其電路原理圖如下： 圖 MAX232 串口電路 A/D 模塊設(shè)計(jì) 經(jīng)氣敏傳感器所檢測的電壓信號(hào)為模擬信號(hào)，無法直接被單片機(jī)所識(shí)別，所以在經(jīng)過放大電路后對(duì)信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)。 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。在單片機(jī)中，這 8 個(gè)引腳都有各自的第二功能。每一位都能作為可編程的通用 輸入／輸出線。 (2)控制引腳： PSEN 、 ALE、 EA ／ VP、 RESET。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]。 第 15 頁 共 61 頁 HD7279 內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受 16 進(jìn)制碼， HD7279A 還同時(shí)具有 2 種譯碼方式， HD7279(A)還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。它能方便地采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價(jià)的測控應(yīng)用系統(tǒng)。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過 SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。通過緩存器讀寄存器。溫度報(bào) 警觸發(fā)器 TH和 TL都有一字節(jié) EEPROM 的數(shù)據(jù)。主要首先提供以下功能命令之一： （ 1）讀 ROM； （ 2） ROM 匹配； （ 3）搜索 ROM； （ 4）跳過 ROM； （ 5）報(bào)警檢查。封裝后的 DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。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）。 氣體傳感器的選擇 氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。 AT89S52是 AT89C51升級(jí)版，它們都是 8051的內(nèi)核， 52是 51的增強(qiáng)型， S52比 C51,定時(shí)器多一個(gè) T2， RAM 多 128B， ROM 多 4K，中斷多 2 個(gè)，多一個(gè)看門狗 ,在掉電、數(shù)據(jù)指針等方面還有一些改進(jìn)， S52 的最高外接晶振可以達(dá)到33MHz， C51 大概只有 24MHz。主要負(fù)責(zé)控制鍵盤，顯示，無線通信，電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及聲光報(bào)警模塊協(xié)調(diào)工作。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。 Flash存儲(chǔ)空間，支持最大 64K 外部存儲(chǔ)擴(kuò)展。并且也要考慮選擇低 價(jià)實(shí)用的機(jī)型，并為研制同一系列低功耗產(chǎn)品做準(zhǔn)備 [11]。 E2PROM 存儲(chǔ)電路 門磁傳感器探測 編碼 解碼 信號(hào)接收 信號(hào)發(fā)射 AT89C51 單 片 機(jī) 的 控 制 信 號(hào) 產(chǎn) 生 鍵盤輸入及顯示 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) LED 指示燈 現(xiàn)場報(bào)警 第 10 頁 共 61 頁 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主要器件選型 核心處理器單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是一塊硅片上集成了微處理器 (CPU)、存儲(chǔ)器 (RAM、 ROM、 EPROM)和各種輸入、輸出接口 (定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、并行 I／ O、串行口、 A／ D 轉(zhuǎn)換器及脈沖調(diào)制器 PWM 等 )的微控制芯片。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)。 具體原理框圖如圖 。 火災(zāi)報(bào)警器是重要的安全設(shè)備，一切重要的場所，如大型物資倉庫、隧道、大型船舶、高層建筑都應(yīng)該安裝。 (3)光輻射探測器。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)。近年來還出現(xiàn)了激光感煙探測器，它也是利用光電感應(yīng)原理，不同的是光源改用激光束。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。 火災(zāi)探測器原理 火災(zāi)發(fā)生時(shí)，必然會(huì)伴隨著產(chǎn)生煙霧、高溫和火光，探測器對(duì)這些都很敏感。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。在火災(zāi)發(fā)生的初期，由于溫度比 較低，許多物質(zhì)都處于陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙霧。整體電路設(shè)計(jì)框圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)原理及組成框圖 火災(zāi) 報(bào)警系統(tǒng)類型及火災(zāi)探測器選型 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)類型 根據(jù)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中所使用的探測器種類，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可以分為以下四種： (1)感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)燃燒物會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使得周圍溫度迅速變化。 本文對(duì)防火防盜兩個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，本章給出了火災(zāi)監(jiān)控模塊和防盜系統(tǒng)模塊的 整體設(shè)計(jì)方案。 (4)系統(tǒng)軟件可 靠性設(shè)計(jì)。主要包括無線通信模塊電路、火災(zāi)報(bào)警電路、非法入侵檢測電路、 門控電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路、鍵盤輸入及 LED 顯示模塊等 。針對(duì)目前家庭防火防盜系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在以下幾個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究： (1)傳感器 部分設(shè)計(jì)。本系統(tǒng) 針對(duì)以上問題通過使用手持設(shè)備，以無線的方式來完成各種操作。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]。 嚴(yán)峻的事實(shí)證明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)財(cái)富日益增加，火災(zāi)給人類、社會(huì)和自然造成的危害范圍不斷擴(kuò)大，它不僅毀壞物質(zhì)財(cái)產(chǎn)，造成社會(huì)秩序的混亂，還直接威脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。 火災(zāi)是可燃物在時(shí)間或空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害，是威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。現(xiàn)代居住的格局，鄰里之間的來往越來越少，家庭生活隱密性、封閉性越來越強(qiáng)。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]。發(fā)展家用防盜系統(tǒng)是住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇?，F(xiàn)在一般居民住宅的主要防盜措施僅限于防盜窗、防盜門，雖有一定的防盜作用，在災(zāi)害發(fā)生的情況下，使逃生更加困難。而且自本世紀(jì) 80 年代開始，隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來越多，在我們生活的四周到處 潛伏著火災(zāi)隱患。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