【正文】 construction machinery。 GPRS。 第 41 頁 共 59 頁 參考文獻 [1] 王景景 . 基于 LM35 的溫度測量系統(tǒng) [J]. 山東：現代電子技術， 2020(5)： 157159 [2] 劉文濤 . 單片機應用開發(fā)實例 [M]. 北京：清華大學出版社， 2020 [3] 劉寶成等 . 單片機多路報警器的設計 [J]. 內蒙古：內蒙古民族大學學報 (自然科學版 )， 2020 [4] 朱長城等 . 家庭煤氣泄露無人值守報警系統(tǒng)的設計及實現 [J]. 湖南：工程科學 (科學論壇 )，2020(2)： 2122 [5] 張偉 . 家庭智能安防報警系統(tǒng)研究 [D]. 山東科技大學工學碩士論文， 2020 [6] 李廣弟 . 單片機基礎 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社， 2020 [7] 李伯成 . 基于 MCS51 單片機的嵌入式系統(tǒng)設計 [M]. 北京：電子工業(yè)出 版社， 2020 [8] 宋浩等 . 單片機原理及應用 [M]. 北京：清華大學出版社， 2020 [9] 吳英才等 .住宅防盜防火多媒體集中監(jiān)控系統(tǒng)的設計 [J]. 上海：上海理工大學學報， 2020，26(2)： 176179 [10] 陳穎 . 基于 C8051F 單片機的火災智能報警控制系統(tǒng)的設計 [D]. 大連海事大學工學碩士學位論文， 2020 [11] 歐陽文 . ATMEL89 系列單片機的原理與開發(fā)實踐 [M]. 北京：中國電力出版社， 2020 [12] 曹君 . 火災報警系統(tǒng)設計 [D]. 哈爾濱理工大學工學碩士學位論文 ， 2020 [13] 魏平俊等 . 一種智能家居安防系統(tǒng)的電路設計 [J]. 河南：半導體技術， 2020， 31(8)： 625628 [14] [15] [16] Devdas Shetty， Mechatronics System Design[M]. BEIJING： China Machine， 2020 [17] Zhao Y, Liao Y B, Lai S R. 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Lett， 2020 第 42 頁 共 59 頁 致 謝 在論文即將完稿之際，我要 感謝我的指導老師李衛(wèi)老師，從論文選題到完成，都離不開李老師的精心指導和幫助，他的嚴謹治學、平易近人的作風，使我終身難忘。 小區(qū)安防報警信息集中管理也將會是以后居民小區(qū)發(fā)展的趨勢，小區(qū)值班室內主控計算機將對接收到的報警信息準確顯示，如警情發(fā)生的住戶名稱、地址和所遭受的入侵方式等，提示保安人員迅速確認警情，及時趕赴現場，以確保住戶人身和財產安全。 本設計己經完成了對住宅火情、煤氣泄露進行自動監(jiān)測并實現了自動報警功能，完全可以作為一套簡易系統(tǒng)投入使用，但是隨著微電子技術、通訊技術、自動控制技術和傳感器技術的發(fā)展，還將有很大的發(fā)展空間。而我此次設計的家用安保系統(tǒng)是從另外一個角 度考慮，用來顯示與控制室內溫度以便判斷屋內是否起火，同時檢測煤氣濃度情況判斷是否有煤氣泄露，當室內溫度超過預先設定值或室內煤氣濃度達到報警等級時產生聲音報警，同時啟動排氣扇，降低屋內的溫度或煤氣量。 系統(tǒng)硬件電路簡單、安裝方便、操作簡單，可適用于各種類型的住宅和人群。 圖 46 報警子程序流程圖 開 始 取設定的煤氣等級值 是 4 級嗎？ 4 級報警 是 3 級嗎？ 是 2 級嗎？ 3 級報警 2 級報警 1 級報警 取設定的溫度值 高于設定的溫度值嗎？ Y Y Y N N N N 報 警 Y 返 回 第 40 頁 共 59 頁 結論與展望 家用安保系統(tǒng)采用自動報警方式，與傳統(tǒng)報警網絡相比，提高了報警的可靠性，降低了費用，并能及時向戶主報告災情情況，便于針對性處理。在設計中，采用逐位比較法來判斷，符合報警要求，就產生報警。 圖 45 顯示子程序流程圖 報警子程序設計 系統(tǒng)中報警包括溫度報警和煤氣泄漏報警，同時排氣電路也會啟動進行排氣。因此，在顯示子程序開始時加兩個控制標志位用于是否顯示溫度設定值或煤氣濃度等級設定值。 基于上述設計思想，設計的按鍵子程序流程圖如圖 44 所示，程序見附錄 D。 設計的 34 矩陣鍵盤，除了 數字 0， 1， 2， …9 按鍵外，還有“ *”和“ ” 功能鍵分別實 現 溫度上限報警值和煤氣濃度報警等級設定 2 種功能。由此可以得出 X 和 T的關系 如式 (45)： T=100X/256 (45) 基于上述計算處理思想，設計的數據處理子程序流程圖如圖 所示，程序見附錄D。C (41) Vout 為 LM35 的輸出電壓，即運放 μA308 的輸入電壓， μA308 的輸出電壓用 V1 表示。 設 所測溫度值為 T， A／ D 轉換后的數字量為 X，則有 式 (41)： Vout(T)=10mV/176。基于上述轉換思想，設計的 A/D 轉換子程序流程圖如圖 42 所示，程序見附錄 D。 A／ D 轉換時間為 64 個時鐘周期，因為系統(tǒng)中 ADC0809 的工作時鐘為 500 kHz，故 A／ D 轉換時間為 128 μs，延時時間可大致 選擇 160μs。本系統(tǒng)采用延時方式。系統(tǒng)流程圖設計如圖 41 所示。因此，軟件設計的好壞關系到整個系統(tǒng)的性能，下面將介紹各個子程序的設計。 TXD AT89C51 RXD RXD 小區(qū) TXD 第 33 頁 共 59 頁 第四章 家用安保 系統(tǒng)軟件設計 對于一個完整的系統(tǒng)而言，不僅包括硬件電路，還包括相應的軟件。 AT89C51 單片機包含串行輸入和輸出口 、 ，可以實現雙機通信，如圖 321所示。 根據實際設計 情況，系統(tǒng)使用繼電器控制排氣扇的開啟和關閉，并用 AT89C51 的 口通過光電耦合器來實現控制繼電器何時工作，設計電路如圖 320 所示。設計排氣電路時，由于排氣扇的工作電壓是 220V，而系統(tǒng)的工作電壓是 5V，如果用系統(tǒng)直接控制排氣扇工作不切實際。其電路如圖 319所示。 本顯示電路采用動態(tài)共陽極連接方式顯示，動態(tài)顯示要求使用 11 個 I/O 口， 8 段LED 顯示器通過限 流電阻與單片機連接，顯示方法是當顯示第一位時，先把 3 位 LED顯示器選通口截止，之后把要顯示的 8 位數據送到 LED 顯示器的公用數據口，再通過軟件選通第一位 LED 顯示器顯示。 圖 318 8 段 LED 數碼顯示器 引腳圖 LED 顯示器有兩種不同的形式：一種是 8 個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱為共陽極 LED 顯示器；另一種是 8 個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱為共陰極 LED顯示器。單片機系統(tǒng)中通常使用 8 段 LED 數碼顯示器，其外形及引腳如圖 318 所示，由圖可見 8 段 LED 顯示器由 8 個發(fā)光二極管組成。 本 顯示 電路 較為簡單 ，采用 3 位 8 段 LED 顯示器 ，并與三個 9012 三極管連接 來實現 溫度顯示，第一位是十位、第二位是個位、第三位是十分位。在 本 系統(tǒng)中， 選用 LED 數碼顯示器顯示數字或符號。 顯示 電路 作為單片機系統(tǒng)中最簡單的輸出設備，用以顯示單片機系統(tǒng)的運行結果與運行狀態(tài)等。 圖 317 鍵盤電路 第 30 頁 共 59 頁 顯示電路 顯示電路，可以對系統(tǒng)所采集的溫度進行顯示，以便住宅內的人員可以查看發(fā)生火災時的室內溫度，而當鍵盤設定溫度上限報警值或煤氣泄露等級報警值時，數碼管顯示當前的設定值。 數字鍵用于設定溫度上限報警值和煤氣濃度報警等級， *和 鍵分別為溫度和煤氣濃度等級設定選擇鍵，當按下 *時，即可輸入溫度的上限報警值；當按下 時，即可設定煤氣濃度的報警等級。實際應用中，有單按鍵組成的鍵盤和矩陣按鍵組成的鍵盤，它們各有優(yōu)缺點，單按鍵電路簡單，但不便于人們使用，而矩陣按鍵比較直觀易懂，特別適合民用。 圖 316 聲音報警電路 鍵盤電路 一個系統(tǒng)中，鍵盤是不可缺少的部分，它是系統(tǒng)的輸入設備，是人機對話不可缺少的方式之一，用于設置系統(tǒng)的相關參數值。壓電式蜂鳴器，約需 10mA 的驅動電流，可在 端口接上一只三極管 9013和電阻組成的驅動電路來驅動， 設計的聲音報警電路 如圖 316 第 29 頁 共 59 頁 所示。本系統(tǒng)設計的報警電路采用單頻音報警， 實現單頻音報警的接口電路比較簡單，其發(fā)音元件采用壓電蜂鳴器，當在蜂鳴器兩引腳上加 3～15V 直流工作電壓，就能產生 3kHZ 左右的蜂鳴振蕩音響。其中 PA 口作為 LED 顯示器的數據輸出口； PB(0~3)四個口作為 LED 顯示器的選通控制口； PC 口 7 位數據口鍵盤值的輸入口。從控制字格式可知： 圖 315 8255A 方式選擇控制字 本系統(tǒng)中使用 AT89C51 單片機的 P0 口作為 8255A 的 8 位數據輸入口，單片機的、 口作為 8255A 的輸出選通控制， 口作為 8255A 的復位控制口，并且使用 作為 8255A 的選通控 制口。為了區(qū)別這兩個控制字，規(guī)定了 D7位為特征位，當 D7=1 時，則是方式選擇控制字；當 D7=0 時，則是 C 口按位置位／復位控制字。 8255A 有兩個 8 位控制字：方式選擇控制字和 C 口按位置位／復位控制字。 VCC： +5V 電源。兩位 地址，可形成片內四個端口地址。 A1， A0：芯片內部端口地址信號線，與系統(tǒng)地址 總線低位相連。 寫信號線 WR ：該信號低電平有效， CPU 通過執(zhí)行 OUT 指令，發(fā)寫信號將命令代碼或數據寫入 8255A。 CPU 通過發(fā)高位端口地址信號使它變成低電平時，才能對 8255A 進行讀寫操作。 CPU 通過它向 8255A 發(fā) 送命令、數據； 8255A 通過它向 CPU 回送狀態(tài)、數據。 8255A 芯片的引腳如圖 314 所示。 (3) 數據總線緩沖器 該緩沖器為雙向三態(tài)的 8 位數據緩沖器，它是 8255 與 CPU 系統(tǒng)數據總線之間的接口，所有的輸入、輸出數據， 以及 CPU 發(fā)出的控制字和從 8255A 讀回的狀態(tài)信息都通過它來傳送。 A 組控制部件控制 A 口及 C 口高 4 位。它可分為兩個 4 位端口使用，或用作與 A 口和 B 口配合的控制或狀態(tài)口，依工作方式而定。 端口 B：一個 8 位數據輸入 /輸出、鎖存 /緩沖器和一個 8 位數 據輸入緩沖器。 (1) 三個數據輸入輸出端口 A、 B、 C， 每個端口均為 8 位，可選擇輸入或輸出操作。 8255A 是應用最廣的并行 I/O 接口芯片。它具有方式 0、方式 方式 2 三種工作方式，并 且這三種工作方式可以通過軟件編程來設定和改變。 8255A 是 Intel 公司生產的 一種通用的可編程并行 I/O 接口芯片，又稱 ―可編程外設接口芯片 ‖(PPI， Programmable Peripheral Interface)。 擴展單片機接口的方法很多，可用的芯片也不少，如 815 825 8255A、 8279等。但由 ADC0809 送來的八位數據占用 8 個端口，溫度顯示需要 11 個端口，矩陣鍵盤需要 7 個端口，加上其它輸出控制信號占用的端口，超過P0、 P P2 口的 24 個端口。系統(tǒng)監(jiān)視模塊包含 8255A 接口電路 、 聲音報警電路、顯示電路、排氣電路及小區(qū)聯動四部分。為了保證復位電路可靠地工作，并考慮住宅電壓波動大，將 RC 電路接施密特電路后再接入 AT89C51單片機 復位端，設計的抗干擾上電復位與開關復位電路如圖 312 所示。從而使得系統(tǒng)不至于在報警后不能回到初始狀態(tài)，系統(tǒng)功能更 加完善。本系統(tǒng)結合實際需要采用上電復位，并且添加手動復位，設計出上電復位與開關復位組合電路。復位以后 AT89C51單片機 的初始復位狀態(tài)如表 34 所示。復位不影響單片機內部的 RAM狀態(tài)。為了保證系統(tǒng)可靠的復位，在設計復位電路時，通常使 RST 引腳保持 10ms 以上的高電平。因為單片機應用系統(tǒng)工作時，會經常要求進入復位工作狀態(tài)，因而要求復位電路必須能準確、可靠地工作，單片機的復位狀態(tài)與應用系統(tǒng)的復位狀態(tài)也是密切相關的。設計的電路如圖 311 所示。外接電容的大小影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構成一個自激振蕩電路。 片內振蕩器和時鐘電路 第 23 頁 共 59 頁 單片機時鐘電路與復位電路 時鐘電路與復位電路不是單片機的內部電路，但它們卻是單片機運行所必須的最基本的外加電路，雖然某些新型單片機已將復位電路集成在單片機內