【正文】 ，所有輸入輸出部分采用低電平有效，家電采用繼電器控制。 單片機系統(tǒng)是實現(xiàn)該設計的基本部分，為了和紅外遙控部分結合起來，鍵盤采用獨立按鍵形式；為了定是控制方便，晶振采用 6MHZ；鍵盤輸入使用 P0 口。他們在檢測到信號時均可以輸出高電平數(shù)字信號，因此可以用處理案件的方法處理它們。 方案確立 傳感器模塊主要有煙感傳感器、門磁探測器、紅外探測器和熱釋電傳感器。 （ 4） 方式 3：出波特率是可變的外，其余完全與方式 2 相同。 （ 2） 方式 1：通過 TXD 發(fā)送或通過 RXD 接收 10 個數(shù)據(jù)位，波特率是可變的。他可以采用異步通信方式（ UART）與串行傳送信息的外部設備（如串行打印機、 CRT 終端等）相連接，或用于通過標準異步通信協(xié)議進行全雙工通信的多機系統(tǒng)；也可以通過同步通信方式并使用 TTL 或 MOS 移位寄存器來擴展 I/O 口線。 方案二：利用獨立鍵盤作為輸入，利用串口方式實現(xiàn)輸出顯示。 方案論證 方案一：利用矩陣式鍵盤作為輸入，利用并口方式實現(xiàn)輸出顯示。 系統(tǒng)工作流程部分 圖 2 總體方框圖 設計思路 根據(jù)設計要求可以分為以下幾個模塊：傳感器模塊、鍵盤輸入模塊、紅外遙控模塊、單片機最小系統(tǒng)、顯示模塊和輸出部分。 單片機有惟一的專門為嵌入式應用系統(tǒng)設計的體系結 構和指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應用要求。而把單片機面向工控領域對象，嵌入到工控應用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應用的計算機稱之為嵌入式計算機系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)?？傮w方案的好壞，將直接影響到控制系統(tǒng)的性能和實施細則。 系統(tǒng)設計主要任務 家庭安防系統(tǒng)越來越受到重視，本設計主要負責家庭安防系統(tǒng)提供電源設計，是家庭安防系統(tǒng)的重要組成部分。 通過在住宅內門窗及室內其他部位安裝各種探測器進行晝夜控制，當監(jiān)測到警情時，通過住宅內的報警主機傳送至智能管 理中心的報警接收計算機、接收將準確顯示警情發(fā)生的住戶名稱、地址和警報類型、提示保安人員迅速確認警情，及時趕赴現(xiàn)場，以確保住戶和人身安全?？傊?，無論白天黑夜，您離家在外還是在家休息，電子保安時時刻刻保護您的安全。另外需要說明的是一個好的家庭 安防 系統(tǒng)是需要一個綜合型的接警中心。 家庭 安防 系統(tǒng)（ Home Security System）是指通過各種 報警 探測器、 報警 主機、攝像機、讀卡器、 門禁 控制器、接警中心及其它 安防 設備為住宅提供入侵 報警 系統(tǒng)服務的一個綜合性的系統(tǒng)。然而，因為犯法份子已經(jīng)將魔手伸向了每個死角，家也需要咱們來主動防備保護。在現(xiàn)今社會形態(tài)，許多人遍及缺少安全感 。 現(xiàn)在，隨著生活水平的逐步提高以及人們對家庭安全意識的加強，一套可靠的家庭安防系統(tǒng)已經(jīng)成為人們生活的必需品。傳統(tǒng)住宅的自我保護方式就是安裝防盜門、防盜窗欄桿等，把住宅搞得像鳥籠一樣，一旦發(fā)生火災，反而變成了逃生的障礙；要不就搞得像兵營一樣，保安日夜到處巡視，也不知道誰是盜賊，誰是保安。所以說安全是美好生活的前提條件，安全標志著生活的質量。 家居安防系統(tǒng)的主要功能是： ① 防盜竊（電子柵窗、磁控開關、雙鑒探頭、智能門鎖） ② 防火災，煤氣泄漏（煙霧、煤氣探頭） ③ 防破壞自動報警 ④ 緊急救助（緊急呼救按鈕） ⑤ 家庭安全狀態(tài)遠程監(jiān)視、查詢（與住戶通信工具聯(lián)網(wǎng)） 因此家居安防系統(tǒng)主要包括防盜報警系統(tǒng)、防火災報警系統(tǒng)、防煤氣泄漏系統(tǒng)和報警聯(lián)動控制系統(tǒng)。 家庭安防控制系統(tǒng)的概述 圖 1 家居 安防系統(tǒng)通過安裝在用戶家中的家庭數(shù)據(jù)終端，采集火災、煤氣泄漏、電腦 緊急按鈕 遙控器 門磁 紅 外 對 射防盜網(wǎng) 煤氣探測器 煙霧探測器 主機 手機、呼機 電話 電話 門、窗、陽臺磁控開關信號。但是相比國外發(fā)達國家，技術仍然很落后。本設計雖然沒有用現(xiàn)有的最新技術，但是方便，簡單，易操作，成本低。家庭安防系統(tǒng)的設計越來越 完善，技術也已經(jīng)成熟，報警器也出現(xiàn)了只能語音報警。當家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設備（門磁開關）和住宅區(qū)域防護的防盜報警設備（紅外探測器）均設防。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關；住宅內區(qū)域防護是指在益發(fā)危險區(qū)域安裝紅外探測器，熱傳感器，煙霧傳感器等。 一般地，從結構上來講，家庭安防系統(tǒng)由控制器、家庭布線、傳感器 /執(zhí)行器等構成；每一個家庭控制器作為智能小區(qū)網(wǎng)絡中的一個智能節(jié)點，互聯(lián)成網(wǎng)并上聯(lián)至小區(qū)綜合管理系統(tǒng)；從信息組成上來講，家庭安防系統(tǒng)包括語音信息、數(shù)據(jù)信息、視頻信息以及控制信息等；從功能上來講，家庭安防系統(tǒng)包括安防功能（防盜報警、火災探測、煤氣泄露報警以及緊急呼叫按鈕）。 家庭安防系統(tǒng)是適應現(xiàn)代生活對家庭功能逐漸增長的需求發(fā)展起來的一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)的內容、構成和配置因國度、家庭的經(jīng)濟實力、家庭 的知識結構以及個人喜好的不同而不同。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括：通信、設備自動控制、安全防范三個方面。 正是因為通信技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術控制技術的迅猛發(fā)展與提高，促使家庭實現(xiàn) 了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。 1997 年 8 月局用電話交換機總容量突破 1億門，網(wǎng)絡規(guī)模約居世界第二， 2020 年初固定電話用戶總數(shù)達到 萬戶，移動電話用戶達到 萬戶。s 24hour security protection. The design of the main contents of the window when the export channel or invasion, gas leak or fire occurs, emergency help, the system automatically send alarm to provide power to all systems. Keywords： Intelligent home； MCS51 single chip puter； Security systems； Alarm of Light and sound； sensor 目 錄 1. 緒論 課題背景 家庭安防控制系統(tǒng)的概述 課題研究的目的及意義 系統(tǒng)設計主要任務 2. 方案設計 系統(tǒng)總體設計與分析 單片機控制部分 系統(tǒng)工作流程部分 設計思路 方案論證 方案論證 3 傳感器模塊和紅外遙控設計與分析 傳感器模塊設計 煙霧傳感器 防盜傳感器 被動式紅外探測器 信號采集設計與分析 紅外遙控設計與分析 紅外遙控學習的設想 紅外學 習遙控的實現(xiàn) 4 硬件電路設計 相關芯片及模塊簡介 AT89C51 芯片簡介 PT2262/PT2272 簡介 數(shù)碼管簡介 鍵盤模塊設計 單片機最小系統(tǒng)的設計 顯示模塊設計 輸出部分的設計 5 軟件電路設計 調試閃爍程序 程序流程圖 按鍵控制程序 減時子程序 6 總結體會 參考文獻 外文資料 中文翻譯 致 謝 附錄 1 附錄 2 1 緒論 課題背景 21 世紀是信息時代，各種電 信新技術推動了人類文明的進步。 關鍵詞 : 智能家居 。本課題以經(jīng)濟實用為原則，通過對相應報警傳感器的選用，控制器軟硬件的設計，實現(xiàn)門盜防護，窗盜防護，火災報警，燃氣泄漏報警，緊急求助等多項典型家庭安防功能，在系統(tǒng)受到入侵時發(fā)出聲光報警或通過網(wǎng)絡將報警信息傳送給用戶，以實現(xiàn)對家庭的全天 24 小時的安全防護。 2020 年 5 月 15 日 ——2020 年 5 月 29 日 ，結題答辯階段。 第五輪（ 2020 年 4 月 20 日 ——2020 年 4 月 30 日），主要工作：完善方案措施，繼續(xù)開展研究分析，進一步確定電路控制的實現(xiàn)，元器件的選擇，提出有效的方案。 第三輪（ 2020 年 3 月 12 日 ——2020 年 4 月 5 日），主要工作：分析家庭安防控制國內外現(xiàn)狀、研究方向、進展情況等方面，撰寫文獻綜述。 2020 年 1 月 10 日 ——2020 年 5 月 15 日 為實施階段 第一輪（ 2020 年 1 月 10——2020 年 1 月 22 日），主要工作：整理資料，確定課題研究方向和思路，撰寫開題報告。但是由于時間顯示占用了大部分程序，而且家電的控制需要隨時進行，因此時鐘部分和家電定時部分采用中斷方式，采用串口顯示。； 報警。 （ 4）輸出部分的設計 輸出部分是智能家居控制的一個重要環(huán)節(jié)，是控制系統(tǒng)的終端。 （ 3）顯示模塊設計 由于一次只能讓一個數(shù)碼管顯示，然而要顯示六位的數(shù)據(jù)，必須由數(shù)碼管一個一個輪流顯示才可以實現(xiàn)，人的視覺暫留的時間為 秒，所以每位顯示的間隔不能超過 20 毫秒，為了保證正確的顯示，必須每間隔 2 毫秒就要刷新一個數(shù)碼管。 （ 2）鍵盤模塊設計 為了實現(xiàn)紅外遙控與鍵盤的雙重控制，本設計采用獨立按鍵形式，獨立按鍵操作簡單，可靠性和抗干擾特性突出，按鍵均接在 P0 口，接上拉電阻。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 此外， AT89C51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。當 ALE 輸出信號為高電平時， P0 將輸出的數(shù)據(jù)鎖入總線驅動器中作為地址的低 8 位，然后和 P2 送出來的高 8 位 地址一起組成一個完整的 16 位地址，以尋址到外部的 64KB 的地址空間。所以，本設計采用 ATMEL 公司的 AT89C51 作為程序的主控芯片。 硬件電路設計 （ 1）單片機 該系統(tǒng)采用 AT89C51 芯片。 紅外遙控采用 PT2262/PT2272和 LT0038構成。 由于遙控器的二進制編碼有一定的寬度，而且它的高低電平均不斷的交替變化，因此讓我們容易想到一種容易且方便的方法，脈寬測量。引導碼也叫起始碼，有寬度為 9ms 的高電平和寬度為 的低電平組成（不同的遙控系統(tǒng)在高低電平上有一定的區(qū)別），用來標識遙控編碼脈沖的開始；系統(tǒng)碼也叫識別碼，她用來指示遙控碼的類別，以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)的誤操作；功能碼也叫指令碼，它代表了相應的功能，接收機中的微控制器可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作；系統(tǒng)反碼和功能反碼是系統(tǒng)碼和功能碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對傳輸過程中是否產生差錯。 PWM 碼以寬脈沖表示 1，窄脈沖表示 0； PPM 碼脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的表示 1，碼位窄的表示 0。 通常，紅外遙控器將遙控信號調制在 38KHZ 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉化為紅外信號發(fā)射出去。集中各設備的方法是首先對各設備的紅外遙控信號進行識別并存儲，然后在需要時進行還原，以控制對應設備運作。當用戶可以通過任意的操作方式對這類家電進行控制時，紅外插座或者開關會向受控電器發(fā)送相應的紅外遙控指令，從而控制點起的運行狀態(tài)。因此本人提出使用紅外遙控進行對紅外電器的控制方案，是系統(tǒng)具有的紅外遙控可實現(xiàn)對這類家電的有效控制。菲涅爾透鏡作用有兩個 :一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在 PIR 上，第二個作用是將警戒區(qū)內分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入警戒區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在 PIR 上產生變化熱釋紅外信號，這樣 PIR 就能產生變化的電信號。 （ 3） 被動式紅外探測器 在被動紅外探測器中有兩個關鍵性的元件，一個是熱釋電紅外傳感器 (PIR)，它能將波長為 8一 12um 之間的紅外信號變化轉變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用，因此在被動紅外探測器的警戒區(qū)內，當無人體移動時，熱釋電紅外感應器感應到的只是背景溫度，當人體進人警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應移動物體與背景物體的溫度的差異。 （ 2） 防盜傳感器 門磁、紅外探測器也用于防盜報警系統(tǒng)，門在關閉狀態(tài)下，門磁處于斷開狀態(tài)，此時無輸出；當門被打開時，門磁吸合，此時有高電平輸出。 傳感器模塊的設計 （ 1）煙霧傳感器 煙霧傳感器是檢測室內的煙霧量和有害氣體含量，當室內的煙霧量或有害氣體含量超過一定值時，傳感器發(fā)出信號，即有高電平輸出，經(jīng)單片機處理后使報警電路報警，提醒人們注意；回復后報警停止。為了布局方便和顯示視覺效果考慮，顯示部分采用 LED 串口顯示，報警器采用蜂鳴器。 紅外遙控部分可以集成編碼和解碼芯片實現(xiàn)，且這樣的電路簡單、可靠性強。用于室內的安檢系統(tǒng)（煙感傳感器、振動探測器）、防盜報警（門磁探測器、紅外探測器）、省電模式（熱釋電傳感器）等。 結合硬件電路和軟件編程考慮，此次用方案二更適合本次設計。由于本次設計先用 MCS51 系列單片機實現(xiàn)控制，而該系列單片機的串行 I/O 口是一個全雙工的串行I/O 口。矩陣式鍵盤雖然美觀且占用較少的 I/O 口線，但軟件程序復雜，可靠性不及獨立