【正文】 選用3）煙霧探測(cè)器：煙霧傳感器通常安裝在客廳等家用電器以及布線較密集的場(chǎng)合。探測(cè)器內(nèi)部有一個(gè)印刷電路板，電路板上的一側(cè)安裝有一個(gè)離子腔，其中有Am241的輻射源，電路板上的另一側(cè)安裝有地址截獲、信號(hào)處理和系統(tǒng)通信的電路。此時(shí)探測(cè)器內(nèi)部的輻射源在離子腔內(nèi)部產(chǎn)生電離，自動(dòng)形成正、負(fù)離子，并產(chǎn)生一個(gè)極小的電流和電壓。系統(tǒng)的報(bào)警控制盤對(duì)探測(cè)器內(nèi)部這種電流和電壓的微小變化過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視，直至達(dá)到一定程度后就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。4）煤氣探測(cè)器：煤氣探測(cè)器一般安裝在廚房?jī)?nèi)，其基本工作原理是基于氣敏元件表面氣體的化學(xué)吸附作用與解吸附作用。當(dāng)存在檢知對(duì)象氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中氣體濃度增加而增大。所以本次設(shè)計(jì)選用FIGARO公司生產(chǎn)的TGS813傳感器。氣體傳感器輸出的信號(hào)幅度很小，存在著不同程度的電磁干擾，因此在本設(shè)計(jì)中，放大電路采用儀表放大器AD623，對(duì)來(lái)自傳感器的信號(hào)進(jìn)行精密放大，同時(shí)抑制共模成分提高信號(hào)質(zhì)量。AD623允許使用單個(gè)增益設(shè)置電阻進(jìn)行增益編程，以得到更好的用戶靈活性，且符合8引腳的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳配置。 AD623的使用特點(diǎn)是：使用一只外接電阻設(shè)置增益G，其中G可達(dá)1000，從而給用戶帶來(lái)極大方便，計(jì)算公式為G=1+1000KΩ/Rti。 圖 3 AD623引腳排列（3）A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 從煙霧傳感器和煤氣傳感器輸出的信號(hào)為模擬量，該模擬量需要運(yùn)放后送入A/D轉(zhuǎn)換器。在本系統(tǒng)中，采用德州儀器公司（TI）的新型模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543，作為A/D轉(zhuǎn)換器。提供的最大采樣率為66KSPS，供電電路僅需1mA。每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端：片選(CS)、輸入/輸出時(shí)鐘（I/O CLK）及地址數(shù)據(jù)輸入端（DATA INPUT）。通過(guò)編程器件的DATA INPUT管腳串行輸入的8位通道/方式控制節(jié)的高4位（MSBs）,可選擇11個(gè)模擬輸入通道中的任一個(gè)。 圖3 引腳說(shuō)明：AIN0AIN10為模擬輸入端。DATA INPUT為串行數(shù)據(jù)輸入端。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束端,向外部輸出。REF+為正基準(zhǔn)電壓端，一般接+5V。VCC為電源,一般接+5V.GND為電源地。而門磁開關(guān)和反射式傳感器輸出的是數(shù)字量，所以直接與單片機(jī)的I/O口相連接。圖3 （5）布防和撤防狀態(tài)下的切換由于系統(tǒng)在家中無(wú)人監(jiān)控的工作，所以系統(tǒng)布防和撤防狀態(tài)轉(zhuǎn)換很有必要。外出時(shí)，可以設(shè)置系統(tǒng)工作模式在”布防狀態(tài)”，此時(shí)系統(tǒng)就可以工作了。這個(gè)設(shè)計(jì)很有必要，因?yàn)橹魅穗x開自治的布防區(qū)時(shí)需要一段時(shí)間，如果沒(méi)有這個(gè)延遲，則可能引起誤報(bào)。煤氣傳感器的報(bào)警閾值為2000 ppm，相應(yīng)時(shí)間為1 s。報(bào)警信息通過(guò)室內(nèi)傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到下位機(jī)的89C52，確認(rèn)報(bào)警后通過(guò)RS485總線發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)89C52，控制MC35i通知用戶。 溫度檢測(cè)控制模塊本文提出了基于GSM的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的DSl8B20數(shù)字溫度傳感器，通過(guò)現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)結(jié)果以短信方式發(fā)送至相應(yīng)的監(jiān)控終端(如手機(jī)、PC機(jī))。(1)硬件設(shè)計(jì)模塊主要完成溫度的檢測(cè)，然后將溫度信息通過(guò)RS485總線傳輸給上位機(jī)，通過(guò)GSM無(wú)線通信模塊發(fā)送到用戶手機(jī)，用戶通過(guò)手機(jī)短信掌控家居的溫度情況。上位機(jī)控制GSM無(wú)線通信模塊收發(fā)短消息，接收各下位機(jī)采集的溫度數(shù)據(jù),然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)RS485總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。溫濕度檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)如圖3 所示?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以1Wire的數(shù)字方式傳輸。多個(gè)DSl8820可并聯(lián)至3或2根總線上．CPU只需1根端口線就能與多個(gè)DSl8820通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。DS18B20的硬件電路接線圖如圖3 所示。其硬件電路圖如圖315所示。當(dāng)單片機(jī)的一個(gè)I/O口從低變?yōu)楦邥r(shí)，發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管斷開，Q3斷開，繼電器失電，電器電路斷開，這就達(dá)到了關(guān)電器的功能。為了避免這兩種情況的發(fā)生，需要加上掉點(diǎn)監(jiān)測(cè)和保護(hù)電路，以提高系統(tǒng)的抗干擾性和安全性。當(dāng)電源電壓還沒(méi)有降到危及系統(tǒng)正常工作的電壓以前就及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，單片機(jī)系統(tǒng)在收到此信號(hào)后，立即轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的保護(hù)和備用電源的切換工作，待干擾脈沖或系統(tǒng)重新上電后恢復(fù)被保護(hù)的數(shù)據(jù)。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了不少專用的電源監(jiān)測(cè)芯片，這里我們就用MAXIM公司的MAX813L和DALLAS半導(dǎo)體公司的DS12887構(gòu)成一種實(shí)用的掉電檢測(cè)和保護(hù)電路。 除了具備手工復(fù)位功能外,還能夠在上電、掉電以及降壓情況下提供復(fù)位信號(hào)。當(dāng)VCC 降到1V 時(shí)仍能保證復(fù)位輸出處于正確的狀態(tài)。MAX813L 還具有看門狗的功能,確保單片機(jī)系統(tǒng)受干擾后程序亦能自動(dòng)恢復(fù)正常。其引腳圖如下圖所示。與TTL/CMOS兼容。3)電源接地端（GND）：接0 V參考電平。5)電源故障輸出端（)：電源正常時(shí)，保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?S該輸入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出，8號(hào)引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健?)看門狗信號(hào)輸出端（）：正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門狗輸出時(shí)，該端輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健D 是DS12887 的管腳圖。89C51 單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序,保存數(shù)據(jù)到DS12887 的RAM中,然后進(jìn)入掉電工作方式。當(dāng)系統(tǒng)電源恢復(fù)后,MAX813L 的RESET 端輸出能保持200ms 的高電平,使89C51 復(fù)位,恢復(fù)系統(tǒng)正常工作,在程序開始時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)。圖 其它部件的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路(1)晶振電路51系列單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常采用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。圖中CC2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般在530pF。內(nèi)部振蕩方式得到的時(shí)鐘信號(hào)比較溫度，應(yīng)用較多。電路如圖圖317所示。 圖316 內(nèi)部振蕩方式 圖317 外部振蕩方式圖 圖 （2）單片機(jī)的時(shí)序單位單片機(jī)的時(shí)序單位如圖3 所示。狀態(tài)周期S：2個(gè)振蕩周期為一個(gè)狀態(tài)周期，用S表示。機(jī)器周期:1個(gè)機(jī)器周期含6個(gè)狀態(tài)周期，用SSSS4……S6表示，共有12個(gè)時(shí)鐘周期組成。1個(gè)指令周期依據(jù)指令不同而不同，可有14個(gè)機(jī)器周期組成。 復(fù)位電路（1）復(fù)位后各寄存器的狀態(tài)復(fù)位是完成單片機(jī)內(nèi)電路的初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始工作。表34 復(fù)位后片內(nèi)各寄存器的狀態(tài)注：X代表隨機(jī)狀態(tài)另外，在復(fù)位有效期間（即高電平），單片機(jī)的ALE引腳為高電平，且內(nèi)部RAM不受復(fù)位的影響。最簡(jiǎn)單的上電復(fù)位電路如下圖319所示。圖320為上電與按鈕復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)中采用了按鍵復(fù)位的電路畫法，起硬件電路圖如下圖322所示。電源電路的硬件電路圖如圖324所示。 圖 電源電路的硬件電路圖注意事項(xiàng)：(1) 有極性的電解電容正負(fù)不要顛倒,引腳長(zhǎng)的哪個(gè)為正極；(2) 三端穩(wěn)壓7805不要裝反,可以參照?qǐng)D片位置畫圖；(3) LED極性不要顛反,引腳長(zhǎng)的哪個(gè)為正極；最后用萬(wàn)用表測(cè)量＋12V和＋5V輸出是否正常。采用RS485構(gòu)成的多機(jī)通訊系統(tǒng)原理框圖如圖 所示。匹配電阻的取值應(yīng)該與總線的特性阻抗相當(dāng)。所以將線路兩端的正端A+和負(fù)端B間各接一個(gè)120Ω的電阻，形成一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)。－485構(gòu)成的多機(jī)通訊原理框圖（二）通信協(xié)議設(shè)計(jì)為保證通信進(jìn)行, 首先做到單片機(jī)的串行口與主控機(jī)串行口的設(shè)置保持一致, 即數(shù)據(jù)格式一致、通信波特率相同。系統(tǒng)中協(xié)議有三種幀格式: 呼叫幀、應(yīng)答幀和數(shù)據(jù)幀。設(shè)置開機(jī)自檢、自診斷程序, 機(jī)器不能帶病工作。在多機(jī)通信系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)中。主機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)“ 說(shuō)”時(shí), 從機(jī)總是出于“ 聽”狀態(tài)。若從機(jī)需要發(fā)送數(shù)據(jù), 則必須等到主機(jī)輪詢本地從機(jī)時(shí), 才可提出請(qǐng)求。主從式多機(jī)通信協(xié)議中, , 使所有從機(jī)的SM2 位置1, 處于只接收地址幀監(jiān)聽狀態(tài)。若與本地地址相符, 則清除SM2, 同時(shí)發(fā)送應(yīng)答幀, 進(jìn)入通信狀態(tài)。主從機(jī)均以中斷方式進(jìn)行通信, 程序流程如圖3 所示。 GSM模塊程序設(shè)計(jì)GSM模塊的程序設(shè)計(jì)以報(bào)警為例說(shuō)明此模塊的程序設(shè)計(jì)。在主程序中設(shè)置工作的狀態(tài)，包括系統(tǒng)是否布防，撤防等，中斷子程序中根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)及報(bào)警信息進(jìn)行報(bào)警。圖43 GSM模塊程序流程圖圖44 中斷子程序流程圖單片機(jī)與TC35i的軟件接口其實(shí)就是單片機(jī)通過(guò)AT指令控制手機(jī)的控制技術(shù)，首先設(shè)置TC35i模塊的工作模式：AT+cMGF=n，n=0為PDU模式；n=l為文本模式；通常設(shè)置為PDU模式，在這種模式下，能傳送或接受透明數(shù)據(jù)(用戶自定義數(shù)據(jù))。AT+CMGL=n為列出TC35i模塊內(nèi)的短消息，n=0是未讀的短消息，n=l位已讀的短消息，n=2位未發(fā)送的短消息，n=3為已發(fā)送的短消息n=4為所有短消息。軟件編程通過(guò)向TC35i寫入不同的AT指令能完成多種功能，如網(wǎng)絡(luò)登陸、讀取SIM卡上電話號(hào)碼、發(fā)送SMS消息、接收SMS消息等。必須以回車符作為該條指令的結(jié)束，例如單片機(jī)向手機(jī)發(fā)送“AT+CMGF=0”這條指令，其ASCII編碼序列為“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、30H、0DH”，最后一個(gè)字節(jié)0DH就是回車符，表示該條指令結(jié)束，如果沒(méi)有這個(gè)回車符，手機(jī)將不識(shí)別這條指令。單片機(jī)讀取TC35i模塊的PDU數(shù)據(jù)時(shí)，原始數(shù)據(jù)應(yīng)該是16進(jìn)制數(shù)，但讀回的數(shù)據(jù)仍然是ASCII表示的16進(jìn)制數(shù)。但是PDU數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)字節(jié)長(zhǎng)度部分仍然是實(shí)際字符長(zhǎng)度。單片機(jī)接收到PDU數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)后，須將其恢復(fù)成16進(jìn)制數(shù)據(jù)，其算法如下：設(shè)a為接收的ASCII碼，b為轉(zhuǎn)換后的16進(jìn)制數(shù)。最后把前后兩個(gè)數(shù)合并為一個(gè)字節(jié)。例如，如果TC35i模塊應(yīng)答的PDU數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為50．而實(shí)際向單片機(jī)傳送的16進(jìn)制數(shù)據(jù)為59字節(jié)，ASCII碼為2x59字節(jié)，所以單片機(jī)必須按2x59個(gè)字節(jié)接收PDU數(shù)據(jù)。下面就溫度顯示作簡(jiǎn)單介紹：由于1602是顯示兩行各16個(gè)字符的液晶顯示器，所以當(dāng)需要顯示當(dāng)前的溫度時(shí)，首先顯示不變的字符如第一行的“temperature ：”和第二行的“ 。 44鍵盤程序設(shè)計(jì)行掃描法是確認(rèn)有鍵閉合后，逐行（或逐列）置低電平，并讀入列（或行）狀態(tài)，如果出現(xiàn)非全1狀態(tài)，那么0狀態(tài)的行、列交點(diǎn)就是被按下鍵。開始 鍵盤矩陣輸出線掃描N有鍵按下？清鍵解讀標(biāo)志位=0N鍵解讀標(biāo)志位=0？N消抖動(dòng)延時(shí)？掃描哪個(gè)口線輸出？NN輸入哪個(gè)口線有變？各對(duì)應(yīng)鍵具體處理置鍵解讀標(biāo)志位=1返回圖46 掃描法的流程圖5 系統(tǒng)典型部分仿真 仿真軟件proteusProteus 是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多種外圍芯片。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVisionMPLAB等軟件?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 B．選擇“P”，從元件庫(kù)中提取需要的元器件（選中雙擊），選擇完點(diǎn)OK。 D．進(jìn)行電路仿真。文件保存完后，在畫好的proteus仿真圖里面，雙擊單片機(jī)，彈出如下圖51所示的界面。 仿真結(jié)果結(jié)果如圖52所示?？偨Y(jié)與體會(huì)在這兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)過(guò)程中我有很多收獲和體會(huì)。對(duì)于每一位同學(xué)來(lái)說(shuō)都是相當(dāng)重要的，因?yàn)槲覀兊膶W(xué)習(xí)是在不斷總結(jié)和更新中進(jìn)行的。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多的東西，這些東西不單單是一些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，還有許多做人的道理。針對(duì)這些問(wèn)題，首先是自己獨(dú)立思考與解決，再次是通過(guò)其它手段來(lái)解決，如：查閱書刊、上網(wǎng)搜索。這樣我就較好的掌握了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法。我相信通過(guò)我自身的努力，在不到一年的時(shí)間后，在我正式走進(jìn)社會(huì)踏上工作崗位時(shí)，將是一個(gè)自身更完善，更符合新時(shí)代要求的合格大學(xué)畢業(yè)生。而且發(fā)現(xiàn)了在工作中自己的許多不足，認(rèn)識(shí)到知識(shí)的重要性，體會(huì)出只有不斷的充實(shí)自己，不斷的挑戰(zhàn)自己，才能在今后的工作生活中獲得更多的收獲。在這里非常感謝費(fèi)凌老師在設(shè)計(jì)中給我的建議、支持和幫助，誠(chéng)摯感謝費(fèi)凌老師在我設(shè)計(jì)期間對(duì)我的引導(dǎo)和啟發(fā)。感謝費(fèi)凌老師對(duì)我設(shè)計(jì)論文不厭其煩的精心修改、費(fèi)凌老師多次耐心地審閱了論文全稿，提出了許多寶貴的意見。在此，我向他們致以最誠(chéng)摯的謝意