基于單片機的智能家居防火防盜報警系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、-基于單片機的智能家居防火防盜報警系統(tǒng). z-摘要隨著社會的不斷進步和科學技術、經(jīng)濟的開展，人們的生活水平得到很大的提高，人們愈加注重人身平安，因而也對防火防盜措施提出了新的要求。本設計所做的智能家居控制系統(tǒng)包括室信息智能監(jiān)控功能、輸入與實時顯示功能、聲光報警功能等。本文利用單片機結合傳感器技術而開發(fā)設計了這一防火防盜報警系統(tǒng)。本設計采用DYP-ME003人體紅外感應模塊、18B20溫度傳感器和MQ_2煙霧傳感器檢測信號，然后將信號傳送給單片機處理,實現(xiàn)聲光報警。該系統(tǒng)通過按鍵對系統(tǒng)的溫度和煙霧的濃度進展初始化設置，利用LED顯示模塊對系統(tǒng)的溫度和煙霧的濃度進展實時顯示。該系統(tǒng)構造簡單、性能穩(wěn)

2、定、使用方便、價格低廉，具有一定的實用價值。關鍵字：防火防盜報警 18B20 MQ_2 DYP-ME003AbstractWith societys progress and development of science and technology, economy, people's living standard has been greatly improved. People pay more attention to personal safety, thus they put forward new requirements for the fire and securi

3、ty measures.In this design ,the intelligent family- house control system includes this function : indoor information intelligent monitoring , the input and real-time display ,sound and light alarm, and so on .The design is a fire and security system, which bines sensor technology with microcontrolle

4、r. This design adopts the DYP-ME003 human body infrared sensor module,18b20 temperature sensor and MQ_2 smoke sensor to detection signal. These sensor send the signals to microcontroller.The microcontroller process these signal and drive alarm circuit to achieve sound and light alarm .The fir temper

5、ature and smoke concentration are initialized in this system.,and are displayed in the LED display .The system has the advantages of simple structure ,stable performance ,conventional operation ,low price ,and has a certain practical value . Keywords : Thefireand security system,18b20,MQ_2,DYP-ME003

6、 . z-目錄摘要IAbstractII目錄III1 緒論12系統(tǒng)總設計22.1 設計容與要求22.2 系統(tǒng)設計的總體思路23方案論證與比擬44系統(tǒng)硬件構造54.1 整體硬件設計思路54.2單片機電路AT89S5254.2.1主要性能參數(shù)54.2.2管腳說明64.2.3單片機最小系統(tǒng)84.3溫度傳感電路94.3.1 DS18B20介紹94.3.2 DS18B20工作電路104.4煙霧傳感電路104.4.1煙霧傳感器MQ-2104.4.2 MQ-2傳感器的特性及主要技術指標114.4.3 ADC0832介紹124.4.4.A/D轉換電路144.5非法入侵電路144.5.1 DYP-ME003紅外

7、人體傳感器144.6報警電路154.6.1 蜂鳴器164.6.2 按鍵164.6.3 LED燈174.7顯示電路175系統(tǒng)軟件設計185.1主程序模塊195.2溫度采集處理模塊205.3 煙霧采集處理模塊226程序調試與分析27總結31致32參考文獻33附錄1 基于單片機的智能家居防火防盜報警系統(tǒng)仿真圖34附錄2 基于單片機的智能家居防火防盜報警系統(tǒng)程序源代碼35. z-1 緒論現(xiàn)代化的建筑規(guī)模大、標準高、人員密集、設備眾多，對防火要求極為嚴格。隨著我國經(jīng)濟建立的開展，各種高層建筑、大中型商業(yè)建筑、廠房不斷涌現(xiàn)，對消防報警系統(tǒng)提出了更高更嚴的要求。為了早期發(fā)現(xiàn)和通報火災，防止和減少火災危害，保

8、護人身和財產(chǎn)平安，保衛(wèi)社會主義現(xiàn)代化建立，在現(xiàn)代化的工業(yè)民用建筑、賓館、圖書館、科研和商業(yè)部門，火災自動報警系統(tǒng)已成為必不可少的設施。工程設計、安裝和使用是否正確不僅直接影響到建筑的消防平安而且也直接關系到各種消防設施能否真正發(fā)揮作用。因此，火災報警系統(tǒng)的設計顯得尤為重要?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)能夠在火災初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過感溫、感煙和感光等火災探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂膱缶刂破鳎嵝讶藗冏⒁饣馂牡陌l(fā)生。我國的火災自動報警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復雜的開展過程，其智能化程度也越來越高。目前國廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災報警系統(tǒng)

9、的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報警控制方式，其系統(tǒng)復雜、本錢較高。而在居民住宅區(qū)、機房、辦公室等小型防火單位，需要設置一種簡單的、廉價實用的火災自動報警裝置。除了火災給人們帶來生命財產(chǎn)平安，意外入侵也時刻威脅著人們的人身平安。從現(xiàn)代人們住宅開展的趨勢來看，現(xiàn)代人們住宅主要是向群體花園式住宅區(qū)開展，向高空中開展，一般都是一個住宅區(qū)有幾棟至幾十棟以上，但目前市面上所擁有的家庭電子防盜報警器，只能用于單一的住宅單元，不利于統(tǒng)一管理，而且也不能滿足現(xiàn)代住宅區(qū)的開展要求，所以很有必要對家庭電子防盜報警器進一步完善和提高。本設計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防火防盜的需要而設計的家庭式電子防火防盜系統(tǒng)。2系統(tǒng)總設計2.1

10、 設計容與要求 1本設計包括硬件和軟件設計兩局部。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤控制、報警等子模塊。 2本防火防盜報警系統(tǒng)由溫度傳感器、煙霧傳感器、紅外人體傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設定、報警等功能。 3系統(tǒng)可實現(xiàn)功能。當發(fā)生火災時，溫度傳感器和煙霧傳感器分別檢測到火災的溫度和煙霧的濃度，經(jīng)過A/D轉換成數(shù)字信號送至單片機，單片機處理運行后驅動報警電路，實現(xiàn)聲光報警，LED顯示溫度和濃度值。當有人闖入時，設置在檢測點上的紅外探頭探測到人體輻射出的紅外能量，經(jīng)過相應的處理傳送至單片機，實現(xiàn)報警功能。2.2 系統(tǒng)設

11、計的總體思路 此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應用系統(tǒng)的一種應用。單片機應用系統(tǒng)也是由硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統(tǒng)的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。從設計的要求來分析須包含如下構造：溫度傳感電路、煙霧傳感電路和紅外熱釋電傳感探頭電路、報警電路、單片機、復位電路及相關的控制管理軟件組成：他們之間的構成框圖如下列圖2.1所示：按鍵AT89S52 單片機溫度傳感器信號調理煙霧傳感器溫度、濃度顯示聲光報警紅外人體傳感器圖2.1防火防盜報警系統(tǒng)構造框圖 溫度傳

12、感器DS18B20采集的數(shù)據(jù)為數(shù)字信號，可以直接發(fā)送至單片機進展處理。煙霧傳感器MQ-2氣體傳感器輸出的信號一般比擬微弱，需要經(jīng)過前置電路對其進展放大、濾波、電平調整，滿足單片機對輸入信號的要求。MQ-2半導體煙霧傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一個參考電阻，再經(jīng)過一個放大電路即可發(fā)送給ADC0804采集，信號經(jīng)過A/D轉換模塊后傳送進入單片機進展處理。紅外人體傳感器DYP-ME003輸出信號，該信號為高電平時有人入侵，為低電平時表示無人入侵。 單片機部程序中預先設定報警臨界值，包括溫度過高報警和氣體濃度過高報警。單片機正常工作后，判斷所接收到的數(shù)據(jù)是否到達報警臨界值，如果到達報警值單片機控制蜂

13、鳴器和LED燈進展報警，如果沒有到達報警值單片機繼續(xù)接收并處理新數(shù)據(jù)。如果單片機接收到非法入侵信號，直接報警。單片機實時向數(shù)碼管輸出顯示信號，數(shù)碼管顯示周圍環(huán)境溫度和氣體數(shù)值。3方案論證與比擬 防火防盜系統(tǒng)一般由火災探測器、入侵探測器、報警控制器和接警中心(硬件加軟件組成。它的最簡單形式就是本地家庭、單位報警系統(tǒng)，它的組成局部是火災探測器、入侵探測器和本地報警控制器，以及聲光報警器。 方案一：利用固定點聯(lián)網(wǎng)防火防盜報警系統(tǒng)來實現(xiàn)家庭防火防盜報警，該系統(tǒng)由編程主機、探測器、和遙控器組成，一旦發(fā)生警情，能把報警信息通過郵電通訊網(wǎng)絡瞬間遠程傳輸?shù)接脩粼O定的固定上，同時向接警中心報告，中心聯(lián)網(wǎng)計算機可

14、通過電子地圖、數(shù)據(jù)庫、計算機語音提示、監(jiān)聽現(xiàn)場情況，顯示發(fā)生警情的單位、地址、方位、發(fā)案時間、所轄消防大隊或派出所巡邏大隊經(jīng)歷分布，及時調動警力做出快速處理。 方案二:通過傳感器檢測家庭平安隱患，把檢測結果送入單片機，通過單片機控制報警燈和聲音報警器的啟動，實現(xiàn)聲光報警。 通過比擬，方案二能滿足我們實時快捷的要求，更加簡單有效，且本錢低，固本設計選擇方案二。4系統(tǒng)硬件構造4.1 整體硬件設計思路本設計的智能家居防火防盜系統(tǒng)是由AT89S52單片機為主控制芯片，使用溫度傳感器、煙霧傳感器和紅外熱釋傳感器采集信息，同時將采集的信息傳輸給單片機，實現(xiàn)聲光報警，溫度和濃度顯示。如圖4.1所示：溫度傳感

15、器按鍵AT89S52 單片機煙霧傳感器A/D轉換器溫度、濃度顯示聲光報警紅外人體傳感器圖4.1硬件構造框圖4.2單片機電路AT89S524.2.1主要性能參數(shù)AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單晶片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。主要性能參數(shù)：兼容MCS51指令系統(tǒng) ；8k可反復擦寫1000次Fl

16、ashROM；32個雙向I/O口；256*8bit部RAM；3個16位可編程定時/技術器中斷；時鐘頻率024MHz;2個串行中斷;可編程UART串行通道;2個外部中斷源;共6個中斷源;2個讀寫中斷口線;低功耗空閑和掉電模式。4.2.2管腳說明 本設計選用AT89S52作為主控芯片，其管腳如圖4.2所示。圖4.2 AT89S52的管腳圖1. 主要引腳功能說明：118腳：P1口。P1口是一個帶部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可以驅動接收口及輸出電流4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1，通過部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為部存在上拉電阻，*個引腳被外部信

17、號拉低時會輸出電流。2與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入P1.0/T2和觸發(fā)輸入P1.1/T2E*。P1.0 ：T2，定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入，始終輸出；P1.1 ：T2E*，定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制。3Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。4第9腳：RST。復位引腳。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片復位。51017腳：P3口。P3口是一組帶有部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅動吸收或輸出電流4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1時，他們部上位電阻拉高電平可作為輸入端

18、口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I。6P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表4.1所示：表4.1 P3口的第二功能端口引腳第二功能P3.0R*D串行輸入口P3.1T*D串行輸出口P3.2INT0外中斷0P3.3INT1外中斷1P3.4T0定時/計數(shù)器0P3.5T1定時/計數(shù)器1P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通此外，P3口還接收一些用于Flash閃速記憶體編程和程序校驗的控制信號。7RST第9腳。復位引腳。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片復位8)*TAL1第18腳振蕩器反相放大器的及部時鐘發(fā)生

19、器的輸入端。(9*TAL2第19腳振蕩器反相放大器的輸出端。 10PSEN第29腳程序儲存允許PSEN輸出是外部程序存儲器的選通信號，當AT89CS52有外部程序存儲器取指令或數(shù)據(jù)時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號 11ALE/PROG第30腳當接外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE地址所存允許輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外部輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當外部數(shù)據(jù)存儲器將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖

20、PROG。 12EA/VPP第31腳外部允許。欲使CPU僅外部程序存儲器地址為0000HFFFFH，EA端必須保持低電平接地。須注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時部會鎖存EA段狀態(tài)。如EA端為高電平節(jié)Vcc端，CPU則執(zhí)行部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該期間是使用12V編程電壓Vpp。 13Vcc第40腳電源電壓。4.2.3單片機最小系統(tǒng)本次設計中采用12MHZ的晶振，負載電容相應的選為30pf。在晶振電路中主要用到了*TAL1和*TAL2兩個引腳：(1)*TAL1:反向振蕩放大器的輸入及部時鐘電路工作電路的輸(2)*T

21、AL2:來自反向振蕩器的輸出為了保證上電瞬間，RST腳的高電平能持續(xù)兩個機器周期以上，一般選C3為10uf,R1為10K左右較好。圖4.3 單片機最小系統(tǒng)圖4.3溫度傳感電路4.3.1 DS18B20介紹本設計的測溫元件采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器。DS18B20采集的數(shù)據(jù)為數(shù)字信號，可以直接發(fā)送至單片機進展處理。DS18B20數(shù)字溫度計提供9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線界面送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需連接一條線和地。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。4.3.2 DS18B20工作電路本設計D

22、S18B20與單片機的P2-3相連，采集到溫度信號后，將數(shù)據(jù)傳輸給單片機當溫度到達預先設定的上限值本文的上限值是：45 ，則LED紅燈點亮，蜂鳴器報警，數(shù)碼管顯示當前的溫度值。 圖4.4 DS18B20仿真圖4.4煙霧傳感電路4.4.1煙霧傳感器MQ-2本設計中采用的MQ-2型半導體可燃氣體敏感元件煙霧傳感器屬于氣敏感測器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體在空氣中的含量(即濃度)轉化成電壓或者電流信號，通過A/D轉換電路將模擬量轉換成數(shù)字量后送到單片機，進而由單片機完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報警控制等工作。MQ-2型半導體可燃氣體敏感元件煙霧傳感器具有靈敏度高、回應快、抗干擾性好、使用方便、價格廉

23、價，且不會發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護本錢較低等優(yōu)點。因此，本設計采用MQ-2氣體傳感器作為報警器煙霧信息采集局部的核心。MQ-2型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導體氣敏材料，屬于外表離子式N型半導體。當處于200300°C溫度時，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當與煙霧接觸時，如果晶粒間界處的勢壘受到該煙霧的調制而變化，就會引起外表電導率的變化。利用這一點就可以獲得這種煙霧存在的信息。遇到可燃煙霧如CH4等時，原來吸附的氧脫附，而由可燃煙霧以正離子狀態(tài)吸附在二氧化錫半導體外表；氧脫附放出電子，煙霧以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而

24、使二氧化錫半導體導帶電子密度增加，電阻值下降。而當空氣中沒有煙霧時，二氧化錫半導體又會自動恢復氧的負離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài)。這就是MQ-2半導體型可燃性煙霧傳感器檢測可燃煙霧的根本原理。 圖4.5 MQ-2型傳感器的外觀 圖4.6 MQ-2型傳感器的構造圖4.4.2 MQ-2傳感器的特性及主要技術指標MQ-2型傳感器的一般特點： 對天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對烷類煙霧更為敏感；具有良好的重復性和長期的穩(wěn)定性，初始穩(wěn)定，響應時間短，長時間工作性能好；電路設計電壓圍寬，24V以下均可；加熱電壓5±0.2V。MQ-2型傳感器的初期穩(wěn)定特性：半導體煙霧傳感器在不通

25、電狀態(tài)存放一段時間后，再通電時，器件并不能立即投入正常工作。這是因為煙霧傳感器中的二氧化錫在不通電的狀態(tài)下會吸附空氣中的水蒸氣，當再次通電時需要預熱幾分鐘使水蒸氣蒸發(fā)后，氣敏電阻才能正常工作。再通電工作時氣敏電阻值到達穩(wěn)定時所需要的時間，定義為初期穩(wěn)定時間。一般情況下，不通電時間越長，初期穩(wěn)定時間也越長，當不通電存放時間到達15天左右時，初期穩(wěn)定時間一般需要五分鐘左右。MQ-2半導體煙霧傳感器一般要在較高的溫度(200450°C)下工作，所以需要對其加熱。由于傳感器一般工作在易燃易爆環(huán)境下，假設加熱絲直接與電源相連，當加熱絲局部短路造成器件過熱或者放電時，可能引發(fā)事故。所以必須使用傳

26、感器生產(chǎn)廠家推薦的加熱電壓，使其工作在較平安的圍。4.4.3 ADC0832介紹1.功能特點ADC0832是NS(NationalSemiconductor)公司生產(chǎn)的串行接口8位A/D轉換器，通過三線接口與單片機連接，功耗低，性能價格比擬高，適宜在袖珍式的智能儀器儀表中使用。ADC0832為8位分辨率A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。芯片具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件連接和處理器控制變得更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。其主要特點如下： 8位分辨率，逐次

27、逼近型，基準電壓為5V； 5V單電源供電； 輸入模擬信號電壓圍為05V； 輸入和輸出電平與TTL和CMOS兼容； 在250KHZ時鐘頻率時，轉換時間為32us； 具有兩個可供選擇的模擬輸入通道； 功耗低，15mW。2.外部引腳及其說明各引腳說明如下： CS片選端，低電平有效。 CH0，CH1兩路模擬信號輸入端。 DI兩路模擬輸入選擇輸入端。 DO模數(shù)轉換結果串行輸出端。 CLK串行時鐘輸入端。 Vcc/REF正電源端和基準電壓輸入端。 GND電源地。3. 單片機對A

28、DC0832的控制原理一般情況下ADC0832與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當要進展A/D轉換時，須先將CS端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全完畢。此時芯片開場轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK提供時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖到來之前DI端必須是高電平，表示啟動位。在第2、3個時鐘脈沖到來

29、之前DI端應輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項見表：表4.2輸入形式配置位選擇通道CH0CH1CH0CH1差分輸入00+-01-單端輸入10-+11+如表4.2所示，當配置位2位數(shù)據(jù)為1、0時，只對CH0進展單通道轉換。當配置2位數(shù)據(jù)為1、1時，只對CH1進展單通道轉換。當配置2位數(shù)據(jù)為0、0時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN-進展輸入。當配置2位數(shù)據(jù)為0、1時，將CH0作為負輸入端IN-，CH1作為正輸入端IN+進展輸入。到第3個時鐘脈沖到來之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開場利用數(shù)據(jù)輸出DO進展轉換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個時鐘脈沖開場由DO端輸出轉

30、換數(shù)據(jù)最高位D7，隨后每一個脈沖DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)D0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開場輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個時鐘脈沖輸出D0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次A/D轉換的完畢。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數(shù)據(jù)進展處理就可以了。4.4.4.A/D轉換電路因MQ-2半導體煙霧傳感器屬于電阻型，因此需串聯(lián)一個參考電阻，再經(jīng)過一個放大電路即可發(fā)送給ADC00832采集，信號經(jīng)過A/D轉換模塊后傳送進入單片機進展處理,如圖4.7所示：圖4.7 A/D轉換電路4.5非法入侵電路4.5.1 DYP-ME0

31、03紅外人體傳感器傳感器使用DYP-ME003紅外人體傳感器，該傳感器輸出信號為高電平時有人入侵，為低電平時表示無人入侵。因在仿真軟件Proteus 7 Professional里沒有DYP-ME003紅外人體傳感器，故使用按鍵代替。DYP-ME003紅外人體傳感器功能特點如下：1. 全自動感應:人進入其感應圍則輸出高電平， 人離開感應圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。2. 光敏控制可選擇，出廠時未設：可設置光敏控制，白天或光線強時不感應。3. 溫度補償(可選擇，出廠時未設)：在夏天當環(huán)境溫度升高至3032，探測距離稍變短，溫度補償可作一定的性能補償。4. 兩種觸發(fā)方式：可跳線選擇(1)不可

32、重復觸發(fā)方式:即感應輸出高電平后，延時時間段一完畢，輸出將自動從高電平變?yōu)榈碗娖剑?2)可重復觸發(fā)方式：即感應輸出高電平后，在延時時間段，如果有人體在其感應圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖礁袘K檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)。5. 具有感應封鎖時間(默認設置:2.5S封鎖時間)：感應模塊在每一次感應輸出后高電平變成低電平，可以緊跟著設置一個封鎖時間段，在此時間段感應器不承受任何感應信號。此功能可以實現(xiàn)“感應輸出時間和“封鎖時間兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負載切換過

33、程中產(chǎn)生的各種干擾。(此時間可設置在零點幾秒幾十秒鐘)。6. 工作電壓圍寬：默認工作電壓DC4.5V-20V。7. 微功耗:靜態(tài)電流<50微安，特別適合干電池供電的自動控制產(chǎn)品。8. 輸出高電平信號：可方便與各類電路實現(xiàn)對接。DYP-ME003人體感應傳感器的感應圍如圖4.8所示：圖 4.8 DYP-ME003人體感應傳感器的感應圍4.6報警電路本設計采用蜂鳴器和LED流水燈作為報警裝置。通過判斷所接收到的數(shù)據(jù)來確定是否報警，所承受到的數(shù)據(jù)主要來自溫度傳感器、氣體傳感器和紅外熱釋傳感器。4.6.1 蜂鳴器當單片機接收到超額溫度信號或氣體信號時,輸出腳BELL輸出高電平,Q1導通，致使蜂鳴

34、器BELL得電工作，發(fā)出報警聲。如圖4.9所示：圖4.9 蜂鳴器報警電路4.6.2 按鍵按鍵電路一端和地相連一端和AT89S52的P1相應端口相連，如圖4.10所示： 四個功能鍵分別為設置DYP-ME003紅外人體傳感器、煙霧濃度、火災溫度，加減濃度和溫度上限值。 按鍵1：代替DYP-ME003紅外人體傳感器進展仿真；按鍵2：火災溫度值和煙霧濃度值設置按鍵，可以設置火災溫度和煙霧濃度的上限值，本設計的火災溫度上限值為45，煙霧濃度上限值為2；按鍵3：增加煙霧濃度上限值和溫度上限值；按鍵4：減少煙霧濃度上限值和溫度上限值；圖4.10 按鍵電路4.6.3 LED燈LED燈一端和地相連，一端和AT8

35、9S52的P3口相應端口相連。2個LED燈分別顯示火災或入侵報警和周圍情況正常。圖4.11 LED顯示電路4.7顯示電路火災溫度和煙霧濃度顯示采用四位七段LED共陽數(shù)碼管顯示，其電路圖如4.12所示：圖4.12 顯示電路 開 始5系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)初始化 非法入侵采集 煙霧采集溫度采集 A/D轉換數(shù)據(jù)處理超過報警上限.有無入侵.進入子程序報警 Y N溫度、濃度顯示，報警電路工作 返 回圖5.1 軟件流程圖本論文中，軟件解決的主要問題是檢測溫度傳感器、煙霧傳感器和紅外人體傳感器的溫度信號、煙霧信號和非法入侵信號，然后對信號進展顯示和判斷，在超出預設報警值時候發(fā)出報警。5.1主程序模塊主程序主要是完

36、成系統(tǒng)初始化、設置中斷矢量、以及調用顯示等等。主程序局部如下所示：Main主程序：*include <reg52.h> *include "18b20.h"*include "display.h" *include "adc0832.h" unsigned char value=1; unsigned char count=0; void main() TMOD=0*11; /定時器T1初始化 TH1=(65535-1000)/256; TL1=(65535-1000)%256; EA=1; ET0=1; ET1=1; T

37、R0=1; TR1=1; Init_DS18B20(); /溫度芯片初始化 P0=0*ff; /初始化斷口 P1=0*ff; P3=0*ff; while(1) Scan_Key(); baojin() value = ReadAdc0832(0)；/讀取溫度傳感器的溫度 5.2溫度采集處理模塊本次設計由于采用集成數(shù)字溫度傳感器DS18B20,所以不需A/D轉換。本次設計中為了演示方便，將溫度傳感器的報警限設為45，而在實際當中其溫度報警限為60。溫度采集轉換流程圖如圖5.2所示：開場初始化DS18B20寫控制字讀取溫度返回圖5.2 溫度采集流程圖 18b20程序：*include<re

38、g52.h>sbit DQ = P23;void Delay(int num)/延時函數(shù) 2uS/次 while(num-);void Init_DS18B20(void)/初始化ds18b20 unsigned char *=0; DQ = 1; /DQ復位Delay(8); /稍做延時 DQ = 0; /單片機將DQ拉低 Delay(80); /準確延時 大于 480us DQ = 1; /拉高總線 Delay(14);/稍作延時后，假設*=0則初始化成功，*=1則初始化失敗 *=DQ; Delay(20);unsigned char ReadOneChar(void)/讀一個字節(jié)

39、unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i-) DQ = 0; / 給脈沖信號dat>>=1;DQ = 1; / 給脈沖信號if(DQ)dat|=0*80;Delay(4); return(dat);void WriteOneChar(unsigned char dat)/寫一個字節(jié) unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i-)DQ = 0;DQ = dat&0*01;Delay(5);DQ = 1;dat>>=1;unsigned int ReadT

40、emperature(void)/讀取溫度 unsigned char a=0; unsigned char b=0; unsigned int t=0; float tt=0; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0*CC); / 跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0*44); / 啟動溫度轉換 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0*CC); /跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0*BE); /讀取溫度存放器 a=ReadOneChar(); /讀低8位 b=ReadOneChar(); /讀高8位 t=b; t<

41、;<=8; t=t|a; tt=t*0.0625; t= tt*10+0.5; /放大10倍輸出并四舍五入 return(t);5.3 煙霧采集處理模塊 1標度變換概念智能儀器檢測的物理量，一般都是由傳感器轉換為電量，在經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后得到與被測量相對應的數(shù)字量。也就是說，在不同的智能化儀器中，同樣的數(shù)字量所代表的物理量及其值是不同的。通常采用一定的處理技術將這些數(shù)字量轉換為具有不同綱量的相應物理量，這一技術稱為標度變換2標度變換的原理假設被測量物理量的變換圍在A0-Am(即傳感器的測量上下限)，物理量的實際測量值為A*；而A0對應的數(shù)字量為N0 ,Am 所對應的數(shù)字量為Nm ，A*

42、對應的數(shù)字量為N*;假設同時包括傳感器再的整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是線性的，則標度變換公式為：A*=A0+(Am-A0)*(N*-N0)/(Nm-N0) 5-3-1本設計中由于采集的是負載電阻的電壓值，進而得出氣敏感測器的電阻值，從而求得對應的濃度值。為了便于后面的處理，首先采集電壓值并進展標度變換，則有：A*=A0+(Am-A0)*(N*-N0)/(Nm-N0)=0+(5-0)*( N*-0)/(255-0)= N*/51 5-3-23.數(shù)據(jù)采集 驅動ADC0809的IN0、IN1進展A/D轉換，單片機接收轉換好的數(shù)據(jù)，存入指定存儲器單元，由中斷效勞程序完成。每次驅動A/D轉換后等待外部中斷0，中斷

43、到來說明A/D轉換已經(jīng)完成，通過中斷效勞程序讀取轉換得到的數(shù)據(jù)并進展標度變換。注意：當cs由高變低時，選中ADC0832。在時鐘的上升沿，DI端的數(shù)據(jù)移入ADC0832部的多路地址移位存放器。在第一個時鐘期間，Dl為高，表示啟動位，緊接著輸入兩位配置位。當輸入啟動位和配置位后，選通輸入模擬通道，轉換開場。轉換開場后，經(jīng)過一個時鐘周期延遲，以使選定的通道穩(wěn)定。ADC0832接著在第4個時鐘下降沿輸出轉換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出時先輸出最高位(D7-DO)；輸出完轉換結果后，又以最低位開場重新輸出一遍數(shù)據(jù)(D7-DO)，兩次發(fā)送的最低位共享。當片選cS為高時，部所有存放器清0，輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。如果要再進展一

44、次模傲轉換，片選cs必須再次從高向低跳變，后面再輸入啟動位和配置位。ADC0832程序： ifndef _ADC0832_H_ *define _ADC0832_H_ *include <reg52.h>*include <intrins.h> *define uchar unsigned char *define uint unsigned int e*tern void _nop_ (void); uchar ReadAdc0832( uchar channel );/ADC0832端口定義 sbit P3_2 = P21; /sck sbit P3_3 = P22

45、; /IO sbit P3_4 = P20; /片選 *define ADC0832_SCK_H P3_2 = 1 *define ADC0832_SCK_L P3_2 = 0 *define ADC0832_DIDO_H P3_3 = 1 *define ADC0832_DIDO_L P3_3 = 0 *define ADC0832_DIDO P3_3 *define ADC0832_CS_H P3_4 = 1*define ADC0832_CS_L P3_4 = 0 uchar ReadAdc0832(uchar channel)/adc0832讀數(shù)據(jù) uchar i = 0;/初始化 u

46、char outdata = 0;/當cs由高變低時，選中ADC0832。在時鐘的上升沿，DI端的數(shù)據(jù)移入ADC0832部的多路地址移位存放器ADC0832_CS_L; / 使能 ADC0832_DIDO_H; ADC0832_SCK_L; /第一次觸發(fā) _nop_(); _nop_(); ADC0832_SCK_H; _nop_(); _nop_(); ADC0832_DIDO_H; ADC0832_SCK_L; /第二次觸發(fā)_nop_(); _nop_(); ADC0832_SCK_H; _nop_(); _nop_(); if( channel = 1 ) ADC0832_DIDO_H;

47、 else ADC0832_DIDO_L; ADC0832_SCK_L; /第三次觸發(fā) _nop_(); _nop_(); ADC0832_SCK_H; _nop_(); _nop_(); ADC0832_SCK_L; _nop_(); _nop_(); ADC0832_DIDO_H; /置為輸入準備讀數(shù)據(jù) ADC0832_SCK_H; _nop_(); _nop_(); outdata = 0; /初始化 for( i = 1; i <= 8; i+ ) /讀數(shù)據(jù)D7D0 if( ADC0832_DIDO = 1 ) outdata |= 0*01; ADC0832_SCK_H; AD

48、C0832_SCK_L;outdata = outdata << 1; /左移一位 ADC0832_CS_H; return outdata; *endif 6程序調試與分析在硬件支持的環(huán)境下，用proteus設計好的電路，Keil編好的程序編譯成芯片可識別的S51檔，利用PC機寫進proteus程序圖芯片進展仿真測試，并對其出現(xiàn)的錯誤進展修改，由圖6.1可看出最終調試成功。圖6.1 keil編譯程序成功圖6.2 keil生成he*檔圖6.3 proteus調用keil的he*檔進展仿真（1） 編譯成功之后，仿真的開場進入防火防盜報警模式。圖6.4防火防盜報警模式2當火災溫度大于或

49、等于45°C時，啟動火災報警。圖6.5 溫度超標報警3當煙霧濃度大于或等于2時，啟動火災報警。圖6.6 溫濃度超標報警4當檢測到非法入侵時，啟動報警系統(tǒng)。圖6.7 非法入侵報警5當沒有檢測到非法入侵和火災報警時，LED綠燈亮，表示情況正常。圖6.8 正常情況不報警總結智能家居防火防盜報警系統(tǒng)可保障人們財產(chǎn)與生活的平安，防止火災和爆炸事故以及非法入侵的發(fā)生，它是防火、防盜和平安生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場空間與開展前景。本論文設計的防火防盜報警系統(tǒng)報警系統(tǒng)主要由溫度信號采集電路、氣體信號采集電路和人體紅外采集信號與單片機控制電路構成。根據(jù)設計要求、使用環(huán)境、本錢等因素，選用DS18

50、B20數(shù)字溫度傳感器、MQ-2型半導體電阻式氣體傳感器DYP-ME003紅外人體傳感器和AT89S52單片機。DS18B20數(shù)字溫度傳感器采用DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。MQ-2型半導體可燃氣體敏感元件煙霧傳感器屬于氣敏感測器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體在空氣中的含量(即濃度)轉化成電壓或者電流信號，通過A/D轉換電路將模擬量轉換成數(shù)字量后送到單片機，進而由單片機完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報警控制等工作。MQ-2型半導體可燃氣體敏感元件煙霧傳感器具有靈敏度高、回應快、抗干擾性好、使用方

51、便、價格廉價，且不會發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護本錢較低等優(yōu)點。DYP-ME003人體感應傳感器是一款基于紅外線技術的自動控制產(chǎn)品，靈敏度高，可靠性強，超低電壓工作模式，廣泛應用于各類自動感應電器設備，尤其是干電池供電的自動控制產(chǎn)品中。AT89S52單片機是低功耗的、具有4KB在線可編程Flash存儲器的單片機，應用普遍，工具多，易上手，片源廣，價格低，編程靈活，控制簡單，很適合我們所要制作的防火防盜報警系統(tǒng)。在本論文研制的報警系統(tǒng)的根底上，可以再做適當?shù)墓δ軘U展，使防火防盜報警系統(tǒng)的功能更加完善，平安性更高。致參考文獻1 GB50116-98火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)M.:中國方案.2 群芳,肖

52、看.單片機原理、界面及應用嵌入式系統(tǒng)技術根底.:清華大學,2005.3 譚浩強著.C語言程序設計.:清華大學,20064 義和,王敏男,許宏昌，等.例說51單片機.:人民郵電,2021.5 周麗娜.Protel99SE電路設計技術.:中國鐵道,20216 郁有文,常健，程繼紅等.傳感器原理及工程應用第三版.:電子科技大學,2021.7 望.煙霧傳感器技術的現(xiàn)狀和開展趨勢.儀器儀表用戶,2006,13(5):1-2.8 永生,莉玲.半導體氣敏元件的選擇性研究.傳感器技術, 2002(3): 13.附錄1 基于單片機的智能家居防火防盜報警系統(tǒng)仿真圖附錄2 基于單片機的智能家居防火防盜報警系統(tǒng)程序源代碼1. Main主程序： *include<reg52.h>*include "18b20.h"*include "display.h" *include "adc0832.h"unsigned char value;unsigned char count=0;void main() TMOD=0*11; /定時器T1初始化 TH1=(65535-1000)/256; TL