病房安防設(shè)計(jì)

/摘要采用Ｃ8０５１F0２0單片機(jī)及外圍電路構(gòu)成病房安防系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有煙霧檢測(cè),溫度檢測(cè)，人體檢測(cè),進(jìn)出人數(shù)累計(jì)，貴重物品檢測(cè)，門鎖檢測(cè),一鍵報(bào)警等功能.煙霧傳感器的輸出信號(hào)由模擬通道采入，經(jīng)AＤ轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理后可顯示煙霧等級(jí)，煙霧變化率,采用溫度傳感器18B２0測(cè)溫度及其變化率，將上述測(cè)量結(jié)果綜合起來(lái)，可形成準(zhǔn)確可靠的火災(zāi)報(bào)警信息；貴重物品檢測(cè)采用輕觸開(kāi)關(guān)與門鎖情況相結(jié)合的方法解決,當(dāng)門開(kāi)是貴重物品可隨意取放,當(dāng)門鎖時(shí)取走貴重物品則就會(huì)報(bào)警,與其它方法相比，這是一種低成本的解決方案；人員進(jìn)出檢測(cè)采用紅外收發(fā)對(duì)管與熱釋電傳感器相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)，當(dāng)安裝在門旁的兩對(duì)紅外收發(fā)對(duì)管與房間內(nèi)的熱釋電傳感器信號(hào)，按一定的編碼和時(shí)序發(fā)出信號(hào)后,可得到確切的人員進(jìn)出信息,從而避免了似進(jìn)非進(jìn)、似出未出、欲進(jìn)又退、抖動(dòng)等情況產(chǎn)生的誤報(bào)和累積偏差；防盜方法，在測(cè)得房?jī)?nèi)累計(jì)人數(shù)為0時(shí)，若檢測(cè)到房?jī)?nèi)有人體移動(dòng)，則發(fā)出盜竊報(bào)警；通過(guò)呼叫應(yīng)答系統(tǒng)，病人在遇到突發(fā)情況時(shí)能及時(shí)通知護(hù)士，使病人能得到及時(shí)保護(hù)或救治。本設(shè)計(jì)具有實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，成本低廉,性能可靠、功耗低、性價(jià)比高、功能較齊全的突出特點(diǎn).在病房安防領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和良好的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：安防、門禁、C8051Ｆ020單片機(jī)、貴重物品檢測(cè)、防火防盜報(bào)警ABSTRAＣＴＴｈewardsａfeprｏtectｉonｓystemiｓmaｄeofＣ8051F020SCMaｎdperipheralｃｉrcuｉt。Thesyｓtemhaｓsmokedetｅction，temperature，detｅｃtiｏn,pｅo—ｐleiｎandoutｏｆｄｅtecｔionａnｄvａｌuabｌesdetectｉｏnfunctioｎsandsoｏn.Smokesenｓoroｕtputｓignaｌｇatherfromａnalogｃhａnnelｓ,ｓcreeｎcａｎｄｉsplaｙsｍoｋelevｅlandsmokeｒatｅ，afｔｅｒTｈｅADtransfoｒｍ，dataｐrocessing.Thｅtemperatuｒesｅnｓor18B2０ｃaｎmeａsｕretemperatureａｎｄrａt(yī)ｅ.Theｍeasｕrementreｓultｓtogether,ｃanformaccｕrateａndreｌiaｂlefirealarmiｎforｍation．Thevａluablesdeｔectionuｓｉnglｉghttouｃhswｉｔchwithdoorlｏcksｉtuatioｎofｃombininｇtｈemｅthodofsoｌutiｏn.Whentｈｅｄoｏriｓoｐｅnisthevaluaｂｌｅstotakeｐｕt，whｅnthedoorlocktakｅｖaluableｓwheｎitｗiｌｌalａrm，cｏmpａｒedwｉthｏthermethods，ｔｈiｓisaloｗcostsolｕtions．Peoｐleinandoutofdetectｉonusｅsｔheinfraredtraｎsceivｅrtopiｐｅａndpyroeｌｅｃtｒicｓensｏroｆcombiningｔheｍethｏｄofｒeaｌiｚation.Accoｒdｉnｇtoceｒtaincｏdeaｎdtｉmｉngsignal.Ｃaｎgetthｅe(cuò)ｘactpeopleｉｎandoｕtofinfoｒｍａt(yī)ion。Soａstoavｏidthelikeｉnｔｏtheｉnｔｏ,liｋediｄnotｇiveout，wａntｔobｅintoaｎｄback，shａkｉngｏfthemisｓtａt(yī)ｅmentｐｒodｕｃeｄａｎdcumｕlatiｖeｄevｉaｔiｏｎ．Anｔｉ—theftmetｈoｄ，wｈenＴhetoｔalnumbｅｒintherｏoｍfor０，Iftｈeｔｅsｔtｏｔｈerｏomanｄtoeｍiｔaｈumanmobｉletheftalaｒｍ。Thｒoughtheｃaｌｌ，thepatientreｓponsesystｅmtomｅe(cuò)ｔｕrgentcａsescａninｆｏrmｔhenuｒsｅ，ｍakiｎgthatｔhepatiｅnｔcangeｔtiｍelｙproｔectｉonoｒtreaｔmenｔ.Thisrｅａliｚaｔiｏnmｅthodｏfthｅdeｓｉｇnissiｍple,ｌｏｗcost，ｒelｉableｐerforｍancｅanditsｆuｎｃtioｎismoｒｅｃoｍplｅteｐromiｎentｃhａｒａｃtｅｒistics.Inthewardsecurityfieｌd，ItｈａsｉｍｐｏｒtanｔapｐlicaｔｉｏnｖalｕeandgｏoddeｖeｌｏｐmｅntprospectＫeywoｒds：C80５1F020SCM，valｕablesdetｅctiｏn,ｓａfetｙprotectiｏn，enｔranｃｅｇuard，ｆireaｎdthiｅvesprevention目錄ＴO(shè)C\o＂1—2”\u１緒論?PAGERＥＦ＿Tｏc29606４４61\h１1。1設(shè)計(jì)病房安防系統(tǒng)的目的與意義?PAGＥREF＿Toc2960６4462\h１1.2病房安防系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀?PＡGEREF_Ｔoc29606４4６3\h2１。3本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo) PＡGEREＦ_Toc29６０6446４\h2２方案設(shè)計(jì)與論證?ＰAGEREF_Ｔoc296064465\h42。1總體方案概述 PAGEREF＿Toc296０6４466\h４2.2主控器件的選擇?PAGERＥF_Toc2960644６７\h52.3煙霧傳感器選擇?PAＧEREF_Toc29６06４４68\h5２.4溫度傳感器選擇?PAGEREF_Tｏc296０644６9＼h62.５人體檢測(cè)模塊?ＰＡGＥRＥF_Ｔoc2９6０6447０\ｈ72．６貴重物品檢測(cè)模塊 ＰAGＥREF＿Toc29６064471\h72。7人員進(jìn)出檢測(cè)與累計(jì)模塊?PAGＥREF_Ｔoｃ296064472\h８２。8顯示模塊的選擇 PAGEREＦ_Ｔoc296０64473＼h８3硬件電路 PＡＧERＥF_Toｃ296064474\h93．1最小系統(tǒng)模塊?PAGERＥF＿Toｃ29６064475\ｈ93．2人體檢測(cè)模塊 PAGEREＦ_Toc２96０6４476＼h1２3。３煙霧檢測(cè)模塊 PAGＥREＦ＿Ｔｏc２9６０6４47７\ｈ163。4溫度檢測(cè)模塊 PAGERＥＦ_Tｏｃ296064４78\h173.5人員進(jìn)出檢測(cè)及門鎖檢測(cè)模塊 PAGEREＦ_Toｃ29６０64479＼h183。6鍵顯模塊?PAGEREF_Ｔｏc2９６064480\h193。7貴重物品檢測(cè)電路 PAGＥREF_Ｔoc29６064481＼h２13.8聲光報(bào)警電路 PAGEREＦ＿Toc2９６06４4８2\h213.9電子鐘電路模塊?PＡＧＥＲEＦ_Ｔｏｃ29６０6４48３＼h２23.10電源電路模塊 ＰAGEREF_Toc296０64484＼h244配套軟件設(shè)計(jì) PAGＥREＦ_Ｔｏc29６０6４４85\h284。1軟件概述 ＰAGERＥＦ_Tｏc29606４486\h284．2主程序模塊?PＡGＥREF_Tｏｃ２96064487\h284．3初始化模塊?PAＧＥRＥF_Tｏc29606４488＼h30４。４時(shí)間標(biāo)志建立模塊 ＰＡＧＥＲEF_Toc296064489\h324。5人與進(jìn)出監(jiān)控及人數(shù)累積模塊 PAＧEREF＿Toc296０64４90\h33４。6人體檢測(cè)模塊 ＰAGEＲEF_Toc29６064491\h34４.7溫度檢測(cè)模塊?PＡGＥREＦ＿Toｃ2９60６４４9２＼h3５４.8煙霧檢測(cè)模塊 ＰＡGＥREF_Toc２96０６４4９3\h414.９貴重物品檢測(cè)模塊?PAＧEREF_Ｔoc2９６0６4494\h４１４。10門鎖檢測(cè)及報(bào)警模塊 ＰAGＥＲEF＿Toc296064495\h４２4。11鍵盤顯示模塊?ＰAGERＥＦ_Ｔoc２9606449６＼ｈ445系統(tǒng)性能的改善?PAＧEＲEF_Tｏc296064４97\h495.1提高系統(tǒng)可靠性措施?ＰAＧERＥＦ_Ｔoｃ2960６4498＼h495．２降低功耗的措施?PAGEＲEF_Toc２９6０6４4９9\h４96展望與總結(jié)?PAGERＥＦ_Tｏc２96064500\h5１參考文獻(xiàn) PAGＥＲEF_Ｔoc29606４50１＼h5３致謝 PAGEREF＿Toc296０64503＼h55附錄 PＡGＥＲEF＿Toc2９606450４\h56附錄１外文文獻(xiàn)?PＡGEＲＥF_Toc29606４５０5\ｈ5６附錄２中文翻譯?ＰAGEREＦ_Ｔｏc296０64５０６\h64附錄3程序清單及硬件電路圖 PAGEＲEF_Toc2９6064507＼h7０１緒論1.1設(shè)計(jì)病房安防系統(tǒng)的目的與意義隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，國(guó)家加大了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),同時(shí)，更加關(guān)注醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展。醫(yī)院是關(guān)系到人們身心健康的重要機(jī)構(gòu),現(xiàn)代化的醫(yī)院建設(shè)不僅代表醫(yī)院的先進(jìn)性和高檔次管理,更重要的是為醫(yī)護(hù)人員和病人提供良好安全有序的醫(yī)療環(huán)境,促進(jìn)整體醫(yī)務(wù)水平的提高。病房安防系統(tǒng)是醫(yī)院建設(shè)的重要組成部分，同時(shí)病房安防系統(tǒng)又是人們比較關(guān)心的系統(tǒng)之一，也是醫(yī)院安全、智能化管理的體現(xiàn)，對(duì)于監(jiān)督醫(yī)療水準(zhǔn)，提高醫(yī)務(wù)人員和病人的人身安全及醫(yī)院財(cái)產(chǎn)，具有重要意義.在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，人們對(duì)病房安防系統(tǒng)的許多問(wèn)題還缺少有效的手段進(jìn)行研究.病房安全問(wèn)題是直接威脅人類生命健康的嚴(yán)重問(wèn)題，由于它的危害性，所以病房安全狀況正成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。同時(shí)在社會(huì)高速發(fā)展的今天，隨著環(huán)境污染加重，交通問(wèn)題突出，人們壓力增大等，各類健康問(wèn)題日益突出,人們更多的依賴醫(yī)院，醫(yī)院的安全問(wèn)題將直接影響病人的生命安全，因此,建立一套完善的病房安全系統(tǒng)是相當(dāng)重要的。本設(shè)計(jì)的目的是能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)病房火災(zāi)、建立門禁系統(tǒng)、貴重物品檢測(cè)、防盜檢測(cè)等，解決了病房的基本安全問(wèn)題.目前醫(yī)院大多有自己的安全防御系統(tǒng)，但是在安全指數(shù)、存在不足,所以開(kāi)發(fā)一套智能化，應(yīng)用范圍較廣的智能安防系統(tǒng)具有較好市場(chǎng)潛力和銷售前景.１.2病房安防系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀隨著中國(guó)現(xiàn)代化醫(yī)院的建設(shè)與國(guó)際接軌,當(dāng)前的醫(yī)院病房格局的改變尤為明顯，病房標(biāo)準(zhǔn)大多采用2人一間的標(biāo)準(zhǔn)病房，還有一人一間的豪華病房，以及一人一間的重癥監(jiān)護(hù)室。這一變化使目前醫(yī)院安防系統(tǒng)的監(jiān)控布局和監(jiān)控需求出現(xiàn)了不小的變化,例如，病房需要醫(yī)生、護(hù)士方便的進(jìn)出，并會(huì)出現(xiàn)病人均不在病房但又沒(méi)有關(guān)閉房門的情況,若此時(shí)無(wú)關(guān)人員進(jìn)入病房，就有可能發(fā)生病人財(cái)物丟失。另外,候診室經(jīng)常是需要病人等候時(shí)間最長(zhǎng)的地方，病人到醫(yī)院就診,打亂了自己正常的生活節(jié)奏，他們想著未完成的工作或未完的工作安排，又擔(dān)憂自己的疾病,注意力往往無(wú)法集中,極可能是犯罪份子覬覦的對(duì)象，因此，病人的安全問(wèn)題越來(lái)越受到重視。病房安防問(wèn)題就成為人們極為關(guān)心的問(wèn)題。近年來(lái),安防報(bào)警裝置已成為銀行、商店、辦公室、居民區(qū)、賓館、庫(kù)房等場(chǎng)所普遍采用的設(shè)備,他在維護(hù)社會(huì)治安、保障國(guó)家和百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全發(fā)揮了重要作用。但是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)、技術(shù)等原因、目前病房安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)不盡合理的情況比較普遍，在信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理上還存在一定問(wèn)題致使一些系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)或者漏報(bào)，以及報(bào)警系統(tǒng)不動(dòng)作。所以開(kāi)發(fā)一套智能化，應(yīng)用范圍較廣的病房智能安防系統(tǒng)是迫在眉急的［1］.1。3本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)1.３。1本設(shè)計(jì)主要完成的內(nèi)容1.人體檢測(cè)；2。溫度檢測(cè)；3.人員進(jìn)出檢測(cè)與累計(jì);４。煙霧檢測(cè)；5。貴重物品檢測(cè);６。門鎖檢測(cè)；7．報(bào)警與密碼消報(bào)警；８．鍵盤與LCＤ顯示;9．一鍵報(bào)警呼叫;１0.系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)。1.３．2技術(shù)指標(biāo)溫度傳感器：測(cè)溫范圍：-55℃～1２５℃精度:－10℃～85℃范圍內(nèi)±０．5煙霧傳感器：探測(cè)濃度范圍：液化氣和丙烷:1０0ppm-10０00ppm;丁烷:300ｐpm-500０ppm；甲烷：5000ppｍ-２00０0pｐm;氫氣：30０ｐpm—５０00ppm；酒精：1０0ｐpm－2000ppm.標(biāo)準(zhǔn)工作條件：溫度:20℃±2℃Vc：５.０V±0.1Ｖ;相對(duì)濕度：６5％±5％Ｖh:5．0V±０。１Ｖ。熱釋電紅外傳感器：探測(cè)波長(zhǎng)范圍為：0．2～２0μｍ。2方案設(shè)計(jì)與論證2.1總體方案概述本系統(tǒng)采用Ｃ8051F020單片機(jī)做控制器,數(shù)字傳感器DS18Ｂ20采集病房?jī)?nèi)溫度，采用煙霧傳感器采集病房?jī)?nèi)煙霧,兩者結(jié)合形成可靠的火災(zāi)報(bào)警。當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到5０度且煙霧傳感器檢測(cè)到有煙霧時(shí)發(fā)出報(bào)警。在門口出安裝兩對(duì)紅外收發(fā)對(duì)管，對(duì)進(jìn)出人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)保存，且用LＣD進(jìn)行顯示。采用熱釋電紅外傳感器結(jié)合ＢIＳS0001紅外傳感信號(hào)處理器對(duì)人體進(jìn)行檢測(cè),可有效檢測(cè)出病房?jī)?nèi)是否有人。此二者結(jié)合便可有效的檢測(cè)出是否有人偷偷進(jìn)入病房。具體的實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)采用如圖2。1所示的架構(gòu)。人體檢測(cè)模塊人體檢測(cè)模塊溫度檢測(cè)模塊煙霧檢測(cè)模塊門鎖檢測(cè)模塊人員進(jìn)出檢測(cè)模塊聲光報(bào)警模塊病房呼叫模塊電源模塊鍵盤顯示模塊貴重物品檢測(cè)模塊C8051F020圖2.1系統(tǒng)總體架構(gòu)為了較好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)測(cè)模塊的功能和彼此之間的配合銜接，并且考慮到性價(jià)比,我們對(duì)系統(tǒng)各部分做了最優(yōu)選擇，具體論證如下:2．2主控器件的選擇方案一：采用通用的51單片機(jī)作為主控制器。５1單片機(jī)通用靈活、價(jià)格低廉、使用方便，但此單片機(jī)字長(zhǎng)有限,數(shù)據(jù)處理能力很弱，處理速度較慢，資源不夠豐富，需要擴(kuò)展較多的外圍電路,難以滿足本設(shè)計(jì)要求[２］.方案二：可編程邏輯器件CPＬD，它具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短、適用范圍寬、開(kāi)發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無(wú)需測(cè)試等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計(jì)。但是,該器件主要依賴于軟件設(shè)計(jì)，缺少硬件的配合，致使程序設(shè)計(jì)復(fù)雜,難以使用，運(yùn)算速度太快。CPLD同樣難以滿足本設(shè)計(jì)的需要.方案三：采用C80５1F020單片機(jī)作為主控制器。C８051F020是美國(guó)Siｌaｂs公司推出的C８０５1F系列單片機(jī)的通用性單片機(jī)，C8０５1F是片上系統(tǒng)單片機(jī)。片上系統(tǒng)是把計(jì)算機(jī)常用的一些數(shù)字和模擬外設(shè)等全部都做在一塊芯片上，使它成為一個(gè)完整的模擬數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，這使得805１為內(nèi)核的單片機(jī)上了一個(gè)新的臺(tái)階.C8051F０20器件是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)ＭCU芯片，具有64個(gè)數(shù)字I/O引腳,而且內(nèi)部資源富[3］。通過(guò)分析比較之后,為了獲得豐富的接口資源且性價(jià)比高等特點(diǎn)，我們采用方案三.２。3煙霧傳感器選擇方案一:采用ＧQＱ0。1礦用煙霧傳感器。本傳感器采用氣敏型探頭元件,具有靈敏、可靠、無(wú)誤動(dòng)作，當(dāng)所測(cè)煙霧濃度大于等或于0.1mg/m3時(shí)輸出低電平信號(hào)實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)煙霧保護(hù).方案二:采用ＳS—6６８離子式傳感器。本傳感器適用于安裝在少煙、禁煙場(chǎng)所,用來(lái)探測(cè)煙霧有無(wú),當(dāng)一定量煙霧進(jìn)入煙霧傳感器的反應(yīng)腔,傳感器發(fā)出聲光警報(bào)，并向采集器輸出告警信號(hào),但容易誤報(bào)。方案三:MQA2型氣敏元件對(duì)不同種類、不同濃度的氣體有不同的電阻值，ＭQA2氣敏元件由微型AL2O3陶瓷管、ＳnO2敏感層,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi),加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。廣泛的探測(cè)范圍，高靈敏度，快速響應(yīng)恢復(fù)，優(yōu)異的穩(wěn)定性,壽命長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單.由于病房屬于特殊場(chǎng)所,對(duì)防火性能要求非常高,又考慮性價(jià)比和設(shè)計(jì)要求等綜合因素，選方案三比較合適。2.4溫度傳感器選擇方案一：溫度傳感器選擇數(shù)字溫度傳感器DS１8B2０.ＤS18B２0只需三根導(dǎo)線和一個(gè)電阻。不需要其他任何外圍電路即可測(cè)得溫度數(shù)據(jù)。故電路非常簡(jiǎn)單。同時(shí)采用溫度芯片ＤS1８B２０測(cè)量溫度.該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定,它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線形較好。在０—1０0攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1方案二：采用熱敏電阻式傳感器.由于熱敏電阻的電阻很容易測(cè)得,所以通常用作溫度傳感器使用.但熱敏電阻價(jià)格高,不線性,需要復(fù)雜的恒流源伺服電路。數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。熱電偶要加上補(bǔ)償電路且材料價(jià)高。本設(shè)計(jì)要測(cè)量病房?jī)?nèi)的溫度，精度要求不用太高,DＳ１8B20最高精度達(dá)到０．5度完全適合本設(shè)計(jì)的要求。所以方案一比較合適。2。５人體檢測(cè)模塊方案一:利用ＴWH9２50雷達(dá)探測(cè)模塊形成全方位無(wú)死角的時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè).在監(jiān)控器啟動(dòng)后微波信號(hào)形成一個(gè)立體微波警戒網(wǎng),但有人在網(wǎng)內(nèi)走動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生人體移動(dòng)反射回來(lái)的信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大至７０dB左右，再一次送入窗口電壓比較電路和脈沖比較電路進(jìn)行雙重鑒別。方案二:利用人體紅外熱釋電傳感器模塊，通過(guò)檢測(cè)人體散熱來(lái)判斷病房?jī)?nèi)的人員,其優(yōu)點(diǎn)在于廉價(jià)與適合于實(shí)驗(yàn)用途。從性價(jià)比方面考慮,最終我們選擇第二種方案.2．6貴重物品檢測(cè)模塊方案一：利用射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的.感應(yīng)器一般通過(guò)負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作。也就是通過(guò)感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開(kāi)促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對(duì)天線電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理如果人們通過(guò)數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開(kāi)，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫器。方案二:利用金屬探測(cè)器的探測(cè)精度高、操作簡(jiǎn)單的特性，因?yàn)槠淅糜薪涣麟娡ㄟ^(guò)的線圈,產(chǎn)生迅速變化的磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)能在金屬物體內(nèi)部能感生渦電流.渦電流又會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，倒過(guò)來(lái)影響原來(lái)的磁場(chǎng),引發(fā)探測(cè)器發(fā)出鳴聲調(diào)整好,在低頻和高頻情況下對(duì)鐵和鋼的良好的監(jiān)測(cè)性，當(dāng)警報(bào)器工作時(shí),如果有人將金屬貴重物品帶到門口附近，則會(huì)發(fā)出警報(bào)。方案三：貴重物品檢測(cè)采用輕觸開(kāi)關(guān)與門鎖標(biāo)志位相結(jié)合的方法解決.當(dāng)貴重物品放到輕觸開(kāi)關(guān)上后,便會(huì)生成一個(gè)電平信號(hào)，在門鎖的情況下取走貴重物品就會(huì)報(bào)警，在們沒(méi)有鎖的情況下便可隨意取放物品.由于方案一二成本過(guò)于昂貴,我們選擇了成本低且功能齊全的方案三.2．７人員進(jìn)出檢測(cè)與累計(jì)模塊方案一：利用紅外測(cè)距儀，在正對(duì)門口距離L的地方安置紅外測(cè)距儀根據(jù)人進(jìn)入或離開(kāi)寢室時(shí)與安放的紅外測(cè)距儀的距離變化分析出是離開(kāi)或是進(jìn)入。方案二:利用紅外激光原理，在門的內(nèi)外兩側(cè)分別安裝兩個(gè)激光發(fā)射器和兩個(gè)光感電阻，根據(jù)電流的變化來(lái)記錄進(jìn)出寢室的人數(shù)。根據(jù)兩個(gè)電流的出發(fā)時(shí)間的不同來(lái)確定是進(jìn)入還是離開(kāi)。方案三:人員進(jìn)出檢測(cè)采用兩對(duì)紅外收發(fā)對(duì)管的檢測(cè)電路,來(lái)檢測(cè)紅外收發(fā)對(duì)管之間是否有人，有人則電路輸出高電平，反之輸出低電平。2．８顯示模塊的選擇方案一：使用LED數(shù)碼管顯示。該方案控制部分簡(jiǎn)單,且LＥD數(shù)碼管比較直觀，可視化強(qiáng)。但是只能顯示非常有限的符號(hào)與數(shù)字，占用資源較多且信息量少,顯然不能勝任設(shè)計(jì)復(fù)雜的顯示功能。方案二：采用ＬCD顯示.自帶字庫(kù)，有豐富的文字和圖形顯示功能，有良好的人機(jī)交換界面.LCD的全中文界面顯示,使得顯示內(nèi)容豐富,易于人機(jī)交流.為了方便人機(jī)交流我們選用方案二ＬCD液晶顯示。３硬件電路硬件設(shè)計(jì)圍繞單片機(jī)展開(kāi)，產(chǎn)品采用C8０５1Ｆ0２0芯片，如何充分利用芯片資源，妥善完成產(chǎn)品的各項(xiàng)任務(wù)處理，是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。參考上面介紹的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架，根據(jù)功能模塊劃分，系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)詳細(xì)描述如下。圖3。0硬件電路圖３。1最小系統(tǒng)模塊最小系統(tǒng)模塊采用的是80Ｃ51F02０單片機(jī)，C8０51F020單片機(jī)是集成在1塊芯片上的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)，具有與MCS５1內(nèi)核及指令完全兼容的微控制器。除了具有標(biāo)準(zhǔn)8051機(jī)的數(shù)字外設(shè)部件外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件，主要包括模擬多路選擇器、可編程增益放大器、ADC、DAC、電壓。比較器、電壓基準(zhǔn)、溫度傳感器、SMBｕs／I2C、UART、SPＩ、可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列、定時(shí)器、I/O端口、電源監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器等，且該單片機(jī)內(nèi)部具有ＪTAG和調(diào)試電路,通過(guò)JATG接口可以使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品上的單片機(jī)進(jìn)行非1.25MIPS高速流水線式與8０51機(jī)完全兼容的CIP－51內(nèi)核。２．真正１２位1０0KＢps、8通道帶可編程增益放大器的ADC.3.真正8位５00ＫBps,帶可編程增益放大器的AＤC。4.5個(gè)16位通用定時(shí)器。5.具有５個(gè)捕捉/比較模塊的可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)器陣列。6。內(nèi)部電壓基準(zhǔn).7.片內(nèi)看門狗定時(shí)器，時(shí)鐘源及ＶＤD監(jiān)視器。8．64個(gè)通用數(shù)字Ｉ／O端口.９.具有Ｉ2C/SMＢUSSPI及兩路ＵART、串行接口。10.4352（4０9６＋2５６）Byte片內(nèi)ＲAM.１1。６4KB地址的外部存儲(chǔ)器接口.12.內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器可實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程，即可作程序存儲(chǔ)器也可作非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。１3.工作電壓為２。7V～3.６V，典型值為3V，I/O、RST、ＪTAG引腳均允許5V輸入電壓。14.片內(nèi)JTＡG仿真電路，提供全速的電路內(nèi)仿真，不占用片內(nèi)用戶資源，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、觀察點(diǎn)、運(yùn)行和停止等調(diào)試命令、支持存儲(chǔ)器和寄存器校驗(yàn)和修改。單片機(jī)是該系統(tǒng)的大腦,任何命令任務(wù)都是通過(guò)單片機(jī)發(fā)出的,在本設(shè)計(jì)中單片機(jī)主要負(fù)責(zé)任務(wù)有：判斷煙霧等級(jí)并結(jié)合溫度作出是否報(bào)警的提示；對(duì)進(jìn)出人數(shù)進(jìn)行累計(jì),結(jié)合人體檢測(cè)情況做出是否有偷盜發(fā)生的提示;控制鍵盤顯示，包括時(shí)間日期，進(jìn)出人數(shù)顯示等；貴重物品的檢測(cè)。圖3．１最小系統(tǒng)３.１.1單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位電路也是單片機(jī)控制系統(tǒng)的一部分，復(fù)位有上電復(fù)位,手動(dòng)復(fù)位和掉電復(fù)位(MＯEN接高電平,允許了內(nèi)部VＤD監(jiān)視器工作）三種形式，本次設(shè)計(jì)中用到了按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩種方式，復(fù)位電路如上[３］。３.1．2單片機(jī)晶振電路單片機(jī)晶振一般選用1１.０592MHz，因?yàn)樗軠?zhǔn)確地劃分成時(shí)鐘頻率，可以準(zhǔn)確得到960０波特率和1９2０0波特率,與通信口的波特率相關(guān)，方便通信。單片機(jī)晶振的兩個(gè)電容叫晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個(gè)腳上和地之間，一般在幾十PF，它會(huì)影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。晶振電路如上。3.2人體檢測(cè)模塊人體檢測(cè)模塊是用來(lái)檢測(cè)病房?jī)?nèi)是否有有人,在顯示沒(méi)人的情況下若出現(xiàn)有人的情況就會(huì)報(bào)警，說(shuō)明有人從非正門的的進(jìn)入，疑是有人進(jìn)入病房偷盜。熱釋電紅外傳感器是一種新型敏感元件、它是由高熱電系數(shù)材料，配以濾光鏡片和阻抗匹配用場(chǎng)效應(yīng)管組成。它能以非接觸方式檢測(cè)出來(lái)自人體發(fā)出的紅外輻射，將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸出,并可有效抑制人體輻射波長(zhǎng)以外的外干擾輻射，如陽(yáng)光、燈光、及其反射光。該模塊即采用紅外熱釋電處理芯片ＢISS00０1配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成。3.2。1BISS0001紅外傳感信號(hào)處理器簡(jiǎn)介特點(diǎn):１。CＭOＳ數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。2。具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配,進(jìn)行信號(hào)與處理。3。雙向鑒幅器，可有效抑制干擾。4.內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器，結(jié)構(gòu)新穎,穩(wěn)定可靠,調(diào)節(jié)范圍寬。5。內(nèi)置參考電壓。6。工作電壓范圍+3V—+5V。7。采用１６腳DIP封裝或SOP封裝。工作原理：外界元件由使用者根據(jù)需要選擇.由圖可見(jiàn)BISS00０１是由運(yùn)算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器、封鎖時(shí)間定時(shí)器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐??？蓮V泛應(yīng)用于多種傳感器和延時(shí)控制器.各引腳的定義和功能如下:VDＤ—工作電源正端，范圍為3～５V，Vsｓ—工作電源負(fù)端，一般接0V,IB—運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端，經(jīng)RB接VＳS端，RB取值為1Ｍ左右,1IN-—第一級(jí)運(yùn)放放大器的反相輸入端,1ＩN+—第一級(jí)運(yùn)放放大器的同相輸入端，１O(jiān)UT-第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端,2IN——第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸出端，２OＵＴ-第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端，Vc—觸發(fā)禁止端，當(dāng)Vc〈VR時(shí)禁止觸發(fā),當(dāng)ＶC＞VＲ時(shí)允許觸發(fā)。VR≈０.2ＶDD,ＶＲF—參考電壓及復(fù)位輸入端,一般接ＶDD.接“0"時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位。A—可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端，當(dāng)A=“1"時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時(shí)，不可重復(fù)觸發(fā).Vo—控制信號(hào)輸出端,由Vs上跳邊沿觸發(fā)使Vｏ從低電平跳變到高電平時(shí)為有效觸發(fā)。在輸出延時(shí)間Ｔx之外和無(wú)Vs上跳變時(shí)Ｖo為低電平狀態(tài).RR1RC１-輸出延遲時(shí)間Tｘ的調(diào)節(jié)端，Tx≈491５２Ｒ1C１，RＲ2ＲC2—觸發(fā)封銷時(shí)間Tｉ的調(diào)節(jié)端。Ｔｘ≈２4R以下圖所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來(lái)說(shuō)明其工作過(guò)程。圖3.2。1首先,根據(jù)實(shí)際需要,利用運(yùn)算放大器OＰ1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大。然后耦合給運(yùn)算放大器ＯP２,再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM（≈0.５VDＤ）后，將輸出信號(hào)V2送到由比較器ＣＯP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs.由于VＨ≈0.7ＶDＤ、VＬ≈0.3VＤＤ，所以，當(dāng)VＤD=５V時(shí)，可有效抑制±1Ｖ的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性.CＯP3是一個(gè)條件比較器。當(dāng)輸入電壓VｃVR時(shí)，COP3輸出為高電平,進(jìn)入延時(shí)周期。當(dāng)Ａ端接“0”電平時(shí)，在Tx時(shí)間內(nèi)任何V2的變化都被忽略,直至Tｘ時(shí)間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式.當(dāng)Tx時(shí)間結(jié)束時(shí),Vo下跳回低電平,同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期Tｉ。在Ｔｉ時(shí)間內(nèi),任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,用下圖所示的可重復(fù)觸發(fā)方式下的波形,來(lái)說(shuō)明其工作過(guò)程圖3。2。以下圖所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來(lái)說(shuō)明其工作過(guò)程。可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間,信號(hào)Vｓ不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vｃ=“1”、A=“1”時(shí)，Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài).在Tx時(shí)間內(nèi)，只要Vｓ發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長(zhǎng)一個(gè)Tx周期；若Vs保持為“１”狀態(tài),則Ｖo一直保持有效狀態(tài);若Vs保持為“０”狀態(tài)，則在Tx周期結(jié)束后Vｏ恢復(fù)為無(wú)效狀態(tài)，并且，同樣在封時(shí)間Ti時(shí)間內(nèi),任何Vｓ的變化都不能觸發(fā)Vｏ為有通過(guò)以上分析，我們已對(duì)BＩSS0００1的電路結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程有了全面的了解，可以看出該器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，功能強(qiáng),可在廣闊的領(lǐng)域得到應(yīng)用。3.2。2圖3.２。３人體檢測(cè)電路在此硬件電路中BISS０00１的運(yùn)算放大器OP1作為熱釋電紅外傳感器的前置放大。由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(jí)放大。再經(jīng)由電壓比較器CＯＰ1和ＣＯP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器。輸出信號(hào)經(jīng)晶體管T1、驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。Ｒ3為光敏電阻，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境照度.當(dāng)作為照明控制時(shí),若環(huán)境較明亮,R3的電阻值會(huì)降低，使9腳輸入為低電平而封鎖觸發(fā)信號(hào),節(jié)省照明用電。若應(yīng)用于其他方面，則可用遮光物將其罩住而不受環(huán)境影響。SW1是工作方式選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)SW1與1端連通時(shí)，紅外開(kāi)關(guān)處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式;當(dāng)SW1與2端連通時(shí)，紅外開(kāi)關(guān)則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式.現(xiàn)就具體參數(shù)論證如下。任何物體都會(huì)發(fā)射出紅外線輻射能,其中紅外線最長(zhǎng)波長(zhǎng)和溫度的關(guān)系為：

式（3-１）

式中為最大波長(zhǎng),為絕對(duì)溫度。人體的正常溫度為３6～3７.5℃,即3０9～31０.５K，其輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長(zhǎng)為:

式（3—2）?所以人體紅外的中心波長(zhǎng)為9.６5。菲涅耳透鏡只允許10左右的紅外線透過(guò)。用菲涅爾透鏡配合放大電路將信號(hào)放大60~70dｂ，就可以檢測(cè)10～２０m處人的活動(dòng).參考電源VＭ≈0.５VDD，ＶR≈０.2ＶDD，VH≈0.７VDD，VL≈0．3VＤD，噪聲系數(shù)為ＶZ=0。9（VH－VＬ)。根據(jù)人體紅外電路圖計(jì)算出兩級(jí)運(yùn)放后運(yùn)放放大倍數(shù).式（3.3）RＲ１、RC１，輸出延遲時(shí)間Tｘ的調(diào)節(jié)端;RR2、RC2,觸發(fā)封銷時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端.其中根據(jù)電容充放電計(jì)算出輸出延遲時(shí)間觸發(fā)封銷時(shí)間。通過(guò)調(diào)節(jié)輸出延遲時(shí)間和觸發(fā)封銷時(shí)間可以調(diào)節(jié)人體紅外傳感器的檢測(cè)頻率。式（3-4）3。3煙霧檢測(cè)模塊本設(shè)計(jì)中煙霧傳感器采用ＭQ－2，在可燃?xì)怏w或煙霧中ＭQ—2煙霧傳感器的電阻會(huì)有相應(yīng)的變化。具體煙霧檢測(cè)電路圖如圖3.３,其輸出信號(hào)直接送Ｃ80５１Ｆ0２０的AIN0端。由于充分利用了C8051Ｆ０20單片機(jī)的內(nèi)部資源,該電路結(jié)構(gòu)取得最簡(jiǎn)形式。圖3.3煙霧檢測(cè)電路由于當(dāng)有煙霧產(chǎn)生時(shí)引起傳感器變化的是電阻,該電路可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓。將電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)C80５１F020內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識(shí)別的不同的等級(jí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RL可以調(diào)節(jié)煙霧檢測(cè)的靈敏度。３．４溫度檢測(cè)模塊溫度檢測(cè)采用ＤS1８B20溫度傳感器，它是美國(guó)ＤＡＬLAS半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn)型溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等溫度元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度,而且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B2０的性能特點(diǎn)如下：1.獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；2．多個(gè)DS18B2０可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；3。無(wú)須外部器件；4.可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍3。0—5.5Ｖ；5.零待機(jī)功耗；6。溫度以9或1２位數(shù)字讀出；7．用戶可以定義報(bào)警設(shè)置；8.報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件;9。負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,只是不能工作而已。正因?yàn)镈S1８B2０有如上的優(yōu)點(diǎn),在本系統(tǒng)中采用溫度芯片DS１8Ｂ20測(cè)量溫度.該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定,它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線形較好.在0-1０0攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào),便于單片機(jī)處理及控制.在此設(shè)計(jì)中將DS18Ｂ２０輸出端經(jīng)過(guò)保護(hù)電路直接與從站硬件平臺(tái)的C8051F０20單片機(jī)P０。2相連。具體硬件電路圖如圖3.4所示圖3.４溫度檢測(cè)電路3.5人員進(jìn)出檢測(cè)及門鎖檢測(cè)模塊人員進(jìn)出檢測(cè)電路為兩對(duì)紅外收發(fā)對(duì)管的檢測(cè)電路,來(lái)檢測(cè)紅外對(duì)管之間是否有人，如果沒(méi)有人員出入,對(duì)射光線沒(méi)有被遮擋時(shí)，接收電路輸出低電平；而當(dāng)有人員等物體通過(guò)時(shí)，光線被遮擋，接收電路就輸出高電平，兩紅外對(duì)管之間大概幾十厘米,接收管之后直接與單片機(jī)的P0.4、Ｐ0．5相連,為了讓發(fā)射管的發(fā)射強(qiáng)度達(dá)到要求，選擇與之串聯(lián)的電阻R1不要太大,同時(shí)又要兼顧減小功耗的要求，因此我們選擇了７50的電阻。圖中的R2是用來(lái)調(diào)整接收管的靈敏度,通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們選擇了３。９K的電阻。同樣門鎖檢測(cè)也是利用紅外收發(fā)對(duì)管來(lái)檢測(cè)門鎖狀況,將一對(duì)紅外收發(fā)對(duì)管安裝在鎖孔的兩側(cè)，當(dāng)門未鎖時(shí)光線不被遮擋，接收電路輸出低電平，當(dāng)門鎖上時(shí)接收電路就輸出高電平。因此門鎖檢測(cè)電路就是人員進(jìn)出檢測(cè)電路的一部分,其輸出端直接接單片機(jī)的P1。6口。圖3．5人員進(jìn)出檢測(cè)電路(門鎖檢測(cè)電路)３．6鍵顯模塊顯示用OＣM4X8C液晶顯示器模塊，OＣM4X8C是具有串/并接口，具內(nèi)部含有中文字庫(kù)的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。ＯCM4X8C的液晶顯示屏為128×64點(diǎn)陣,可顯示4行、每行８?jìng)€(gè)漢字。為了便于簡(jiǎn)單、方便地顯示漢字，該模塊具2Ｍb的中文字型CＧROM，該字型ＲOM中含有81９2個(gè)16×16點(diǎn)陣中文字庫(kù)；同時(shí)，為了便于英文和其它常用字符的顯示,具有16Kb的16×8點(diǎn)陣的ASCII字符庫(kù);為便于構(gòu)造用戶圖形，提供了一個(gè)64×256點(diǎn)陣的GDRAＭ繪圖區(qū)域,且為了便于構(gòu)造用戶所需字型，提供了4組16×16點(diǎn)陣的造字空間。利用上述功能,OCM4X8Ｃ可實(shí)現(xiàn)漢字、ASCII碼、點(diǎn)陣圖形、自造字體的同屏顯示.為便了和多種微處理器、單片機(jī)接口，模塊提供了4位并行、８位并行、2線串行、３線串行多種接口方式。該模塊的控制/驅(qū)動(dòng)器采用臺(tái)灣矽創(chuàng)電子公司的ST７920,因而具有較強(qiáng)的控制顯示功能。該模塊具有2.７~5.5V的寬工作電壓范圍，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可滿足系統(tǒng)各種工作電壓及便攜式儀器低功耗的要求。液晶模塊顯示負(fù)電壓,也由模塊提供,從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)。模塊同時(shí)還提供LED背光顯示功能。除此之外,模塊還提供了畫面清除、游標(biāo)顯示/隱藏、游標(biāo)歸位、顯示打開(kāi)／關(guān)閉、顯示字符閃爍、游標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、液晶睡眠／喚醒、關(guān)閉顯示等操作指令［4］。鍵盤方面，在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I／O口的占用,通常將按鍵排列成矩陣形式，如下圖所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通,而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣,一個(gè)端口（如P１口）就可以構(gòu)成4＊４＝１６個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍,而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）.由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的[５］。具體鍵盤、顯示器接口電路如圖3。6所示:圖３．6鍵顯電路3。７貴重物品檢測(cè)電路貴重物品檢測(cè)采用輕觸開(kāi)關(guān)與門鎖標(biāo)志位相結(jié)合的方法解決.當(dāng)貴重物品放到輕觸開(kāi)關(guān)上后，便會(huì)生成一個(gè)電平信號(hào)，在門鎖的情況下取走貴重物品就會(huì)報(bào)警，在們沒(méi)有鎖的情況下便可隨意取放物品。當(dāng)輕觸開(kāi)關(guān)按下時(shí)輸出高電平,沒(méi)按下時(shí)輸出低電平。為防止R1功耗過(guò)大,可盡可能的將其阻值選的大一點(diǎn)即可，因此我們選擇了１0０K.圖3。7貴重物品檢測(cè)3．８聲光報(bào)警電路顯示報(bào)警采用LEＤ燈,聲音報(bào)警采用蜂鳴器，均由單片機(jī)通過(guò)ＵLN200３芯片驅(qū)動(dòng)，該電路的特點(diǎn)如下：ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。ＵLN2００3工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50Ｖ的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。UＬN(yùn)20０3采用ＤIP—16或ＳOＰ-16塑料封裝。具體硬件電路如下：圖3.8聲光報(bào)警電路３.9電子鐘電路模塊采用DS130２與單片機(jī)相連,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，日歷的顯現(xiàn)。DS１3０2包含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷和31字節(jié)的靜態(tài)ＲAM,它和單片機(jī)通信經(jīng)由一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月、年信息，月末日期自動(dòng)調(diào)整，包括閏年的修正-時(shí)鐘可工作在２4小時(shí)格式或12小時(shí)（ＡM，ＰＭ）格式，單片機(jī)與ＤＳ1302接口使用同步串行通信，僅需三根線連接：（1)/RST(復(fù)位），(２）Ｉ/O(串行數(shù)據(jù)），(3)SＣLK(串行時(shí)鐘)。數(shù)據(jù)傳送從單片機(jī)到實(shí)時(shí)時(shí)鐘，/ＲAＭ或?qū)崟r(shí)時(shí)鐘，／ＲＡＭ到單片機(jī),可以每次1字節(jié)或每次３1字節(jié)它可以工作在很低的耗電狀態(tài)以保存時(shí)鐘信息和數(shù)據(jù),功耗小于1微瓦。同時(shí)ＤS130２又具有一個(gè)可編程的涓流充電器，主電源和備份電源的雙電源引腳，7個(gè)附加字節(jié)的暫存寄存器,包括移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和RＡM,功能比較強(qiáng)大.圖3．9電子鐘電路DS13０2的硬件電路圖如上圖所示，CPＵ用P5口的3根口線分別與DS1302串行總線的Ｉ/O，SCLＫ,/RＳT相連,其中P5。0需規(guī)定為雙向口線，同時(shí)在ＤＳ1302與P口的連接處加上拉電阻，使電路更精確,DＳ1302的ＶCC２接系統(tǒng)電源VＣC,VCＣ1接可充電電池或超大容量電容器,啟動(dòng)DS1３0２的涓流充電器功能，根據(jù)充電電流的大小選擇充電二極管為一只或兩只,選擇限流電阻為2K、4K或8K，根據(jù)充放電時(shí)間選擇電容器容量或電池容量，充電二極管和限流電阻為DS１３0２內(nèi)置,只需規(guī)定充電控制寄器相應(yīng)各位即可，例如:VCC２為5V，選擇一只充電二極管,限流電阻8Ｋ，電容器容量0．04７F，則最大充電電流0。5４mA,充電到９5%的時(shí)間為19分鐘,放電到2V時(shí)間為８0小時(shí)。X1,X2之間接一只327６8HZ晶體即可,注意連線盡量要短。3。10電源電路模塊該設(shè)計(jì)中用到的電壓源有+５V的模擬穩(wěn)壓源，３.3V的模擬穩(wěn)壓源，設(shè)計(jì)的電源電路如圖3.9.１所示，圖3.1０。1直流電源的輸入為220V、50HZ的電網(wǎng)電壓(即市電）,因?yàn)橹绷麟妷旱臄?shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要對(duì)輸入電壓進(jìn)行變壓器降壓以后，才能對(duì)電壓進(jìn)行處理。此時(shí)需用到變壓器，首先經(jīng)送入110:４的變壓器使電壓的有效值降為８V，然后經(jīng)過(guò)橋式整流電路、濾波電路、倍壓整流電路，最后送入集成穩(wěn)壓電路輸出滿足要求的電壓。此外，變壓器還起到了隔離的作用,減少了電網(wǎng)中的噪聲。因?yàn)槿朔€(wěn)壓器的外形便于自身散熱和安裝散熱器,使電源性能更加穩(wěn)定，因此集成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路利用７800系列的固定式三端穩(wěn)壓器產(chǎn)生+5V的穩(wěn)壓電源。3。3V的數(shù)字電壓源(VDD）則由數(shù)字芯片AK1117輸出.如下圖所示：圖3。10.２變壓器副邊的電壓信號(hào)仍為交流信號(hào)，需要利用整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，即將正弦波電壓變換為單一方向的脈動(dòng)電壓［23］。電源設(shè)計(jì)采用的是單向全波整流電路中最常用的單向橋式整流電路。單向橋式整流電路由四支二極管組成,其構(gòu)成原則就是保證在變壓器副邊電壓的整個(gè)周期內(nèi),電路輸出的電壓和電流方向始終不變.設(shè)變壓器副邊的電壓u２＝U２，U2為其有效值，則整流電路輸出電壓平均值UO（AV)=U２≈0．9U2=1４。4V式（３－5)對(duì)二極管的選擇,當(dāng)整流電路的變壓器副邊電壓有效值和負(fù)載電阻值確定后，電路對(duì)二極管參數(shù)要求也就確定了.一般應(yīng)根據(jù)流過(guò)二極管的平均值和它所承受的最大反向電壓來(lái)選擇二極管的型號(hào)。在單相橋式整流電路中,因?yàn)槊恐欢O管只在變壓器副邊電壓的半個(gè)周期通過(guò)電流,所以每只二極管的平均電流只有負(fù)載電阻上電流平均值的一半，即式（3—６)與半波整流電路中二極管的平均電流相同。又由電路圖可知二極管承受的最大方向電壓式（３－7）考慮電網(wǎng)電壓±10％的波動(dòng)范圍，二極管的最高反向工作電壓為UR＞1。1Ｕ2≈23Ｖ式（3－8)整流電路的輸出電壓雖然是單一方向的,但是脈動(dòng)較大，含有大的諧波成分，不能適應(yīng)大多數(shù)電子線路及設(shè)備的要求。因此，在整流后還需要利用濾波電路將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?為了能夠輸出較大的電流，滿足測(cè)量系統(tǒng)對(duì)電流的需求，直流濾波電路均采用無(wú)源濾波，無(wú)源濾波可以輸出較大電流。測(cè)量系統(tǒng)配套電源設(shè)計(jì)中采用的最常見(jiàn)最簡(jiǎn)單的電容濾波電路，在整流電路的輸出端并聯(lián)一個(gè)電容即構(gòu)成電容濾波電路。濾波電容容量一般較大,因此常采用電解電容.電容濾波電路利用電容的充、放電作用,使輸出電壓趨于平滑.另外利用濾波電容的存儲(chǔ)作用,由多個(gè)電容和二極管構(gòu)成倍壓整流電路,可以獲得幾倍于變壓器副邊電壓的輸出電壓。在電壓信號(hào)進(jìn)入穩(wěn)壓電路之前，也經(jīng)過(guò)二倍壓整流電路,是輸出電壓為變壓器副邊電壓的兩倍.三端穩(wěn)壓器輸出交流噪聲很小，溫度穩(wěn)定性很好，因此設(shè)計(jì)中采用三端穩(wěn)壓器來(lái)達(dá)到穩(wěn)定電壓的額目的.因?yàn)閃780０和Ｗ790０系列的三端穩(wěn)壓器性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉,且輸出電流較大，系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)中使用了這兩個(gè)系列的三端穩(wěn)壓器。他們都屬于固定式穩(wěn)壓電路，其中，W780０系列輸出正電壓，W790０系列輸出負(fù)電壓。這兩個(gè)系列的固定穩(wěn)壓電路輸出電壓的數(shù)值(極性相反）均為5V、6Ｖ、9V、12V、15V、１８Ｖ和24V七個(gè)檔次,型號(hào)后面的兩個(gè)數(shù)字表示輸出電壓的值。輸出電流的檔次也完全相同,有1.5A(W7800）、0。5A（Ｗ７8M０0）和0.1Ａ（W7８Ｌ00）三個(gè)檔次。W780０和Ｗ7900相配合，可以得到正負(fù)輸出的穩(wěn)壓電路。在電源硬件電路圖中，W780０和Ｗ７９0０系列三端穩(wěn)壓器輸入端連接的０．1μF的小容量電容用于抵消輸入線較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激振蕩。穩(wěn)壓器輸出端接的４70μF的電容用于消除輸出電壓中的高頻噪聲。通常該電容可取小于１μF的電容，也可取幾微法甚至幾十微法的電容，以便輸出較大的脈沖電流.但是若該電容容量太大，如中的4７0μF的電容,一旦輸入端斷開(kāi),該電容將從穩(wěn)壓器輸出端向穩(wěn)壓器放電,易使穩(wěn)壓器損壞。因此,在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間跨接了一個(gè)二極管,起保護(hù)作用。從已有的電源得到3．３V電源的方案受很多因素影響。主要因素有電源的可靠性和系統(tǒng)電源的來(lái)源（即是電池還是交流電經(jīng)過(guò)整流)?？梢钥紤]對(duì)5V電源進(jìn)行調(diào)節(jié)提供3.3V電源，但將增加設(shè)計(jì)的元件數(shù)，并有附加的功率消耗,考慮實(shí)際情況和綜合成本，電源設(shè)計(jì)中利用７8０0系列中的７80８和7805集成穩(wěn)壓器和AK１11７穩(wěn)壓器產(chǎn)生+3。3V電壓,接模擬地產(chǎn)生AV+,向模擬器件提供穩(wěn)定的3。3V，接數(shù)字地產(chǎn)生VDＤ,供系統(tǒng)中的數(shù)字器件使用[6］。４配套軟件設(shè)計(jì)4。1軟件概述根據(jù)病房安防系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的軟件程序，實(shí)際上就是對(duì)系統(tǒng)的管理程序和控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于整個(gè)系統(tǒng)軟件比較大,為了便于編寫、調(diào)試、修改和增刪,系統(tǒng)軟件的編制采用模塊化的結(jié)構(gòu),即整個(gè)軟件部分由許多獨(dú)立的小模塊組成,它們之間通過(guò)軟件接口連接,主控制程序主要包括標(biāo)志位的建立和子程序調(diào)用等關(guān)鍵部分。因此本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括病房?jī)?nèi)人體檢測(cè),病房?jī)?nèi)煙霧及煙霧等級(jí)檢測(cè)，人進(jìn)出病房情況，病房?jī)?nèi)的溫度情況，門鎖開(kāi)閉情況并在無(wú)人時(shí)提醒,貴重物品保護(hù),報(bào)警及解除報(bào)警,數(shù)據(jù)通信,鍵功能指引及LＣD顯示驅(qū)動(dòng)等子程序模塊。在主程序之前是對(duì)大量的變量的定義以及變量的宏定義、各個(gè)標(biāo)志位的定義、各類數(shù)組的定義、寄存器數(shù)組的定義等.而各個(gè)標(biāo)志位定義又包括溫度采集標(biāo)志、人體采集開(kāi)始標(biāo)志、煙霧采集開(kāi)始標(biāo)志、２0ms中斷標(biāo)志、20mｓ時(shí)間到標(biāo)志等［７］。4．2主程序模塊主程序首先對(duì)內(nèi)存單元進(jìn)行分配和調(diào)用總初始化函數(shù)，然后建立標(biāo)志位。之后依次調(diào)用人體檢測(cè)子函數(shù)、溫度檢測(cè)子函數(shù)、煙霧檢測(cè)子函數(shù)、貴重物品檢測(cè)子函數(shù)、人員進(jìn)出監(jiān)測(cè)子函數(shù)以及鍵顯子函數(shù)，并循環(huán)。具體程序及流程圖如下:主函數(shù)主函數(shù)總初始化函數(shù)建立標(biāo)志位人體檢測(cè)煙霧檢測(cè)溫度檢測(cè)人員進(jìn)出狀況及人數(shù)形成消除報(bào)警信息形成貴重物品等級(jí)信息鍵掃描及鍵功能執(zhí)行LCD顯示開(kāi)始圖４.2主程序流程圖4。3初始化模塊初始化過(guò)程包括多項(xiàng)操作,包括：1)看門狗初始化,向WDTＣN中連續(xù)寫入0ＸDE，0XAD,以備后需設(shè)置。2)系統(tǒng)晶振初始化設(shè)置，向寄存器ＯSＣＸCN中寫入0X67,設(shè)置時(shí)鐘頻率為1.059２MHz。3)端口初始化，給ＰＯMＤOUT賦值0X01，XBＲ0、ＸBR2、XBR3分別賦值0X04、0Ｘ04、0XC0，使TX0配置成推挽輸出，RX０配置成開(kāi)漏方式，P5口配置成高電平,P6，P7均配置成低電平，即分別向P5、P6、P7寫入0ＸFF、0x０0、０x０0。4)定時(shí)器1初始化，設(shè)定允許Ｔ0中斷，并選擇方式一，能實(shí)現(xiàn)20MS的定時(shí)，向ＣKCＯN中賦值０X04，ＴMOD中賦值0Ｘ01，ＴH0中賦值0X60,向TL０中賦值0X7Ｅ，向TＲ0中賦值1,向ET0中賦值１.并開(kāi)中斷令EA為１。定時(shí)器2初始化，設(shè)定波特率為9600時(shí)的3。５字符間隔計(jì)數(shù)值，定時(shí)器2能產(chǎn)生4．０１ms中斷的重裝載道TH2賦值0ＸE0，TL２賦值０X04。5）ADC初始化,設(shè)定AＤ電壓基準(zhǔn)取自外部VＲEＦ0引腳,8個(gè)通道單獨(dú)輸入方式，選擇AIN０通道，能使ADC0不自啟動(dòng)且右對(duì)齊.允許AＤC０中斷。向REF０CＮ輸入0X03,向AＭX0CF寫入0X０0，向ＡMXOSL寫入0X0０,向AＤCOＣF寫入0X2０,向ADC0CN寫入0X８0.6)LCＤ初始化，調(diào)用LCD寫程序和延時(shí)子程序輸入LCD基本動(dòng)作指令，再連續(xù)調(diào)用LCD寫程序?qū)崿F(xiàn)清屏確定游標(biāo)方向，然后開(kāi)顯示,關(guān)游標(biāo).7)ＤＳ1302初始化,首先定義DS１302狀態(tài)變量，將同步時(shí)鐘SCLK置低，然后讀取DS1３02的RAM1單元中的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，判斷標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)是否是0x５５，如不是則調(diào)用DS13０2寫程序確定初始年月日星期小時(shí)分鐘秒等。8)變量的初始化，寄存器數(shù)組的初始化等.具體的總初始化流程圖如下：看門狗初始化看門狗初始化系統(tǒng)時(shí)鐘初始化Register數(shù)組初始化端口初始化串行通信初始化定時(shí)器0初始化定時(shí)器1初始化ADC初始化變量初始化開(kāi)總中斷開(kāi)始結(jié)束圖4．3總初始化流程圖4.4時(shí)間標(biāo)志建立模塊由于系統(tǒng)軟件的編制采用模塊化的結(jié)構(gòu),即整個(gè)軟件部分由許多獨(dú)立的小模塊組成，它們之間通過(guò)軟件接口連接，因此時(shí)間標(biāo)志位的建立使得各程序之間更加清晰.本次設(shè)計(jì)主要是建立１S人體檢測(cè)標(biāo)志、1S煙霧檢測(cè)標(biāo)志和6０Ｓ溫度檢測(cè)標(biāo)志。具體流程圖如下：是否有20ms時(shí)間到標(biāo)志？是否有20ms時(shí)間到標(biāo)志？循環(huán)次數(shù)1加一NY循環(huán)次數(shù)1是否大于等于50N建立煙霧檢測(cè)標(biāo)志和人體檢測(cè)標(biāo)志并將循環(huán)次數(shù)1置零循環(huán)次數(shù)2加一循環(huán)次數(shù)2是否大于等于3000？Y建立溫度檢測(cè)標(biāo)志并將循環(huán)次數(shù)2置零YN撤銷20ms定時(shí)標(biāo)志開(kāi)始結(jié)束圖４。4時(shí)間建立標(biāo)識(shí)流程圖4.5人與進(jìn)出監(jiān)控及人數(shù)累積模塊由紅外收發(fā)對(duì)管傳感器采集的信號(hào)分別與歷史進(jìn)、出標(biāo)準(zhǔn)序列進(jìn)行比較，記錄人員進(jìn)出情況，進(jìn)加一,出減一。凡與標(biāo)準(zhǔn)序列相異的均為似進(jìn)非進(jìn)、似出未出、欲進(jìn)又退、抖動(dòng)等情況，由軟件剔除.具體流程圖如下：定義人員進(jìn)出當(dāng)前狀態(tài)變量定義人員進(jìn)出當(dāng)前狀態(tài)變量Inout_state和歷史狀態(tài)變量Inout_history測(cè)1#2#傳感器狀態(tài)1#2#傳感器狀態(tài)與前一次的狀態(tài)相同嗎?1#2#傳感器狀態(tài)數(shù)組下標(biāo)加1,將1#2#傳感器狀態(tài)存入數(shù)組當(dāng)前1#2#傳感器狀態(tài)全為0且數(shù)組下標(biāo)<4且>0嗎？12YNNY開(kāi)始11清除1#2#傳感器數(shù)組的諸元并將下標(biāo)改為0數(shù)組下標(biāo)=4嗎？2將數(shù)組中的諸元與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)比較以確定是人員進(jìn)入還是出去并填入R[1]進(jìn)入填1出人填2清除1#2#傳感器數(shù)組的諸元并將下標(biāo)改為0N結(jié)束Y圖4．５人員進(jìn)出檢測(cè)與累計(jì)流程圖4。6人體檢測(cè)模塊采用紅外熱釋電傳感器以及BＩSS０001紅外傳感信號(hào)處理器對(duì)病房?jī)?nèi)人體檢測(cè)，與人員進(jìn)出數(shù)據(jù)相比較，在測(cè)的人員進(jìn)出數(shù)為零時(shí),如檢測(cè)到房?jī)?nèi)有人則說(shuō)明有人不是從正門進(jìn)入,此時(shí)即報(bào)警。本設(shè)計(jì)對(duì)此的最大特色是能夠檢測(cè)出人欲進(jìn)未進(jìn)、欲出未出的情況,防止錯(cuò)誤記錄人數(shù)。設(shè)1號(hào)傳感器和2號(hào)檢測(cè)到有人時(shí)標(biāo)志位置1。1號(hào)在門外位置,２號(hào)在門內(nèi)位置。以進(jìn)入門為例說(shuō)明，具體方法為:將正確的進(jìn)入進(jìn)入情況放入預(yù)設(shè)數(shù)組，當(dāng)人欲進(jìn)但最終沒(méi)進(jìn)時(shí),這時(shí)會(huì)出現(xiàn)三種情況，與正確情況進(jìn)行比較錯(cuò)誤都不認(rèn)為有人進(jìn)入。人體檢測(cè)模塊具體流程圖如下:人體檢測(cè)標(biāo)志位人體檢測(cè)標(biāo)志位人體檢測(cè)采集P0.3P0.3=1嗎？R[11]=1R[11]=0撤銷人體標(biāo)志位N開(kāi)始結(jié)束NYY圖4．６人體檢測(cè)流程圖4．７溫度檢測(cè)模塊溫度檢測(cè)采用6０ｓ測(cè)溫標(biāo)志,當(dāng)有6０s測(cè)溫標(biāo)志時(shí)就更新環(huán)境溫度值，并與預(yù)先設(shè)定好的值比較，決定是否要獲取煙霧等級(jí)，結(jié)合煙霧信息做出判斷。又由于溫度檢測(cè)模塊采用的是數(shù)字式的溫度傳感器DS18B２0，是在一根I／O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。ＤS18Ｂ20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收[8］.4。７.1ＤS18B20復(fù)位子程序DS18B２0復(fù)位子程序也就是其初始化程序，它是測(cè)溫前后必須運(yùn)行的基本程序。具體程序流程圖如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)將DQ拉低單片機(jī)將DQ拉低發(fā)出500us低電平脈沖再將DQ拉高延時(shí)等待15~60us延時(shí)等待60~240us低電平存在脈沖開(kāi)始結(jié)束圖4.７。14．7.２ＤＳ18Ｂ20寫程序保護(hù)總中斷EA保護(hù)總中斷EA單片機(jī)將DQ拉高延時(shí)1us禁止總中斷單片機(jī)將DQ拉低延時(shí)15us向總線寫數(shù)據(jù)延時(shí)約45us恢復(fù)總中斷開(kāi)始結(jié)束圖4．７.24。7.3DS18B20讀程序主機(jī)總線在讀命令來(lái)時(shí)從高電平拉至低電平1～4us之后,將總線拉高產(chǎn)生讀時(shí)間隙，控制有效時(shí)間為1０ｕs左右。主機(jī)并在60~１２0ｕs內(nèi)釋放總線。保護(hù)總中斷EA保護(hù)總中斷EA禁止總中斷將數(shù)據(jù)線電平拉低延時(shí)1us將溫度值右移一位將數(shù)據(jù)線電平拉高延時(shí)15usDQ為高？DQ的第十一位寫為1延時(shí)45us恢復(fù)總中斷拉高DQD的第十一位寫為0YN開(kāi)始結(jié)束圖4。７．34.7。４測(cè)溫主程序當(dāng)有測(cè)溫度標(biāo)識(shí)時(shí)即開(kāi)始啟動(dòng)此程序開(kāi)始測(cè)溫,側(cè)得溫度后與預(yù)先設(shè)定好的溫度值比較并結(jié)合煙霧等級(jí)做出報(bào)警信息。具體程序流程圖如下:獲取煙霧等級(jí)撤銷溫度標(biāo)識(shí)YN獲取煙霧等級(jí)撤銷溫度標(biāo)識(shí)YN大于預(yù)定值？YNYN有測(cè)溫標(biāo)志？更新環(huán)境溫度值煙霧等級(jí)>3？置火災(zāi)報(bào)警標(biāo)識(shí)并填寫防火信息開(kāi)始結(jié)束其中溫度更新子程序流程圖如下：初始化DS18B20初始化DS18B20N發(fā)起SkipRom命令發(fā)起ConvertT命令延時(shí)1s,等待溫度轉(zhuǎn)換完成初始化DS18B20N讀取第1、2字節(jié)數(shù)據(jù)即為溫度值Y發(fā)起ReadScratchpad命令應(yīng)答脈沖?Y應(yīng)答脈沖?開(kāi)始結(jié)束圖４。７。4。８煙霧檢測(cè)模塊通過(guò)AＤＣ將病房煙霧傳感器得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電壓量，預(yù)設(shè)１1個(gè)電壓值區(qū)間,根據(jù)轉(zhuǎn)換得到的電壓值在區(qū)間的不同劃分成不同的煙霧等級(jí)。程序流程圖如下：讀讀AIN010次求平均根據(jù)平均值將煙霧分為11個(gè)等級(jí)填入R[7]撤銷測(cè)煙霧標(biāo)志NY有煙霧檢測(cè)標(biāo)志位開(kāi)始結(jié)束圖4.8煙霧檢測(cè)流程圖4.９貴重物品檢測(cè)模塊將貴重物品放在一輕觸開(kāi)關(guān)上形成一個(gè)電平信號(hào),同時(shí)貴重物品對(duì)應(yīng)著一個(gè)門鎖標(biāo)志位,當(dāng)門沒(méi)鎖時(shí)會(huì)對(duì)貴重物品進(jìn)行注銷,在此時(shí)可以隨意取放貴重物品，并且不會(huì)報(bào)警。當(dāng)門鎖時(shí)會(huì)對(duì)貴重物品進(jìn)行檢測(cè)，及檢測(cè)輕觸開(kāi)關(guān)生成的高低電平。當(dāng)高電平時(shí)不報(bào)警，低電平時(shí)報(bào)警,也就是在門鎖的情況下有人把貴重物品取走,可認(rèn)為是被盜.這樣設(shè)計(jì)充分利用了已有資源,省掉了密碼的設(shè)定麻煩.具體程序流程圖如下:報(bào)警報(bào)警清除標(biāo)志位YNYNYN門是否已鎖有貴重物品檢測(cè)標(biāo)志位開(kāi)始檢測(cè)高低電平結(jié)束圖4.9貴重物品檢測(cè)流程圖4．１０門鎖檢測(cè)及報(bào)警模塊首先檢測(cè)門鎖標(biāo)志P0.３是否等于零，若是則說(shuō)明門已鎖，再結(jié)合房?jī)?nèi)人數(shù)做出是否提示門鎖以及報(bào)警的判斷,更應(yīng)注意的是當(dāng)房?jī)?nèi)人數(shù)為零且門已鎖的情況下若檢測(cè)到房?jī)?nèi)有人,則發(fā)出盜竊報(bào)警并亮指示燈。當(dāng)做出報(bào)警提示時(shí)置報(bào)警報(bào)90S標(biāo)志,報(bào)警90S后結(jié)束報(bào)警。具體流程圖如下:P0.3==0?P0.3==0?門已鎖門未鎖宿舍有人或門鎖不提示鎖門報(bào)警到90S撤銷報(bào)警并滅指示燈同時(shí)計(jì)數(shù)標(biāo)志清除宿舍有人且門鎖并且累計(jì)人數(shù)為零防盜不報(bào)警提示鎖門指示燈亮并報(bào)警置報(bào)警90S標(biāo)識(shí)置報(bào)警90S標(biāo)識(shí)NYYNNYY發(fā)出盜竊報(bào)警并亮指示燈開(kāi)始結(jié)束結(jié)束N圖4.10門鎖檢測(cè)及報(bào)警流程圖4。11鍵盤顯示模塊４.11。1液晶顯示液晶顯示采用的是OＣM4X８C液晶顯示器，顯示屏為1２8×64點(diǎn)陣，共４行、每行8個(gè)漢字。此次設(shè)計(jì)中需顯示的時(shí)間日期、溫度、煙霧等級(jí)、是否有人、進(jìn)出人數(shù)累計(jì)以及門鎖狀態(tài)等主界面便可以顯示完全，第一行顯示日期，第二行顯示溫度和煙霧等級(jí),第三行顯示門鎖狀態(tài),第四行顯示進(jìn)出人數(shù)及是否有人。密碼消報(bào)警部分為第二屏顯示。液晶顯示模塊此次設(shè)計(jì)共分為L(zhǎng)CD寫子程序模塊，字符串顯示模塊，以及各個(gè)小模塊的顯示子程序。4.１1.1．1ＬＣＤ寫子程序LCD寫子程序能實(shí)現(xiàn)向LCD寫入數(shù)據(jù)或指令，其入口參數(shù)即對(duì)對(duì)數(shù)據(jù)或指令做出指定,同時(shí)寫明內(nèi)容。硬件中STD與P４．5相連，當(dāng)為P4。5＝0時(shí)，P4=P4&0xdf，當(dāng)為Ｐ4.5=1時(shí),Ｐ4＝P４|0x20,保持P4的其他值不變；SCLＫ與Ｐ4．6相連當(dāng)為P4.６＝0時(shí)，P4=P4＆0ｘbf；當(dāng)為P４.６=1時(shí)，P4=P4|0x４0,保持P4的其他值不變。4。11。1.2字符串顯示子程序字符串顯示子程序入口為要顯示字符的在液晶上的地址，和字符串的首地址。向LCD寫基本動(dòng)作指令并延時(shí)100MS向LCD寫基本動(dòng)作指令并延時(shí)100MS寫入要顯示的地址讀取字符串長(zhǎng)度將字符串寫入LCD開(kāi)始結(jié)束圖4.１1．２字符串顯示子程序４.１１．1.向LCD寫基本動(dòng)作指令并延時(shí)100MS向LCD寫基本動(dòng)作指令并延時(shí)100MS寫入要顯示的地址將數(shù)據(jù)寫進(jìn)LCD開(kāi)始結(jié)束圖4．11。2數(shù)組顯示子程序數(shù)組顯示子程序入口為要顯示的數(shù)組在液晶上的地址,現(xiàn)實(shí)的字符的個(gè)數(shù),顯示數(shù)組的地址.４.11．1．顯示部分分兩屏進(jìn)行顯示，通過(guò)標(biāo)志位的判斷當(dāng)標(biāo)志位Ｓｃｒeen=0時(shí)顯示主界面，Sｃｒeeｎ=１時(shí)顯示密碼消報(bào)警的界面。各個(gè)小模塊程序均可通過(guò)調(diào)用數(shù)組顯示程序和字符串顯示程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。時(shí)間日期顯示通過(guò)調(diào)用字符串顯示程序?qū)⒛暝氯盏葷h字顯示在正確的地方，然后采集1302信息，再通過(guò)數(shù)組顯示程序?qū)r(shí)間日期顯示完整;門鎖狀況顯示、溫度顯示、有無(wú)人顯示跟時(shí)間日期顯示方法相同，先獲取信息再顯示；煙霧等級(jí)的顯示,首先判斷是否是１０級(jí),因?yàn)椋?級(jí)跟10級(jí)以下的顯示不能用同一語(yǔ)句,因此先判斷再顯示。具體的顯示總流程圖如下：顯示時(shí)間日期顯示時(shí)間日期顯示溫度顯示有人無(wú)人顯示煙霧等級(jí)顯示門鎖狀況顯示人數(shù)開(kāi)始結(jié)束圖4。11.3界面顯示流程圖Screen==0？Screen==0？顯示主界面進(jìn)入消報(bào)警界面NY Y顯示“消除報(bào)警密碼正確”“消除報(bào)警”并置消除報(bào)警標(biāo)識(shí)顯示“消除報(bào)警密碼錯(cuò)誤”YNNY輸入密碼是否正確確認(rèn)鍵是否按下消報(bào)警密碼輸入開(kāi)始結(jié)束圖４。11。４顯示總程序流程圖４。11。2鍵盤模塊按鍵采用的是點(diǎn)陣式P4.0、Ｐ4。1與豎軸相連，P4.２、P4。3、P4。４與橫軸相連，構(gòu)成了6個(gè)按鍵,分別記為K1、K２、K3、Ｋ4、Ｋ5、K6.鍵功能分別是：K１為光標(biāo)向下移動(dòng)，K２光標(biāo)向上移動(dòng),Ｋ3光標(biāo)向右移動(dòng),K４數(shù)字加一減一,K5確認(rèn)鍵，K6是一鍵報(bào)警鍵。前五個(gè)鍵主要是用來(lái)執(zhí)行密碼消除報(bào)警。此次設(shè)計(jì)按鍵模塊的程序部分分為鍵掃描部分、鍵功能部分。其中鍵掃描部分是來(lái)采集鍵狀態(tài)的，判斷是否要執(zhí)行鍵功能，以及判斷哪個(gè)鍵按下，執(zhí)行相應(yīng)的功能。首先掃描P4。2、P4.3、P4．4端口，看是否有低電平,若有再判斷P4.１、P4．0哪一端口是低電平，兩橫豎坐標(biāo)的交點(diǎn)就能確定是哪個(gè)鍵按下，確定后置按鍵標(biāo)志位.采集鍵狀態(tài)流程圖如下：調(diào)用鍵掃描函數(shù)調(diào)用鍵掃描函數(shù)新鍵值賦給舊鍵值建立執(zhí)行鍵功能標(biāo)識(shí)新鍵值賦給舊鍵值NYYN有按鍵標(biāo)志新舊鍵值等開(kāi)始結(jié)束圖4。12采集鍵狀態(tài)流程圖5系統(tǒng)性能的改善5。1提高系統(tǒng)可靠性措施系統(tǒng)中包含大量的模擬電路和數(shù)字電路，使用中有大量的噪聲產(chǎn)生.在各種噪聲中，由數(shù)字電路產(chǎn)生并串入模擬電路的噪聲普遍存在且較難克服。數(shù)字電平上下跳變時(shí)集成電路耗電發(fā)生突變，引起電源產(chǎn)生毛刺。一般數(shù)字電路越復(fù)雜，數(shù)據(jù)頻率越高,積累的電流跳變?cè)綇?qiáng)烈，高頻分量越豐富.而當(dāng)分布電感較大時(shí)，地線不能完全吸收邏輯電平跳變產(chǎn)生的電流高頻分量,產(chǎn)生電壓的毛刺,而這種毛刺進(jìn)入地線后就不能靠旁路電容吸收了，而且會(huì)通過(guò)共同的地線或穿過(guò)變壓器，干擾模擬電路工作，其幅度可高達(dá)幾百毫伏，干擾非常大。為解決這個(gè)問(wèn)題，平臺(tái)設(shè)計(jì)中使用了兩個(gè)不同的地:模擬地和數(shù)字地[９］。5。2降低功耗的措施5.2.１降低電源電壓電路中的電流與電源電壓成正比，而功耗與電源電壓成反比.因此，降低器件的供電電壓可以減小功耗。C8０5１F020器件所要求的電源電壓為２。7－3.6Ｖ。為了減小功耗，系統(tǒng)使用3.3Ｖ的穩(wěn)壓器，而不采用3。６Ｖ穩(wěn)壓器。5.2.２合理選擇電源管理方式Ｃ8０５1F02０處理器有兩種電源管理方式,即空閑方式和停機(jī)方式。在空閑方式下,CPＵ和FＬASＨ停止運(yùn)行，所有內(nèi)部寄存器和存儲(chǔ)器都保持原來(lái)的數(shù)據(jù)不變。所有模擬和數(shù)字外設(shè)在空閑方式期間都可以保持活動(dòng)狀態(tài)。在停機(jī)方式,CPＵ和振蕩器都被停止,這將使所有的數(shù)字外設(shè)都停止工作。由于在空閑方式下時(shí)鐘仍然運(yùn)行，所以功耗與進(jìn)入空閑方式之前的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率和處于活動(dòng)狀態(tài)的外設(shè)數(shù)目有關(guān)。停機(jī)方式消耗最少的功率。雖然CＩP－5１具有空閑和停機(jī)方式,但最好禁止不需要的外設(shè),以使整個(gè)MCU的功耗最小。每個(gè)模擬外設(shè)在不用時(shí)都可以被禁止，使其進(jìn)入低功耗方式。像定時(shí)器、串行總線等數(shù)字外設(shè)在不使用時(shí)消耗很少的功率.關(guān)閉閃速存儲(chǔ)器可以減小功耗，與進(jìn)入空閑方式類似.關(guān)閉振蕩器可以消耗更少的功率，但需要靠復(fù)位來(lái)重新啟動(dòng)MCＵ.6展望與總結(jié)６．1展望本設(shè)計(jì)若向賓館推廣可考慮做下述改動(dòng)：1.人體紅外熱釋傳感器可裝與頂壁的電子擺錘上，因此能對(duì)靜止的人體進(jìn)行檢測(cè)，且耗能小。2。人員進(jìn)出檢測(cè)，采用二維紅外檢測(cè)法，既不侵犯隱私又可得到近似圖像的檢測(cè)結(jié)果。3。用無(wú)線防丟器對(duì)貴重物品進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警,分級(jí)設(shè)置密碼,無(wú)線防丟器和不同級(jí)別的密碼可租給顧客以作為額外服務(wù)項(xiàng)目創(chuàng)收。６。2總結(jié)隨著畢業(yè)日子的臨近,畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲,在指導(dǎo)老師陶老師的精心指導(dǎo)下,經(jīng)過(guò)這半年的學(xué)習(xí)，我將課堂上學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，完成了病房安防系統(tǒng)的硬件電路和軟件編程的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí),我學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用所掌握的理論知識(shí)分析解決工程實(shí)際問(wèn)題,如何設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)以及如何使自己所學(xué)的理論知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中體現(xiàn)出價(jià)值。了解到要綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,確定合適的方案;根據(jù)性能指標(biāo)確定參數(shù)并選擇合適的元器件；根據(jù)各元器件的電氣特性和系統(tǒng)功耗要求，設(shè)計(jì)合適的外圍電路,而不能隨心所欲地進(jìn)行設(shè)計(jì)而不考慮其它方面的要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)涵蓋了硬件設(shè)計(jì)、軟件編程和調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)。在這些過(guò)程中，我掌握了各個(gè)環(huán)節(jié)的一般設(shè)計(jì)方法,提高了計(jì)算、繪圖能力、搜集檢索資料的能力和動(dòng)手能力，開(kāi)拓了自己的設(shè)計(jì)思路，樹(shù)立了自己的設(shè)計(jì)理念,并學(xué)會(huì)了編制產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)文件的方法和步驟，可謂是受益匪淺。在與同課題組同學(xué)和指導(dǎo)老師進(jìn)行交流溝通的過(guò)程中,增強(qiáng)了我的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神，體會(huì)到了合作的樂(lè)趣并且發(fā)現(xiàn)了更多創(chuàng)新和閃光的思路。在獨(dú)立進(jìn)行專題設(shè)計(jì)的過(guò)程中，培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考的好習(xí)慣，鍛煉了自己通過(guò)各種途徑檢索信息、篩選信息的能力，養(yǎng)成了模塊設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、模塊化來(lái)尋找解決問(wèn)題的突破口。在不斷地修正和改進(jìn)硬件電路，調(diào)試和修改軟件程序的過(guò)程中,提高了自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并使自己思考問(wèn)題更加周全，細(xì)密，并明確了對(duì)待科學(xué)設(shè)計(jì)要有滿腔的熱情,更要有科學(xué)的態(tài)度。啟示我以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和高度的責(zé)任感投入未來(lái)的學(xué)習(xí)和研究工作。參考文獻(xiàn)［１]余勇.醫(yī)院安防系統(tǒng)應(yīng)用及目前市場(chǎng)狀況分析［,20０9.［２］李朝青主編.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M］。北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005，4５—60。［3］潘琢金,施國(guó)君。C８051ＦXＸX高速ＳOC單片機(jī)原理及應(yīng)用［M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002，80—210.［４］牛鑫,劉卓。ＯＣＭ4Ｘ8在礦用防暴軟啟動(dòng)裝置中的應(yīng)用[Ｊ]．濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,5，9－１2.[5］李敏，孟臣．串行接口中文圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊的應(yīng)用［J］．,２007.[6]童詩(shī)白．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［第三版］[Ｍ］.北京：高等教育出版社．2001，50１—５40。[7]陳明熒.８051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材［M］。北京：清華大學(xué)出版社,2００３，21３—２６5。[8］何立民。MCＳ－51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］．北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1995，350-41０。［9］于海生等編著。微型計(jì)數(shù)機(jī)控制技術(shù)［M]．北京：清華大學(xué)出版社,２00５,5０-5８.［10]趙茂泰主編.智能儀器原理及應(yīng)用（第二版）［M].北京：電子工業(yè)出版社,20０4，１96-21５．[1１］YanJR,QianＸZ。Oｓｃiｌｌaｔｉoｎandcomparisiｏｎresultsfordeｌaydiffereｎｃeequaｔｉoｎs[Ｍ］.JournalofMathemａt(yī)icalAｎalysiｓandApｐｌicatioｎs，19９2，346—3６0.［12]潘琢金.Ｃ８051F０20/1/2/3混合信號(hào)ＩSPFLＡＳH微控制器數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].深圳:新華龍電子有限公司,2005，2５－3６，36-56,２00—300［1３]ＡｄlerED,ViｖeirosEA，ＴonT.DｉrecｔDｉｇiｔａlSyｎthesiｚeｒApplicaｔionsforrａdａrＤevelopment[Ｍ］。IEＥＥnternａt(yī)ionalRadaｒCｏｎfeｒeｎce，１996,8１-8６。［１4］WEＩZ。Sysｔemａt(yī)ｉcResｅarchoｎHigｈ—Accuracｙ-ＦｒequencyMeasｕｒｅmentsaｎdＣoｎｔｒol[Ｄ］。SｈｉzuokaＵｎｉvｅrsｉty,Feb2000。［1５］ＹuJS,ＺｈａngBG,QiaｎXＺ,Oscillａｔioｎofdelaｙｄｉffｅrｅnceｅｑuaｔionswitosｃillａt(yī)ingcoefficientｓ［M］。JournaｌofMathematicalAnalｙｓｉｓandＡpｐliｃatioｎs.1993,432－444。［16]張立科責(zé)任編輯。單片機(jī)典型外圍器件及應(yīng)用實(shí)例［Ｍ］。北京:人民郵電出版社.2006，3３1-337。［17]TauｒJS1TｅmｐeｒatureCon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ＭIPS）?In－systeｍ，fulｌ—spｅe(cuò)d，non-iｎｔrｕsiveｄebｕginteｒfaｃe(on—chｉp)?Trｕe1２—bｉｔ10０

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