1、山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能煙霧報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)系部名稱：機(jī)電工程系專業(yè)名稱：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：李成學(xué) 號(hào)：2012204911指導(dǎo)老師：屈趙燕 二一六年六月BACHELOR'S DEGREE THESIS OF CISAUDesign of automatic smart smoke alarm system based on single chip microcomputerDepartment : Mechanical and Mechanical engineeringMajor : Electical Engineering Name :

2、Li ChengStudent ID : 2012204911Director : Qu Zhao Yan June 2016鄭 重 申 明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 基于單片機(jī)的智能煙霧報(bào)警系統(tǒng)摘 要本文主要描述關(guān)于住居民區(qū)智能化系統(tǒng)的防火報(bào)警。防火智能化報(bào)警系統(tǒng)，已經(jīng)保證針對(duì)于防盜監(jiān)測(cè)和火警報(bào)警24小時(shí)性，

3、也就是報(bào)警器全天都處在工作狀態(tài)，當(dāng)有煙霧或者火災(zāi)等可檢測(cè)的事物發(fā)生時(shí)，報(bào)警器會(huì)自動(dòng)報(bào)警與此同時(shí)發(fā)出一種人們所能接收到的信息。本文分為兩部分，主要針對(duì)軟件和硬件以及對(duì)自動(dòng)檢測(cè)在一個(gè)封閉的智能系統(tǒng)是如何表達(dá)的，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在具體路徑中的一些功能進(jìn)行所方面的分析與考究。在本文系統(tǒng)中的中央處理器主要是由單片機(jī)AT89C52來(lái)處理實(shí)現(xiàn)的，文中介紹了所選單片機(jī)的型號(hào)及一些具體的功能，目前單片機(jī)在國(guó)內(nèi)外的一些研發(fā)狀況，還闡述了煙霧報(bào)警系統(tǒng)對(duì)外界所產(chǎn)生的信號(hào)是如何進(jìn)行安排與解析，從而實(shí)現(xiàn)煙霧、火災(zāi)等現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)。本文是把單片機(jī)和芯片進(jìn)行了一個(gè)有機(jī)的結(jié)合，從而達(dá)到了一個(gè)超過(guò)預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)和防火這兩個(gè)主要過(guò)程

4、，具有非常快的報(bào)警速度、小巧并且漂亮的外觀、具有相當(dāng)高的可靠性、易于和方便使用等優(yōu)點(diǎn)。本文還介紹了不同探測(cè)器的不同功能，不同部件組成的同一報(bào)警器既具有相同性，也具有差異性。當(dāng)然，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展。在人們的日常生活中起到的用也越來(lái)越大，大大提高了人們的生產(chǎn)和生活安全，為我們?nèi)粘：拓?cái)產(chǎn)安全確立的一定保障。同時(shí)在這個(gè)科技飛速發(fā)展的時(shí)候，人們對(duì)物質(zhì)需求的更高要求已經(jīng)不僅僅停留在五六十年代的那作個(gè)水平，所以創(chuàng)新已經(jīng)成為當(dāng)今時(shí)代的主題，單片機(jī)面臨的挑戰(zhàn)也日益嚴(yán)峻，為了不斷適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)也應(yīng)不斷提升。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī); 智能防火; 智能防盜; 報(bào)警系統(tǒng)Design of automatic s

5、mart smoke alarm  system based on single chip microcomputerABSTRACTThe paper mainly describes the fire on the resident district intelligent alarm system. Intelligent fire alarm system, which has 24 hours of needle alarm for anti-theft monitoring and fire alarm, which is all day long in the

6、 working state, when there are things such as fire or smoke detection occurs, the alarm will automatically alarm at the same time a people can receive information. The paper is divided into two parts, mainly for software and hardware. The paper for automatic detection in a closed system is how to ex

7、press the function of automatic alarm system in some specific path in the analysis and Research on the central processor in this system. Mainly by the AT89C52 microcontroller to achieve, is also introduced in this paper. The selected MCU models and some specific function, at present at home and abro

8、ad a microcontroller Some research status. This paper also describes the smoke alarm signal generated by the system to the outside world is how to arrange and analysis, so as to realize the monitoring of smoke, fire and other phenomena. The paper is the microcontroller and chip of an organic combina

9、tion, so as to achieve a better than expected results, achieve the two the main process of prediction and fire, with a very fast speed alarm, compact and beautiful appearance, has high reliability, easy and convenient to use. The paper also introduces the different functions of different detectors,

10、different parts of the same alarm is the same, but also has the difference. Of course, with the the development of single-chip technology. It plays in people's daily life is more and more important, greatly improving the people's production and life safety, to protect our daily and property

11、safety is established.目 錄 一、緒論11.1 設(shè)計(jì)背景11.2 國(guó)內(nèi)外研究概況11.3 研究意義2 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案32.1 設(shè)計(jì)方案32.2 設(shè)計(jì)原理3光電感煙火災(zāi)探測(cè)器32.2.2感溫火災(zāi)探測(cè)器4 三、系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)63.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖63.2 單元電路設(shè)計(jì)6控制器63.2.2紅外線發(fā)射電路7紅外線接收電路8開(kāi)關(guān)模擬輸入電路9數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路10聲光報(bào)警電路11主控與現(xiàn)場(chǎng)控制器的數(shù)據(jù)傳輸電路12其它附屬電路13 四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分154.1軟件部分的原理154.2軟件流程圖154.3主控制器程序16 結(jié)論23 參考文獻(xiàn)24 致謝25 附錄26一、緒論1.

12、1 設(shè)計(jì)背景隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的經(jīng)濟(jì)水平和生活水平也日益提高，隨之而來(lái)，計(jì)算機(jī)開(kāi)始普及并且信息技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在這時(shí)，舊時(shí)的居住環(huán)境對(duì)于人類來(lái)說(shuō)已經(jīng)得不到滿足，對(duì)居住的房子也有了一定的要求，不僅僅停留在交通便利，居家舒適，這些淺顯地方，在我們的日常生活中，偷到，入室搶劫，火災(zāi)等日常安全隱患的問(wèn)題還依然存在，為了保障人身安全，財(cái)產(chǎn)安全，人們對(duì)家庭的安全系數(shù)也有了新的追求。恰恰就在這個(gè)時(shí)候，在這個(gè)時(shí)候，系統(tǒng)的智能化就自然而然的進(jìn)入了人們的視線，帶領(lǐng)人們走進(jìn)了智能化的新時(shí)代，人們不這方面取得的進(jìn)步日益增多，帶給這個(gè)社會(huì)的利益也越來(lái)越大，并把這一時(shí)代性的進(jìn)步擴(kuò)展到全世界，使智能化科技帶來(lái)的好處深入

13、人心，從而走進(jìn)千家萬(wàn)戶1。就目前而言，對(duì)于評(píng)價(jià)一個(gè)住宅區(qū)是否安全，智能系統(tǒng)是否存在已經(jīng)成為了一個(gè)必不可少的衡量標(biāo)準(zhǔn)。隨著智能系統(tǒng)在我們家庭中的加入，大大提高了家庭安全系數(shù)，使生活的到了很大的保障，本文對(duì)防火報(bào)警系統(tǒng)的智能進(jìn)行主要設(shè)計(jì)，從而盡可能實(shí)現(xiàn)可監(jiān)測(cè)危害的自動(dòng)報(bào)警。1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況當(dāng)今時(shí)代大多數(shù)國(guó)家都投入大量的人力物力進(jìn)行單片機(jī)智能系統(tǒng)的研發(fā)，比如簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的學(xué)習(xí)和適應(yīng)等功能就是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加以研發(fā)，從而形成智能火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)而提高檢測(cè)火災(zāi)的準(zhǔn)確率，是系統(tǒng)在一定程度上更加可靠2。目前就國(guó)內(nèi)而言，智能報(bào)警系統(tǒng)已成為住宅保障的核心。建設(shè)部有關(guān)規(guī)定指出，包括防盜、消防等在內(nèi)的一系列內(nèi)容。此

14、次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是一個(gè)安全系數(shù)比較高的系統(tǒng)，利用可視對(duì)講為基礎(chǔ)，進(jìn)一步彌補(bǔ)主機(jī)功能的不足，分別在室內(nèi).室外開(kāi)設(shè)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行對(duì)溫度，煙霧，紅外線的一系列檢測(cè)。我研發(fā)的住宅防護(hù)系統(tǒng)與國(guó)外相比，還有著比較大的距離。現(xiàn)如今，居民一般采用防盜門(mén)窗等防范舉措。雖然防盜作用也是具有一定的，但是在突發(fā)災(zāi)害降臨的情況下，使逃生成為一個(gè)難題。另外，小區(qū)安全措施不足；居民安全意識(shí)有待增強(qiáng)；安全防范系統(tǒng)也急需普及。在中國(guó)境內(nèi)，隨著國(guó)力的日益強(qiáng)盛，生活水平也相應(yīng)的提高，智能化已經(jīng)進(jìn)入人們的生活，成為衡量人們生活水平的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。1.3 研究意義火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)從實(shí)際，并且有助于消防人員展開(kāi)工作為前提，一方面為設(shè)計(jì)智能報(bào)警器

15、的研發(fā)創(chuàng)立了一個(gè)統(tǒng)一合理的依據(jù)，另一方面也為有關(guān)部門(mén)的檢測(cè)和監(jiān)控提供了很大一部分的便力。3他就像恪盡職守的看門(mén)狗，給忙碌中無(wú)暇顧及隱患和危險(xiǎn)的人們帶來(lái)安全，再而言之，煙霧報(bào)警系統(tǒng)的產(chǎn)生可以提防人們及時(shí)注意，有效避免財(cái)產(chǎn)和各類經(jīng)濟(jì)損失。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)方案本文主要運(yùn)用AT89C52單片機(jī)檢測(cè)傳感器所發(fā)出的信號(hào)以此來(lái)判斷防火還是防盜，并且作出相應(yīng)的回應(yīng)，以達(dá)到能時(shí)時(shí)預(yù)防在意外發(fā)生的時(shí)候作出及時(shí)的防范措施。設(shè)計(jì)由兩個(gè)部分組成：信號(hào)監(jiān)視部分和信號(hào)處理部分。信號(hào)監(jiān)視部分根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，主要是用于防火的溫度傳感器。溫度傳感器設(shè)定有一個(gè)極限值，當(dāng)溫度超過(guò)這個(gè)上限時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)電路就會(huì)輸出一個(gè)低

16、電平的溫度信號(hào)。紅外發(fā)射器發(fā)出特定頻率的紅外信號(hào)經(jīng)過(guò)傳播傳遞給紅外接收器，對(duì)于大多數(shù)情況來(lái)說(shuō)，發(fā)生器、接收器兩者之間是并不存在物體阻隔的，接收器接到的信號(hào)就是連續(xù)的，而當(dāng)它中間有物體阻礙時(shí)，接收器接到的信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)跳變，與此同時(shí)接收器輸出低平信號(hào)給單片機(jī)表示有信號(hào)輸入該區(qū)域。信號(hào)處理部分是為承接上下兩部分而存在的，它的工作是對(duì)單片機(jī)接受監(jiān)視部分發(fā)過(guò)來(lái)的信號(hào)來(lái)做相應(yīng)的處理，并調(diào)用相應(yīng)部分的程序來(lái)處理突發(fā)情況。2.2 設(shè)計(jì)原理光電感煙火災(zāi)探測(cè)器 1.工作原理光電感煙火災(zāi)探測(cè)器主要采用是紅外線在煙中會(huì)發(fā)生一定的散射來(lái)檢測(cè)火災(zāi)在發(fā)生的初級(jí)階段產(chǎn)生的煙霧，所采用的工作原理圖2.1。地址編輯電路發(fā)

17、射射電路接收電路煙紅外光源光敏元件黑罩板圖2.1探測(cè)器的工作原理圖紅外發(fā)光二極管的材料是由砷化鎵組成，多個(gè)紅外發(fā)光二極管形成了光電傳感器，把紅外光傳感器的一端安放在黑罩板，紅外發(fā)光二極管發(fā)出一束光，如果在無(wú)煙霧的情況下，在紅外光與光敏原件之間的黑罩板起到了一個(gè)很好地阻擋效果，由紅外光源產(chǎn)生的光無(wú)法到達(dá)光敏原件，如果有煙霧進(jìn)入探測(cè)器一定范圍，紅外光線在煙霧的作用下產(chǎn)生散射，一部分散射到光敏原件端，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、濾波等的處理最終輸出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)在軟件部分的編碼電路中進(jìn)行分析、甄別，確定火災(zāi)信號(hào)后發(fā)出警報(bào)，同時(shí)探測(cè)器指示燈點(diǎn)亮。2.設(shè)計(jì)思路選用砷化稼制成的發(fā)光二級(jí)管作為紅外光源

18、，選用紅外光電二極管作為光敏原件，紅外光電電路選用調(diào)制式作為電路，調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路選用脈沖調(diào)制作為發(fā)射電路，選用調(diào)試光作為接收電路。本文所設(shè)計(jì)的電路對(duì)提高器件壽命、降低功耗等均有一定的作用。在發(fā)射電路這一階段，選用溫度補(bǔ)償電路，在不同的環(huán)境設(shè)定不同的補(bǔ)償參數(shù)，溫度補(bǔ)償對(duì)于探測(cè)信號(hào)的檢測(cè)也有一定的影響。選用I-V變換作為變換電路，短路法作為紅外光電二極管的處理方法，優(yōu)點(diǎn)在于：（1）電路時(shí)間常數(shù)小，頻率特性好；（2）具有良好的光電線性和比較大浮動(dòng)的動(dòng)態(tài)范圍；（3）弱光探測(cè)對(duì)于輸出信號(hào)極其有利，但其中不包含暗電流。由經(jīng)變換、放大、濾波電路之后的調(diào)制光電信號(hào)，與報(bào)警閩值電壓相比較，通過(guò)地址編碼電路，最終送

19、達(dá)控制器辨別有無(wú)火災(zāi)3。2.2.2感溫火災(zāi)探測(cè)器可燃物燃燒的過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)伴隨著發(fā)光放熱的現(xiàn)象，探測(cè)器的熱敏元件在外部環(huán)境發(fā)生變化的情況下也發(fā)生相應(yīng)的變化，這種物理變化經(jīng)過(guò)電路轉(zhuǎn)變成的電信號(hào)最終傳輸給控制器，通過(guò)程序的判斷，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。常見(jiàn)的感溫火災(zāi)探測(cè)器原理與情況如下：1.定溫式探測(cè)器。定溫式探測(cè)器是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，火災(zāi)引發(fā)的溫度超過(guò)一定的范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警的火災(zāi)探測(cè)器。它有線型和點(diǎn)型兩種結(jié)構(gòu)。線型的主要工作原理是當(dāng)局部溫度升高到特定的范圍以內(nèi)，可熔絕緣物被長(zhǎng)時(shí)間的高溫所熔化導(dǎo)致兩導(dǎo)線短路，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警信號(hào)。點(diǎn)型定溫式探測(cè)器所采用的是雙易熔金屬、熱敏電阻等元件，超出特定的溫度值會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

20、2.差溫式探測(cè)器。在指定時(shí)間內(nèi)，火災(zāi)引發(fā)的溫度變化超過(guò)一些指定數(shù)值時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)警的探測(cè)器。它也有線型和點(diǎn)型兩種結(jié)構(gòu)。線型差溫式探測(cè)器主要是通過(guò)熱效應(yīng)產(chǎn)生動(dòng)作，點(diǎn)型差溫式探測(cè)器通過(guò)局部的熱效應(yīng)產(chǎn)生動(dòng)作。3.差定溫式探測(cè)器。這種探測(cè)器是把差溫和定溫有機(jī)的的結(jié)合。三、系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖通篇文章集多種防火功能，在火災(zāi)發(fā)生的情況下，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警。尤為重要的是，防火和防盜報(bào)警已經(jīng)能通過(guò)紅外探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)由信號(hào)檢測(cè)、區(qū)域控制和報(bào)警控制等幾部分組成。負(fù)責(zé)收集和轉(zhuǎn)換不同信號(hào)的是執(zhí)行設(shè)備和探測(cè)器它們主要分布于最底部，與此同時(shí)把源源不斷的信息傳遞給控制4。設(shè)計(jì)包括硬件部分和軟件

21、部分。處理器在本文中采用AT89C52芯片，軟件是這個(gè)系統(tǒng)的主要控制部分。如圖3.1所示。溫度報(bào)警電路鍵盤(pán)控制電路AT89C52控制電路蜂鳴報(bào)警電路液晶顯示電路圖3.1防火報(bào)警器電路結(jié)構(gòu)圖3.2 單元電路設(shè)計(jì)控制器主要針對(duì)于輸入信號(hào)進(jìn)行處理是控制器的主要職責(zé)5。控制器分為：主控制器、現(xiàn)場(chǎng)控制器，控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)不同串口傳遞信息，輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，從而控制聲光報(bào)警電路和數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路的工作，是整個(gè)主動(dòng)紅外報(bào)警電路的核心6。現(xiàn)場(chǎng)控制器是主控制器的附屬部分，主要是將信息過(guò)濾，然后再傳遞給主控制器。兩者都采用AT89C52。AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes

22、的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-52指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合7。 AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，但不可以在線編程（S系列的才支持在線編程）。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Fl

23、ash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本8。32個(gè)雙向I/O口，256x8bit內(nèi)部RAM 3個(gè)16位計(jì)數(shù)器中斷/可編，時(shí)率0-24MHz 2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道 2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線，3級(jí)加密位 兼容MCS52指令系統(tǒng)，8k可反復(fù)擦寫(xiě)（>1000次）Flash ROM引腳功能如圖3.2。圖3.2 AT89C52引腳圖控制器分為兩類主控制器和現(xiàn)場(chǎng)控制器，軟件部分可見(jiàn)其流程圖紅外線發(fā)射電路由于仿真中不含紅外發(fā)射頭，現(xiàn)運(yùn)用普通二極管替代紅外發(fā)射管，發(fā)射管在出廠測(cè)試時(shí)一般會(huì)給予直流50mA,對(duì)應(yīng)的Vf約為1.3V,一般給予直流驅(qū)動(dòng)不得高于100mA，電流選擇50

24、mA，根據(jù)歐姆定律，其限流電阻約為75，其簡(jiǎn)易示意圖如圖3.3。圖3.3紅外發(fā)射電路3.2.3紅外線接收電路由于仿真中不含紅外接收頭，現(xiàn)運(yùn)用分立元件對(duì)其功能進(jìn)行模擬。對(duì)于目前市場(chǎng)上來(lái)說(shuō)主要是一體化接收頭，其中有接收、放大、整形電路。運(yùn)用信號(hào)源模擬接收到的微弱信號(hào)，假設(shè)是5mv再運(yùn)用741和電阻組成的同相比例運(yùn)算放大器，因?yàn)橐盐⑷跣盘?hào)取出來(lái)，那么輸入阻抗就要比較大，所以選擇同相比例運(yùn)放電路。所以選擇同相比例運(yùn)算電路和施密特觸發(fā)器組合即可以提高輸入電阻，又可以解決同相比例運(yùn)算放大電路的共模輸入電壓不為0的情況。圖3.4同相比例運(yùn)算A=1+Rf/R1，通過(guò)計(jì)算可知該電路將信號(hào)Ui放大1000倍。這

25、時(shí)收到的信號(hào)Uo是模擬的原始信號(hào)，波形變換緩慢，幅度連續(xù)變化，將放大的信號(hào)接入由電阻、電容、555組成的施密特觸發(fā)器，該觸發(fā)器為反向施密特觸發(fā)器，正負(fù)向闊值電壓分別為：VT+=2/3VccVT-=1/3Vcc當(dāng)輸入電壓上升至2/3Vcc =2/3×5=3.3V，下降至1/3Vcc =1/3×5=1.67V時(shí)，輸出波形將分別發(fā)生由高至低和有低至高的跳變。采用該施密特觸發(fā)器對(duì)波形整形的好處在于可以把輸入不規(guī)則的波變換為有規(guī)律的寬窄方波。電路如圖3.5。 圖3.5紅外接收電路圖上圖中R2（1）模擬接收到的微弱信號(hào)，555的引腳3輸出經(jīng)過(guò)整形后的波形。3.2.4開(kāi)關(guān)模擬輸入電路開(kāi)關(guān)

26、電路用于把手動(dòng)的按鈕操作轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，替代紅外傳感器發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，總共兩個(gè)，分別是一同接在P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.5、P2.6、P2.7（除了P2.4）的SW1和接在P2.4上的SW29。SW1表示的是由七個(gè)紅外接收管傳來(lái)的信號(hào)。為了防止類似落葉這樣的干擾，程序應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為至少有兩條紅外發(fā)射線被遮擋時(shí)系統(tǒng)才認(rèn)為有非法入侵，發(fā)出警報(bào)。SW2的引入目的是表示自己的系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)橹挥|發(fā)一個(gè)紅外傳感器而出現(xiàn)報(bào)警情況。SW2接入低電平時(shí)表示只有一個(gè)探測(cè)器被觸發(fā)，根據(jù)仿真，當(dāng)只有一個(gè)傳感器被觸發(fā)時(shí)系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生報(bào)警，所以程序運(yùn)行正確10。電路如圖3.6。 圖3.6開(kāi)關(guān)模擬輸入電路3.2.5

27、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路如果有發(fā)現(xiàn)入侵艾瑪，上圖電路數(shù)碼顯示管會(huì)自動(dòng)顯示并報(bào)警。根據(jù)電子參考手冊(cè)，所選的3mm數(shù)碼管額定電流為1-10mA選擇5mA。額定電壓為1.9V而單片機(jī)的輸出額定電壓是5V所以需要限流電阻，根據(jù)歐姆定律I=U/R，可知數(shù)碼管的限流電阻大約是0.6k數(shù)碼管顯示運(yùn)用查表法，所以電路通過(guò)數(shù)碼管的各個(gè)引腳限流電阻與單片機(jī)的引腳進(jìn)行連接，主要是共陰、共陽(yáng)連接，本電路選用共陰數(shù)碼管11。電路圖如圖 圖3.7數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路3.2.6聲光報(bào)警電路聲音報(bào)警電路由一個(gè)小型電動(dòng)式揚(yáng)聲器并聯(lián)一個(gè)10µF的電容組成，直接連接在P2.1上即可。要發(fā)出警報(bào)聲，只需在P2.1口加入個(gè)方波信號(hào)。光報(bào)警信

28、號(hào)就是讓LED不斷閃爍，只要在P2.0加上方波信號(hào)即可。方波信號(hào)的子程序如下：for（u=0；u<10000；u+） faguang=1；for（t=0；t<50；t+） fasheng=1； delay（）； fasheng=0； delay（）； faguang=0；for（t=0；t<50；t+） fasheng=0； delay（）； fasheng=1； delay（）； void delay（）Ink 1 ；for（k=0；k<2；k+） for（l=0；l<2；l+）； 由于程序在判斷紅外探測(cè)器的狀態(tài)是否變換時(shí)需不停的采集數(shù)據(jù)，現(xiàn)為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，直接將生

29、成數(shù)據(jù)檢測(cè)的頻率用來(lái)發(fā)聲，聲音在1000HZ左右，符合人的聽(tīng)力范圍。由于報(bào)警電路除了發(fā)聲外還要求發(fā)光，而發(fā)光的頻率不能像聲音那樣，否則光的閃爍頻率太大，人眼辨別不出來(lái)，基于此，先讓光點(diǎn)亮，然后發(fā)一段聲音讓燈熄滅，再讓燈停止點(diǎn)亮，停止點(diǎn)亮的間隔是和上面揚(yáng)聲器發(fā)聲的時(shí)間是相同的，這樣就實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的聲光報(bào)警。揚(yáng)聲器采用旋轉(zhuǎn)式繞線方式，在電路中并聯(lián)一個(gè)電容是為了中和線圈通電時(shí)所表現(xiàn)出的電感性。電容的值取典型值5µF。3.2.7主控與現(xiàn)場(chǎng)控制器的數(shù)據(jù)傳輸電路要實(shí)現(xiàn)控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸可以由以下兩個(gè)方案實(shí)現(xiàn)：方案一：使用無(wú)線數(shù)傳模塊。無(wú)線電把主控制和現(xiàn)場(chǎng)控制有機(jī)的聯(lián)系在一起，這樣有非常多優(yōu)點(diǎn)，比

30、如成本的到來(lái)很大的降低，在維護(hù)方面也得到了很大的優(yōu)化，尤其是本報(bào)警器是以居民小區(qū)應(yīng)用為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)的，長(zhǎng)期輻射對(duì)人體有害，加上居民小區(qū)樓比較高且靠得緊，障礙物比較多，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。方案二：使用有線傳輸。主控制器與現(xiàn)場(chǎng)控制器通過(guò)有線傳輸，通過(guò)RS-485總線實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)功能的MAX487芯片價(jià)格便宜，傳輸距離遠(yuǎn)，距離達(dá)到1200米左右，完全勝任工作要求，有線傳輸速度快，帶寬寬，無(wú)輻射，但是不便于移動(dòng)。基于上面的分析，由于小區(qū)安裝不需移動(dòng)，居民強(qiáng)調(diào)環(huán)保，還有方案一在居民樓區(qū)數(shù)據(jù)傳輸難以實(shí)現(xiàn)，基于此，本課題選擇方案二。電路圖如圖3.8主控與現(xiàn)場(chǎng)控制的數(shù)據(jù)傳輸電路其它附屬電路1.時(shí)鐘電路時(shí)鐘產(chǎn)生方式有

31、內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，電路如左圖所示，選用12MHz的晶體振蕩器，C1、C2取典型值30pF12。2.復(fù)位電路復(fù)位的方式在單片機(jī)的形態(tài)中多種多樣，通篇文章以按鍵復(fù)位為主，如圖所示。按圖中的開(kāi)關(guān)進(jìn)行復(fù)位，R1、R電阻替電源分壓，這樣就會(huì)在產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位的高壓在RST端。晶體振蕩頻率為12MHz，電阻只需R2>>R1，取典型值R1=200，R2=1k，C=22uF。3.電源供電電路紅外報(bào)警系統(tǒng)的電源是家用的220V交流電壓，而芯片需要的電壓為5V直流，所以要對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)變。電源供電電路的作用是將家用220V交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?V直流電壓。輸入的220V交流電壓經(jīng)

32、變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)?V直流電壓，再經(jīng)橋式整流，將交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電，經(jīng)電容濾波、穩(wěn)壓后，輸出5V直流電壓，供芯片和其它元器件使用。因?yàn)樾枰妷?V，所以穩(wěn)壓器可以選CWL7805，該型號(hào)三端穩(wěn)壓器5V，輸入電壓為735V，最大輸出電流IOM=1.5A,最大輸出功率POM=7.5W。根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓要求，可選用阻抗比初級(jí)：次級(jí)220：15的變壓器，輸出15V交流電壓。根據(jù)估算，電路的功率達(dá)到近4W，所以橋式整流選用流量大的型號(hào)。ICZ55A-M的最大正向整流電流為1A。經(jīng)過(guò)橋式整流后，還需要經(jīng)過(guò)C1電容濾波。家用電是50Hz的低頻電壓，需要用大容量電容濾波，選用3300µF的鋁電解電

33、容CD10，其單位元體積電容量特別大，而且價(jià)格便宜13。C2用于抑制CW7805的自激振蕩，一般取0.33µF。C3用于壓窄CW7805的高頻帶寬，減小高斯噪聲，一般取0.1µF。其電路圖如圖3.9。圖3.9電源供電電路四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分4.1軟件部分的原理當(dāng)從DS18B20讀取數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)生成讀時(shí)間隙。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從高電平拉到低電平時(shí)，寫(xiě)時(shí)間隙開(kāi)始。14數(shù)據(jù)線必須保持至少1s，從DS18B20輸出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)間隙的下降沿出現(xiàn)后15s 內(nèi)有效15。因此，主機(jī)在讀時(shí)間隙開(kāi)始后必須停止把I/O 腳驅(qū)動(dòng)為低電平15s，以讀取I/O 腳狀態(tài)。在讀時(shí)間隙的結(jié)尾，I/O 引腳將被外

34、部上拉電阻拉到高電平。所有讀時(shí)間隙必須最少60s，包括兩個(gè)讀周期間至少1s 的恢復(fù)時(shí)間16。DSl8B20工作過(guò)程協(xié)議如下：初始化 ROM 操作命令處理數(shù)據(jù)，然后再對(duì)ROM進(jìn)行操作命令，比如，總線監(jiān)測(cè)DS18B20的可疑指令。4.2軟件設(shè)計(jì)流程圖軟件設(shè)計(jì)流程圖如下圖4.1。圖4.1軟件流程圖4.3主控制器程序#include<reg52.h>unsigned char i,m,t,u,j=0，x=0，y=0，flag=0；unsigned char table8=0x7f,0x6f,0x77，0x7c,0x39，0x5e,0x79，0x71； /8，9，A,B,C,D,E,Fsbi

35、t faguang=P20；sbit fasheng=P21；void delay（）；void main（）fasheng=0；faguang=0；SM0=0；SM1=1；/設(shè)置為串口工作方式1REN=1；/允許串口接受TMOD=0X20； /設(shè)為定工作方式2TH1=0Xe8； TL1=0Xe8；/設(shè)置計(jì)數(shù)初值，波特率為1200BTR1=1； /定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)EA=1；ES=1； /開(kāi)中斷while （1）；/等待中斷void ser（） interrupt 4 /串口中斷RI=0；/中斷清0 switch（x） case 0 ：if（SBUF=0） SBUF=1；x+； else SBUF

36、=0； while（!TI）； TI=0； break;case 1 ： i=SBUF;x+； break;case 2 ： tablej=SBUF; y=SBUF;/異或校驗(yàn)碼 j+； if（j=i） x+； break;case 3 ：if（y=SBUF） /對(duì)比發(fā)送過(guò)來(lái)校驗(yàn)碼與上面的校驗(yàn)碼是否一致 SBUF=2； elseSBUF=03；x=1；y=0； while（!TI）； TI=0； flag=1； x=0； break; if（flag=1） P1=tablem； for（u=0；u<10000；u+） faguang=1；for（t=0；t<50；t+） fashe

37、ng=1； delay（）； fasheng=0； delay（）； faguang=0；for（t=0；t<50；t+） fasheng=0； delay（）； fasheng=1； delay（）； flag=0；TI=0；/（產(chǎn)生了中斷要清除）void delay（）int k,l;for（k=0；k<2；k+） for（l=0；l<2；l+）；現(xiàn)場(chǎng)控制器程序：#include<reg52.h>#define uchar unsigned charuchar flag0=0，flag1=1，flag2=1，m=2，x;uchar table=0x3f,0x0

38、6，0x5b,0x4f,0x66，0x6d,0x7d,0x07；/0，1，2，3，4，5，6，7 uchar i,j,z;int b=0，s=0；uchar temp8；uchar a88；void delay（int z）；void main（） SM0=0；SM1=1；/設(shè)置為串口工作方式1REN=1；/允許串口接受TMOD=0X20； /定時(shí)器1工作方式2TH1=0Xe8； TL1=0Xe8； /設(shè)置計(jì)數(shù)初值，波特率為1200B,降低傳輸速率能有效提高傳輸距離TR1=1；/定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)P1=0；/將紅外發(fā)射管打開(kāi)for（i=0；i<=7；i+） tempi=P2； delay（2

39、）；/延時(shí)0.14ms,采集數(shù)據(jù)8次 for（j=0；j<=7；j+） /j表示的是第幾位，i表示的是采集的第i組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)包含8位 for（i=0；i<=7；i+） aji=tempi&0x01； /取出第i組數(shù)據(jù)的第一位 tempi=tempi>>1； /為取出下一組數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備 for（i=0；i<=7；i+） s=aji+s ； /將每組數(shù)據(jù)的同一位加起來(lái) if（s=0） /若s=0的話說(shuō)明沒(méi)有收到發(fā)射頭發(fā)射的信號(hào)，即有人擋住了b+；s=0； if（b>=2）/如果至少有兩條被遮住 flag0=1； while（flag0） while（f

40、lag1） SBUF=0； /發(fā)送呼叫信號(hào)0； while（!TI）； /等待發(fā)送完成TI=0； /清除中斷標(biāo)志位while（!RI）； /等待接收從機(jī)應(yīng)答信號(hào)RI=0；if（SBUF=1） /持續(xù)呼叫，直到應(yīng)答信號(hào)是01 flag1=0； while（flag2） SBUF=1； /發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 while（!TI）； /等待發(fā)送完成 TI=0； SBUF=tablem； /發(fā)送數(shù)據(jù) x=tablem；/生成異或校驗(yàn)碼 while（!TI）；/等待一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)射出去 TI=0； delay（z）； SBUF=x;/ 發(fā)送異或校驗(yàn)碼 while（!TI）； / 等待發(fā)送完成 TI=0； wh

41、ile（!RI）； / 等待從機(jī)應(yīng)答信號(hào) RI=0； if（SBUF=2） flag2=0； void delay（z） /延時(shí)函數(shù) 0.14msint e,y;for（e=z;e<=10；e+） for（y=0；y<=2；y+）；結(jié)論本文的主要內(nèi)容是對(duì)紅外報(bào)警器控制系統(tǒng)進(jìn)行原理設(shè)計(jì)，采用自頂向下的方法，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、各模塊的設(shè)計(jì)到Proteus建模和C程序設(shè)計(jì)，再進(jìn)行仿真，最后進(jìn)行硬件制作和整機(jī)聯(lián)調(diào)，得到紅外報(bào)警控制系統(tǒng)，至此基本完成了對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析。隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的飛速進(jìn)步，智能報(bào)警系統(tǒng)的單片機(jī)也發(fā)也有了突飛猛進(jìn)的變化，智能煙霧報(bào)警帶給我們的好處越來(lái)越多，功能也愈來(lái)愈明細(xì)化，為我們的財(cái)產(chǎn)、生命安全帶來(lái)了極大的保障。同時(shí)煙霧報(bào)警系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相結(jié)合，比如與攝像系統(tǒng)結(jié)合，使人們清楚的知道事故發(fā)生的原因等。參考文獻(xiàn)1 冷祖祁編著.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京航空航天大學(xué)出版社,2007:55-602 秦艷.淺論高層建筑消防電氣設(shè)計(jì)M.深圳土木與建筑.201