基于51單片機(jī)的防火防盜報(bào)警器設(shè)龍巖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目： 基于51單片機(jī)的防火防盜報(bào)警器設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)： 電子信息工程 學(xué)號(hào)： 2014041811 作者： 甘宇 指導(dǎo)教師(職稱(chēng))： 曾瑋 副教授 二一六年 五月 二十日2基于51單片機(jī)的防火防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)【摘要】 本文設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的防火防盜報(bào)警器。本設(shè)計(jì)是由單片機(jī)、語(yǔ)音報(bào)警模塊、紅外傳感器模塊、氣體傳感器模塊和密碼解鎖模塊構(gòu)成，借助GSM模塊的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以高效、迅速地通過(guò)短信的方式將報(bào)警點(diǎn)發(fā)生的狀況發(fā)送到手機(jī)，使人們可以得到迅速的反應(yīng)，使災(zāi)情得到有效的控制。本系統(tǒng)采用紅外光電傳感器進(jìn)行防盜檢測(cè)，具有成本低、防盜性能好、安全等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)配有煙霧傳感器，為在火災(zāi)中逃生提供便利，實(shí)現(xiàn)防火、防天然氣泄漏的作用。通過(guò)語(yǔ)音報(bào)警可以讓人們更加有效迅速的對(duì)發(fā)生的突發(fā)狀況作出反應(yīng)。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的有效性?！娟P(guān)鍵字】單片機(jī) 語(yǔ)音報(bào)警 GSM 傳感器Fire and Alarm System Design Based on 51 Single Chip Microcomputer【Abstract】This paper designs the fireproofing and security system based on 51 single-chip processor.based on 51 single-chip processor. This design is composed of single-chip computer, voice alarm module, infrared sensor module, a smoke sensor module and a password to unlock modules, with the help of the GSM module of mobile networkthis system can efficiently and quickly send emergency alarm messages to the phone, so people can get quick response, make the situation under effective control. This system adopts the infrared electric sensor for security detection, has low cost, good anti-theft performance, the advantages of safety, equipped with smoke sensors at the same time, provide convenience for escape in the fire, to achieve the effect of fire prevention, prevent gas leakage. By voice alarm it can make people more effectively and rapidly react to emergency happened. Finally, the feasibility of this design is verified by experiment.【Key Words】Single-chip voice alarm GSM sensor1目錄【摘要】 2【Abstract】3目錄I第1章 緒論31.1 選題背景31.2 發(fā)展現(xiàn)狀31.3課題研究意義41.4 課題的主要內(nèi)容41.4.1 課題總體介紹體41.4.2 課題具體任務(wù)4第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案62.1 報(bào)警系統(tǒng)的總體構(gòu)成62.2 硬件系統(tǒng)選型72.2.1控制芯片選型72.2.1顯示方案選擇82.2.2氣體傳感器的選擇82.2.3紅外傳感器的選擇82.2.4 GSM模塊的選擇62.2.5 語(yǔ)音芯片的選擇6第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)73.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)73.2 氣體傳感器電路設(shè)計(jì)83.3 語(yǔ)音報(bào)警電路設(shè)計(jì)94.3 顯示電路設(shè)計(jì)10第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)124.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)124.2語(yǔ)音報(bào)警程序設(shè)計(jì)134.3GSM報(bào)警程序設(shè)計(jì)14第5章系統(tǒng)調(diào)試155.1 硬件系統(tǒng)調(diào)試155.1.1 基本電路板檢查155.1.2 基本連線(xiàn)檢查155.2 軟件系統(tǒng)調(diào)試16第6章 結(jié)論196.1 基本成果196.2 改進(jìn)展望196.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)19致謝語(yǔ)20參考文獻(xiàn)21附錄22附錄一：基于51單片機(jī)的防火防盜報(bào)警器的電路原理圖22附錄二：基于51單片機(jī)的防火防盜報(bào)警器程序23I第1章 緒論1.1 選題背景在經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展、科技不斷進(jìn)步的今天，人們的生活條件越來(lái)越好，生活的越來(lái)越舒適但是隨之而來(lái)的便是伴隨著許多的安全隱患：家中的貴重財(cái)物變多了使得盜竊、如實(shí)搶劫等刑事案件呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，人們?cè)絹?lái)越渴望有一個(gè)安全舒適的生活空間；家中電器、煤氣等使用的越來(lái)越頻繁等，而大城市的生活節(jié)奏很快，人們經(jīng)常會(huì)忙于工作外出而不再家中。使得人們往往無(wú)法在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)盜竊、火災(zāi)等隱患，現(xiàn)如今普通的防火防盜報(bào)警器已經(jīng)漸漸無(wú)法滿(mǎn)足人們的需求。在日新月異的今天，城市的土地變得寸金寸土，使得人們的住宅不斷往高層發(fā)展，讓我們的對(duì)盜竊、火災(zāi)等情況更加的難以防范，目前我們比較常見(jiàn)的許多安全報(bào)警器，如：煙霧報(bào)警器、紅外放到報(bào)警器等，雖然這些報(bào)警器已基本滿(mǎn)足絕大多數(shù)的需求，但是卻顯得功能略微的單一，而且單一的傳感器往往會(huì)照成誤報(bào)等情況，顯然已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足我們?nèi)找嫣岣叩纳?。所以很有必要?duì)防火防盜的報(bào)警器進(jìn)一步完善和提高。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀防火防盜報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動(dòng)探測(cè)發(fā)生在布防監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的侵入行為和火災(zāi)災(zāi)情的發(fā)生，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并輔助提示值班人員或其主人發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取的對(duì)策的系統(tǒng)；。防火防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊、火災(zāi)等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過(guò)聲光報(bào)警信號(hào)，使于迅速采取應(yīng)急措施。報(bào)警系統(tǒng)通常由探測(cè)器、傳輸通道和報(bào)警控制器三部分構(gòu)成。報(bào)警探測(cè)器是由傳感器和信號(hào)處理組成的用來(lái)探測(cè)入侵者入侵行為、火災(zāi)等災(zāi)情等發(fā)生的電子和機(jī)械部件組成的裝置，是報(bào)警系統(tǒng)的核心，而傳感器又是報(bào)警探測(cè)器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類(lèi)、不同用途、達(dá)到不同探測(cè)目的的報(bào)警探測(cè)裝置11。隨著時(shí)代的變遷，智能化的防火防盜技術(shù)有了較大的發(fā)展。在國(guó)內(nèi)安防市場(chǎng)開(kāi)始蓬勃發(fā)展的同時(shí)，2001年11月，中國(guó)安防界在深圳成功舉辦了首屆中國(guó)安防論壇。中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院的幾位院士以及國(guó)內(nèi)多位安防領(lǐng)域的知名專(zhuān)家、教授發(fā)表了演說(shuō)，較全面地展示了中國(guó)安全防范領(lǐng)域的技術(shù)動(dòng)態(tài)和發(fā)展方向以及行業(yè)發(fā)展、管理、動(dòng)作更加科學(xué)化、規(guī)范化的有關(guān)問(wèn)題。到2008奧運(yùn)項(xiàng)目首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)監(jiān)控項(xiàng)目就是在先進(jìn)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)一步整合了無(wú)人駕駛車(chē)輛自動(dòng)傳感監(jiān)控系統(tǒng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及多系統(tǒng)的智能網(wǎng)管系統(tǒng)，一改傳統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)僅僅是畫(huà)面監(jiān)視及簡(jiǎn)單報(bào)警聯(lián)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式，而安防系統(tǒng)整體解決方案（TotalSolution）概念必將成為現(xiàn)代電視監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。在我國(guó)，家庭智能報(bào)警是一項(xiàng)重要內(nèi)容，報(bào)警器應(yīng)具有多個(gè)探測(cè)器接口，可接收紅外及微波探測(cè)器、煤氣泄漏探測(cè)器等傳來(lái)的報(bào)警信號(hào)，然后通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息傳送到相關(guān)人的通訊設(shè)備上，以使災(zāi)情得到及時(shí)處理，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。國(guó)內(nèi)報(bào)警設(shè)備主要是在兩方面發(fā)展較快，一方面是探測(cè)器技術(shù)和探測(cè)器的發(fā)展，一方面是遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展。探測(cè)器的發(fā)展主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了被動(dòng)紅外、超聲波和微波三種不同的探測(cè)技術(shù)。但最具前途的是復(fù)合式探技術(shù)，即在同一個(gè)封裝盒里安裝兩種以上不同的探測(cè)器，兩者組合后誤報(bào)率將會(huì)大大降低13。遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了有線(xiàn)式報(bào)警系統(tǒng)、式報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警聯(lián)防網(wǎng)絡(luò)等。目前我國(guó)有關(guān)報(bào)警系統(tǒng)主要就是式系統(tǒng)。它具有安裝方便、簡(jiǎn)單，一次性投資小的特點(diǎn)，但它存在覆蓋面積小、誤報(bào)率高等問(wèn)題，使用場(chǎng)合受到一定限制。1.3課題研究意義由于人們居住環(huán)境的影響，讓生活在大城市的我們鄰居之間的往來(lái)變得越來(lái)越少，人們的關(guān)系變得越來(lái)越陌生。雖然讓我們的生活變得更加的具有隱秘性和封閉性，但是如果發(fā)生什么突發(fā)情況，周?chē)娜送鶡o(wú)法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)。若是在小區(qū)每一住戶(hù)內(nèi)安裝防火防盜報(bào)警裝置。當(dāng)住戶(hù)家中無(wú)人時(shí)，可把家庭內(nèi)的報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置為布防狀態(tài)，當(dāng)竊賊闖入或者有災(zāi)情發(fā)生時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并向指定的用戶(hù)或小區(qū)安保中心報(bào)警。由此，通過(guò)報(bào)警器的監(jiān)測(cè)和它的遠(yuǎn)程報(bào)警的功能讓人們可以在第一時(shí)間做到對(duì)會(huì)火災(zāi)、盜竊等突發(fā)情況的察覺(jué)，能夠及時(shí)的對(duì)這些狀況進(jìn)行處理或者報(bào)警請(qǐng)求援助，大大的提高人們對(duì)諸多意外情況的抵御能力。本設(shè)計(jì)介紹的防火防盜報(bào)警器，正是在人們生活水平的提高，防盜意識(shí)的增強(qiáng)，智能住宅蓬勃發(fā)展的背景下，而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。本設(shè)計(jì)是將前端的紅外、氣體傳感器與語(yǔ)音報(bào)警和GSM的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在了一起，從而構(gòu)成一個(gè)防火防盜的報(bào)警器，依托強(qiáng)大的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)，使得人們可以在不現(xiàn)場(chǎng)的情況下可以更加迅速有效地的獲得報(bào)警消息，做出更加迅速有效的應(yīng)對(duì)方案，和市面上的普通的報(bào)警系統(tǒng)比起來(lái)更加的簡(jiǎn)單、報(bào)警更加的迅速，誤報(bào)率將會(huì)大大降低1。1.4 課題的主要內(nèi)容1.4.1 課題總體介紹體本課題對(duì)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的防火防盜報(bào)警器的進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作，并對(duì)相應(yīng)的硬件電路與軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作。工作內(nèi)容如下：（1）完成防火、防盜報(bào)警器的總體系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)。（2）制作并連接完整的硬件電路并能調(diào)試出正確的結(jié)果。1.4.2 課題具體任務(wù) 防火防盜報(bào)警器是由單片機(jī)做為它的控制驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)由氣體傳感器電路、紅外傳感器電路、按鍵輸入電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路和LCD1602顯示電路以及語(yǔ)音報(bào)警電路等部分組成。當(dāng)進(jìn)入布防狀態(tài)時(shí)通過(guò)紅外光電傳感器就可以檢測(cè)到是否有人闖入并進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警；當(dāng)有火災(zāi)或者煤氣泄漏時(shí)當(dāng)氣體傳感器檢測(cè)到的氣體濃度大于設(shè)定值得時(shí)候則啟動(dòng)報(bào)警功能。（1） 紅外光電傳感器檢測(cè)人員入侵的狀態(tài)信息；（2） 氣體傳感器檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境的氣體濃度信息；（3） LCD1602顯示當(dāng)前的氣體濃度和人員入侵的狀態(tài)；（4） 通過(guò)密碼解鎖將警報(bào)進(jìn)行解除；（5） 當(dāng)警報(bào)發(fā)生時(shí)，通過(guò)短信將警情向指定人員作出及時(shí)的通知；第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 報(bào)警系統(tǒng)的總體構(gòu)成防火防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是從我們?nèi)粘Ｉ畹膶?shí)際需求做為出發(fā)點(diǎn)，來(lái)滿(mǎn)足人們隨著生活水平的提高而不斷增強(qiáng)的安全防患意識(shí)，實(shí)現(xiàn)真正可以及時(shí)有效的讓人們獲取報(bào)警信息并作出迅速反應(yīng)的要求來(lái)確定的。單片機(jī)LCD顯示按鍵輸入氣體傳感器紅外光電傳感器該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將傳感器的監(jiān)測(cè)和語(yǔ)音報(bào)警以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相結(jié)合，從而構(gòu)成一個(gè)防盜、防火報(bào)警器2。系統(tǒng)總體構(gòu)成包括以單片機(jī)控制電路為核心的電源電路，復(fù)位晶振電路，密碼解鎖按鍵電路，LCD1602顯示電路，傳感器電路模塊GSM模塊電路，ISD1730語(yǔ)音模塊電路。系統(tǒng)組成框圖如圖所示： GSM模塊語(yǔ)音報(bào)警圖2-1 系統(tǒng)組成框圖42.2 硬件系統(tǒng)選型2.2.1控制芯片選型方案一：采用STM32F103單片機(jī)，該單片機(jī)為32位ARM7微控制器，是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。其工作頻率最高高達(dá)72MHZ，采用3.3V供電，功耗低，運(yùn)算速度快，I/O和外圍接口非常豐富。適合需要大量計(jì)算的場(chǎng)合。但相比于其他芯片來(lái)說(shuō)價(jià)格較高。方案二、采用STC89C52RC的單片機(jī)為此設(shè)計(jì)的核心控制器。STC89C52RC具有512字節(jié)RAM，以及8K的Flash，最高的工作頻率為35MHz，可以在串口下直接下載。圖2-1 STC89C52單片機(jī)引腳圖單片機(jī)引腳、編程與傳統(tǒng)8051單片機(jī)完全兼容，有豐富的編程應(yīng)用基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，且其P0口做輸出時(shí)無(wú)需像傳統(tǒng)單片機(jī)一樣外接上拉電阻，可以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單容易。且運(yùn)行在單周期模式時(shí)，運(yùn)行速度是傳統(tǒng)51單片機(jī)的12倍，運(yùn)行大程序更快更輕松4。從上面的兩個(gè)方案中，經(jīng)過(guò)比較本次設(shè)計(jì)采用方案二。STC89C52單片機(jī)即可滿(mǎn)足本次設(shè)計(jì)需求，外圍電路簡(jiǎn)單，同時(shí)價(jià)格合理，對(duì)于系統(tǒng)整體制作而言性?xún)r(jià)比更高。2.2.1顯示方案選擇方案一、采用LCD12864液晶顯示屏，該液晶顯示屏是一種有著4 位或者8 位并行；多種的串行接口方式（2 線(xiàn)、3 線(xiàn)）；里面有著一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的一、二級(jí)中文字庫(kù)的點(diǎn)整圖形的液晶顯示模塊。其特點(diǎn)如下：（1） 顯示分辨率為12864；（2） 內(nèi)置8192 個(gè)16*16 點(diǎn)漢字；（3） 128 個(gè)16*8 點(diǎn)ASCII 字符集；（4） 顯示84 行1616 點(diǎn) 陣的漢字；有著多變的的接口方式和便捷的操作命令，不僅可以實(shí)現(xiàn)全中文人機(jī)交互圖形界面也具有超低的電壓低功耗等優(yōu)點(diǎn)。而且不僅硬件電路結(jié)構(gòu)而且顯示程序都十分的簡(jiǎn)單明了10。但是相較于其他液晶顯示屏來(lái)說(shuō)價(jià)格相對(duì)較高。方案二、選用LCD1602液晶顯示屏，LCD1602其具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富等諸多優(yōu)點(diǎn)，在我們?nèi)粘５纳钪械母鞣N儀器儀表以及低功耗的系統(tǒng)中都可以看到它的身影。通過(guò)顯示的內(nèi)容進(jìn)行分類(lèi)可以分為字符型和圖形的液晶,通過(guò)的顯示的容量來(lái)分類(lèi)：?jiǎn)涡?6字和2行16字等等3。其擁有友好的人機(jī)界面及強(qiáng)大的顯示功能，而且我們?cè)谄綍r(shí)的設(shè)計(jì)中也有大量的使用，有著很扎實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，而且價(jià)格合理。通過(guò)對(duì)上面兩個(gè)方案的對(duì)比，LCD1602滿(mǎn)足本次設(shè)計(jì)需求，同時(shí)價(jià)格合理，對(duì)于系統(tǒng)整體制作而言性?xún)r(jià)比更高，因此本次設(shè)計(jì)選用方案二。2.2.2氣體傳感器的選擇采用MQ-7氣體傳感器做為本設(shè)計(jì)的防火的前端監(jiān)測(cè)器來(lái)使用，其規(guī)格如下：（1）探測(cè)范圍：101000ppm（2）特征氣體：100ppm一氧化碳（3）靈敏度：R in air/R in typical gas5（4）響應(yīng)時(shí)間：150s（70% Response）（5）恢復(fù)時(shí)間：150s（70% Response）（6）測(cè)量電壓：24V（7） 工作在溫度為-20度到55度之間，而且空氣中的水蒸氣含量要小于等于95%、空氣中的含氧量等于21%因?yàn)樗褂玫臍饷舨牧鲜嵌趸a(SnO2)，二氧化錫的特性在于在空氣中擁有極其低的電導(dǎo)率；它的原理是利用高低溫循環(huán)的檢測(cè)方式來(lái)檢測(cè)空氣中的一氧化碳濃度，其中低溫（1.5V）加熱，檢測(cè)一氧化碳濃度，高溫（5V）將低溫的時(shí)候吸附的雜散的氣體進(jìn)行清洗，然后通過(guò)簡(jiǎn)單的電路就可以使得電導(dǎo)率的變化變換為與檢測(cè)氣體的濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)了。而且該傳感器具有極高的靈敏度、使用的壽命很長(zhǎng)且外圍的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單使用方便等優(yōu)點(diǎn)。符合本次設(shè)計(jì)的需求，所以選用MQ-7氣體傳感器。2.2.3紅外傳感器的選擇采用紅外光電傳感器，因?yàn)樵搨鞲衅骶邆淞税l(fā)射與接收在一起的功能，其輸6出電流為100mA/5V、供電消耗電流為 DC25mA、響應(yīng)時(shí)間 2ms；它的檢測(cè)距離在3-80CM，我們也可以根據(jù)我們實(shí)際的需要來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳感器工作在-25+55的環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)物體：太陽(yáng)光10000LX以下 ，白熾燈3000LX以下。而且具有使用方便，對(duì)于可見(jiàn)光帶來(lái)的干擾小等優(yōu)點(diǎn)。從設(shè)計(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，既滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)的需求，價(jià)格便宜，性?xún)r(jià)比高，符合本次設(shè)計(jì)的需求。2.2.4 GSM模塊的選擇選用SIM900A其工作頻段為GSM900/1800MHz?？梢詫?shí)現(xiàn)SMS（短信、彩信）、GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能。硬件設(shè)計(jì)采用高效開(kāi)關(guān)電源供電；SIM900A在待機(jī)的情況下電流低于18mA，睡眠模式下僅僅2mA，因此它的功耗極低；多種語(yǔ)音編碼形式；支持回聲抑制算法8；可以通過(guò)不同的AT指令來(lái)對(duì)不同的設(shè)備進(jìn)行回音的抑制消除，因而符合設(shè)計(jì)需求。2.2.5 語(yǔ)音芯片的選擇采用ISD1730語(yǔ)音芯片，ISD1730工作在電壓：2.4V-5.5V；靜態(tài)電流：0.5 - 1 A；工作電流：20mA等環(huán)境下，其在錄音時(shí)間在20到240秒，而且具有人性化的提示功能和精確的存儲(chǔ)地址操作。該芯片有著許多的優(yōu)點(diǎn)，比如：可以進(jìn)行多達(dá)十萬(wàn)次的錄音和放音的操作，而且在遇到斷電的情況時(shí)會(huì)對(duì)存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行保存；兩種的控制方式；兩種錄音輸入方式；兩種的放音輸出方式；可以對(duì)255段信息就行處理；通過(guò)采樣頻率的多樣性可以對(duì)錄音和放音的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整；錄放的音質(zhì)良好，對(duì)工作電壓要求低9，而且它的價(jià)格合理，從實(shí)用性和性?xún)r(jià)比出發(fā)，符合本次設(shè)計(jì)需求。76第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)該系統(tǒng)采用了51系列單片機(jī)中的STC89C52單片機(jī)，SSTC89C52RC具有512字節(jié)RAM，以及8K的Flash，最高的工作頻率為35MHz，可以在串口下直接下載。7。正是由于STC89C52的這些特性和優(yōu)點(diǎn)，為我們的許多的設(shè)計(jì)提供了更多高效的解決方案。圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路其中引腳可以分為以下四類(lèi)如表所示：表3-1 引腳分類(lèi)名稱(chēng)電源類(lèi)引腳時(shí)鐘類(lèi)引腳并行I/O類(lèi)引腳控制類(lèi)引腳個(gè)數(shù)22324如圖4-1所示是單片機(jī)最小系統(tǒng)，是保證單片機(jī)正常工作的必要條件。其它對(duì)應(yīng)的接口是外部器件與單片機(jī)的連接端口。其中外部晶振電路，給單片機(jī)提供工作時(shí)鐘源；外部復(fù)位電路，可以上電復(fù)位，其作用在于將單片機(jī)以及系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)明確的初始化狀態(tài)，便于系統(tǒng)啟動(dòng)3.2 氣體傳感器電路設(shè)計(jì)MQ-7氣敏元件的外觀和內(nèi)部構(gòu)造如圖4-2所示,MQ-7氣體傳感器的組成為由AL2O3微型陶瓷管和SnO2敏感層、測(cè)量電極以及加熱器5，其中加熱器是為傳感器提供了必不可少的工作條件。傳感器由6個(gè)引腳構(gòu)成，其中4個(gè)用于信號(hào)的取出，2個(gè)用于為傳感器提供加熱電流。圖3-2 MQ-7氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形煙霧傳感器電路由該傳感器和ADC0832構(gòu)成，原理圖如圖所示：圖3-3 氣體傳感器電路如圖中所示，氣體傳感器的4引腳與ADC0832的2引腳相連，ADC0832的CS引腳與單片機(jī)P3.4相連；DO引腳與單片機(jī)P3.5相連；DI引腳與單片機(jī)P3.6相連；CLK引腳與單片機(jī)P3.7相連。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)，CS輸入端為高電平，芯片處于禁用狀態(tài)，當(dāng)傳感器檢測(cè)到的煙霧濃度信號(hào)傳入時(shí)，CS則處于低電平持續(xù)到轉(zhuǎn)換結(jié)束。當(dāng)芯片開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)換工作時(shí)，單片機(jī)向CLK引腳輸入時(shí)鐘脈沖，DI端對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行選擇，本設(shè)計(jì)選用的是CH0單通道；DO端進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。3.3 語(yǔ)音報(bào)警電路設(shè)計(jì)ISD1730 是一款擁有著良好音質(zhì)的錄音、放音的芯片，給我們提供了很多不同的功能而本次防火防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)中我們使用的是它可以錄放語(yǔ)音的功能5。ISD1730 的特點(diǎn)如下：（1）特點(diǎn)：可以進(jìn)行多達(dá)十萬(wàn)次的錄音和放音的操作，而且在遇到斷電的情況時(shí)會(huì)對(duì)存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行保存；兩種的控制方式；兩種錄音輸入方式；兩種的放音輸出方式；可以對(duì)255段信息就行處理；通過(guò)采樣頻率的多樣性可以對(duì)錄音和放音的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整；錄放的音質(zhì)良好，對(duì)工作電壓要求低（2） 工作在2.4V-5.5V的電壓環(huán)境下，其工作電流為2020mA（3） 我們可以通過(guò)對(duì)外接的震蕩電阻來(lái)調(diào)整芯片的錄音時(shí)間和錄放音質(zhì)，下表為表為 ISD1730的參數(shù)表：表3-1 ISD1730系列的參數(shù)表 采樣率12kHz8kHz6.4kHz 5.3kHz 4kHzISD173020secs30secs37secs45secs 60secs可以對(duì)外部震蕩電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)對(duì)芯片的采樣頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)：表3-2 ISD1730采樣頻率對(duì)應(yīng)的電阻值表 采樣率12kHz8kHz6.4kHz 5.3kHz 4kHz震蕩電阻60k80k 100k 120k 160k語(yǔ)音報(bào)警電路原理圖如圖所示：圖3-6 語(yǔ)音報(bào)警電路由圖3-6可以看出，MISO、MOSI、SCLK、/SS四個(gè)引腳分別與單片機(jī)的P2.1、P2.2、P2.3、P2.4相連，由單片機(jī)做為主機(jī)、ISD1730芯片做為從機(jī)通過(guò)SPI協(xié)議來(lái)完成近乎所有的操作。當(dāng)主機(jī)對(duì)從機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，SS處于低電平，持續(xù)一整個(gè)SPI指令周期；MOSI引腳是主機(jī)輸出從機(jī)接收的端口，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿鎖存進(jìn)芯片；MISO引腳作為主機(jī)接收從機(jī)發(fā)送的端口，數(shù)據(jù)在SLCK下降沿從MISO引腳輸出。4.3 顯示電路設(shè)計(jì)圖3-6 LCD1602液晶顯示電路如圖3-6所示為L(zhǎng)CD1602液晶顯示電路，D0D7接單片機(jī)P0.0P0.7接口，RS、RW、EN接單片機(jī)P2.7、P2.6、P2.5腳。LCD1602通過(guò)字符的形式在顯示屏幕上顯示，最多顯示兩行，每行為16個(gè)字符。同時(shí)在它的內(nèi)部也已經(jīng)定義了160個(gè)不同的字符圖形，通過(guò)對(duì)液晶的信號(hào)線(xiàn)進(jìn)行相應(yīng)的操作，便可以實(shí)現(xiàn)液晶顯示不同的字符。LCD1602共有16個(gè)引腳，其中兩個(gè)是電源和地，采用+5V供電，VL腳用來(lái)調(diào)節(jié)液晶的對(duì)比度，可以和一個(gè)10K的電阻相連來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)比度的調(diào)節(jié)。RS信號(hào)線(xiàn)可以用來(lái)選擇讀取內(nèi)部的數(shù)據(jù)寄存器還是程序寄存器，高電平為數(shù)據(jù)寄存器，低電平為程序寄存器。RW信號(hào)線(xiàn)用來(lái)選擇讀還是寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電平時(shí)為讀信號(hào)線(xiàn)，低電平時(shí)為寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)。E為使能端，當(dāng)給E一個(gè)下降沿脈沖，液晶模塊就可執(zhí)行程序，D0D7為8位數(shù)據(jù)線(xiàn)，可用來(lái)傳輸要顯示的數(shù)據(jù)。21第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)圖5-1主程序流程圖如圖4-1所示，主程序首先對(duì)紅外、氣體傳感器與LCD1602和ISD1730以及GSM模塊進(jìn)行了初始化，再進(jìn)行按鍵掃描，由氣體傳感器讀取空氣中的一氧化碳濃度值在1602上顯示當(dāng)前狀態(tài)，判斷濃度值是否超過(guò)設(shè)定值，超過(guò)則進(jìn)行語(yǔ)音和短信的遠(yuǎn)程報(bào)警；通過(guò)紅外光電傳感器判斷是否有人入侵，有人入侵則在1602上顯示Y并發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警和GSM的短信報(bào)警，如果密碼輸入正確則解除警報(bào)。4.2語(yǔ)音報(bào)警程序設(shè)計(jì)如圖4-2所示該部分程序主要是單片機(jī)判斷是佛報(bào)警，如果報(bào)警則通過(guò)DIS1730的四個(gè)引腳來(lái)讀取語(yǔ)音存放的地址，播放報(bào)警語(yǔ)音，如果沒(méi)有的報(bào)警則直接結(jié)束。開(kāi)始N是否報(bào)警Y獲取報(bào)警語(yǔ)音地址獲取報(bào)警語(yǔ)音地址結(jié)束圖4-2 語(yǔ)音報(bào)警程序流程圖4.3GSM報(bào)警程序設(shè)計(jì)如圖4-3所示該部分程序主要是通過(guò)單片機(jī)判斷是否發(fā)送短信，是的話(huà)將信號(hào)傳輸給GSM模塊，GSM模塊接收識(shí)別該信號(hào)，發(fā)送短信到指定手機(jī)14。開(kāi)始是否發(fā)送短信NY發(fā)送信息到GSM模塊GSM模塊發(fā)送短信結(jié)束圖4-3 GSM報(bào)警程序流程圖第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1 硬件系統(tǒng)調(diào)試5.1.1 基本電路板檢查（1） 檢查焊接好的電路板上是否出現(xiàn)斷路或者虛焊、沒(méi)焊接好的情況等（2） 用萬(wàn)用表檢查線(xiàn)路的通短狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)相符。再檢查電源線(xiàn)與地線(xiàn)之間是否有短路現(xiàn)象。圖6-1 焊接完成后的電路板（3）焊好后接通電源，用手摸一下芯片是否發(fā)燙，如果發(fā)燙就立即關(guān)掉電源，再次進(jìn)行再次電路檢查；如果正常，再測(cè)試芯片電源端電壓是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，各個(gè)元件接地端是否都接地。5.1.2 基本連線(xiàn)檢查硬件調(diào)試時(shí)，必須對(duì)每一部分的部件清楚了解，明白他的工作特性，知道它的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，以便在檢查和后續(xù)的調(diào)試過(guò)程中對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題很好的解決。問(wèn)題不大時(shí)可以直接在電路板上加焊或是直接用軟件的方法進(jìn)行處理。本次設(shè)計(jì)，我牢牢的把握住這點(diǎn)，并根據(jù)模塊一個(gè)一個(gè)的進(jìn)行調(diào)試測(cè)試，大大的提高的調(diào)試的效率。為了保證電路連接的可靠性，在連接完成并且使用萬(wàn)用表測(cè)試無(wú)問(wèn)題后，使用熱熔膠將杜邦線(xiàn)固定在排針上。使用萬(wàn)用表檢查連線(xiàn)時(shí)，先檢測(cè)各個(gè)模塊的信號(hào)線(xiàn)是否全部連通且與單片機(jī)對(duì)應(yīng)I/O引腳接通；再檢測(cè)各模塊的電源、地線(xiàn)是否與單片機(jī)連通等。經(jīng)過(guò)檢查，防火防盜報(bào)警器的連線(xiàn)正確，各模塊與單片機(jī)I/O引腳正常接通。但是在LCD1602顯示電路模塊的軟件調(diào)試中，在程序燒錄正常的情況下，發(fā)現(xiàn)LCD1602沒(méi)有正常顯示，經(jīng)過(guò)對(duì)排查發(fā)現(xiàn)是因?yàn)闆](méi)有在VL引腳出接一個(gè)滑動(dòng)變阻，對(duì)LCD1602對(duì)比度的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。經(jīng)過(guò)重新的調(diào)整焊接，LCD1602正常顯示。5.2 軟件系統(tǒng)調(diào)試硬件系統(tǒng)制作完成后，就要進(jìn)行軟件程序編寫(xiě)。對(duì)于一整個(gè)軟件系統(tǒng)的編程，也需要分部、分塊進(jìn)行編寫(xiě)調(diào)試。待各個(gè)模塊編寫(xiě)好后，為了更加容易找出問(wèn)題所在，本設(shè)計(jì)的軟件調(diào)試采用先調(diào)試各個(gè)模塊的功能，在語(yǔ)法和邏輯上能實(shí)現(xiàn)了其相對(duì)應(yīng)的功能后，再對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行整體的調(diào)試。(1) LCD1602顯示模塊調(diào)試在對(duì)LCD1602液晶顯示模塊的調(diào)試時(shí)出現(xiàn)無(wú)法正常顯示的情況，進(jìn)過(guò)多次的排查后發(fā)現(xiàn)是程序中設(shè)置的EN引腳對(duì)應(yīng)的單片機(jī)的IO口與電路板上的焊接不一致造成的。在程序中改正錯(cuò)誤后，編譯通過(guò)重新測(cè)試后，顯示正常穩(wěn)定。圖5-2 1602無(wú)法正常顯示（2） 氣體傳感器模塊調(diào)試因?yàn)榇蚧饳C(jī)中的氣體與火災(zāi)發(fā)生時(shí)類(lèi)似，所以通過(guò)釋放打火機(jī)中的氣體改變空氣中的氣體濃度來(lái)測(cè)試氣體傳感器模塊是否正常運(yùn)行。通過(guò)測(cè)試，1602上顯示的濃度值隨著空氣中一氧化碳濃度的升高而改變當(dāng)當(dāng)濃度值達(dá)到設(shè)定值10的時(shí)候伴隨語(yǔ)音報(bào)警和手機(jī)收到報(bào)警短信，功能正常。圖5-3 氣體傳感器模塊調(diào)試（3）紅外模塊調(diào)試當(dāng)在布防的狀態(tài)下，正常狀態(tài)下,1602上顯示為：Sta:N 如圖所示；圖5-4 無(wú)人入侵狀態(tài)當(dāng)有人入侵時(shí)，紅外光電傳感器可以檢測(cè)到入侵狀態(tài)，發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警，1602上顯示為：Sta:Y ,同時(shí)發(fā)送遠(yuǎn)程短信報(bào)警，如圖5-5所示。圖5-5有人入侵狀態(tài)在調(diào)節(jié)好紅外傳感器模塊的靈敏度后，通過(guò)測(cè)量，測(cè)得傳感器的感應(yīng)有效范圍，數(shù)據(jù)如表6-1所示，理論上傳感器的有效感應(yīng)范圍應(yīng)該為3-80cm，通過(guò)測(cè)試，從10開(kāi)始到80cm,其中從10-70cm的范圍都能感應(yīng)的到并且報(bào)警，但是到75cm的時(shí)候開(kāi)始出現(xiàn)感應(yīng)不靈，可能是出現(xiàn)些電子干擾，及線(xiàn)路誤差等情況。表5-1傳感器感應(yīng)有效范圍范圍 序號(hào) 10 20 30 40 50 60 65 70 75 801 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無(wú)報(bào)警 無(wú)報(bào)警 2 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無(wú)報(bào)警 3 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無(wú)報(bào)警 無(wú)報(bào)警 第6章 結(jié)論6.1 基本成果經(jīng)過(guò)對(duì)各個(gè)模塊以及整個(gè)系統(tǒng)的反復(fù)實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，最終完成了防火防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)和制作，實(shí)現(xiàn)了利用氣體傳感器、紅外光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)出現(xiàn)火災(zāi)或有人入侵時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警并且及時(shí)的將警情通過(guò)短信的形式發(fā)出，從而提高了人們對(duì)突發(fā)事件發(fā)現(xiàn)的時(shí)間，可以更快的作出應(yīng)對(duì)措施。該報(bào)警器相比其他的報(bào)警器而言更加的安全可靠，讓報(bào)警變得更加的快捷高效而且設(shè)計(jì)的構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低廉可以讓它更加的容易推廣，使用效果良好。6.2 改進(jìn)展望防火防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)完成后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)室內(nèi)盜情、火情進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)這些突發(fā)狀況進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警和短信自動(dòng)報(bào)警功能。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的測(cè)試與運(yùn)行雖然已經(jīng)滿(mǎn)足了我們的需求，但也存在著一些問(wèn)題。比如說(shuō)可能會(huì)因?yàn)橥饨缫蛩鼗蛘呷藶橛幸獾娜ジ蓴_使得GSM無(wú)法正常的發(fā)出信號(hào)，讓人們無(wú)法及時(shí)的獲得消息；通過(guò)短信報(bào)警的方式也有可能因?yàn)槎绦旁谑謾C(jī)上的提示音過(guò)短而使人們錯(cuò)過(guò)這個(gè)重要的信息，因此可以在今后的改進(jìn)過(guò)程中增加電話(huà)的語(yǔ)音報(bào)警等。在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會(huì)繼續(xù)研究改進(jìn)，爭(zhēng)取讓防火防盜報(bào)警器變得更加的智能、安全可靠。當(dāng)然，作為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，我的目的在于為了給人們的居家安全有了更佳有效的保障，也是對(duì)我些年來(lái)在學(xué)校學(xué)習(xí)成果的一個(gè)展示。我希望我的這個(gè)設(shè)計(jì)能夠在現(xiàn)實(shí)生活中，被越來(lái)越多的人所認(rèn)可和使用。6.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)歷時(shí)2個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于比較圓滿(mǎn)的完成了。畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合考察學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)積累情況和實(shí)際運(yùn)用及動(dòng)手能力的不可或缺的重要環(huán)節(jié)，可以很好體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用的能力，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問(wèn)題的能力和實(shí)踐工作的能力。在設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了借助網(wǎng)絡(luò)上的熱心網(wǎng)友的幫助、利用圖書(shū)館中豐富的資料去完成自己的論文，讓自己對(duì)在大學(xué)中所學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的鞏固和提高。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作和畢業(yè)論文撰寫(xiě)讓我學(xué)到了很多，在寫(xiě)畢業(yè)論文時(shí)，讓我認(rèn)識(shí)到一個(gè)人的埋頭苦干是不行的，需要去不斷的與人溝通，去努力的吸取他人的經(jīng)驗(yàn)。也讓我認(rèn)識(shí)到人的潛力是無(wú)窮的只要肯去努力沒(méi)有什么是完不成的。我相信在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中獲得的寶貴經(jīng)驗(yàn)會(huì)在以后的生活中讓我終身受益。 致謝語(yǔ)經(jīng)過(guò)兩個(gè)月來(lái)的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作已經(jīng)接近尾聲。在這兩個(gè)月的忙碌時(shí)光當(dāng)中，讓我學(xué)到了學(xué)多東西，也在這個(gè)過(guò)程中得到許多人的幫助。在此我要感謝我的導(dǎo)師曾瑋老師，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文是在他的精心指導(dǎo)下設(shè)計(jì)制作撰寫(xiě)完成的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題到畢業(yè)論文的微小細(xì)節(jié)處，都有他認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹笇?dǎo)和修改。除了指導(dǎo)老師，在這里我還要感謝大學(xué)這幾年來(lái)所有的老師以及同學(xué)，感謝老師們的諄諄教導(dǎo)和同學(xué)們平時(shí)對(duì)我的幫助。短暫的大學(xué)生活即將結(jié)束了，在這里我也祝愿老師們?cè)诮窈蟮纳钪泄ぷ黜樌⑸眢w健康，祝愿同學(xué)們都找到稱(chēng)心如意的工作。參考文獻(xiàn)1 王宇鋼.新型無(wú)線(xiàn)防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì).遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版.20102 王芳，馬幼軍，蔣國(guó)平.智能化住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì).大連理工大學(xué).20033 趙秋.利用LCD1602的自定義字庫(kù)顯示漢字.電子制作.20084 彭志剛.51系列單片機(jī)延時(shí)程序運(yùn)行時(shí)間的計(jì)算.儀器儀表用戶(hù).20085 張洪泉，楊梅，唐禎安.Al2O3微結(jié)構(gòu)基板的SnO2氣體傳感器研究.全國(guó)敏感元件與傳感器學(xué)術(shù)會(huì)議.20056 李衛(wèi)華，周湘峻.最新20秒高音質(zhì)語(yǔ)音錄放電路ISD1820.電子世界.20017 王青.基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)表決器設(shè)計(jì).硅谷.20148 李華剛，晶 蔣.基于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)/通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的調(diào)制解調(diào)器.CN9 聶永祥.任意波聲波理療儀控制電路.CN10 范宣衡.操瑞杰.基于51單片機(jī)的12864LCD.顯示驅(qū)動(dòng).201311黃志偉等.單片機(jī)串行接口電路設(shè)計(jì).北京:技術(shù)縱橫.200212馬金祥等.基于單片機(jī)收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì).南華:通信技術(shù)報(bào),200913張玉山等.單片機(jī)防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì).安徽:安徽電子技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),200414Chong Zhao.Remote Anti-theft Alarm System Design Based on Single-chip Microcomputer附錄附錄一：基于51單片機(jī)的防火防盜報(bào)警器的電路原理圖附錄二：基于51單片機(jī)的防火防盜報(bào)警器程序#include#include#include #include#include#include#include#include#includeu16 ADnum=0,ADnum1,a=0;u8 Send_data1= Automatic fire alarm !;sbit infare=P20;bit Pflag=0; bit men_flag=0;bit nongdu_flag=0; u8 duanxin=1;void check()if(infare=1) delay_ms(200); lcd_pos(0 x0F); lcd_date(N); men_flag=0; duanxin=1;else lcd_pos(0 x0F); lcd_date(Y); men_flag=1; void main()delay_ms(50); Uart1_Init();spi_pu(); LCD_init(); lcd_pos(0 x00); lcd_string(Smog: Sta:); while(1) keyscan();shumima();yanzheng(); if(qiehuan=1) wei=0 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