1、基于單片機的智能家居防火防盜報警系統摘要隨著社會的不斷進步和科學技術、經濟的發展，人們的生活水平得到 很大的提高，人們愈加注重人身安全，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包括室內信息智能監控功能、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 設計了這一防火防盜報警系統。本設計采用DYP-ME00認體紅外感應模塊、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，實現聲光報警。該系統通過按鍵對系統的溫度和煙霧的濃度 進行初始化設置，利用LED顯示模塊對系統的溫度和煙霧的濃度進行實時 顯示。該系統結構簡單、

2、性能穩定、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 society psogress and development of science and technology, economy, peoples living standard has been greatly improved. People pay more attention to personal safety, thus they put forward new requirements for the fire and security

3、 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 combines sensor technology with microcontroll

4、er. 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 tempe

5、rature 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 : The fire and security system,18b20,MQ_2,DYP-ME0

6、03目錄摘要 IAbstract II目錄LLL1緒論12系統總設計22.1 設計內容與要求22.2 系統設計的總體思路23方案論證與比較 44系統硬件結構54.1 整體硬件設計思路54.2 單片機電路 AT89S5254.3 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1014.4.1 MQ-2傳感器的特性及主要技術指標 114.4.2 ADC0832 介紹121,4.5 非法入侵電路144.5.1 DYP-ME003紅外人體傳感器 144.6 報警電路154.6.1 蜂鳴器164.6.2 按鍵164.6.3 LED 燈174

7、.7 顯示電路175系統軟件設計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3致謝3參考文獻3：附錄1基于單片機的智能家居防火防盜報警系統仿真圖 34附錄2基于單片機的智能家居防火防盜報警系統程序源代碼 351緒論現代化的建筑規模大、標準高、人員密集、設備眾多，對防火要求極 為嚴格。隨著我國經濟建設的發展，各種高層建筑、大中型商業建筑、廠 房不斷涌現，對消防報警系統提出了更高更嚴的要求。為了早期發現和通 報火災，防止和減少火災危害，保護人身和財產安全，保衛社會主義現代 化建設，在現代化的工業民用建筑、賓館、圖書館、科研和商業部門，火

8、 災自動報警系統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安全而且也直接關系到各種消防設施能否真正 發揮作用。因此，火災報警系統的設計顯得尤為重要?；馂淖詣訄缶到y能夠在火災初期，將燃燒產生的煙霧、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，傳輸到火 災報警控制器，提醒人們注意火災的發生。我國的火災自動報警控制系統 經歷了從無到有、從簡單到復雜的發展過程，其智能化程度也越來越高。 目前國內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 火災報警系統的研發，他們采用集中區域報警控制方式，其系統復雜、成 本較高。而在居民住宅區、機

9、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安全，意外入侵也時刻威脅著人們的人 身安全。從現代人們住宅發展的趨勢來看，現代人們住宅主要是向群體花 園式住宅區發展，向高空中發展，一般都是一個住宅區有幾棟至幾十棟以 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，不利于統一管理，而且也不能滿足現代住宅區的發展要求，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。2系統總設計2.1 設計內容與要求(1)本設計包括硬件和軟件設計兩部分。模塊劃分為

10、數據采集模 塊、上位機顯示、報警等子模塊。(2)本防火防盜報警系統由溫度傳感器、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、數據傳送、功能設定、報警等功能。(3)系統可實現功能。當發生火災時，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，經過 A/D轉換成數字信號送至單片機， 單片機處理運行后驅動報警電路，實現聲光報警，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，經過相應的處理傳送至單片機，實現報警功能。2.2 系統設計的總體思路此設計的核心模塊來說，單片機

11、就是設計的中心單元，所以此系統也 是單片機應用系統的一種應用。單片機應用系統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，軟 件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統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結構：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圖 2.1所示：溫度傳感器 AT89S52單片機溫度、濃度顯示盜報警系統結構框圖聲光報DS18B20*集的數據為數字信號,可以直接發送4單片機進行處理。煙霧傳感器 MQ-2氣體

12、傳感器輸出的信號一般比較微弱，需要 經過前置電路對其進行放大、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，因此只需串聯一個參考電阻， 再經過一個放大電路即可發送給 ADC080俅集，信號經過A/D轉換模塊后 傳送進入單片機進行處理。紅外人體傳感器DYP-ME003俞出信號，該信號為高電平時有人入侵，為低電平時表示無人入侵。單片機內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，判斷所接收到的數據是否達到報警臨界 值，如果到達報警值單片機控制蜂鳴器和LED燈進行報警，如果沒有達到報警值單片機繼續接收并處理新數據。如果單片機接

13、收到非法入侵信號， 直接報警。單片機實時向數碼管輸出顯示信號，數碼管顯示周圍環境溫度 和氣體數值。3方案論證與比較防火防盜系統一般由火災探測器、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，它的組成部分是火災探測器、入侵探測器和本地報警控制器，以及 聲光報警器。方案一：利用固定點電話聯網防火防盜報警系統來實現家庭防火防盜 報警，該系統由編程主機、探測器、和遙控器組成，一旦發生警情，能把 報警信息通過郵電通訊網絡瞬間遠程傳輸到用戶設定的固定電話上，同時 向接警中心報告，中心聯網計算機可通過電子地圖、數據庫、計算機語音 提示、監聽現場情況，顯

14、示發生警情的單位、地址、方位、發案時間、所 轄消防大隊或派出所（巡邏大隊）經歷分布，及時調動警力做出快速處 理。方案二：通過傳感器檢測家庭安全隱患，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，實現聲光報警。通過比較，方案二能滿足我們實時快捷的要求，更加簡單有效，且成 本低，固本設計選擇方案二。4系統硬件結構4.1 整體硬件設計思路本設計的智能家居防火防盜系統是由 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，實現聲光報警，溫度和濃度顯示。如圖 4.1所示：溫度傳感器AT89S52單片機溫度、濃度顯示4

15、.2 單片機電路AT89S52AT89S52是一種低功耗、高性隆 CMOS8微控制器，具有8K在系統可 編程Flash存儲器。使用Atmel左司高密度非乙失性存儲器技術制造,與 工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統 可編程，亦適于常規編程器。在單晶片上，擁有靈巧的 8位CPUffi在系統 可編程Flash ,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超 有效的解決方案。主要性能參數：兼容 MCS51指令系統 ；8k可反復擦寫 1000次 FlashROM 32個雙向I/O 口； 256x8bit內部RAM 3個16位可編程定時/ 技術器中斷；時

16、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。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：(1) 18腳：P1 口。P1 口是一個帶內部上拉電阻的 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”，通過內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，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號 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

17、作為定時/計數器2的外部計數輸入（P1.0/T2）和觸發輸入（P1.1/T2EX）。P1.0 : T2,定時/計數器2外部計數脈沖輸入，始終輸出； P1.1 : T2EX,定時/ 計數2捕獲/重裝載觸發和方向控制。（3） Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。（1） 第9腳：RST復位引腳。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個 機器周期以上高電平將使單片復位。（5） 1017腳：P3 口。P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 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，他們內部上位電阻拉高電平可作為輸入端口。 此時，被

18、外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流I。（6） P3 除了作為一般的I/O 線外，更重要的用途是它的第二功 能，如表4.1所小：表4.1 P3 口的第二功能端口引腳P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7第二功能RXD（串行輸入口）TXD （用行輸出口）INT0 （外中斷0）INT1 （外中斷1）T0 （定時/計數器0）T1 （定時/計數器1） WR（外部數據存儲器寫選通） RD （外部數據存儲器讀選通）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（7） RST（第9腳）。復位引腳。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩 個機器周期以上高電平將

19、使單片復位（8）XTAL1 （第18腳）振蕩器反相放大器的及內部時鐘發生器的輸入 端。（9） XTAL2（第19腳）振蕩器反相放大器的輸出端。（10） PSEN（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（或數據）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據 存儲器，將跳過兩次PSENB號（11） ALE/PROG（第30腳）當接外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE （地址所存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節。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

20、時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器將跳過 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 （PROG。（12） EA/VPP（第31腳）外部訪問允許。欲使 CPK訪問外部程序存 儲器（地址為0000HH FFFFH , 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，復位時內部會鎖存 EA段狀態。如EA端為 高電平（節Vcc端），CPU則執行內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Vppo（13） Vcc （第40腳）電源電壓。本次設計中采用1

21、2MHz勺晶振，負載電容相應的選為30pf。在晶振電路中主要用到了 XTAL1和XTAL2兩個引腳：（1）XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘電路工作電路的輸（2）XTAL2: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數字溫度傳感器。DS18B20采集的數據為數字信號,可以直接發送至單片機進行處理。DS18B20數字溫度計提供9位溫度讀數，指示器件的溫度。信息經過單線界面送入DS18B20或從DS1

22、8B20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據線本身提供，而不需要外部電源。4.3.2 DS18B20工作電路本設計DS18B20與單片機的P2-3相連，采集到溫度信號后，將數據 傳輸給單片機當溫度達到預先設定的上限值（本文的上限值是： 45c ）,則LED紅燈點亮，蜂鳴器報警，數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

23、轉換成數字量后送到 單片機，進而由單片機完成數據處理、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、價格便宜，且不會發生探頭阻緩及中毒現象，維護成本較 低等優點。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部分的核心。MQ-2型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導體氣敏材料，屬于表面離子式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 起表面電導率的變化。利用這一點就可以

24、獲得這種煙霧存在的信息。遇到可燃煙霧（如CH存）時，原來吸附的氧脫附，而由可燃煙霧以 正離子狀態吸附在二氧化錫半導體表面；氧脫附放出電子，煙霧以正離子 狀態吸附也要放出電子，從而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。這就是 MQ-絆導體型可燃性煙霧傳感 器檢測可燃煙霧的基本原理。圖4.5 MQ-2型傳感器的外觀圖4.6 MQ-2型傳感器的結構圖4.4.1 MQ-2傳感器的特性及主要技術指標MQ-2專感器的一般特點：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

25、和長期的穩定性， 初始穩定，響應時間短，長時間工作性能好；電路設計電壓范圍寬，24V以下均可；加熱電壓50.2V。MQ-2H傳感器的初期穩定特性：半導體煙霧傳感器在不通電狀態存放 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后，氣敏電阻才能正常工作。冉通電工作 時氣敏電阻值達到穩定時所需要的時間，定義為初期穩定時間。一般情況 下，不通電時間越長，初期穩定時間也越長，當不通電存放時間達到 15天 左右時，初期穩定時間一般需要五分鐘左右。MQ-絆導體煙霧傳感器一月要在較高的溫度 (2

26、004500 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境下，若加熱絲直接 與電源相連，當加熱絲局部短路造成器件過熱或者放電時，可能引發事 故。所以必須使用傳感器生產廠家推薦的加熱電壓，使其工作在較安全的 范圍內。4.4.2 ADC0832 介紹1.功能特點ADC083是 NS(National?Semiconductor) 公司生產的串行接 口 8 位 A/D 轉換器，通過三線接口與單片機連接，功耗低，性能價格比較高，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。芯片具有雙數據輸 出可作

27、為數據校驗，以減少數據誤差，轉換速度快且穩定性能強。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?數據輸入端，可以輕易的實現通道功能的選擇。其主要特點如下：？ ?8位分辨率，逐次逼近型，基準電壓為 5V; ? ?5Vl電源供電；？ ?輸入模擬信號電壓范圍為05V; ? ?輸入和輸出電平與TT濟口 CMOS容；？ ?在250KHz寸鐘頻率時，轉換時間為32us； ? ?具有兩個可供選擇的模擬輸入通道； ?功耗低，15mWI2 .外部引腳及其說明？?各引腳說明如下：？ ?CS-一片選端，低電平有效。？ ?CH0 CH1-一兩路模擬彳S號輸入端。？ ?DI 兩路模擬輸入選擇輸

28、入端。 ?DO模數轉換結果用行輸出端。 ?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ADC0832控制原理？一般情況下ADC0832f單片機的接口應為 4條數據線，分別是 CS CLK DO DI。但由于DOS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DG口 DI?并聯在一根數據線上使用。當ADC0832工作時其CS俞入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK體口 DO/DI?的電平可任意。當要進行 A/D轉換時，須先將CSS置于低電平并且保持低 電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器

29、向芯片時 鐘輸入端CLKS供時鐘脈沖，DO/D端則使用DI端輸入通道功能選擇的數據 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個時鐘脈沖到來之前DI端應/&入2位數據用于選擇通道功能，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位數據為1、0時，只對CH0?ft行單通道轉 換。當配置2位數據為1、1時，只對CH但行單通道轉換。當配置2位數據 為0、0時，將CH祚為正卒&入端IN+, CH作為負卒&入端IN-進行輸入。當配 置2位數據為0、1時，將CH0乍為負卒&入端I

30、N- , CH1?乍為正卒&入端IN+進行 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/D端則開始利用數據輸出DM行轉換數據的讀取。從第4個時鐘脈沖開 始由D郵輸出轉換數據最高位D7,隨后每一個脈沖DOS輸出下一位數據。 直到第11個脈沖時發出最低位數據DO, 一個字節的數據輸出完成。也正是 從此位開始輸出下一個相反字節的數據，即從第11個時鐘脈沖輸出Dd隨后輸出8位數據，到第19?個脈沖時數據輸出完成，也標志著一次A/D轉換的結束。最后將CSS高電平禁用芯片，直接將轉換后的數據進行處理就可 以了。因MQ-芥導體煙霧傳感器屬于電阻型，因此需串聯一個參考電阻，再

31、 經過一個放大電路即可發送給 ADC0083采集，信號經過A/D轉換模塊后傳 送進入單片機進行處理，如圖4.7所示：圖4.7 A/D轉換電路3.5 非法入侵電路3.5.1 DYP-ME003紅外人體傳感器傳感器使用DYP-ME00凱外人體傳感器，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-ME00紅外人體傳感器，故使用按鍵代替。DYP-ME00紅外人體傳感器功能特點如下：1 .全自動感應：人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范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

32、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）：在夏天當環境溫度升高至3032 C,探測距離稍變短，溫度補償可作一定的性能補償。4 .兩種觸發方式：（可跳線選擇）（1）不可重復觸發方式：即感應輸出高電平后，延時時間段一結束，輸出將自動從高電平變為低電平；（2）可重復觸發方式：即感應輸出高電平后，在延時時間段內，如果 有人體在其感應范圍活動，具輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延 時將高電平變為低電平（感應模塊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

33、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 此時間段內感應器不接受任何感應信號。此功能可以實現“感應輸出時 問”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產品；同時此功 能可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。（此時間可設置在零點幾秒一幾十秒鐘）。6 .工作電壓范圍寬：默認工作電壓 DC4.5V-20M7 .微功耗：靜態電流50微安，特別適合干電池供電的自動控制產 品。8 .輸出高電平信號：可方便與各類電路實現對接。DYP-ME00隊體感應傳感器的感應范圍如圖 4.8所示：圖4.8 DYP-ME003人體感應傳感器的感應范圍3.6 報警電路本設計采用蜂鳴

34、器和 LED流水燈作為報警裝置。通過判斷所接收到 的數據來確定是否報警，所接受到的數據主要來自溫度傳感器、氣體傳感 器和紅外熱釋傳感器。3.6.1 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，致使蜂鳴器BELL得電工作，發出報警聲。如圖4.9所示：圖4.9蜂鳴器報警電路3.6.2 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-ME00凱外人體傳感器、煙霧濃度、火災 溫度，加減濃度和溫度上限值。按鍵1:代替DYP-ME00紅外人體傳感器進行仿真；按鍵2:火災溫度值和煙霧濃度值設置按鍵，可以設置

35、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3.6.3 LED 燈LED燈一端和地相連，一端和 AT89S52的P3 口相應端口相連。2個 LED丁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3.7 顯示電路火災溫度和煙霧濃度顯示采用四位七段LED共陽數碼管顯示，其電路圖如4.12所示：圖4.12顯示電路5系統軟件設計Y、N 超過報警上限？_進入子程序有無入5r溫度、l顯示，返回報篩51蜜赧程圖本論文中，軟件解決的主要問題是檢測溫度傳感器、煙

36、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，然后對信號進行顯 示和判斷，在超出預設報警值時候發出報警。5.1主程序模塊主程序主要是完成系統初始化、設置中斷矢量、以及調用顯示等等。主程序部分如下所示：Main主程序：#include #include ”18b20.h#include display.h#include adc0832.h”unsigned char value=1;unsigned char count=0;void main() TMOD=0x11; /定時器T1初始化TH1=(65535-1000)/256;TL1=(65535-1000)%256;EA=1

37、;ET0=1;ET1=1;TR0=1;TR1=1;Init_DS18B20();/P0=0xff; /P1=0xff;P3=0xff;while(1) Scan_Key();baojin()value = ReadAdc0832(0)溫度芯片初始化 初始化斷口;/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45C,而在實際當中其溫度報警限為60Co溫度采集轉換流程圖如圖5.2所示：18b20 程序：#includesbit DQ = P2A3;void Delay(int num

38、)/ 延時函數 2uS/次 while(num-); void Init_DS18B20(void)/ 初始化 ds18b20 unsigned char x=0;DQ = 1; /DQ 復位Delay(8);/稍做延時DQ = 0;/單片機將DQ拉低Delay(80); / 精確延時大于480usDQ = 1;/拉高總線x=1則初始化Delay(14);/稍作延時后，若x=0則初始化成功,失敗x=DQ;Delay(20); unsigned char ReadOneChar(void)/讀一個字節unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8

39、;i0;i-) DQ = 0; /給脈沖信號dat=1;DQ = 1; /給脈沖信號if(DQ) dat|=0x80;Delay(4); return(dat); void WriteOneChar(unsigned char dat)/ 寫一個字節 unsigned char i=0;for (i=8; i0; i-) DQ = 0;DQ = dat&0x01;Delay(5);DQ = 1;dat=1;unsigned int ReadTemperature(void)/讀取溫度unsigned char a=0; unsigned char b=0; unsigned int t=0;f

40、loat tt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / WriteOneChar(0x44); / Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / WriteOneChar(0xBE); /跳過讀序號列號的操作 啟動溫度轉換跳過讀序號列號的操作讀取溫度寄存器a=ReadOneChar(); / 讀低 8 位 b=ReadOneChar(); / 讀高 8 位t=b;t=8;t二t|a;tt=t*0.0625;放大10倍輸出并四舍五入t= tt*10+0.5;/ return(t);5.3煙霧采集處理模塊1 .標度變換概念智能儀器檢

41、測的物理量，一般都是由傳感器轉換為電量，在經過數據 采集系統后得到與被測量相對應的數字量。也就是說，在不同的智能化儀 器中，同樣的數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 .標度變換的原理若被測量物理量的變換范圍在 A0-Am(即傳感器的測量上下限),物理 量的實際測量值為 Ax;而A0對應的數字量為 N0 ,Am所對應的數字量為 Nm, Ax對應的數字量為Nx;若同時包括傳感器再內的整個數據采集系統 是線性的，則標度變換公式為：Ax=A0+(Am-A0)*(Nx-N0)/(Nm-N0)(5-3-1 )本設

42、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 進行標度變換，則有：Ax=A0+(Am-A0)*(Nx-N0)/(Nm-N0)=0+(5-0)*(Nx-0)/(255-0)=Nx/51(5-3-2 )3 .數據采集驅動ADC080的IN0、IN1進行A/D轉換，單片機接收轉換好的數據，存 入指定存儲器單元，由中斷服務程序完成。每次驅動A/D轉換后等待外部中斷0,中斷到來說明A/D轉換已經完成，通過中斷服務程序讀取轉換得到 的數據并進行標度變換。注意：當cs由高變低時，選中ADC0832在時鐘的上升沿，DI端的數 據移入

43、ADC083內部的多路地址移位寄存器。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，轉換開始。轉換開始后，經過一個時鐘周期延遲，以使 選定的通道穩定。ADC083領著在第4個時鐘下降沿輸出轉換數據。數據輸 出時先輸出最高位(D7-DO);輸出完轉換結果后，又以最低位開始重新輸 出一遍數據(D7-DO),兩次發送的最低位共享。當片選cS為高時，內部所有寄存器清0,輸出變為高阻態。如果要再進行一次模傲轉換，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

44、_ADC0832_H_#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int extern void _nop_ (void);uchar ReadAdc0832( uchar channel );/ADC0832 端 口定義sbit P3_2 = P2A1; /scksbit P3_3 = P2 A2; /IOsbit P3_4 = P2A0； / 片選#defineADC0832_SCK_HP3_2 = 1#defineADC0832_SCK_LP3_2 = 0#defineADC0832_DIDO_HP

45、3_3 = 1#defineADC0832_DIDO_LP3_3 = 0#defineADC0832_DIDOP3_3#defineADC0832_CS_HP3_4 = 1#defineADC0832_CS_LP3_4 = 0uchar ReadAdc0832(uchar channel)/adc0832 讀數據 uchar i = 0;/ 初始化uchar outdata = 0;/當cs由高變低時，選中 ADC0832在時鐘的上升沿，DI端的數據移入ADC0832部的多路地址移位寄存器ADC0832_CS_L; / 使能ADC0832_DIDO_H;ADC0832_SCK_L; / 第一次

46、觸發_nop_();_nop_();ADC0832_SCK_H;_nop_();_nop_();ADC0832_DIDO_H;ADC0832_SCK_L; 第二次觸發 _nop_()；_nop_()；ADC0832_SCK_H;_nop_()；_nop_()；if( channel = 1 )ADC0832_DIDO_H; else ADC0832_DIDO_L;ADC0832_SCK_L; 第三次觸發_nop_()；_nop_()；ADC0832_SCK_H;_nop_()；_nop_()；ADC0832_SCK_L;_nop_()；_nop_()；ADC0832_DIDO_H; /置為輸入

47、準備讀數據 ADC0832_SCK_H;_nop_()；_nop_()；outdata = 0;/ 初始化for( i = 1; i = 8; i+ ) /讀數據 DJ D0if( ADC0832_DIDO = 1 )outdata |= 0x01;ADC0832_SCK_H;ADC0832_SCK_L;outdata = outdata 1; / 左移一位ADC0832_CS_H;return outdata;#endif(1)(2)LGD-HED LMX4K/Um 白TOMPOT ROTRUHE nimn.-D值用+ +*工、以 守守fcEbu zabb 求青產 工效/ 4aM/t團應m6

48、-H36程序調試與分析在硬件支持的環境下，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程序圖芯片內進行仿 真測試，并對其出現的錯誤進行修改，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hex檔圖6.3 proteus 調用keil的hex檔進行仿真編譯成功之后，仿真的開始進入防火防盜報警模式。圖6.4防火防盜報警模式當火災溫度大于或等于45 C時，啟動火災報警。圖6.5溫度超標報警-15T5. Fr*m”；F*L 4儲*中一(3)- cx當煙霧濃度大于或等于2時，啟動火災報警。6.6溫濃

49、度超標報警(4)當檢測到非法入侵時，啟動報警系統。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錄燈亮，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可保障人們財產與生活的安全，避免火災 和爆炸事故以及非法入侵的發生，它是防火、防盜和安全生產所必備的儀 器，具有廣闊的市場空間與發展前景。本論文設計的防火防盜報警系統報警系統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。根據設計 要求、使用環境、成本等因素，選用 DS18B2嗷字溫度彳感器、MQ-2型半 導體電阻式氣體傳感器 DYP-ME00溝外人體傳感器和 AT89S52單

50、片機。 DS18B20字溫度傳感器采用 DS18B20可組網數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字 量后送到單片機，進而由單片機完成數據處理、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、價格便宜，且不會發生探頭阻緩及中毒現象，維 護成本較低等優點。DYP-ME00認

51、體感應傳感器是一款基于紅外線技術的 自動控制產品，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。在本論文研制的報警系統的基礎上，可以再做適當的功能擴展，使防 火防盜報警系統的功能更加完善，安全性更高。致謝參考文獻1 GB50116-98火災自動報警系統設計規范M.北京：中國計劃出版社.2李群芳，肖看.單片機原理、界面及應用一一嵌入式系統技術基礎.北京：清

52、華大學出版社,2005.3譚浩強著.C語言程序設計.北京:清華大學出版社,20064張義和，王敏男，許宏昌，等.例說51單片機.北京:人民郵電出版 社,2008.5周麗娜.Protel99SE電路設計技術.北京：中國鐵道出版社，20096郁有文，常健，程繼紅等.傳感器原理及工程應用(第三版).西安：西 安電子科技大學出版社,2008.7謝望.煙霧傳感器技術的現狀和發展趨勢.儀器儀表用 戶,2006,13(5):1-2.8李永生，楊莉玲.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仿真圖附錄2基于單片機的智能家居防火防盜報警系統 程序源

53、代碼1. Main主程序：#include#include ”18b20.h#include display.h#include adc0832.h”unsigned char value;unsigned char count=0;void main()TMOD=0x11; /定時器T1初始化TH1=(65535-1000)/256;TL1=(65535-1000)%256;EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;TR1=1;Init_DS18B20(); /溫度芯片初始化P0=0xff; /初始化斷口P1=0xff;P3=0xff;while(1) Scan_Key()baojin(

54、);value = ReadAdc0832(0);)2.DS18B20程序： #include ”18b20.h#include sbit DQ = P2A3; void Delay(int num) while(num-); /延時函數 2uS/次 void Init_DS18B20(void)/ 初始化 ds1820 unsigned char x=0;DQ = 1; /DQ 復位Delay(8); / 稍做延時DQ = 0;/單片機將DQ拉低Delay(80); /精確延時大于480usDQ = 1;/拉高總線Delay(14);x=DQ; /稍做延時后，如果x=0則初始化成功,x=1則初始化失敗Delay(20); unsigned char ReadOneChar(void)/讀一個字節unsigned char i=0;unsigned char dat = 0; for (i=8;i0;i-) DQ = 0;/給脈沖信號dat=1;DQ = 1; /給脈沖信號if(DQ) dat|=0x80;Delay(4);ret