【毕业学位论文】(Word原稿)家用安防系统设计-电气自动化技术

义乌工商职业技术学院 毕业设计（论文） ( 2008 届 ) 题目 ： 家用安防系统设计 系 别 计算机工程系 专 业 电气自动化技术 班 级 05电气自动化 学生姓名 屠东坡 学 号 0511030115 导师姓名 何耿明 讲师 成 绩 2008年 05月 15日 目 录 摘 要 . I 一、引 言 . 1 二、多输入检测电路 . 2 （一）煤气检测电路 . 2 . 3 . 3 . 3 （二）水溢出检测电路 . 3 （三）红外入侵检测电路 . 5 1 红外入侵检测电路 . 5 释电”传感器 . 6 . 6 （四）信号转换电路与电源电路 . 7 . 7 . 8 三、主控制电路设计 . 8 （一）主控电路 . 8 （二）主控程序的设计 . 9 . 9 . 9 . 10 . 11 四、报警电路 . 12 （一）液晶显示 . 12 . 12 . 12 . 12 . 13 （二）电话拨号电路 . 13 1自动拨号电路 . 13 2拨号电路程序 . 14 五、总 结 . 15 致 谢 . 16 参考文献 . 17 摘 要 随着人们生活水平的提高，安全意识也不断加强。 多输入报警控制电路 具有人体红外 入侵 检测、 水箱溢出检测、液化气泄漏监测等功能，本文通过对 1602 的液晶屏引脚的功能介绍以及初始化过程的分析，结合单片机技术，实现对各检测信号进行报警，并且能自动向指定电话拨号。该系统电路设计简单、可靠、投资少、实用性强，具有一定的推广价值。 关 键词 : 单片机 1602 多输入 报警 一、引 言 随着传感器技术和单片机技术的快速发展，各种传感器的应用也越来越多的融入人类生活之中，如小到家里用的感应式自来水开关，大到银行、商场、机要室、仓库等关键部门都有各种传感器的身影。 如今，经济的发展， 人们 对生活的要求也从单一的传感控制技术变成综合的传感控制技术。市面上出现了各种家用报警器， 可是其功 能往往单一，应用受到限制，不能满足人们对舒适、安全、方便、低价格等方面的要求。 所 以 设计 了本报警控制电路，该设计能够满足一般用户的要求， 深受现代 家庭的欢迎。 具有人体红外 入侵 检测、 水箱溢出检测、液化气泄漏监测等功能。 设计思路如下图所示： 煤 气 报 警水 位 控 制 报 警非 法 进 入 报 警（ 红 外 ）信 号 转 换稳 压 电 源单 片 机 控 制 液 晶 显 示各 自 独 立 报 警电 话 拨 号 报 警图 设计框图 以下就该设计的功能、工作原理、硬件及软件设计作进一步阐述。 二、 多输入 检测 电路 （一）煤气检测电路 图 煤气检测电路 本电路为煤气检测报警电路， 在检测到 煤气 时能及时发出报警声，以利于及早扑灭火灾。该装置既可用于家庭，也可用于单位宿舍、办公楼、影剧院、歌舞厅等公共场所。 该电路由 开关 集成电路 报警电路组成 。 电路工作原理： 1R 降压获得，调节 1灯丝 两端电压V。 2气敏器件的负载电阻，在正常情况下，气敏器件极间呈高阻态， 2出低电平。 率开关集成电路控制端 ( 5脚为低电平，内部高速功率开关截止，其 出低电平，蜂鸣器不响。如果室内空气中有烟气且浓度不断增加，气敏器件的电导率会随之变大， 2出电平增高，当电平升至 脚门限电压 出高电平，蜂鸣器报警。随着室内空气逐渐清新， 极管截止 ，此时 存电荷可通过 5 脚向集成电路内部电路放电，所以仍能维持 至 鸣器不响。 下面简单介绍一下主要元器件： 一种高速功率开关集成电路，它采用场效应管与双极晶体管混合工艺制作而成，具有低功耗和高增益等特点，芯片内还设有过电压、过热、过流等多种保护电路。 5 个引出脚，各引出脚功能为： l 脚为输入端2与 3脚在芯 片内部是并联的，为输出端 4脚为接地端 5脚为控制端集成电路的基本功能是：当控制端 5 脚 高电平 ( ，内部高速功率开关导通，即输入 输出 通，反之则断开。在实际使用过程中，加到控制端 控制电平 小于 6V。由于 部设有保护电路，当输入端 0出负载电流会被自动切断，待 关电路能自动恢复。当器件在满负载工作时应加装铝质散热片，本电路因输出电流较小，不必增设散热片。 替继电器作无触点高速开关。 气敏传感器 气敏传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡( 2。当传感器所处环境中 存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。气敏元件选用 ，它们是一种通用性比较强的气敏元件，适用于天然气、煤气、液化石油气、汽油、一氧化碳、氢气、烷类、醇类（酒清）、醚类等挥发性气体，并可对木材、纸张 、棉布、毛制品、橡胶制品、塑料制品及油脂类等火灾形成之前的烟雾进行报警，是一款适合多种应用的低成本传感器。 用时需配用一个小七脚电子管管座。其 6个管脚功能为： 2与 6脚为灯丝 1脚与 3脚为测量极 5脚与 7 脚构成测量极另一端 本电路采用 鸣器 , 工作电压 续声，它的工作电压较宽。适用于多种电路。 （二）水溢出检测电路 通过水泵将井水抽到高处的水箱中储存起来。 但 在使用中经常会将水箱中的水用干后才知道水箱中 已没水了，此时才去合上水泵电源向水箱中供水，整个过程都需要 人工参与，非常麻烦，有时还会一时疏忽而使水箱中的水溢 出 ，弄得整个屋子都是水 ，造成很大的损失 。 所以水泵能在 水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢 出。 图 水溢出检测电路 接通电源后，如果水箱中没有水，则两个水位探头经 正电 源相连，即为高电位， 3 脚输出低电平， 而 11 脚输出高电平，这个高电平一路经 基极，使 和导通，继电器得电吸合，启动水泵抽水；另一路经 脚，由于高水位探头也为高电平，经与非门处理后， 脚输出为低电平，将与非门锁住。随着水泵不断向水箱供水，水箱中的水位逐渐升高，当低水位探头浸到水后 1 脚变为低电平， 3 脚输出高电平，但此时与非门已被锁住，故而不会影响输出，水泵继续抽水；随着水位的进一步升高，当水位碰到高水位探头时， 2脚和 5脚都变为低电平，这个变化对 脚没影响，而 4脚却因 5脚变为低电平，输出为高电平，这样 2、 13脚都是高电平， 11 脚便输出低电平，继电器失电断开，水泵停止抽水，同时这个低电平又经 脚上，使 4 脚保持高电平。直到水位再次低于低水位探头时，又将重前述过程，从而对水箱的水位实现自动控制。 （三）红外入侵检测电路 图 红外入侵检测电路 如图所示的人体红外热释报警器能够在白天或黑夜接收人体发出的热释红外线进行声、光报警，是非常理想的电子门卫。 工作原理：电路采用进口 用型传感器控制电路，高输入阻抗运算放大，内设时间定时器、闩锁定时器，调节范围宽，工作电压 5V，静态电流 60A ，可使用 3节 4节 池或 6V 12释红外 电 传感器接收到人体热释信号后经 后由 送到内置的比较器进行双向鉴幅，检出有效的触发信号，经 果需要指示灯光，要安装 2、 延时控制，如果需要长一点工作时间，可加大 阻值或 容值，该电路设置为 3s 4s。 触发禁止端偏置电阻，可设置电路在白天或黑夜的工作要求，如果需要在夜晚工作、可安装 需要全天候工作，只要在电路中不装 释电”传感器 红外入侵检测电路是由人体红外线“热释电”传感器构成，利用红外热释电效应将人体移动所发出的极微量红外 线转换成相应的电信号，进行放大处理后，产生报警信号。红外“热释头”顶部有一块方形的干涉滤光片，用以滤除包括太阳光、电灯等其他热源的近红外辐射光（即小于 7.5 m 和大于 14 m 的红外杂波），只让人体所特有的 7 m 14 m 波长的红外光谱透过方形滤波片顺利进入红外热释电传感器，而且在传感器的前端还配有一个半球形的菲涅尔透镜，将收集到的红外线最大限 度地聚集于管子顶部的方形滤波片上，使接收距离大幅提高。该红外探测器的作用范围为 2m3m。 成电路 一款具有较高性能和较低功耗的传感信号处理电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。 引脚功能如图 3所示。 图 脚功能 控等领域 ,能自动快速开启 各类白炽灯、蜂鸣器、自动门和自动洗手池等装置。 表 脚功能 引脚 名称 I/O 功能说明 1 A I 可重复触发和不可重复触发选择端。当 A 为 “1” 时，允许重复触发；反之，不可重复触发 2 控制信号输出端。由 沿触发，使 出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间 外和无 3 - 输出延迟时间 调节端 ，其中 2249152 4 - 输出延迟时间 调节端 5 - 触发封锁时间 调节端 ，其中 3324 6 - 触发封锁时间 调节端 7 - 工作电源负端 8 参考电压及复位输入端。通常接 接 “0” 时可使定时器复位 9 触发禁止端。当 R 时 ,禁止触发，反之， 允许触发( 10 - 运算放大器偏置电流设置端 11 作电源正端，其中 12 2 第二级运算放大器的输出端 13 2 第二级运算放大器的反相输入端 14 1I 第一级运算放大器的同相输入端 15 1 第一级运算放大器的反相输入端 16 1 第一级运 算放大器的输出端 （四）信号转换电路 与电源电路 把上述几种检测电路的输出信号 于各个检测电路的电压输出信号各不相同，为使单片机稳定工作，用信号转换电路对各输出信号进行整理。 图 信号转换电路 图 电源电路 本电路采用四个二极管组成桥式全波整流电路、经过电解电容滤波和瓷片电容的高频滤波后输出直流电 ,通过 1到蓄电池蓄电及送至三端稳压片 7812 进行稳压 ,输出 +12再经过电容滤波送到三端稳压片 7805进行稳压输出 +5V。 电路特点 :在外部电源有电的情况下由交流电源给整个电路供电并向蓄电池充电。在断电的情况下整个电源电路还能通过蓄电池持续工作。电路中 1作用为当通过蓄电池供电时不向整流滤波电路放电。 三、主控制电路设计 （一）主控电路 图 主控电路 本电路为整个设计的核心部分，它将上述所有的报警电路输出的信号通过 作过程：当处理器 检测到高电平）。这时，处理器经过运算处理分析出是什么报警，自动调用与输入信号相对应的程序，送到液晶屏显示。当信号解除，恢复到待机状态，等待下次信号输入。 （二）主控程序的设计 图 主控程序流程图 在初始化程序中，主要是对端口定义、初始化 循环显示 了显示一个动态闪烁的效果，可通过显示和清除两个循环动作来实现。 （ 1）端口定义 （ 来作为液晶屏 1602 的数据 /命令选择端，并与引脚标号 理可设置液晶屏的其它引脚端） （ 2） 初始化 先 设置显示格式 。 ,#38H ; 38H 6*2行显示 ,5*7点阵 ,8位数据接口 ,#1 ,#06H ; 06H 写后指针加 1 ,#1 3） 开显示 ,#0 ; 0显示 ,无光标 ,#1 同理写出 显示、 08H） 、 除 幕 、 01H)、 设置 80H） 判断 的电位而进行相应的选择输出，下面以选择煤气报警为例。用 08H、 10H 的值与 值进行按位与操作，分别可判断 值，并根据与结果来判断是否进行跳转。 , ,#08H ;把 1000与 （ 1） 显示字符串函数 显示字符串函数，同时把 字符串表格地址 (递进去。 ,A+ ; 如果遇到 00 ; 写数据到 ; 指向表格的下一字符 , #200 ; ; ; 循环直到字符串结束 （ 2） 写入控制指令到 S ;命令 W ;写 P ;不激活 0,A ;写入数据到 P ;激活 P ;不激活 3） 写入显示数据到 S ;数据方式 W ;写 P ;不激活 0,A ;写入数 据到 P ;激活 P ;不激活 四、报警电路 （一）液晶显示 脚功能 1602引脚功能如表 2所示： 表 1602 引脚功能 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 源地 9 ,E=1 态字 写指令 , 令字 ,E=1 无 读数据 ,E=1 据 写数据 , 据 ,E=1 无 显示模式设置，指令码为 00111000，设置 16 2 显示， 5 7 点阵， 8 位数据接口。 显示开 /关及光标设置 表 初始化设置 指令码 功能 0 0 0 0 1 D C B D=1开显示； D=0关显示 C=1显示光标； C=0不显示 B=1光标闪烁； B=0不显示 0 0 0 0 0 1 N S N=1：当读或写一个字符后地址指针加 1且光标加1； N=0：当读或写一个字符后地址指针减 1且光标减1； S=1：当写一个字符，整屏显示左移（ N=1）或右移（ N=0），以得到光标不移动 S=0：当写一个字符，整屏显示不移动。 （ 1）据指针设置： 80H+地址码（ 040来设置数据地址指针。 （ 2）指令码为 01H，实现显示清屏，表示数据指针清零，所有显示清零。 （ 3）指令码为 02H，显示回车，数据指针清零。 在本次设计中，当有中断信号产生时液晶屏能分别显示相应的提示。 1234567891 01 11 21 4 1 31 51 6G N P 0 . 7P 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 1P 0 . 0P 2 . 2P 2 . 0P 2 . 1w e l c o m R I N G ! F I R 液晶显示 （二）电话拨号电路 1自动拨号电路 图 自动拨号电路 在检测到报警信号，声光报警一段时间后，经过单片机延时处理在 图 脉冲波形 控制 9013的导通和关断，使接触器 触器 触器 制电话机的重拨键。当用户离开家前先向自己电话或是向要报警的电话拨打一次，挂机后就设置完毕，离家时启动本报警器，报警器调用一段延时程序时用户有足够的时 间离开家而报警器不工作，延时结束报警器自动进入工作状态，当检测到报警信号就自动拨号。 2拨号电路程序 A,1 10 Z 1 ；将 A,11 110 Z ；将 ；将 A,111 210 4 ；将 A,211 220 Z ；将 0 ；将 ；将 $ 五、总 结 通过 据原理图在实验板上制作电路、调试电路。调试成功后用 9成 在 好后 在线路板板上总装调试电路。经过这一系列的工作。本文设计并实现了基于单片机控制的多输入报警控制电路 具有人体红外入侵 检测、 水箱溢出检测、液化气泄漏监测报警等功能 . 该系统结构简单、 操作方便 ,掉电后 仍能方便使用， 取得了良好的效果 。特别是能 有效防止了因煤气使用引发的意外灾害的发生 ,大 大提高了广大煤气用户的安全 ,对减灾防灾具有十分 重要的意义。 但需要