毕业论文-智能密码防盗防火报警器设计【带全部源代码】

目录毕业设计论文任务书开题报告指导教师审查意见III评阅教师评语IV答辩记录及成绩评定V中文摘要VI外文摘要VII1绪论111课题的开发背景及意义112课题国内外研究状况213论文主要内容概述32系统总体设计方案421系统总体方法与研究路线422系统的基本功能和工作过程423防火防盗报警系统功能和特点63硬件平台及其选择731单片机芯片的选择方案732显示模块选择方案833温度芯片的选择方案934电路设计方案114系统软件的设计与实现1241软件设计思想1242系统软件原理流程图1243必要的参数说明1444主函数模块1545密码模块1646显示模块2247键盘模块2448定时中断2649温度模块27410返回模块315系统软件的调试3451调试软件KEILUVISION3介绍3452KEIL工程文件的创建3453工程的详细设置（输出文件HEX）3654工程的编译、链接3755各功能模块调试396系统硬件的调试4061PROTUES简介4062PROTUES使用方法4063系统运行测试437总结46参考文献46致谢47附录48长江大学工程技术学院毕业设计论文任务书系信息系专业电信班级电信60701学生姓名刘振豪指导教师/职称王锦莉/助教1毕业设计论文题目智能防盗防火报警器设计2毕业设计论文起止时间2010年10月12日2011年6月5日3毕业设计论文所需资料及原始数据（指导教师选定部分）1徐爱钧单片机原理实用教程基于PROTUES虚拟仿真，电子工业出版社，20102王捷，田红芳，周振渝分布式智能火灾报警系统J微计算机信息，200643453李权威，秦俊基于CAN总线的分布式智能火灾监控系统的设计与实现J消防科学与技术200670724黎连业智能小区九大系统设计与实现M北京科学出版社，20035王淑珍，王立萍单片机原理与接口技术M北京科学出版社，20086张阳，张辉基于模糊神经网络的智能型火灾报警系统J电子质量2004457余永权单片机与家用电器智能化设计M北京电子工业出版社，20008何立民MCS51系列单片机应用系统设计M北京北京航空航天大学出版社，19909孙江宏，李良玉PROTEL99电路设计与应用M北京机械工业出版社，200110张金泉一种新型民用防火防盗报警器的研制J燕山大学学报，2000247173还有关于智能防盗防火报警设计的一系列论文、书籍4毕业设计论文应完成的主要内容1了解报警系统的基本原理,熟悉利用传感器产生报警的原理2掌握单片机控制防盗和防火报警系统的原理及其应用3设计一个能对住宅的火灾、盗窃实行自动报警的智能防盗防火报警器；设置紧急呼叫系统；用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制4了解单片机监控传感器的基本原理并能够将模块化思想引入此系统，从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调5对毕业设计工作进行总结，撰写符合论文书写的基本要求和基本格式的毕业论文5毕业设计论文的目标及具体要求毕业设计的目标1通过课题的设计，进一步加深对所学的基础理论和专业知识的理解，使所学的专业理论知识与实际的科技开发结合起来。通过理论与实际的结合，提高科研能力和实际动手能力。2在毕业设计的过程中，通过资料的查阅提高对文献资料的检索能力3通过课题的设计过程，提高独立思考、分析问题和解决问题的能力4初步学会按要求独立进行课题设计的能力，掌握科学研究中的常用仪器、工具的使用，掌握科学研究的方法。具体要求1对单片机原理、数字、模拟电子技术及接口等相关基础知识有所了解并对单片机的应用设计感兴趣2具有一定的编程能力3具有基本的分析问题和解决问题的科研能力6、完成毕业设计论文所需的条件及上机时数要求指导教师提供部分参考资料，学校提供或个人寻找解决完成本题目所需的计算机及网络支持。需要对相关基础知识已经有所掌握，至少40上机学时任务书批准日期年月日系主任（责任教授）签字任务书下达日期年月日指导教师签字完成任务日期年月日学生（签名）长江大学工程技术学院毕业设计（论文）开题报告题目名称智能防盗防火报警器题目类型毕业设计系部信息系专业班级电信06701班学生姓名刘振豪指导教师王锦莉/助教辅导教师王锦莉/助教开题报告时间201010至201103一、研究课题的目的与意义在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙,使用极不方便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都获得了大大的提高。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接受程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。对于火灾，在我国古代，人们就总结出“防为上，救次之，戒为下”的经验。随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生火灾的危险性也在增多，火灾的危害性也越来越大。特别是1993年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡2000多人。实践证明，随着社会和经济的发展，消防工作的重要性就越来越突出。由此，火灾报警器在消防工作就的作用也尤为突出了。我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。但目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设置一种单一廉价实用的火灾自动探测报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的数字火灾报警器是非常必要的。二、主要内容1了解报警系统的基本原理,熟悉利用传感器产生报警的原理。2掌握单片机控制防盗和防火报警系统的原理及其应用。3设计一个能对住宅的火灾、盗窃实行自动报警的智能防盗防火报警器；设置紧急呼叫系统；用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制。4了解单片机监控传感器的基本原理并能够将模块化思想引入此系统，从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调。5对毕业设计工作进行总结，撰写符合论文书写的基本要求和基本格式的毕业论文。三、研究的方法与技术路线根据设定好的密码，采用44键盘实现密码的输入功能，当密码输入正确之后，进入系统后，由系统调用外接扩展硬件，同时可修改密码，如果输入的密码不正确，就锁定系统，同时发出报警声。（1）单片机型号可选AT89C51。（2）6位密码的设定在程序中完成。（3）密码的输入采用44键盘实现，输入6位数字后，按确定键结束。（4）若输入的密码正确，锁打开，同时用发光二极管亮1秒作为提示。（5）报警可采用蜂鸣器或扬声器。（6）单片机，C语言编程。四、研究的总体安排毕业设计开题报告时间2010年10月12日2011年3月13日。毕业设计论文起止时间2011年4月1日2011年6月5日。五、主要参考文献1徐爱钧单片机原理实用教程基于PROTUES虚拟仿真，电子工业出版社，20102王捷，田红芳，周振渝分布式智能火灾报警系统J微计算机信息，200643453李权威，秦俊基于CAN总线的分布式智能火灾监控系统的设计与实现J消防科学与技术200670724黎连业智能小区九大系统设计与实现M北京科学出版社，20035王淑珍，王立萍单片机原理与接口技术M北京科学出版社，20086张阳，张辉基于模糊神经网络的智能型火灾报警系统J电子质量2004457余永权单片机与家用电器智能化设计M北京电子工业出版社，20008何立民MCS51系列单片机应用系统设计M北京北京航空航天大学出版社，19909孙江宏，李良玉PROTEL99电路设计与应用M北京机械工业出版社，200110张金泉一种新型民用防火防盗报警器的研制J燕山大学学报，2000247173六、指导教师审查意见智能防火防盗系统学生刘振豪，信息系指导老师王锦莉中文摘要【摘要】随着计算机的普及和信息技术的迅猛发展，智能化被引入家庭，并迅速发展起来。本文主要完成了防盗防火报警系统的软件设计。设计了主控模块、键盘模块、温度模块、修改密码等模块。主控模块控制各模块的中断申请，键盘模块实现单片机与外界的沟通，温度模块判断是否有火灾并向主控模块报告，修改密码模块使用户可以随时修改密码。本系统采用单片机的高级语言C语言进行设计，并给出了相关流程图。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，经测试能实现基本的报警功能。当前，随着经济的发展，人民的生活日益改善，人们对家庭生命对产安全越来越重视，家庭电子防盗报警系统也应运而生。作为一个可行的住宅报警系统，必须满足集中监控、系统容量大、防范功能齐全、性能价格比高等要求。而单片微机防盗报警系统正符合了这些特点，它是以单片机为主要器件的一个系统，对温度扫描、身份验证的严格控制，且价格低廉。本文介绍了室内防火防盗报警系统的背景及发展动态，给出了本次课题基础器件单片机；描述了单片机的基础知识，说明了单片机多方面的应用和单片机的开发及开发工具；概述了软硬件设计过程，分析了硬件设计电路及作用，描述了软件设计的总体思想，给出了资源分配情况，介绍了模块的软件实现情况及部分软件流程【关键词】智能防火防盗，DS18B20，动态扫描，单片机THESYSTEMOFINTELLIGENTANTIFIREANDANTITHEFTSTUDENTLIUZHENHAO,INFORMATIONDEPATMENTTEACHERWANGJINLI外文摘要【ABSTRACT】WITHTHEPOPULARIZATIONOFCOMPUTERSANDTHERAPIDDEVELOPMENTOFINFORMATIONANDTECHNOLOGY,INTELLIGENTIZATIONISBROUGHTINTOFAMILIESANDBEGINSTODEVELOPQUICKLYTHISPAPERMAINLYCOMPLETESTHESOFTWAREDESIGNOFANTITHEFTANDANTIFIREALARMSYSTEMITDESIGNSTHEDOMINANTMODULE,KEYBOARDMODULE,TEMPERATUREMODULE,MODIFYCODEMODULEANDSOONDOMINANTMODULECONTROLSTHEDISCONTINUEAPPLICATIONOFEACHMODULE,KEYBOARDMODULEREALIZESTHECOMMUNICATIONBETWEENTHEMICROCONTROLLERANDOUTSIDEWORLD,TEMPERATUREMODULEJUDGESWHETHERTHEREISAFIREANDTHENREPORTTOTHEDOMINANTMODULE,MODIFYCODEMODULEMAKESTHEUSERSBEABLETOCHANGETHEIRCODEATANYTIMETHISSYSTEMADOPTSTHEMICROCONTROLLERSHIGHLEVELLANGUAGECLANGUAGETODESIGNANDGIVESTHECORRESPONDINGFLOWCHARTINORDERTOFACILITATETHEEXPANSIONANDALTERATION,THESOFTWAREDESIGNUSESMODULARSTRUCTURETOMAKETHELOGICALRELATIONSHIPOFPROGRAMDESIGNBECOMEMORESUCCINCTLYBEINGTESTED,ITCANREALIZETHEBASICALARMFUNCTIONRECENTLY,WITHTHEDEVELOPMENTOFECONOMYANDTHEIMPROVEMENTOFPEOPLESLIFE,MOREANDMOREATTENTIONHASBEENPAIDTOTHEIMPORTANCEOFTHESECURITYOFPEOPLESLIVESANDPROPERTIES,THEELECTRONICSECURITYALARMSYSTEMISBORNASAFEASIBLERESIDENTIALALARMSYSTEM,ITMUSTMEETTHEDEMANDSSUCHASCENTRALIZEDMONITORING,LARGECAPACITY,COMPLETEFUNCTIONOFGUARD,HIGHPERFORMANCETOPRICEANDSOONHOWEVER,THESINGLECHIPMICROCOMPUTERANTITHEFTALARMSYSTEMISINLINEWITHTHETHESECHARACTERISTICS,ITISASYSTEMMAINLYCONSISTINGOFMICROCONTROLLER,BEINGSTRICTWITHTEMPERATURESCANNINGANDIDENTIFICATIONVERIFYING,ANDLOWINPRICETHISTHESISINTRODUCESTHEBACKGROUNDANDTHEHISTORYOFANTIFIREANDANTITHEFTALARMSYSTEMINFAMILIES,ANDGIVESTHEBASICDEVICESOFTHETOPICTHEEXPLANATIONOFMICROCONTROLLERANDITSDEVELOPMENTHISTORYITDESCRIBESTHEBASICKNOWLEDGEOFTHEMICROCONTROLLER,ILLUSTRATESTHEAPPLICATIONOFMICROCONTROLLERINVARIOUSWAYSANDTHEDEVELOPMENTANDDEVELOPMENTTOOLSOFIT,SUMMARIZESTHEDESIGNPROCESSOFHARDWAREANDSOFTWARE,ANALYZESTHEHARDWARECIRCUITDESIGNANDITSFUNCTION,DESCRIBESTHEOVERALLTHOUGHTOFTHESOFTWAREDESIGN,ANDFINALLYINTRODUCESTHEDISTRIBUTIONOFRESOURCES,THESTATEOFSOFTWAREREALIZATIONANDTHEPROCEDUREOFSOMESOFTWARE【KEYWORDS】INTELLIGENTANTIFIREANDANTITHEFT,DS18B20,DYNAMICSCANNING,MICROCONTROLLER1绪论11课题的开发背景及意义在各种非自然灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。对于火灾，在我国古代，人们就总结出“防为上，救次之，戒为下”的经验。随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生火灾的危险性也在增多，火灾的危害性也越来越大。特别是1993年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡2000多人。随着人们对安全的重视和科技的发展，许多贵重的个人物品被盗，当今社会我们会听到哪天某某家里的财物被盗，某某的车辆被盗等等之类的财产被盗的话题。虽然许多电子智能锁已在国内外面世，但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。报警产品市场复杂也是其原因之一。实践证明，随着社会和经济的发展，消防工作的重要性就越来越突出。由此，火灾报警器在消防工作就的作用也尤为突出了。我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。但目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所和珍贵物品地方大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设置一种单一廉价实用的火灾自动探测报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的数字火灾报警器是非常必要的。当今，人们对家庭生命对产安全越来越重视，采取了许多措施来保护家庭的安全。以往的做法是安装防盗门、防盗网，但也存在有碍美观，不符合防火要求，不能有效地防止坏人的入侵。现在，全国各地都在如火如荼地开展建设安全文明小区的活动，而且很多地方都提出拆除防盗网节约资源的口号，家庭和一些室内企业仓库电子防盗报警系统也应运而生。鉴于目前的技术水平与市场的接受程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流，其价格便宜、轻巧，可随意安装。本文所要介绍的室内的防盗防火报警系统，正是在智能化室内住宅蓬勃发展的背景下，为了满足用户对安全的强烈要求而设计并开发的。系统的首要任务是根据室内的类型、使用功能及其防护风险等要求，通过运用温度传感探测、密码比对及单片机的控制等技术形成的智能报警系统，达到保障室内住宅用户生命和财产安全的目的。12课题国内外研究状况在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙,使用极不方便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。国内防盗报警产品市场复杂，生产企业良莠不齐。相对来讲，消防报警产品市场要规范一些。长期以来，防盗报警产品市场都是国际品牌、国内知名品牌、地方品牌各自盘踞一方，割地封侯，占据不同层次市场。国内的厂家主要以低技术含量、低价格、小批量安装为主；国外产品技术含量高、价格高，主要以专业高端市场为主。虽然国外报警产品技术比较成熟，但是由于生产成本高，运输成本、关税等原因导致价格比较高。因此与国内产品价格有较大差距，一些产品价格超过部分消费者经济承受能力，产品普及效果并不好，也无法实现规模生产降低成本，产品一直保持在比较高的价位运行，主要应用在一些高端市场，对整个报警产品市场影响有限。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都获得了大大的提高。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。13论文主要内容概述1了解报警系统的基本原理,熟悉利用传感器产生报警的原理。2掌握单片机控制防盗和防火报警系统的原理及其应用。3设计一个能对住宅的火灾、盗窃实行自动报警的智能防盗防火报警器；设置紧急呼叫系统；用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制。4了解单片机监控传感器的基本原理并能够将模块化思想引入此系统，从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调。5对毕业设计工作进行总结，撰写符合论文书写的基本要求和基本格式的毕业论文。2系统总体设计方案21系统总体方法与研究路线智能化防盗防火报警系统集防盗防火功能于一体，可全天候自动检测盗警和火警，当确定警情时自动发声报警。传感器采用密码检测和温度探测器，分别对盗情和火情进行检测，当密码错误达3次或发生火灾时，单片机发出中断申请，播放报警声音和启用红色二极管，单片机控制LCD显示屏输出警报信号只针对火情。开机初始密码值为123456，进入系统前显示字符串缓冲以确保得到标准温度，同时打开检测、中断。进入待机状态后，根据设定好的密码，采用44键盘实现密码的输入功能，如果密码输入的密码不正确3次，就发出报警声。当输入正确之后，绿灯提示，同时设定为管理员（管理员可以对系统的密码进行修改）。为了突出扩展性，在密码正确之后，单片机将对扩展的检测硬件操作，比如防盗门，当密码正确之后，系统发送信号给硬件，硬件运行打开门。又比如密码正确之后撤销红外检测，关于硬件方面都是前人研究的成熟技术，这里不对硬件做过多的描述，本系统主要对单片机部分的编程设计做解释。（1）单片机型号可选AT89C51。（2）6位密码（进入系统且密码正确后可修改密码，密码必须是6位）。（3）密码的输入采用44键盘实现，输入6位数字后，按确定键结束。（4）若输入的密码正确，锁打开，同时用发光二极管亮1秒作为提示。（5）报警采用蜂鸣器或扬声器，一旦报警只有管理员进入才可以关闭声音。（6）当进入系统后，可以对系统密码进行修改。（7）当温度达到50C以后，系统自动报警，并且在LCD上显示“WARNING”。（8）单片机，C语言编程。22系统的基本功能和工作过程221基本功能和总体设计框架智能住宅防盗防火报警系统具有以下特点和功能1系统采用模块化设计。前端报警器能够快速、准确地检测到现场的异常状态，经确认后及时通报给中央控制器。并能够可靠地进行盗情、火情报警，进行语音报警。报警完毕自动回到警戒状态，等待下一次报警。2系统开关机采用密码控制且允许修改密码，防止误报同时增加用户端自动报警器的保密性。系统的基本工作过程用户端的防范现场，一旦有人入侵、或发生火灾等紧急情况时，与之相应的报警探测器（各种防火、防盗及手动报警按钮等）则立即向用户端自动报警器发出报警信号。接到警情事件后，自动报警器立即进行确认，进行事件的现场声（蜂鸣器）、光（LED）报警。在用户端自动报警器的面板上设有LCD显示器、键盘以及三色警灯（LED，三色警灯分别指示火灾或红外的防火防盗报警、正常工作及系统出现故障的状态，即报警灯（红）、工作灯（绿）。正常时LCD显示温度。本章节主要介绍了系统总体设计方案，确定了原理框图，对报警系统的运行做了分析，并设计了防火和防盗探测器，为后续章节研究防火防盗报警系统的模块化设计打下了理论基础。电路设计框如图1，由AT89C51主控制芯片吸收DS18B20温度芯片的数据、转化并且对其温度检测判断。在系统运行时，单片机不断检测4X4键盘模块，对键盘的信号进行反复检测并同时做出相应的处理，LCD1602芯片负责显示所需要的数据。图1设计整体框图222工作过程开机显示字符串，同时初始化LCD1602、DS18B20并检测温度，进入登录状态，进入无限循环里面，扫描键盘，对键盘事件处理，同时也不停的扫描温度。当温度或键盘事件错误过多就会报警。在循环中对键盘中的事件判断处理、如删除键、确LCD1602显示芯片AT89C52主控制芯片4X4键盘模块喇叭、二极管模块DS18B20温度芯片定键等等。当红色发光二极管亮了的时候就表示错误、报警指示灯，绿色发光二极管工作1秒钟时表示为进入系统指示灯。23防火防盗报警系统功能和特点简易方便、稳定、实用，可以提供多个外接端口，密码验证功能扩展性好，硬件少而简单，将复杂的算法置无无形的代码，充分利用单片机从而减少硬件资源。1、系统容量大，适合一般企业室内到家庭2、可靠性高，开机自检，自动纠错3、模块化设计，扩展性好，容易集成4、延时、错误次数、温度等多种报警功能5、安全性高，管理员级密码操作、并对其任意修改，3次密码错误报警6、界面清晰明了，报警信息处理简单及时7、报警信息即时打印在屏幕，便于查验结合该系统诸多优势，其实用范围已延伸至住宅智能报警系统、酒店报警系统、银行仓库等等。3硬件平台及其选择31单片机芯片的选择方案AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦（FPEROMFALSHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，如图2，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。AT89C51提供128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。另外，AT89C51还可以进行0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件的节电模式。闲散方式停止中央处理器的工作，能够允许随机存图2AT89C51芯片取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容，但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。P0口P0口是一组8位漏极开路双向I/O口，即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。当“1”被写入P0口时，每个管脚都能够作为高阻抗输入端。P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时，转换地址和数据总线复用，并在这时激活内部的上拉电阻。P1口P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。闪烁编程时和程序校验时，P1口接收低8位地址。P2口P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时，可作为输入口。因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个运行期间不变。闪烁编程或校验时，P2口接收高位地址和其它控制信号。P3口P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。对P3口写如“1”时，它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时，被外部拉低的P3口将用电阻输出电流【1】。P3口除了作为一般的I/O口外，更重要的用途是它的第二功能。本论文没用到所以这里不作详细介绍。所以选择采用AT89C51作为主控制系统32显示模块选择方案采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。数字式接口液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。且体积小、重量轻、功耗低。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。线段的显示点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应，如图3。液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图表3是DM162的内部显示地址图3LCD1602显示区地址比如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H10000000B80H11000000BC0H【1】。33温度芯片的选择方案温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。对于我们普通的电子爱好者来说，DS18B20的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。了解其工作原理和应用可以拓宽您对单片机开发的思路，如图4。DS18B20的主要特征1全数字温度转换及输出。2先进的单总线数据通信。3最高12位分辨率，精度可达土05摄氏度。412位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。5可选择寄生工作方式。6检测温度范围为55C125C67F257F（如图5显示了温度的储存的位的描述）。图4DS18B20芯片7内置EEPROM，限温报警功能。864位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。9多样封装形式，适应不同硬件系统。DS18B20芯片封装结构DS18B20引脚功能GND电压地DQ单数据总线VDD电源电压NC空引脚DS18B20的温度测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。图5DS18B20温度储存位RAM数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据值信息，第3、4个字节是用户EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。EEPROM非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作【1】。我们在每一次读温度之前都必须进行复杂的且精准时序的处理，因为DS18B20的硬件简单结果就会导致软件的巨大开消，也是尽力减少有形资产转化为无形资产的投入，是一种较好的节约之道。34电路设计方案综上各方案所述,对此次作品的方案选定采用AT89C51作为主控制系统数字式温度DS18B20传感器LCD1602作为显示，键盘采用4X4用P3口（系统共设定有15个按钮，确定键占2个）。晶振12MHZ，选定用中断来控制报警声音。利用红色发光二极管作为错误、报警温度过高报警指示灯，用绿色发光二极管作为进入系统指示灯。4系统软件的设计与实现41软件设计思想由于采用12M，处理速度本来不够快，在一个WHILE里面尽量减少调用实现的次数，如果调用过多，就会倒是系统资源占用严重，系统运行反应慢，比如在温度有所改变的时候，我们可以不必这么准确地更新到十分位，本系统采用当温度改变1C的时候，才去更新数据（当然也可以精确到05C）。添加按键声音，虽然对整个系统没多少影响，但是对用户这是一个很好提示效果。在温度或密码报警的时候，将不会”NORMAL”，而会显示”WARING”的警号词语，在进入系统后，管理员修改密码作2个输入密码，前后比较2次输入的密码，正确后提示“SUCCESS”，错误提示“ERROR”，用户看以此来判断修改密码错误的原因。还有在输入密码那块，在输入密码那段将LCD1602重新设置一下，使其出现光标闪烁效果，这让人第一眼就知道输入的密码将在哪一块出现。这对程序检错也是很大的帮助。最后就是如果对返回键的实现，这应该是本系统一处亮点，因为本系统只提供用3次输入机会（当然进入了系统后，错误次数将重新计数），所以返回键尤为重要，对返回键的设置思想，就是重复调用字符串并显示，这无疑对12MHZ的CPU一个打击，但是这是必须要的。在本章的一些函数将配合实现返回键的用法，这里只说总体思想，代码下面有介绍。42系统软件原理流程图是否是否否是否否是是否MAIN开始中断初始化（用于报警声音）LCD1602初始化程序INITAL_LCD1602DS18B20得到温度READFRMDS18B20，其中此函数里面包含初始化器件，并得到温度数据，同时在此第一次检测温度是否达标。P3端口初始化（用于键盘扫描）进入WHILE无限循环中扫描键盘和温度调用报警声音函数显示新的字符串错误次数和温度标志是否达标删除标识确定键是否按下判断密码键盘上启用可以修改密码功能错误次数加1温度是否改变1显示新的字符串43必要的参数说明SBITDQP10/温度使能SBITSPKP11/喇叭SBITRLP12/红灯SBITGLP13/绿灯UCHARCODETEMPTEXT28“NORMAL“,“WARNING“此字符串于WARNSIGN有关，当WARNSIGN1即在屏幕上提示WARNING标志温度过高可能着火了，同时报警声。UCHARCLIENTCODE7“123456“/初始密码UCHARCODESTR7/登陆状态下临时密码UCHARNEWCODE17/新的密码1UCHARNEWCODE27/新的密码22次新的密码将会对比。UCHARFLOATTEMPT8/存放温度的数组；UCHARINT_TEMPT,FLOT_TEMPT/温度高位，和小数位UCHARERTIMES32,1,0/密码错误的次数；UCHARCODEMESSAGE212“SUCCESSLLY“,“ERROR“/提示密码修改成功错误提示语/登陆状态下管理员身份验证提示。UCHARCODEASUCESS216“WAITING“,“IDENTITYCORRECT“UCHAREROTIMES0/错误的次数对应着ERTIMES3；UCHARFRQ/声音的频率UCHARVOICE1/声音STOP/START的标志UCHARAMDITKEY0/管理员进去之后，管理员标志UCHARWARNSIGN0/温度太高标志UCHARNCSIGN0/修改密码标志，2次修改密码UCHARSIZE0/CODESTR的大小，有此标志可以使用BACK按键功能UCHARNCSIZE0,ACSIZE0/NEWCODE27，NEWCODE27的大小，UCHARBACKFLAG0/BACK按键可以使用标志UCHARENSURE0/确定键按下的标志UCHAROVERFULL0/BACK键此标志来确定是那一种BACK6个的情况和未满6的情况；此段为按下键盘发声数据。UCHARCODESONG_TONE255,0UCHARCODESONG_LONG1,0UCHAREVETINF键盘扫描变量44主函数模块学过C语言的都知道主函数是干什么的，是运行整个系统的入口，在主函数首先初始化各模块，（温度模块、中断初始化、显示模块初始化），然后程序进入WHILE不停调用各种功能模块。UCHARFLAG0TMOD0X01FRQ0X00TH00XFETL00XFFTR01IE0X82P10XFF/初始化P1口，全设为1,设为输入以上关于定时中断，后节将会介绍。INITAL_LCD1602/初始化LCD1602READFRMDS18B20/先给初始化掉得出正确的时间IFINT_TEMPT60/当温度达到大于50的时候，WARNSIGN就会置1启动WARNSIGN1/当WARNSIGN1，报警就会随之响起。SCREENMYINFO/这里面的时候程序执行的时候，只会运行一次，开机显示任意字符串，这里为读取时间起到缓冲作用。SETCOMLCD16020XCAWHILE1IFEROTIMES3|WARNSIGN1下面说到了EROTIMES（见下节密码错误次数标志）或者温度大于50就会报警RL1并且红灯一直亮。下面这块改变频率利用中断发声。CASE0FRQ15BREAK/FLAG标志置0时,FRQ递增CASE1FRQ15BREAK/FLAG标志置1时,FRQ递减IFFRQ0XFFFLAG1/当FRQ增加到FFH时,FLAG置1,准备FRQ递减IFFRQ0X00FLAG0/当FRQ递减到00H时,FLAG置0,准备FRQ递增ALLKEYSCAN/无限扫描按键READFRMDS18B20/这里不是及时显示温度了，闪烁效果太厉害了。频率不够IF1INT_TEMPTINT_LTTEMPSHOWALLSTR/重新刷新屏幕INT_LTTEMPINT_TEMPT/利用温度变了一度就重新显示45密码模块ISACESSSYS映射于按键的3,0和3,1这里将此两个键设为确定键，当这个2个坐标任意一个按键（坐标）按下时候ENSURE置1，然后再MAIN里面循环里面将此函数调用，下面是调用的语句。IFENSURE1ISACESSSYSENSURE0VOIDISACESSSYS函数是对密码的检验的正确性，而同时此函数的作用不仅仅比较函数的比较，更重要的功能在管理员进入系统后，AMDITKEY置1（AMDITKEY后面叫管理员），管理员就可以对密码进行修改，UCHARI0IFNCSIGN1NCSIGN2CHANGECODENCSIGN是对密码修改器作用，当进入系统后，修改密码按键（0,0）按下，调用CHANGECODE（），NCSIGN1，进入修改的状态。IFNCSIGN4当按下按键的3,0和3,1时候，NCSIGN1进入CHANGECODEVOIDCHANGECODEIFAMDITKEY1IFNCSIGN2NCSIGN3而在CHANGECODE中NCSIGN3，在JUDGESTRSIZE中函数对ELSEIFNCSIGN3NEWCODE2ACSIZEKEYS0/LCD1602INPUTNEWCODE2ACSIZEIFACSIZE5ACSIZE5NCSIGN4/第二个字符新密码成功SETCOMLCD16020XCB/第二行第最后那个位置当NCSIGN4了就说明第一次输入的新密码至少ACSIZE5位，后才可以点击确定键。VOIDISACESSSYS函数IFNCSIGN4IFSTRCMPNEWCODE1,NEWCODE20在NCSIGN4下，就是得到了2个密码新字符串了。比较2个新的密码字符串是否相等、如果成功，那么就在屏幕上显示SUCCESSFULLY并把NEWCODE的值重新赋给CLIENTCODE；（CLIENTCODE定义的全局进入系统的密码字符串，详情查看附录代码）WHILENEWCODE1I0CLIENTCODEINEWCODE1IICLIENTCODEI0/输出SUCCESSFULLYWHILEMESSAGE0I0LCD1602INPUTMESSAGE0IIFORI0I0I循环取出8位DQ0/给脉冲信号SCHAR1/数据右移一位DQ1/给脉冲信号IFDQSCHAR|0X80/按位或，取最高位DELAY_UMS4RETURNSCHARDS18B20读一个字节存在脉冲，在复位电平结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以便于在1560US后接收存在脉冲，存在脉冲为一个60240US的低电平信号。至此，通信双方已经达成了基本的协议，接下来将会是控制器与18B20间的数据通信。如果复位低电平的时间不足或是单总线的电路断路都不会接到存在脉冲，在设计时要注意意外情况的处理。若要读出当前的温度数据我们需要执行两次工作周期，第一个周期为复位、跳过ROM指令、执行温度转换存储器操作指令、等待500US温度转换时间。紧接着执行第二个周期为复位、跳过ROM指令、执行读RAM的存储器操作指令、读数据（最多为9个字节，中途可停止，只读简单温度值则读前2个字节即可）。其它的操作流程也大同小异。VOIDWRITEONECHARUCHARWDAT写法FORI8I0IDQ0DQWDAT/取最低位DELAY_UMS5DQ1/上升沿将数据送入WDAT1执行或数据读写一个存储器操作指令结束后则将进行指令执行或数据的读写，这个操作要视存储器操作指令而定。如执行温度转换指令则控制器（单片机）必须等待18B20执行其指令，一般转换时间为500US。如执行数据读写指令则需要严格遵循18B20的读写时序来操作。UNSIGNEDCHARA0,B0,X0INIT_DS18B20WRITEONECHAR0XCC/跳过读序号列号的操作0XCC为跳过ROM，命令发出后系统将对所有DS18B20进行操作，通常用于启动所有DS18B20转换之前，或系统中仅有一个DS18B20时。WRITEONECHAR0X44/启动温度转换0X44为温度转换寄存器，用于启动DS18B20进行温度测量，温度转换命令被执行后DS18B20保持等待状态。DS18B20将在总线上输出0，若温度转换完成，则输出1。DELAY_UMS50/THISMESSAGEISWERYIMPORTANTINIT_DS18B20WRITEONECHAR0XCC/跳过读序号列号的操作WRITEONECHAR0XBE/读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度字节的读或写是从高位开始的；DELAY_UMS50AREADONECHAR/读取温度值低位BREADONECHAR/读取温度值高位INT_TEMPTA4|B100FLOATTEMPT19/整数十位FLOATTEMPT29/整数个位ELSEFLOATTEMPT1INT_TEMPT/100/整数十位FLOATTEMPT2INT_TEMPT100/整数个位FLOATTEMPT3IFFLOT_TEMPTIFFLOT_TEMPTPSLSB的第04位为小数部分XXXX111110000/16625，就是说1就代表625，XXXX1000就是86255000；FLOATTEMPT4X/1