基于单片机智能家居安防系统设计

1、-PAGE 2. z.基于单片机的智能家居安防系统设计学生：学生*：院系： 电气信息工程学院 年级专业：电子信息工程 指导教师：助理指导教师：二一五年五月-. z.摘 要随着智能家居在市场上不断的得到推广，智能家居市场的潜力肯定是非常大的，智能家居防盗报警系统作为一个新型产品，其前景必然是一片光明的。因此，在国许多智能家居生产企业越来越加强了对该行业市场的重视。所以对智能家居防盗系统产品的研究具有重要意义。近年来，电子技术以及应用需求开展迅速，单片机技术也得到了快速的开展，并且在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面都取得了很大的进步。我们现在完全可以运用单片机、电子温度传感器、热释电传感器、

2、气体传感器等器件构成智能家庭控制系统，使我们的生活更加方便、平安 。本设计采用一块STC12C5202单片机作为控制核心，将温度传感器获取的温度传输给单片机，通过单片机控制液晶显示屏将当前的温度值显示出，并利用按键设置布防和撤销防盗报警。当设置布防时，热释电传感器将检测入侵者是否闯入。如果闯入室，热释电传感器将产生信号，无线发送模块将信号发送出去，接收模块承受到告警信号后解码送给单片机进展处理，单片机控制报警灯亮同时蜂鸣器开场报警，从而到达防盗的作用。关键词 单片机，无线收发，温度采集，智能家居-. z.ABSTRACTSmart home security alarm system, as

3、a new industry with intelligent household continuously promoted in the market, the smart home market potential is very large, the industry must be a bright future.Therefore, in the domestic many intelligent household production enterprises is to strengthen the recognition of the industry market,Dont

4、 strengthens to the enterprise development environment and consumer demand change of deeper research.With the development of electronic technology and application requirements, microcontroller technology has been rapid development, and in high integration, high speed, low power consumption and high

5、performance has made great progress.With the development of science and technology, electronic technology has a higher leap, we now can use single chip microputer, electronic temperature sensor and pyroelectric sensor, gas sensor ponents such as intelligent home control system, make our life more co

6、nvenient and safe.This design USES a STC12C5202 single chip microputer as control core, transmit to MCU, the temperature of the temperature sensors through the single-chip microputer control LCD display the current temperature value shows, and use the Settings protection and alarm.When setting prote

7、ction, pyroelectric sensors will detect if an intruder broke into.If enter indoor, pyroelectric sensor will produce a signal, wireless transmission module will signal sent out, receive the alarm signal receiving module after decoding to single chip microputer for processing, single-chip microputer c

8、ontrol alarm lights at the same time a buzzer alarm.KeywordsMicrocontroller, wireless transceiver, temperature acquisition, intelligent household-. z目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26237 摘 要 PAGEREF _Toc26237 I HYPERLINK l _Toc7573 ABSTRACT PAGEREF _Toc7573 II HYPERLINK l _Toc29317 1 绪 论 PAGEREF _To

9、c29317 3 HYPERLINK l _Toc28518 1.1 研究意义 PAGEREF _Toc28518 3 HYPERLINK l _Toc22067 1.2 国外的开展现状 PAGEREF _Toc22067 3 HYPERLINK l _Toc2737 1.2.1 国外的开展现状 PAGEREF _Toc2737 4 HYPERLINK l _Toc28410 1.2.2 国开展现状 PAGEREF _Toc28410 5 HYPERLINK l _Toc18309 1.3 开展趋势 PAGEREF _Toc18309 5 HYPERLINK l _Toc19870 2 系统设

10、计 PAGEREF _Toc19870 7 HYPERLINK l _Toc27733 2.1系统根本方案 PAGEREF _Toc27733 7 HYPERLINK l _Toc7325 2.2 各模块的方案选择和论证 PAGEREF _Toc7325 8 HYPERLINK l _Toc18479 2.2.1 控制器模块 PAGEREF _Toc18479 8 HYPERLINK l _Toc11049 2.2.2 温度检测模块 PAGEREF _Toc11049 8 HYPERLINK l _Toc16470 2.2.3显示模块 PAGEREF _Toc16470 9 HYPERLINK

11、 l _Toc14578 2.2.4电源模块 PAGEREF _Toc14578 9 HYPERLINK l _Toc3943 2.2.5无线发送、接收模块 PAGEREF _Toc3943 9 HYPERLINK l _Toc20764 2.2.6入侵检测模块 PAGEREF _Toc20764 9 HYPERLINK l _Toc27373 3 硬件设计 PAGEREF _Toc27373 11 HYPERLINK l _Toc13853 3.1单片机根本电路 PAGEREF _Toc13853 11 HYPERLINK l _Toc10834 3.2温度测量电路 PAGEREF _Toc

12、10834 14 HYPERLINK l _Toc11607 3.3液晶屏显示电路 PAGEREF _Toc11607 18 HYPERLINK l _Toc8841 3.4按键电路 PAGEREF _Toc8841 20 HYPERLINK l _Toc12453 3.5电源电路 PAGEREF _Toc12453 21 HYPERLINK l _Toc17388 3.6 无线发送模块、无线接收告警模块 PAGEREF _Toc17388 21 HYPERLINK l _Toc32056 4 软件设计 PAGEREF _Toc32056 24 HYPERLINK l _Toc13342 4.

13、1 Keil 简介 PAGEREF _Toc13342 24 HYPERLINK l _Toc29304 4.2 Keil u Vision 3 介绍 PAGEREF _Toc29304 24 HYPERLINK l _Toc11256 4.3 DS18B20温度传感器的初始化 PAGEREF _Toc11256 24 HYPERLINK l _Toc2239 4.4软件设计方案 PAGEREF _Toc2239 25 HYPERLINK l _Toc25024 5 主电路仿真 PAGEREF _Toc25024 26 HYPERLINK l _Toc10031 5.1 Proteus仿真软件

14、介绍 PAGEREF _Toc10031 26 HYPERLINK l _Toc19005 5.1.1 Proteus简介 PAGEREF _Toc19005 26 HYPERLINK l _Toc6384 5.1.2 Proteus软件的使用 PAGEREF _Toc6384 26 HYPERLINK l _Toc3952 5.2 主电路仿真图 PAGEREF _Toc3952 27 HYPERLINK l _Toc9620 6 PCB设计 PAGEREF _Toc9620 28 HYPERLINK l _Toc20975 6.1 PCB设计软件简介 PAGEREF _Toc20975 28

15、 HYPERLINK l _Toc11641 6.2 PCB的EMC设计 PAGEREF _Toc11641 29 HYPERLINK l _Toc12854 6.2.1 元器件布局的根本原则 PAGEREF _Toc12854 29 HYPERLINK l _Toc29281 6.2.2 布线设计原则 PAGEREF _Toc29281 29 HYPERLINK l _Toc18796 6.2.3 印制电路板制作流程 PAGEREF _Toc18796 29 HYPERLINK l _Toc13717 6.3 PCB图 PAGEREF _Toc13717 30 HYPERLINK l _To

16、c13680 7 系统测试 PAGEREF _Toc13680 31 HYPERLINK l _Toc24651 7.1测试使用的仪器 PAGEREF _Toc2465131 HYPERLINK l _Toc14889 7.2 硬件电路调试 PAGEREF _Toc14889 31 HYPERLINK l _Toc20528 7.2.1 液晶屏显示模块的调试 PAGEREF _Toc20528 31 HYPERLINK l _Toc19049 7.2.2 画硬件电路时的调试 PAGEREF _Toc19049 31 HYPERLINK l _Toc28991 7.2.3 温度传感器的调试 PA

17、GEREF _Toc28991 31 HYPERLINK l _Toc7403 完毕语 PAGEREF _Toc7403 32 HYPERLINK l _Toc22348 参 考 文 献 PAGEREF _Toc22348 33 HYPERLINK l _Toc22061 附录1：实物演示图 PAGEREF _Toc22061 34 HYPERLINK l _Toc23788 附录2：程序清单 PAGEREF _Toc23788 35 HYPERLINK l _Toc22074 致 PAGEREF _Toc22074 43-. z1 绪 论1.1 研究意义当代家庭防盗贼的主要方式是以安装防盗平

18、安门、防盗锁为主,但是这些防盗设备主要是通过增加相应入室的难度来到达防盗目的。这种传统的安防系统在实际使用时暴露出很多缺点,且防盗效果往往不尽如人意。这种防盗方式不仅影响房屋的美观,而且在发生火灾等事故时,住户难以逃生,威胁人们的生命平安。因此,人们需要有新型的防盗系统-智能家居防盗报警系统。随着现代科技的快速开展，原来那些简单化、局部化的报警系统已向智能化、集成化的方向开展。当前市场上常规防盗报警系统主要的通信形式为家庭、以太网、集群系统等等，但是这些通信方式都存在各自的缺点。1盗贼在入室前比拟容易切断固定线或者恶意占线，使其在关键时刻失灵。2以太网和固定一样都面临着线路被剪切的问题，且以太

19、网不易被推广使用。3集群系统功耗相当大，其网络架设和管理维护费用很高，其正常使用需要购置固定的频点随着新器件和新技术的出现，家居安防系统将会更加智能化，选择智能家居防盗报警系统，也将为人们提供更加平安可靠的保障。智能家居安防系统将为我们的家庭构筑一道巩固的平安防线，有了它我们的生活将会更加美好。1.2 国外的开展现状 智能家居的开展主要分为三个阶段：首先是家庭电子化HomeElectronics阶段，这个时期主要是面向单个的电器，家庭电器之间并没有形成网络，亦没有大的联系。其次是住宅自动化HomeAutomation阶段，这个时期是面向功能的阶段，一局部的家庭电器之间形成了简单的网络，主要是为

20、了实现*个特定单一的功能，例如单一的自动抄表功能。最后是家居智能化欧洲称为SmartHome，美国称为WiseHouse阶段，这个时期是面向系统设计的阶段，系统通过家庭分布总线把住宅各种与信息相关的通信设备、家用电器、报警装置并到网络节点中进展集中的监控、管理，保持家电与环境的协调，提供生活、工作、学习以及娱乐的各种优质效劳，营造一种温馨舒适的家庭气氛。智能家居控制系统提供高效、舒适的家居环境，确保住户的生命财产平安；集中或远程调节家居环境的温度、湿度以及风的速度等，同时检查空气成分，提高空气质量；调节音响，电视等娱乐设施，愉悦心情；合理利用太阳能活周遭环境的变化，尽可能的节约能耗，到达合理利

21、用资源；提供现代化的通信、信息效劳。1.2.1 国外的开展现状1984年，世界上第一幢智能建筑在美国康涅迪格州落成，这栋意义非凡的建筑只是对一座旧式大楼的一定程度的改造而完成的。它只是采用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进展监控，并提供语音通信、电子、情报资料等方面的信息效劳。2000年，新加坡有近30个社区的约5000户家庭采用了这种家庭智能化系统，而美国的安装住户高达4万户。2003年，网络化家居的建立带来了高达4500亿美元的市场价值，这其中有3700亿美元是智能家电硬件产品的价值，剩余的局部则是软件和技术支持效劳的费用。现在，国外的智能家居系统技术己日趋成熟，预计今年，50%以

22、上的新房将具有一定的智能型家居功能。于此同时，由于技术的日益标准化，这些新型智能家居系统将比比尔.盖茨耗资6000万美元的高端别墅廉价得多。在智能家居系统研发方面，美国及一些欧洲国家一直处于领先地位。近年来，以美国微软公司及摩托罗拉公司等为首的一批国外知名企业，先后挤身于智能家居的研发中。例如:微软公司开发的梦幻之家、摩托罗拉公司开发的居所之门、IBM公司开发的家庭主任等均已日趋成熟的技术强占家居市场。此外，日新等国的龙头企业纷纷致力于家居智能化的开发，对家居市场更是跃跃欲试。目前市场上出现得智能家居控制系统主要有： 1*-10系统美国，该系统是利用电力线作为网络平台，采用集中控制方式实现。这

23、套系统的功能较为强大，与其它家居控制系统如ABB、C_BUS等比起来更容易接收，使用也相对简单。因为实现同样的功能，*-10家居控制系统是利用220v电力线将发射器发出的*-10信号传送给接收器从而实现智能化的控制，因此采用这套系统不需要额外的布线，这也是这套系统的最大的一个优势，因为其它系统根本上都需要布低压线，在墙上或地面开槽、钻孔，施工难度大、费用高、工期长。但由于缺乏在国市场推广的条件且价格昂贵，该系统在国应用极少。 2EIB系统德国，该系统采用预埋总线及中央控制方式实现控制功能。但由于其工程要求复杂严苛，并且价格较高，因此一直无法翻开国市场。 38*系统新加坡，该系统采用预处理总线跟

24、集中控制方式来实现功能。它的优点在于利用的产品对系统进展扩展，系统较为成熟，比拟适合中国国情。但是由于系统架构、灵活性及产品价格等方面还难以到达要求，所以目前在国还较少应用。1.2.2 国开展现状20世纪90年代后期，我国的智能小区日益兴起。众所周知，我国的智能化住宅建立最早起于、和等沿海城市，并逐渐向陆开展。在97回归之际，在建立部97跨世纪住宅小区案竞赛活动中，中皇广场被建立部科技委员会列为全国首家智能住宅示工程，揭开了全国智能小区开展的序幕。1999年，建立部勘察设计公司、建立部住宅产业化办公室联合组织实施全国住宅小区智能化技术示工程，标志着我国住宅小区智能化进入了一个新阶段。随着信息化

25、走进了千家万户，由国家经贸委牵头成立了家庭信息网络技术委员会，而信息网络技术体系研究及产品开发已经被列为了国家技术创新的重点专项方案。据建立部要求，截止今年，我国将有70%以上的家庭拥有Internet入网设备，大中城市中50%的住宅要实现智能化。我国的智能家居相对于国外起步较晚，尚未形成一定的国家标准。目前，主要采用国外的一些技术产品，但也有一些企业推出了自己的产品，主要有：(1)e家庭海尔，该系列产品以海尔电脑作为控制中心，各种网络家电作为终端设备，海尔移动作为移动数字控制中心。海尔在技术上同微软合作，利用微软的WindowsMe技术和海尔的网络家电，使e家庭已具雏形，已推出了网络洗衣机、

26、网络冰箱、网络空调、网络微波炉等一系列网络家电。2e-home数字家园清华同方，该智能家居控制系统是专门针对中国家庭设计的，遵循国际技术标准，采用嵌入式软、硬件技术，提供网络、网络节点及末端设备。产品以功能模块开发为主，基于国外成熟的智能家居标准之上。其智能家居控制系统主要有以下三个局部：A系列：遵循EIB协议的家庭控制产品，适用于中高档住宅区。B系列：遵循*-10协议的家庭控制产品，适用于中档住宅区。易家三代：配电箱集中安装式家庭控制产品。国各大软、硬件机构正在积极的研制、开发更为符合市场的智能化家居设备，以解决当前智能化产品实用性差、使用复杂及产品价格昂贵等缺点，而技术创新性也逐步向国际先

27、进水平靠拢，这样的未来值得期待。1.3 开展趋势 经过去年的哥本哈根会议，我国更加明确了节能减排，绿色建筑的目标，这就使住宅智能化凸显出了其合理规划，最大限度的节约能源的优势。如果我国大力推广绿色建筑，仅在铺设智能化系统上所需的新设备的生产上就有2000亿到3000亿人民币的新市场。而中国智能家居网络必在智能化住宅的框架下形成一个新型IT产业，而这一切必将对未来几十年我国房地产的安康有效开展起着深远的影响。-. z2 系统设计2.1系统根本方案根据题目设计，系统可以划分为单片机控制器模块，温度测量模块，液晶显示模块, 电源模块电路，入侵信号发送模块，无线接收及告警模块电路。模块框图如图2.1所

28、示。为了实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进展了论证。 电源模块 单 片 机 控 制 器温度采集模块无线接收模块按键电路模块LCD液晶显示电路模块热释电红外传感器+ 无线发送模块图 2.1 智能家庭控制系统框图功能说明： 温度实时监控系统主要是将温度传感器采集的温度显示在LCD液晶显示屏上。主机上有两个按键，功能分别是布防、去除布防及去除告警。当主机设置了布防功能后，此时热释电传感器监测是否有入侵者闯入，如果有入侵者闯入，则将信号经无线发射模块传输给主机，无线接收模块接收到信号后，识别具体是哪个位置有入侵者闯入，显示在主机上，同时通过蜂鸣器发出告警声并点亮警告灯作为指示。当需要关闭

29、告警时，按去除按键即可。2.2 各模块的方案选择和论证2.2.1 控制器模块方案一：采用FPGA现场可编程门阵列作为系统的控制器。它将所有的器件集成在一块芯片上，缩小了它的体积，增强了它的稳定性，而且能够利用EDA软件进展仿真和调试，以至于能够方便的实施功能的扩展。另外，FPGA能够实现系统的各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高， FPGA使用的输入方式为并行的，这样就很大的提升了系统的处理速度，适宜用来作为大规模的实时系统的控制核心局部。但是因为该设计对处理数据方面的速度的要求不是太高，FPGA高速处理的这一优点不能够充分的表达，并且由于其集成度高，使其本钱偏高，并且因为芯片的引脚很多，物体的

30、硬件电路板的布线比拟复杂，这样就对电路设计以及实际焊接的操作加重了负担。方案二:采用宏晶公司的STC12C5202单片机作为系统的MCU控制器。它具有算术运算能力强，编程方式自由灵活，算法实现容易，且技术成熟，体积小，具有功耗低，本钱低廉等有点，使其在各个领域应用广泛。综上所述，选择方案二，采用单片机构成系统控制局部。2.2.2 温度检测模块 温度检测模块用于测量温度。系统需要利用测温传感器检测出实时温度，使控制模块做出正确的反响。对于测温传感器的选择有以下几种方案。 方案一：采用根底模拟温度传感器。集成温度传感器LM35灵敏度为10mV每摄氏度，常温下测量精度控制在5以，电流消耗最大也仅有7

31、0UA,自身发热量对精度测量也会造成一定影响，所以其精度高。并且传感器输出的模拟信号还要交给AD转换器处理，使得外围电路复杂。 方案二：采用单总线可编程温度传感器测温度。DS18B20数字可编程温度传感器可测温围55125，在-10+85时精度为0.5。能够进展编程的分辨率的围在912位，相应的能够分辨的温度对应为0.5、0.25、0.125以及0.0625，能够进展高精度的测温。在9位分辨率的时候，能够温度值转换为数字所用的时间最多在93.75ms，在12位分辨率的时候，能够把温度值转换为数字所用时间最多在750ms，相比速度更快。测量结果将会以数字温度信号的形式直接输出，以一线总线串行的形

32、式输送到CPU，同时还可以传输CRC校验码，抗干扰以及纠错能力极其的强。所以其外围电路简单,精度很高,且编程也较容易,优势明显. 综上所述，选用方案二，利用单总线可编程温度传感器测量温度。2.2.3显示模块 方案一：使用传统的数码管显示。其驱动每段数码管大约10毫安,所以能耗很大,静态显示占用的端口多,动态显示又容易出现闪烁感。 方案二：采用LCD液晶显示屏来显示温度。由于液晶显示屏具有轻薄短小，低耗电量，显示稳定不闪烁等优点。画面效果好，显示的信息多,分辨率高，抗干扰能力强等特点。综上所述，选择方案二，采用液晶显示屏显示温度。2.2.4电源模块在本设计中，用于控制和运算的单片机以及液晶显示屏

33、都需要在+5V直流电压下才能工作，因此，这里需要一个能输出+5V的直流电压源。采用外接直流电源，输入7伏-9伏的直流电，然后输入芯片LM7805的输入脚后稳压输出为+5V。2.2.5无线发送、接收模块 方案一：采用2.4G无线传输方式，如Nrf2401模块进展告警信号的传输。优点：较为新颖的技术。缺点：本钱高，在本设计中不能表达其优点，本设计中不是大量数据传输，用此模块较为浪费。 方案二：采用400M无线发送、承受模块进展告警信号传输，优点：简单、本钱低，实用性好。综上所述，选择方案二，普通无线发送、接收模块进展告警信号的传输。2.2.6入侵检测模块 方案一：采用红外传感器架设在门、窗等地方进

34、展监测，当有入侵者闯入时，红外传感器发射的红外光被遮挡时，红外接收头接收到红外光后，三极管导通输出信号。因此可以利用输出的信号给无线发射模块，让无线发射模块发射信号给主机。其优点是价格相对廉价，缺点是容易受小动物、灯光等干扰。 方案二： 采用热释电红外传感器 它主要是由锆钛酸铅系瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等高热电系数的材料制成大小约为两平方毫米的探测元件。在每一个探测器中参加一个或者甚至多个探测元件，接着把两个探测元件的极性相反串联，从而抑制由于本身温度变高而带来的一些不必要的干扰。探测元件会把探测和接收到的红外辐射以电压信号的形式，再经过探头的放大器进展放大后向外输出。为了增加探测器的探测围，可

35、以在探测器的前面局部安装一个菲涅尔透镜，此透镜的材料是透明的塑料，造制成为一个显有特别的光学系统的透镜，如果将这种透镜和放大电路配合，至少能够将信号放大70db，则就可以探测到10-20米围人的行为。这种透镜菲涅尔透镜是由特殊的光学原理透镜做成，在探测镜头的前面局部产生两个区域，这两个区域是相互交替变化的，探测灵敏度以及接收灵敏度因此会提高。一旦有人在透镜前面出现时，从人身体发出的红外线将会连续地交替地从盲区进入高灵敏区，从而使所接收到的红外信号转变成以强弱交替的脉冲方式输入，增强它的能量幅度。人体辐射的红外线波长围为910um，然而探测元件的波长灵敏度的围是0.220um并且几乎不会发生变化

36、。在传感器的顶端局部开设了一个窗口，这个窗口装有滤光镜片。这个滤光片能够通过的光的波长在710um围，并且人体红外辐射的围就刚好包含这个围，对对于其它波长的红外线，就用滤光片去予以吸收，因此就这样形成了专门用来探测人体辐射的红外线传感器。优点是抗干扰能力强。综上所述，选择方案二。-. z3 硬件设计 整体电路如图3.1所示。由于板上芯片需求5V，所以采用三端稳压芯片LM7805，输入电源电压围为8V12V，经过分压电阻R1分压，防止在稳压芯片上承受过高压降导致发热量过大，输入的电源电压经过线性稳压芯片滤波后输出恒定的5V电压，为各芯片提供电源，D1发光二极管为电源指示灯，当接入电源后，开关翻开

37、，D1发光二极管点亮，表示开场供电。三个按键分别是加，减，确认，用于设置告警温度。当单片机启动后，读取当前温度值，并显示在液晶显示屏中。PT2262的地址码用拨码开关选择，这样可通过选择地址对应多台接收器。当有数据开场发送时，发光二极管D2点亮。图3.1 整体电路图3.1单片机根本电路图3.2单片机根本电路图STC12C5202单片机是一种性能高、功耗低的微控制器，电路如图3.2所示。该单片机具有2K 在系统可编程Flash 存储器，芯片上的存储区允许程序存储器在系统可编程。在单芯片上，拥有8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC12C5202可以给许多嵌入式控制提供较高灵活性和较有

38、效的解决方案。STC12C5202 的时钟可以降到0Hz，支持2种软件可选择的节电模式。在低功耗模式下CPU不工作，允许部数据存储器、定时器/计数器、中断串口、继续工作。在掉电的情况下，部数据存放器容被保存，振荡器被停顿，单片机所有的工作会被停顿，直到下一个中断的到来或硬件复位为止。STC12C5202单片机主要性能如下：1、速度高：增强型8051核；2、增加第二复位功能脚；3、增加了外部掉电电路检测；4、采用掉电模式可以降低功耗；5、工作频率：0MHZ到35MHz，是普通8051的10多倍；6、时钟：可以选择外部晶体或部RC振荡器；7、8到64K字节片Flash程序存储器，采用均衡擦写延长寿

39、命；8、1280字节片RAM数据存储器；9、芯片片自带EEPROM功能；10、两种方式系统编程：ISP / IAP，无需编程器/仿真器；11、8通道,16位高速AD转换器，速度可达250000次/秒,2路PWM还可当4路数模转换使用；12、4通道捕获/比拟单元，可用来再实现2个定时器或2个外部中断；13、3个16位定时器，兼容普通单片机的定时器,2路比拟器实现2个定时器；14、可编程时钟输出功能；15、硬件看门狗；16、高速SPI串行通信接口；17、全双工异步串行口；18、采用洛伊曼指令集构造，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令；19、通用I/O口，复位后为：准双向口/弱上拉可设置成

40、四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可到达20mA，芯片整个最大不得超过100毫安。STC12C5202单片机引脚功能描述如下：P0端口：单片机的P0口是一个双向I/O输入输出口。每bit能带动8个TTL逻辑电平。8位漏极开路设置，对P0端口写高电平时，端口被用来作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器被访问的时候，此端口也被作为低8位地址/数据复用。P0具有部上拉电阻的功能。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。P1端口部具有上拉电阻，有8bit双向输入输出端口，P1输出缓冲器能够驱动的TTL逻辑电平的个数

41、为4个。双向输入输出端写高电平，该端口上的上拉电阻拉高，则就能够用来作为输入。用作输入引脚被外部拉低变成低电平，由于自身部电阻的一些因素，输出电流。定时器/计数器2的外部计数输入和定时器/计数器触发输入2，具体如下表所示。当闪存编程和验证，双向输入输出端口地址来接收低8个字节。其端口引脚还具有第二功能，功能如表3.1所示。表3.1 P1端口引脚第二功能引脚号第二功能P1.0T2定时器/计数器T2的外部计数输入，时钟输出P1.1T2E*定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制P1.5MOSI在系统编程用P1.6MISO在系统编程用P1.7SCK在系统编程用 P2 口：P2口是一个具有部上

42、拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P2端口写1时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于部电阻的原因。访问外部程序存储器或用16bit地址对外部数据存储器进展读取，P2端口将高八bit的地址送出。在此应用中，P2 口发送高电平，使用的是很强的部上拉。在使用8位地址对外部数据存储器进展访问时，P2口将P2锁存器上的容输出。 P3 口：P3 端口是一个8 bit的具有部上拉电阻的双向输入输出口，P2 输出缓冲器可以驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写高电平时，端口将会被部上拉电阻拉高，从而可以用来作为输入口。作为

43、输入使用时，被外部拉低的引脚因为部电阻的一些原因，就会输出电流IIL。P3口也还可以作为STC12C5202特殊功能第二功能使用，如表3.2。在进展flash编程以及校验的时候，P3口同样也接收一些控制信号。表3.2P3端口引脚第二功能引脚号第二功能P3.0R*D串行输入P3.1T*D串行输出P3.2INTO(外部中断0)P3.3INTO(外部中断0)P3.4T0(定时器0外部输入)P3.5T1(定时器1外部输入)P3.6WR(外部数据储存器写选通)P3.7RD(外部数据储存器写选通)3.2温度测量电路数字温度传感器DS18B20电路如图3.3所示，其引脚如图3.4所示图 3.3温度传感器DS

44、18B20电路 图3.4 DS18B20引脚1、DS18B20的主要特性：1可适应3.0伏到5.5V宽围的电压，在寄生电源供电方式下可由数据线供电；2独特的单线接口双向通讯方式，DS18B20仅需要一条接口线便能和微处理器连接；3许多个该温度传感器可以并联在一个的三线上实现组网多点测温，多点组网功能；4)该温度传感器在实际使用的时候可以不借助其他的外围元件，使用传感元件和转换电路，使它们集成在形状像一只三极管的集成电路；5温围55到+125，在-10到+85时精度为正负0.5；6能够进展编程的分辨率为9到12位，于此相对应的可分辨温度对应的是0.5、0.25、0.125和0.0625，能够进展

45、高精度测温；7在9位分辨率的时候能够把温度转换为数字所用的时间最多在 95毫秒，12bit分辨率的时候能够把温度值转换为数字所用的时间最多在760毫秒，相比速度更快；8测量结果直接输出数字温度信号，用单线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有较强的抗干扰能力；9负压特性：当电源的极性被接反时，芯片不会被烧毁，只是不能正常工作。2、DS18B20部构造：主要包括64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器高位存放器和低位存放器、配置存放器四局部组成。DS18B20的外形及部构造如图3.5、图3.6所示。图3.5中引脚分别为：(1)DQ：数字信号输入/输出端；(2)GND：电

46、源地；(3)VDD：供电电源输入端。图 3.5 DS18B20的外形 图3.6 DS18B20部构造图3、DS18B20工作原理：DS18B20的读写时序和测温原理都与旧款的DS1820一样，只是得到的温度值的位数因分辨率不同，且温度转换时的延时时间由2秒钟减为750毫秒。 如图3.7所示，低温度系数晶振的振荡频率不容易受温度的影响，可以用来产生固定频率的脉冲信号再传送到计数器1。高温度系数晶振会受温度的影响，它所产生的信号将会作为计数器的脉冲输入。计数器1和温度存放器被预放在一个负的55所相对应的基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进展减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度存放

47、器的值将被加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开场对低温度系数的晶体振荡器产生的脉冲信号进展统计，采用此循环直到计数器2计数到0时，终止累加温度存放器值，这个时候温度存放器中的数值就可以用作所测温度。图3.7中的累加器的作用是用来补偿和修正在进展测温过程中的非线性。图3.7 DS18B20测温原理框图DS18B20有4个主要的数据部件：1光刻的只读存储器中的64位产品序列号在出厂前就已经光刻好了，就是这个温度传感器的地址序列码。64位光刻只读存储器的排列是：开场8bit作为产品的类型标号，接着的48bit是该只读存储器自身的序列号，最后8bit是前面56bit的循环冗余校验码。光刻只

48、读存储器的作用就是让每一个只读存储器都互不一样，这样的话就能够实现总线上可以挂接多个温度传感器的目的。 2温度传感器可以进展测量温度，以12bit转化为例：提供的话就用16bit符号扩展的二进制补码读数形式，表达的话就以 0.0525/LSB形式，其中S为符号位。表3.3 DS18B20温度值格式表这是12bit经过转化后所得的12bit数据，存储在温度传感器的两个8bit的数据存储器中，在二进制中，前面局部5bit是符号位，假设测得的温度大于零， 这5bit为0，此时如果把测到的数值乘于0.0525就可以算出实际温度；另外，如果温度小于0，这5bit为1，测到的数值则要取反加1再乘于0.05

49、25就可以可得到实际温度。表3.4 DS18B20温度数据表温度传感器的存储器 温度传感器的部存储器主要包括一个高速暂存数据存放器和一个EEPRAM,EEPRAM主要存放高温度和低温度触发器 高位和低位存放器和构造存放器。配置存放器 表3.5 配置存放器构造TMR1R011111 低5bit一直以来都是1，TM是测试模式位，作用是用来设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂的时候该位就已经被设置为0，用 户不要去随意改。R1和R0用来设置分辨率，如表3.6所示：DS18B20出厂时被设置为12位表3.6 温度分辨率设置表R1R0分辨率最大温度转换时间009位93.75m

50、s0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms高速暂存存储器 这种存储器由9个字节组成，其中的第九个字节是冗余检验字节。当发出温度转换命令后，经过转换从而得到的温度值存放在暂存存储器的第0和第1个字节，并且以二字节补码的形式。MCU要读到该数据则可以通过单线接口，注意的是读取时低位在前，高位在后。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将2进制位转换为10进制；另外，S=1，则要先将补码变为原码，然后再计算10进制值。表3.7 DS18B20暂存存放器分布存放器容字节地址温度值低位 LS Byte0温度值高位 MS Byte1高温限值TH2低温限值TL3配置存放器4保存5保存

51、6保存7CRC校验值8 1在寄生电源供电方式下 温度传感器从单线信号线上获取能量：在信号线处于高电平的时候就把能量储存在部的电容里，在信号线在低电平的时候就能够消耗电容上的电能从而到达工作，在高电平到来时给再给电容进展充电。 为了使温度传感器进展准确的温度转换，温度传感器的I/O线必须在温度转换期间提供能量，由于每个温度传感器在温度转换期间工作电流到达1毫安，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进展多点测温时，只靠4.7K欧姆的上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。因此，图4电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适合用在电池供电系统中。并且工作电源的幅度必须保证

52、在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够所得的能量也会降低，因此电源对温度影响使温度误差变大。 2温度传感器采用上拉供电方式 为了使温度传感器在转换周期中获得电流供给，当进展温度转换或拷贝到 E2存储器操作时，用场效应管把I/O线直接拉到电源电压就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝到E2存储器或启动温度转换的指令后，必须在最 多10微妙把I/O线转换到强上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供给不走的问题，因此也适合于许多点组网测温应用，缺点就是会要多占用一根输入/输出口线进展强上拉切换。 3DS18B20使用外部供电方式 当外部电源供电的时候，温度传感器的工作电源则直接由电源引脚接入，此时输

53、入/输出线不需要强上拉，当然也不会存在电源电流缺乏的 问题，可以保证 转换精度，同时在总线上，理论上能够挂接任意多个输入/输出传感器，组成组网测温系统。注意：如果是外部供电的方式，则输入/输出的地引脚不能悬空 ，不然的话就不能转换温度，而且所读取的温度老是错误值。采用外部电源的供电方式是温度传感器比拟好的工作方式，稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路简单，可以开发出稳定可靠的组网温度监控系统。毕竟比寄生电源方式最多接一根电源引线。在外接电源方式下， 可以充分发挥温度传感器宽电源电压围的优点，即使电源电压降到3V时，仍然能够保证温度量精度。 高速暂存器是9字节的存储器。开场两个字节包含被测温度的数字

54、量信息；中间3个字节分别是高、中、配置存放器的临时拷贝，每一次上电复位时被刷新；后3个字节未用，表现为全逻辑1；第9字节读出的是前面所有8个字节的校验和码，可用来保证通信正确。3.3液晶屏显示电路图3.8 液晶屏显示电路在本系统中采用液晶屏来显示当前的温度，如图3.8所示。图3.8中采用FM1602液晶屏来显示，电路中电阻R9、R10是液晶显示屏的比照度调节电阻，调节该电阻可以得到清晰的显示。为了节约功率，当无按键到达5分钟时候将液晶显示屏的背光灯关闭，采用单片机控制三极管Q1，到达关断液晶显示屏的背光电源。FM1602C实物如图3.9所示，各引脚情况如表3.8所示：图3.9 FM1602C实

55、物表3.8 FM1602C引脚说明管脚号管脚名称LEVER管脚功能描述1VSS 0V电源地2VDD+5V电源电压3VEE-玻璃的负电压 接单片机的4RSH/LL：指令代码输入H：数据输入5RWH/LL：写数据H：读数据6EH，H/L使能端，由高电平跳变为低电平时，液晶模块执行命令7D0H/L8位双向数据线8D1H/L9D2H/L10D3H/L11D4H/L12D5H/L13D6H/L14D7H/L15BL1-+0VLCD Power 背光16BL2-5V3.4按键电路图3.10按键电路按键电路如图3.10所示，单片机的P1的低4bit用来输入数据，当P1.0P1.1没有键按下时，他们将通过电阻

56、接电源将电平拉高，使P1.0P1.2维持高电平，当P1.0P1.2有键按下时，他们将通过按键将P1.0P1.2接通地，使P1.0P1.2为低电平，使P1口能有一个确定的状态，用来输入1或者0。3.5电源电路电源电路+5电源电路，其原理图如图3.11所示。+5电源主要用来给主电路供电。 图3.11 电路原理图 图3.12 LM7805外形图及引脚排列 LM7805的电路原理图如图3.11所示，外接电源从LM7805的1脚输入，电容C10，C11用来低频滤波，小电容用来进展高频滤波，分别滤掉输入与输出电路中的上下频干扰，使LM7805的3脚能稳定输出+5V。LM7805 系列为三端正稳压电路,能提

57、供多种固定的输出电压，具有过载保护电路含过流。当有散热片时可以输出电流可达 1安。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。3.6 无线发送模块、无线接收告警模块无线发送模块采用PT2262、PT2272编解码芯片，将温度告警信号编码后无线发送，此模块只需要提供5V电源电压，启动发送信号输入数据。无线接收模块接收到信号后经过数字解码芯片解码，获取到发送的数据，点亮LED同时驱动蜂鸣器告警。图3.13无线发送模块图3.14无线承受模块 编解码芯片是普城公司生产的低功耗通用编解码芯片，此芯片最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚任意组合可提供53144地址码,PT2262最

58、多可有6bit数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出。 编码信号由芯片PT2262发射。它由同步码、数据码、地址码一起，共同形成一个比拟完整的码字，解码芯片-PT2272的后面两个接收信号，它们的地址码需要经过两次比拟核对后，这时VT脚才会输出高电平，这时候的数据则将会输出高电平。 当发射机没有触发信号触发时，PT2262没有接通电源，它的17脚为低电平，所以此时的此发射电路处于不工作状态，当有外部入侵时，PT2262电路得电工作，其第17脚输出的是经过调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间发射模块起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间发射模块的高频发射电路不会振荡，这样说来意

59、思就是高频发射电路完全取决于PT2262的17脚输出的信号，从而对高频电路完成幅度键控相当于调制度为完全的调幅。转换电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换 Vcc +电源正端 Vss 电源负端 DIN 数据信号输入端，来自接收模块输出端 OSC1 振荡电阻输入端， 与OSC2 所接电阻共同决定振荡频率 OSC2 振荡电阻振荡器输出端 VT 解码有效则确认输出端常低解码有效则变成高电平瞬态 PT2272是一款用以解码的芯片，编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、 数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比拟核对后，VT脚才输出高电平，与此同时

60、相应的数据脚也输出高 电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，则此时315MHz的高频发射 电路处于不工作状态，当按下按键时，PT2262得电工作，其第17脚就会输出经过调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等 幅高频信号，相反，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路则会停顿振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完 成幅度键控ASK调制相当于调制度为100%的调幅。 无线发射模块的工作电压围比拟宽，一般为3到12V，当电压变化时发