基于单片机的火灾防盗监控系统的设计与仿真设计

基于单片机的火灾防盗报警系统设计摘要随着社会的发展，单个家庭的经济积累不断增加，人们越来越重视家庭灾害的防控。目前，家庭灾难主要体现在火灾和盗窃两个方面。因此，对这两种情况的预防和监测成为家庭防灾的重点。基于这种社会现象，本文设计了一个简单的防火防盗系统。本文分两部分设计，一部分是基于AT89S52单片机的火灾监测系统，可以监测系统故障和环境是否发生火灾。一旦发生火灾，将实现声光报警，并采取有效措施控制火灾的发展。将火灾防患于未然，确保人身和财产安全，最大限度地减少损失。另一部分是基于AT89C51单片机的防盗报警系统，集传感器检测技术、智能控制和无线电技术于一体。本文搭建了硬件电路，设计了软件程序，最后对软件进行了测试，主要模块采用Protues软件进行仿真。关键词：微控制器，传感器，火灾，门控，Protues目录1绪论 11.1引言 11.2项目研究背景及意义 21.3本文主要内容安排 42整体系统设计方案 62.1火灾监控系统总体设计 62.2火灾报警系统的类型和火灾探测器的选择 62.2.1火灾报警系统类型62.2.2火灾探测器原理72.3防盗系统的整体设计 82.4防盗系统主要功能模块设计 93系统硬件设计 103.1主要部件的选择 103.1.1核心处理器单片机的选择 103.1.2气体传感器的选择 113.1.3温度传感器的选择 123.1.4无线通信模块芯片的选择 133.1.5A/D转换芯片的选择 143.1.6键盘输入模块片选 143.2系统各功能子模块设计 153.2.1电源模块 153.2.2单片机结构及最小系统 163.2.3火灾探测器的设计 183.2.4RS232串口设计 183.2.5A/D模块设计 193.2.6无线通信模块 203.2.7电机驱动模块 203.2.8键盘电路设计 213.2.9EEPROM模块 224系统软件设计 234.1火灾监测部分主程序 234.1.1火灾监测主程序 234.1.2火灾监测各部分子程序 244.2防盗监控模块主程序 284.2.1防盗门控制主程序 294.2.2门控模块子程序 295系统调试 365.1调试工具 365.2调试过程 395.3Protues模拟 406总结 44附录 45参考文献 60到 611简介1.1简介针对目前火灾自动报警系统通信协议不一致、系统误报漏报频繁、智能化程度低、联网程度低、火灾探测报警在特殊恶劣环境下抗干扰能力强等问题，提出以满足国家要求。在消防规范的基础上，采用统一、标准、开放的通信协议。通过新技术、新工艺、新材料、新设备的应用研究，系统方案和设备选型的优化组合，可以提高火灾自动报警系统的工作。性能，降低维护成本和维护要求，向高可靠性、高灵敏度、低误报率、系统联网、技术智能化方向发展，为更好地预防和遏制建筑火灾提供有力保障，从而更好地保护生命财产安全国家和人民的安全[1]。这是火灾自动报警应用技术的研发趋势。家庭防盗系统近年来在世界和中国的快速发展，是信息技术发展寻找更广阔市场整合点的必然结果，是IT产业向传统住宅行业渗透的必然结果和人们的生活。家庭安防系统建设的目标是为人们提供“便捷高效的信息交流、安全舒适的居住环境、高效便捷的物业管理”。发展家庭安防系统是住宅产业现代化的必然选择。家用防盗系统是根据智能技术的不同功能和功能而开发的。小区报警系统的应用一般体现在三个主要方面：探测智能、监控智能和抗干扰智能。目前，欧美一些国家正在大力研究无线防盗探测报警系统。随着时间的推移，该产品也将发展成为中国的主流[2]。防盗报警产品整体发展趋势：从少防区（4防区）到多防区（16防区以上）；有线系统转GSM、总线系统、网络系统；从有线到无线；无线从单频点（315M）到专用频段（433M多频点），从单向/单工到双向/半双工或双工通信[3]。例如，主动式红外入侵探测器从传统型向编码调制式发展表明，随着技术的普及和报警产品应用范围的扩大，传统主动式红外入侵探测器产品存在的问题逐渐暴露出来。误报、漏报可更换同型号或同类产品；对于新的建筑结构，如现代造型的栅栏，不能安装使用；对于窗户、阳台等，无法有效预防；防御向室外防御的发展表明，室内防御的局限性日益显现，防御开始向室外/室外推进。但由于其产品检测原理的限制，其户外产品在防护效果、工作稳定性等各方面都不尽如人意。1.2课题研究背景及意义随着社会的发展，人们的活动空间和生活空间越来越大，安全问题也越来越重要。简单、经济的警报器成为家庭所需要的。而自1980年代以来，随着电子产品在人类生活中的使用越来越多，引发的火灾也越来越多，火灾隐患潜伏在我们的生活中。智能火灾报警系统不再是传统意义上的简单报警装置，而是融合了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器应用等各个领域的知识。随着科学技术的不断进步，值得一提的是，我国住宅建筑中几乎没有消防设施和消防设备，火灾报警系统必将得到更快的发展。与国外相比，我国的安全保障体系存在较大差距。目前，普通住宅的主要防盗措施仅限于防盗窗和防盗门。虽然它们有一定的防盗作用，但一旦发生灾害，逃生难度更大。此外，社区安全措施不足；居民安全意识有待提高；安防系统也急需普及。家庭防盗系统近年来在世界和中国的快速发展，是信息技术发展寻找更广阔市场整合点的必然结果，是IT产业向传统住宅行业渗透的必然结果和人们的生活。家庭安防系统建设的目标是为人们提供“便捷高效的信息交流、安全舒适的居住环境、高效便捷的物业管理”。发展家庭安防系统是住宅产业现代化的必然选择。家用防盗系统是根据智能技术的不同功能和功能而开发的。小区报警系统的应用一般体现在三个主要方面：探测智能、监控智能和抗干扰智能。目前，欧美一些国家正在大力研究无线防盗探测报警系统。随着时间的推移，这款产品在我国也将发展成为主流。如今，人们的生活已经从温饱到小康，大宗耐用消费品已经走进寻常百姓家。因此，人们会产生更强的安全意识，并逐渐接受在家里安装高质量、低成本、运行良好的安防系统。.同时，人类进入了21世纪，传统的防盗门窗越来越不能满足人们日常的防卫需求，因此人们迫切需要一种智能家居安防报警系统[4]。智能家居已经开始受到人们的关注。作为住宅不可分割的组成部分，安防系统也将向多功能、全方位、综合化、智能化方向发展。社区管理最重要的方面之一是确保住宅和居民的安全。现代生活格局中，邻居之间的交流越来越少，家庭生活越来越隐秘封闭。因此，小区的安防系统和智能管理系统是现代小区管理不可缺少的有机组成部分。考虑到设备成本和集中管理的需要，可以将周界报警探测系统和小区网络报警系统整合集成，形成综合防御体系。因此，住宅楼应配备安防和报警系统，以及早发现和报告盗窃和入室盗窃，通过社会力量和科技手段提高家庭抵御各种突发情况的能力。火灾是可燃物在时间或空间上不受控制地燃烧而引起的灾害，是威胁公共安全和社会发展的主要灾害之一。火灾，在给人类带来文明进步、光明和温暖的同时，在失控时也给人类带来了巨大的灾难。据统计，1970年代我国平均火灾损失不足2.5亿元，1980年代平均火灾损失接近3.2亿元。1990年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接损失平均每年超过10亿元，平均每年造成2000多人死亡。严峻的事实证明，随着社会和经济的发展，社会财富日益增加，火灾对人类、社会和自然的危害也在不断扩大。它不仅破坏物质财产，造成社会秩序混乱，而且直接威胁生命安全。给人们的心灵造成很大的伤害。残酷的现实让人们逐渐意识到监测、预警和消防的重要性。一个好的监控系统和及时的报警机制，可以大大减少人员上网，为社会减少不必要的损失。随着电子产品在人类生活中的应用越来越广泛，引发的火灾也越来越多，火灾隐患也潜伏在我们的生活中。智能火灾报警系统不再是传统意义上的简单报警装置，而是融合了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器应用等各个领域的知识。随着科学技术的不断进步，火灾报警系统将得到更快的发展[5]。单片机简称单片机（MicrocontrollerUnit），是一种集成电路芯片。它是将端口和中断系统、定时器/定时器等功能集成到一个硅芯片中的小型完整的计算机系统。采用单片机实现报警具有体积小、价格低、集成度高的突出优点。采用单片机开发防盗系统，可以使系统易于操作，成本较低，因此具有广泛的应用[6]。

1.3本文主要内容安排在深入了解家居防火防盗产品的现状后，发现防火防盗产品的种类很多，但大多是在有非法侵入的情况下，系统会发出声、光、电等报警信号，有的可实现外部报警世界上大部分系统都采用语音报警；一般布线一般在楼道，容易被小偷破坏，导致报警系统失灵；而这些系统只注重被动防御的思想，只有在灾难发生后才发出警报。针对上述问题，本系统通过手持设备以无线方式完成各项操作。当人们外出，家中长时间无人看管时，家中很容易成为小偷的目标。本课题设计的家庭智能火灾防盗报警系统的开发设计方案是基于单片机的。它采用无线通信和自动控制技术，通过无线网络将家中的异常情况和时间传送给用户或保安人员。是一款方便实用的火灾防盗报警系统，真正满足新时代居民的生活需求，真正实现智能报警的要求。针对家庭防火防盗系统的现状，从以下几个方面对系统进行了研究：(1)传感器部分的设计。选择和设计火灾和防盗传感器，对传感器的输出信号进行相应的处理，并通过单片机对处理后的信号进行转换、计算、存储和致。(2)系统硬件设计。研究满足系统需要的元器件及其工作原理，以及单片机的外围接口电路。主要包括无线通讯模块电路、火灾报警电路、非法入侵检测电路、门控电机驱动模块电路、键盘输入和LED显示模块等。(3)根据控制方案绘制软件流程图，编写程序，编译调试。编写软件程序，引导硬件实现系统所需的功能。单片机采用C语言模块化设计，增加了程序的可读性和可移植性。(4)系统软件可靠性设计。在本系统中，系统控制软件采取了一些切实可行的措施，包括使用结构化编程方法、软件陷阱和“看门狗”，以及合理安排中断。编写软件程序时避免嵌套中断和在中断中执行复杂任务综上所述，根据我对课题的研究和分析，本文的主要内容安排如下：第一章：绪论，主要阐述本研究的意义和背景，与本文的主要内容相关；第二章：整体系统设计，主要介绍所设计的防火防盗系统的结构和工作原理；第三章：硬件系统设计，主要设计整个系统的硬件电路；第四章：系统软件编程，主要编程；第五章：系统调试与仿真，主要是对软件系统进行调试，无误后烧录到单片机进行硬件调试，并对主要模块进行Protues仿真。2系统总体设计方案家庭智能火灾防盗报警系统是一种新型的电子安防报警系统。其开发设计方案参考了国外相关技术的开发，更好地立足于我国住宅建设的实际情况和各相关方面的协调发展。新时代，居民让家人更安全、更舒适、更方便、更环保。本文分别设计了防火和防盗两个模块。本章给出了火灾监控模块和防盗系统模块的总体设计方案。2.1火灾监控系统总体设计火灾报警系统一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成。火灾探测器将探测到的火灾信号转换成火灾报警信号，通过探测火灾探测器发出的物理化学现象（可燃气体）、烟雾（烟雾颗粒）、热量（温度）、光（火焰）等，传递给火灾。火。报警控制器。区域报警接收到火警信号后，经过分析处理后发出声光报警信号，集中报警是将接收到的信号以声光的形式显示出来[7]。整体电路设计框图如图2.1所示：传传感器放大电路A/D转换单片机状态指示声音报警温度显示按键图2.1系统原理及组成框图2.2火灾报警系统的类型和火灾探测器的选择2.2.1火灾报警系统的类型根据火灾报警系统中使用的探测器类型，火灾报警系统可分为以下四种：(1)感温火灾报警系统发生火灾时，燃烧的物质会产生大量热量，导致周围温度迅速变化。感温型火灾报警系统是一种火灾报警系统，它通过判断周围温度的变化做出响应，然后将温度变化转化为电信号，以达到判断和报警的目的。根据探测温度参数的不同，感温火灾报警系统一般可分为定温型和温差型。(2)感烟火灾报警系统烟雾是早期火灾的重要特征之一。火灾初期，由于温度较低，许多物质处于阴燃阶段，产生大量烟雾。感烟火灾报警系统检测空气中可见或不可见的烟雾颗粒，然后将烟雾浓度的变化转化为电信号触发报警。感烟火灾报警系统主要包括激光感烟、光感烟雾和离子感烟。(3)光敏火灾报警系统物质的燃烧不仅会产生烟雾和热量，还会产生可见或不可见的光辐射。光敏火灾报警系统通过响应火灾中产生的光特性，即扩散火焰的光强和闪烁频率来触发报警系统。根据感应的敏感波长，光敏火灾报警系统可分为对较短波长的光辐射敏感的紫外线报警系统和对较长波长的光辐射敏感的红外报警系统。(4)复合型火灾报警系统如果报警系统同时响应温度、烟雾和光辐射两个或多个参数，则为复合型火灾报警系统。目前，复合型火灾报警系统有感温感烟感、感烟感、感温感等多种形式。2.2.2火灾探测器原理火灾发生时，必然伴随着烟、热、火的产生，探测器对这些很敏感。当有烟雾、高温、火灾时，会改变正常状态，使电流、电压或机械部件发生变化或移位，然后通过放大、传输等过程发出警报，有的可以同时还会发出光信号，并显示火灾的位置和位置。火灾探测器主要分为三类：烟雾、温度和光辐射：(1)烟雾探测器。一种是离子烟雾探测器，它的外电离室有一个放射源镅241。电离产生的正负离子在电场的作用下向正负电极移动。正常情况下，外电离室的电流和电压是稳定的。一旦烟雾从外电离室逸出，干扰带电粒子的正常运动，电流和电压就会发生变化，破坏外电离室之间的平衡，从而发出信号。还有一种光电传感器检测器，它有一个发光元件和一个光敏元件。普通光源发出的光通过透镜投射到感光元件上，电路保持正常。如果有烟雾挡住它，到达感光元件的光线就会明显减弱，于是感光元件将光强的变化转化为电变化，并通过放大电路向人报警。还有一种类型的烟雾探测器称为管道吸入，其工作原理类似于光电感应探测器中的另一种散射类型。它通过烟雾的反射或散射产生光敏电流，主要用于船舶上。近几年也出现了激光烟雾探测器，也是利用光电感应原理。不同之处在于光源使用激光束。该探测器采用半导体器件，体积小、价格低、耐振动、寿命长，具有很大的发展前景。(2)温度检测器。一是利用金属热胀冷缩的特性。正常情况下，探测器的电路是断开的。当温度上升到一定值时，由于金属的膨胀和延伸，导体接通，发出信号。一种是利用某些金属的易熔特性将低熔点合金固定在探测器中。当温度升至其熔点(70-90°C)时，金属熔化，并且触点在弹簧力的作用下形成相位。触摸，电路接通，发出信号。这两种探测器都是恒温型的，即当外界温度超过一定限度时会报警；另一种是温差式，当温升超过一定值时会感应报警。如果两者结合起来，就变成了温差和恒温的结合。(3)光辐射探测器。一种是红外光辐射探测器。当物质燃烧时，化学反应产生的闪烁的红外光辐射使硫化铅红外光敏元件感应，并将其转换为电信号。放大后，可惊动人。另一种是紫外辐射探测器，利用有机化合物燃烧时火中的紫外光激发紫外光敏管的电极激发离子，并通过继电器等打开开关电路进行报警[8]。火灾报警器是重要的安全设备，应安装在所有重要场所，如大型物资仓库、隧道、大型船舶、高层建筑等。还可与自动灭火设备组成自动报警、自动灭火的“自动消防队”。2.3防盗系统总体设计本家用防盗报警系统是一种新型的电子防盗报警系统。该系统的设计基于AT89C51，结合传感器检测技术、智能控制和无线电技术组成防盗报警系统。系统整体构成主要包括防盗检测、断电保护及报警电路设计、密码控制电路（键盘输入和显示）、无线电控制四个模块[9]。具体原理框图如图2.2所示。EE2PROM存储电路门磁传感器探测编码解码信号接收信号发射AT89C51单片机的控制信号产生键盘输入与显示电机驱动LED指示灯现场报警图2.2防盗系统整体设计框图2.4防盗系统主要功能模块设计(1)门磁检测技术的本质是门磁开关，由永磁体和门磁主体两部分组成。当两部分接近时，处于报警等待状态，当相距一定距离时，触发报警系统。(2)数字芯片编解码技术编码芯片采用专用集成芯片VD5026，解码处理器采用与之配套生产的集成芯片VD5027。它们都是CMOS大规模数字集成电路。它们可以组合成一个发射和接收数字编解码系统。(3)无线发射和接收技术无线发射电路部分主要是利用高频功率放大器的原理制成，谐振功率放大器由LC谐振网络作为负载组成。无线接收电路由超再生接收、放大、整形和解码电路组成。经过一系列处理后，可以产生直接驱动报警电路的电信号。(4)智能报警技术在报警电路部分，555芯片构成多谐振荡器驱动声光报警，使报警功能更加智能化，可以随时准确掌握防盗情况[10]。

3系统硬件设计3.1主要设备选择3.1.1核心处理器单片机的选择单片机是集成了微处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM、EPROM）和各种输入输出接口（定时器/计数器、并行I/O、串口、A/D转换器）的微控制器的硅片芯片带脉冲调制器PWM等）。在火灾报警器的设计中，单片机是其核心部件。一方面需要接收传感器发出的温度和烟雾对应的模拟信号和故障检测信号，另一方面需要对这两个信号分别进行处理以控制后续电路执行相应动作;同时检查是否有按键请求。单片机在完成这些任务的过程中，特别是在信号处理中，比较浓度值并致到显示器后的软件实现比较复杂，要求单片机有更快的运算速度速度，以便检测人员更准确地观察烟雾浓度，并根据情况采取适当的措施。并考虑选择低成本实用的机型，为开发同系列的低功耗产品做准备[11]。根据多方面的比较，本设计选用ATMEL公司的AT89S52单片机作为控制器。AT89S52是一款低功耗、高性能的CMOS8位单片机，内置8kBytes（在系统可编程）Flash只读程序存储器，可反复擦写1000次。该器件采用ATMEL的高密度、非易失性存储技术，兼容标准的MCS-51指令系统和80C51引脚结构。该芯片集成了一个通用8位中央处理器和一个ISPFlash存储单元。功能强大的计算机AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供具有成本效益的解决方案。Flash存储空间，最大支持64K外置存储扩展。根据不同的运行速度和功耗要求，时钟频率可设置在0-33M之间。芯片资源有4组I/O控制口、3个定时器、8个中断、软件设置低能耗模式、看门狗和断电保护。它可以在4V到5.5V的宽电压范围内正常工作[12]。不断发展的半导体技术也使微控制器的功耗不断降低。根据本设计的具体情况，采用双列直插式DIP-40封装。AT89S52引脚排列如图3.1所示。图3.1DIP-40封装的AT89S52引脚图在智能防盗系统中，核心依然是单片机。主要负责控制键盘、显示器、无线通讯、电机驱动与声光报警模块配合。本系统选用AT89C51作为主控芯片。AT89C51是一款具有4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机，由于结合了多功能8位CPU和闪存在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一款高效微控制器[13]。AT89C51微控制器为许多嵌入式控制系统提供了一种灵活且廉价的解决方案。AT89S52是AT89C51的升级版，都是8051核心，52是51的增强版，S52比C51多了一个T2定时器，多了128B的RAM，多了4K的ROM，多了2个中断，多了1个看门狗.在掉电、数据指针等方面还是有一些改进的，S52的最大外接晶振可以达到33MHz，C51只有24MHz左右。另外，S52相比C51多了一个ISP功能，这是一个在线可编程的功能，是一个非常实用的功能。首先，它节省了购买程序员的钱。另外，对于买不起仿真器或者希望能在板子上调试的人（即插上成品电路板调试的人来说非常有价值），可以更新程序单片机随时插在电路板上，非常方便。当然，S51也有这个功能，但是C51和C52都没有[14]。在本文中，两个系统相互独立存在，不相互通信。3.1.2气体传感器的选择气体传感器是将一定的气体体积分数转换成相应的电信号的转换器。检测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体，干燥或冷却仪表显示部分。根据测量对象和测量环境、灵敏度、响应特性和线性范围，我选择TGS202气体传感器作为本次火灾探测的气体传感器。火灾中的烟气主要是CO和CO。TGS202气体传感器可以检测CO、CO、甲烷、瓦斯等多种气体，灵敏度高，稳定性好，适用于火灾中的气体检测。如上图所示，当TGS202检测到CO或CO时，传感器的电阻变小，V迅速上升。选择合适的电阻值，使当气体浓度达到一定水平（如CO浓度达到0.06%）时，V端获得合适的电压（设置为3V）。图3.2是TGS202检测电路。图3.2TGS202检测电路3.1.3温度传感器的选择DS18B20数字温度传感器连接方便，封装后可用于各种场合，如管道式、螺丝式、磁铁吸附式、不锈钢封装式、各种型号，如LTM8877、LTM8874等。它主要根据应用程序改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温、高炉水循环测温、锅炉测温、机房测温、农业大棚测温、洁净室测温、弹药库测温等不限温场合.耐磨耐冲击，体积小，使用方便，包装形式多样，适用于各种小空间设备的数字测温控制。DS18B20采用单线通讯接口。由于是单线通讯接口，必须先完成ROM设置，否则无法使用内存和控制功能。主要是先提供以下功能命令之一：(1)读ROM；(2)ROM匹配；(3)搜索ROM；(4)跳过ROM；(5)报警检查。如果该命令成功使DS18B20完成温度测量，数据将存储在DS18B20的内存中。控制功能指示DS18B20执行温度测量。测量结果将被放置在DS18B20内存中，而片上内存内容阅读器发出存储功能的命令，阅读器。温度报警触发器TH和TL有一个字节的EEPROM数据。如果DS18B20不使用报警检查命令，这些寄存器可用于一般用户存储目的。还包括片上配置字节，以理想地解决温度到数字的转换。写入TH、TL指令是使用带有配置字节的存储器功能来完成的。通过缓冲区读取寄存器。所有数据读取和写入都从最低位开始。DS18B20封装如图3.3所示：图3.3DS18B20封装图3.1.4无线通信模块芯片的选择本文选用nrf24L01作为门控系统的无线通信模块，nrf24L01是NORDIC公司生产的单片无线收发芯片，工作在2.4GHz-2.5GHz的ISM频段。无线收发器包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。输出功率通道选择和协议设置可以通过SPI接口进行设置。几乎可以连接各种单片机芯片，完成无线数据传输工作。极低的电流消耗：发射模式下发射功率为0dBm时的电流消耗为11.3mA，接收模式下的电流消耗为12.3mA，在掉电模式和待机模式下的电流消耗更低。NRF24L01主要有以下一系列优点：小尺寸，QFN204x4mm封装宽电压工作范围，1.9V~3.6V，输入引脚可承受5V电压输入(1)工作温度范围，-40℃～+80℃(2)工作频率范围，2.400GHz～2.525GHz(3)发射功率可选择0dBm、-6dBm、-12dBm和-18dBm(4)数据传输速率支持1Mbps、2Mbps[2](5)低功耗设计，接收时工作电流12.3mA，发射0dBm功率时工作电流11.3mA，掉电模式下仅900nA(6)126个通信通道，6个数据通道，满足多点通信和调频的需要(7)增强“ShockBurst”工作模式、硬件CRC校验和点对多点地址控制(8)数据包每次可传输1~32Bytes的数据(9)4线SPI通讯口，通讯速率最高可达8Mbps，适合与各种MCU连接，编程简单(10)工作频率、通讯地址、传输速率、数据包长度可软件设置(11)MCU可以通过IRQ管脚快速判断数据接收和数据致是否完成3.1.5A/D转换芯片的选择TLC549是TI生产的低成本、高性能8位A/D转换器。它采用8位开关电容逐次逼近法实现A/D转换，转换速度小于17us，最高转换速率为40000HZ，典型系统时钟为4MHZ，电源为3V至6V。它可以方便地使用三线串行接口与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统。图3.4是TLC549的引脚图。图3.TLC549的4引脚图3.1.6键盘输入模块片选本系统门控密码输入部分采用HD7279(A)和64个独立按键组成的键盘电路。HD7279(A)是一款带串行接口的智能显示驱动芯片，可同时驱动8位共阴极数码管（或64个独立LED）。].HD7279部分包含一个解码器，可以直接接受十六进制码。HD7279A还同时具有2种解码方式。地址等。其特点如下：(1)串行接口(2)每个bit独立控制解码/非解码和消隐闪烁属性(3)(循环)左移/(循环)右移指令(4)带段寻址指令，方便控制独立的LED(5)64键键盘控制器，包括去抖电路图3.5HD7279引脚图3.2系统各功能子模块设计3.2.1电源模块我使用的电源是输出7V的锂电池，本文涉及的电路中USB接口的电压为5V，单片机的电压为5V，所以我选择AMS1117进行稳压。图3.6输出5V电压如上图，图3.6是输出为5V的电路示意图。3.2.2单片机结构及最小系统AT89S52/AT89C51的结构图如下：图3.7AT89S52/AT89C51部分结构图单片机最小系统由单片机、外接晶振和复位电路组成。本系统使用的两颗单片机都需要5V供电，两颗单片机的外接晶振可以使用11.0592M无源晶振，且管脚布局相同，因此它们的最小系统可以相互转换[16].这里我们以AT89S52为例来说明最小系统的组成。图3.8是最小系统电路图。图3.8AT89S52最小系统AT89S52单片机采用40引脚双列直插式封装（DP）方式，其40个引脚按功能可分为3类：(1)电源和时钟引脚：Vet、Vss；XTAL1，XTAL2。(2)控制引脚：、ALE、/VP、RESET。(3)I/O口管脚：PO、P1、P2、P3，是4个8位I/O口的外部管脚。P0口（P0.0~P0.7共有8个引脚，即39~32脚）：为双向8位三态I/O口。访问外部存储器时，可作为时分低8位地址线和8位数据线；P1口（P1.0~-P1.7有8个引脚，即1~8个引脚）：P1口为8位双向I/O口，带有部分上拉电阻。每个位都可以用作可编程的通用输入/输出线。P2口（P2.0~p2.7共有8个引脚，即21~28个引脚）：P2口为8位双向I/O口，带有部分上拉电阻。访问外部存储器时，致高8位地址。P3口（P3.0~P3.7共有8个引脚，即10~17个引脚）：P3口为8引脚，带上拉电阻双向I/O端口。在微控制器中，这8个引脚有自己的辅助功能。大多数情况下，AT89S52单片机使用P3端口的第二个功能。表3-1列出了P3端口的第二个功能[17]。表3-1P3端口的第二个功能别针次要功能姓名P3.0接收端串口接收数据输入P3.1TXD串口致数据输出P3.2INT0外部中断0输入P3.3INT1外部中断1输入P3.4T0外部计数0脉冲输入P3.5T1外部计数1脉冲输入P3.6写写外设控制信号输出P3.7研发读取外围控制信号输出3.2.3火灾探测器的设计火灾是一种高频率的灾害，无论是电气设备、燃气泄漏还是人为原因都可能引起火灾。根据人们的经验，火灾初期报警，同时采取灭火措施，可以取得较好的灭火效果。本文使用的DS18B20用作火灾温度监测传感器。它是单总线结构，单片机只需要一根数据线。图3.9是DS18B20与单片机的连接图。2个端子直接连接到微控制器的引脚。图3.9CH376与MCU连接图3.2.4RS232串口设计为了方便上位机查看调试结果，我在整个系统中增加了一个串口来监控程序的运行情况。我们使用串行接口RS232进行数据通信。RS-232-C由美国电子工业协会（EIA）制定。串行物理接口标准。RS是英文“RecommendedStandard”的缩写，232是标识号，C是修订号。RS-232-C总线标准有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。其电路原理图如下：图3.10MAX232串口电路3.2.5A/D模块设计气体传感器检测到的电压信号是模拟信号，单片机无法直接识别。因此，经过放大电路后，将信号转换为A/D，将模拟信号转换为数字信号输入单片机。首先，对信号进行放大和滤波，得到我们需要的有用信号。图3.11显示了传感器和随后的放大和滤波电路。TGS202得到的模拟信号经过前置放大电路和后面的二阶低通滤波器进行排序后作为A/D的输入信号输出。图3.11传感器和后续放大滤波电路A/D模块将放大、滤波后的信号转换成数字信号，然后输出到单片机，单片机进行后续的数据处理和相关控制。图3.12是A/D模块的电路图。图3.12A/D模块电路图3.2.6无线通信模块本系统采用nrf24l01作为无线通讯控制模块，可通过手持微型无线电遥控器使报警器进入布防或撤防状态。闸机和控制端有一个nrf24l01模块，用于无线通信。nrf24l01使用spi接口与微控制器通信。由于AT89s52单片机上没有硬件spi，需要软件仿真，所以我选择了单片机的四个管脚P0.1到P0.3。作为模拟的spi口，图313是nrf24l01的连接图。图中J2为连接天线的引脚。图3.13nrf24l01连接图3.2.7电机驱动模块本文采用采用L297+L298的经典电路设计，具有外围元件简单、工作稳定性好的特点。L297+L298集成块专为步进电机驱动而设计。L298是双H桥驱动器。L298中包含的功率输出设备是在石英基板上设计和制造的。由于制造工艺的同一性，具有分立元件组合电路无可比拟的性能参数一致性，运行稳定。

L297是步进电机控制集成芯片（含环形分配器），可产生四相驱动信号，用于微处理器控制两相双极和四相单极步进电机。电机可以半步、正常和斩波驱动模式驱动，而片上PWM斩波电路内容以开关的形式控制电流。该器件仅需要时钟、方向和模式输入信号。相位由段产生，从而减轻了微处理器和编程的负担。本系统采用电机控制门锁的开闭，需要稳定的输出控制，故采用L297加L298电路，L297为步进电机控制器（含环形分配器），L298为双H桥驱动器。微处理器和由它们组成的双桥步进电机之间的接口如图3所示。这种方法的综合优点是所需的组件更少，从而组装成本低、可靠性高、占地面积小。并且通过软件开发，可以简化和减轻微机的负担。图3.14是电机控制电路图。图3.14电机控制电路L298芯片是一款高压、大电流双全桥驱动器，设计用于接受标准TTL逻辑电平信号并驱动继电器、圆柱形线圈、直流电机和步进电机等感性负载。有两个抑制输入使设备不受输入信号的影响。每个桥的三极管的发射极连接在一起，对应的外部端子可以用来连接外围的感应电阻。可以放置另一个输入电源以使逻辑能够在低电压下运行。L298芯片是采用双列直插式封装的集成芯片，具有15个引脚。3.2.8键盘电路设计键盘电路是人机对话的重要组成部分。主要实现向单片机输入数据和传送指令的功能。是人机交互不可缺少的输入法。键盘利用机械金属点的组合与断开来实现信息的输入。键盘其实就是一个开关，单片机根据I/O线的高低电平来判断一个按键的开关状态。微处理器使用的键盘有两种，一种是全编码键盘；另一种是非编码键盘。全编码键盘可以自动提供与硬件逻辑所按下的键对应的代码。此外，它还具有去抖动和多键、移键保护电路。这种键盘使用方便，但需要更多的硬件，价格也更高。单片机应用系统很少使用。非编码键盘只是提供行列矩阵，其他任务由软件完成。由于其经济实用性，该方法多用于单片机应用系统[18]。本设计中使用HD7279A键盘来减轻MCU的压力。它可以控制64个独立按键与8个数码管之间的通讯，并负责获取输入的密码并传递给单片机显示密码。比较控制门锁的开关。3.2.9EEPROM模块EEPROM（电可擦可编程只读存储器）是一种用户可更改的只读存储器（ROM），可以通过施加高于正常电压的电压进行擦除和重新编程（重写）。与EPROM芯片不同，EEPROM可以在不从计算机中移除的情况下进行修改。在EEPROM中，EEPROM的寿命是一个重要的设计考虑因素，因为计算机在使用时可以频繁地重新编程。EEPROM是一种特殊形式的闪存，其应用通常是个人计算机中用于擦除、写入和重新编程的电压。本系统主要使用EEPROM存储用户密码，配合键盘监控门锁。电路图如图3.15所示。SCL为同步时钟输入端，SDA为数据总线。与DS18B20一样，ST24C02B3也是单总线结构。图3.15EEPROM电路_

4系统软件设计上一章介绍了系统的硬件设计。完成系统的硬件设计后，下一步就是在系统硬件的基础上编写程序。本章主要介绍主控模块的单片机程序及部分功能模块。火灾监控和防盗监控基本功能的实现过程不同，本章我将一一介绍。但一般流程是一样的，都是先初始化硬件系统，然后等待传感器或输入设备获取外部信号，然后实现想要的功能。鉴于整个系统的硬件资源和实际应用有限，系统的软件设计部分没有嵌入任何操作系统，通过中断系统来调度每个任务。4.1火灾监测部分的主要程序4.1.1火灾监测主程序系统主程序流程图如图4所示。1、传感器首先要预热三分钟，因为传感器需要预热一段时间才能正常采集烟雾和温度信息。在预热的同时，对于传感器发热丝的故障检测，通过软件检测传感器发热丝或电缆是否断线或接触不良。程序初始化完成后，系统进入监控状态。AT89S52单片机实时监测传感器检测到的烟雾浓度和温度信号，将采集到的信号经过A/D转换、平均滤波、线性化处理，并将检测值与报警限值设定值进行比较。并判断是否报警，同时将检测到的温度和浓度信号致到显示通道，通过LED显示相关的温度和浓度。主程序还包括状态指示灯和按键功能、中断子程序等。当发生火灾时，传感器采集的温度会发生变化。当温度值达到设定值时，单片机会发出信号来控制状态指示等。警报响起后，我们需要关闭警报声，这需要一个按钮，由控制器控制单片机程序，按钮关闭后报警自动消除。这使得报警器的功能更加完善，给用户带来了方便。YY开始初始化传感器预热、故障检测键盘处理报警限设置报警子程序平均值法滤波线性化处理设置指示灯状态YN是否按下模式切换A/D转换N是否超过报警限浓度显示图4.1火灾监测主程序流程图4.1.2火灾监测各部分子程序(1)初始化子程序主程序初始化流程图如下图所示。这部分实现的功能包括各种I/O输入输出状态的设置、寄存器初始化、中断使能等。先设置定时器的工作模式，然后打开系统中断，以响应中断定时，随时间对气体浓度和温度进行采样。然后关闭蜂鸣器，打开绿灯，设置报警限位初始值。YYN开始定时器初始化开中断关闭蜂鸣器，打开绿灯设定初值是否保持报警初值返回图4.2主程序初始化流程图(2)过滤子程序在对气体浓度进行采样时，可能会遇到尖峰干扰现象。这种干扰通常只影响个别采样点的数据，得到的数据与其他采样点的数据有较大差异，需要进行处理。如果采用一般平均值法，干扰信号会对计算结果进行“平均化”，因此平均值法不易消除脉冲干扰引起的烟气浓度采样值偏差。因此，我们提出去极值平均滤波方法，即先比较N个采样数据，去掉最大值和最小值，然后计算剩余N-2个数据的算术平均值。该方法既能滤除脉冲干扰，也能滤除微小的随机干扰，从而保证报警器对烟雾浓度检测的准确性，降低误报和误报的可能性。操作流程如下图所示。首先设置采样次数，调用A/D采样子程序进行采样，每次采样后采样次数自动加1。当采样次数达到预设的采样次数时，对采样值进行处理。即先排序，去掉第一个和最后一个最大值和最小值，将剩余的第2个到第9个样本值累加求和，然后求平均值，最后将处理后的数据送入寄存器存储。YYN调用A/D采样将采样值排序求第二个到第九个采样值的累加和将累加和求平均值送入寄存器开始设定采样次数已达到设定次数到设定次数图4.3过滤子程序流程图(3)线性化子程序本文报警器使用的TGS-202传感器的电阻随着可燃气体浓度的增加而减小，因此输入到单片机的电压也随之减小。电压值与气体浓度之间存在非线性关系。为了实时显示烟雾浓度，需要对其进行线性化处理。在误差容限范围内，根据校准曲线的形状和单片机的处理能力，将曲线分成若干小段，每段分别按照分段线性插值法进行线性化处理。(4.1)式中，N为划分区间数，f(x)为实际烟雾检测浓度，x为实际气体检测浓度对应的电压值，xi为区间下限浓度对应的电压值,xi+1为区间的上限浓度。对应电压值，f(xi)为区间下限的烟雾浓度值，f(xi+1)为区间上限的烟雾浓度值。分段插值法线性化程序流程图如图4.4所示：开始读取滤波电压X返回差别并确定X所在的电压区间求电压值X与所在区间下限差Xm=X-Xi求X所在区间的上下限浓度值的差Z=f(Xi+1)-f(Xi)求上下限电压值的差Xd=Xi+1-Xi求Z与Xd的比值K=Z/Xd求K与X的和S=K*Xm求f(X)=f(Xi)+S保存浓度值图4.4线性化子程序流程图(4)报警子程序当烟雾浓度或温度值超过报警限值的设定值时，单片机收到信号控制蜂鸣器发声，相应指示灯闪烁提示操作人员采取安全措施或自动控制相关安全装置，从而确保生产安全，避免火灾。和爆炸事故。为防止误报，在程序设计中，对烟气浓度和温度进行快速重复检测，并进行延时报警，以区分管道内有烟气泄漏或临时打开阀门产生的可燃烟气微量损失，以防止误报。防止误报。.报警子程序的流程图如下图4-5所示。温度设置为100°C，烟雾浓度设置为0.06%。第一次采集后，延迟20s采集，对两次采集的数据进行分析判断。发出信号指示并启动警报。如果不一致，则需要进行检测和故障诊断。NNYNYYNNY开始读取处理后的气体浓度值或温度值烟雾浓度≥0.06％或温度≥100℃烟雾浓度≥0.06％或温度≥100℃延迟20秒后采集一组数传感器故障自诊断启动火灾报警器启动故障报警传感器有问题复位键是否按下返回图4.5报警子程序流程图4.2防盗监控模块主程序4.2.1防盗门控制主程序主程序首先对系统进行初始化，包括单片机的寄存器、外部引脚的设置、连接传感器的配置。然后显示模块显示初始值，并等待按键事件。如果有按键，则进行相应的按键处理。处理完按键事件后，继续等待下一个按键，如图4.6所示。详细的模块设计如下：初始化初始化显示处理键扫、求键号键处理有键按下否?输入键处理确认键处理修改密码键处理数字键处理开始NY图4.6主闸门控制程序流程图4.2.2门控模块子程序(1)数字密钥处理子程序数字密钥处理子程序用于修改或输入密码。分为两部分，一是输入密码，二是修改密码。其设计流程图如图4.7所示：首先会判断是否输入密码。如果输入了密码，它将保存输入的密码和密码的位数。如果没有输入密码，会判断是否需要修改密码。同理，调用密码修改程序，保存修改后的密码和密码位数。.YYN数字键处理子程序输入密码否？修改密码否？输入4~6位密码并保存密码与密码位数返回输入4~6位密码并保存密码与密码位数YN图4.7数字键处理子程序流程图(2)确认键处理子程序输入或修改密码时确认操作。程序流程图如图4.8所示。当确认输入完成后，如果正在执行输入密码的操作，则调用密码比较子程序；如果正在执行修改密码操作，按下按钮后将执行密码擦除和重写操作。YYN确认键处理子程序输入密码否？修改密码否？清改密标志返回调用密码比较子程序并清除输入标志YN图4.8确认键处理子程序流程图(3)密码判断子程序输入密码并按下确认键后，启动密码判断子程序，将从键盘获取的数字串与存储在EEPROM中的密码进行比较，返回成功标志。程序流程图如图4.9所示。密码判断程序入口密码判断程序入口输入位数[51H]=密码位数[50H]？原始密码指针R0、输入密码指针R1、比较次数R7初始化输入值@R1=密码@R0？R7-1=0?开锁，点亮指示灯，置锁状态标志位02H返回错误次数53H加1，置锁状态02H为0错误次数大于3否？报警，显示出错，延时5分钟后使系统复位YYYNNNNY修改指针图4.9密码判断子程序流程图(4)密码修改子程序执行密码修改任务，首先判断它们是否打开，即之前的密码是否正确，然后获取新密码，确认后执行擦除和重写。程序流程图如图4.10所示。NNNYY锁是否开？修改密码否？改密程序入口输入密码位数送R7、指针初始化输入4~6位新密码并保存密码新密码@R1覆盖原始密码@R0修改指针循环次数R7-1=0？返回NY图4.10密码修改子程序流程图(5)显示处理子程序显示模块需要实时显示当前的操作内容。该系统由HD7279控制。程序中只需要致相应的操作码即可。程序流程图如图4.11所示：Y显示程序入口显缓指针Y显示程序入口显缓指针R0、显示码R1、循环次数R6初始化返回置CS为低电平，并延时50us发显示码到7279，并延时25us@R0单元内容查表，将得到的字形码致至7279延时8us，去除片选信号，修改R0和R1R6-1=0？N图4-11显示处理子程序的流程图图4.11显示子程序流程图(6)电机驱动子程序单片机得到指令后，控制电机驱动控制步进电机，电机与锁芯连接，从而实现门的上锁和开锁状态。程序流程图如图4.12所示。电机驱动子程序电机正转电机驱动子程序电机正转电机反转延时5秒延时5秒电机停止电机停止返回图4.12电机驱动子程序流程图(7)键盘处理子程序HD7279与单片机通讯，操作相应的按键。单片机只需对HD7279致的代码进行检测和比较即可。该子程序的流程图如图4.13所示。键盘处理入口置7279的CS键盘处理入口置7279的CS有效，并延时50us致读键指令码15H到7279，并延时12us接收键值存于A中，CS信号置键标志00HA为FFH否清键标志00H由键值查键号返回NY图4.13键盘处理子程序(8)门磁检测及声光报警子程序门磁传感器检测到信号后，将采集到的数据进行放大滤波，经过A/D，然后致到单片机中断处理采集到的数据。如果超过限制，声光报警系统的使能端将被拉高。，从而开启声光报警系统。程序流程图如图4.14所示。声光报警子程序门磁检测子程序返回中断返回声光报警子程序门磁检测子程序返回中断返回555芯片使能置1驱动声光报警声光报警单片机外部中断检测到门磁信号和门磁传感器子程序流程图(9)无线通信子程序NYYNYYNY接收信号，开中断是否撤防锁开否？调用开锁子程序是否布防锁开否？调用上锁子程序中断返回NNY图4.15无线通信子程序流程图无线通讯模块在正常睡眠时，有信号时启动并接收。接收到数据后，产生中断，将数据传送给单片机。单片机对获取的数据进行比较，然后进行相应的操作。流程图如图4.15所示。5系统调试除了必要的硬件，单片机应用系统的开发也离不开软件。机器语言可以由单片机直接执行，但机器不易读写。在单片机应用系统开发初期，汇编语言多用作软件工具，而后期则广泛使用C语言，因为C语言是一种结构化的编程语言，具有极好的可读性和可移植性。，使用C语言编写单片机应用周期短，调试和故障排除也比较简单。因此，常用的单片机编程语言是汇编语言和C语言。本文中使用的AT89C52微控制器支持汇编语言、C语言或两者的混合编程。为了提高编写程序的效率，提高程序的可读性和可移植性，我们使用C语言作为开发软件。5.1调试工具1)单片机编程工具本系统的软件编程由KeilμVision4软件完成。KeilC51是美国KeilSoftware公司生产的兼容51系列的单片机C语言软件开发系统。与汇编相比，C语言具有功能性、结构性、可读性和可维护性。在性方面优势明显，易学易用。Keil提供完整的开发解决方案，包括C编译器、宏程序集、链接器、库管理和强大的仿真器调试器，它们通过集成开发环境(uVision)组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎是你的最佳选择。即使你不使用C语言，只使用汇编语言进行编程，其易用的集成环境和强大的软件仿真调试工具也会让你事半功倍。软件界面如图5.1所示。图5.1KeilμVision4软件界面2)单片机编程工具STC-ISP是专为STC系列单片机设计的单片机下载烧录软件。可下载STC89系列、12C2052系列、12C5410系列STC单片机。它使用方便，已被广泛使用。STC-ISP的操作界面如下：（1）打开STC-ISP，如下界面所示，在MCUType栏下选择单片机，如STC89C52RC：\o"查看图片"图5.2STC-ISP操作界面(2)根据你的9芯数据线的连接方式选择COM口。波特率一般保持默认。如果遇到下载问题，可以适当调整。选择如图所示的项目：图5.3STC-ISP操作界面（每个选项的设置）（3）首先确认硬件连接无误，如图点击“打开文件”，在对话框中找到你要下载的HEX文件：图5.4STC-ISP操作界面（下载HEX文件）\o"查看图片"

(4)选择下图所示的两个条件项，这样每次编译KEIL都可以自动将HEX代码加载到STC-ISP中，点击“下载”：图5.5STC-ISP操作界面（Download/Download）(5)手动按下电源开关，将可执行文件HEX写入单片机，如正在写入的程序截图所示：图5.6STC-ISP操作界面（正在编写程序）\o"查看图片"(6)编写完如图所示的程序后，目标板开始运行程序结果：图5.7STC-ISP操作界面（运行程序）\o"查看图片"

5.2调试过程系统综合测试是各模块测试成功后的联合测试。主要目的是测试系统是否能满足设计要求。全面调试是系统顺利完成的关键，也是调试过程中非常重要的一环。首先要保证程序的正确性，以火灾监控为例。编程界面最左边的部分就是本工程中包含的文件，如图5-8所示。它包含每个模块的子程序。中心是程序编写区，如图5.8所示，完成代码的编写。图5.8编程界面编写完主程序和所有子程序并编译程序后，在KeilμVision4中有一个调试工具栏，如图5-**所示。单击调试按钮，KeilμVision4将编译编程的程序。编译结果会针对当前程序指出错误和警告，如图5.9所示。根据显示的错误和警告进一步修改程序。图5.9编译器当编写的程序没有错误和警告时，将其下载到上面提到的带有STC-ISP的单片机中进行硬件调试。5.3Protues仿真Protues软件是英国Labcenter电子公司发布的EDA工具软件。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，还可以仿真单片机和外围设备。它是目前模拟微控制器和外围设备的最佳工具。虽然在国内的推广刚刚起步，但受到了单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发与应用的科技工作者的青睐。Proteus是全球知名的EDA工具（仿真软件），从原理图布局、代码调试到单片机与外围电路的协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现从概念到产品的完整设计。迄今为止，它是世界上唯一一个集电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件于一体的设计平台。其处理器型号支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。2010年将增加Cortex和DSP系列处理器，其他系列处理器型号将继续添加。编译方面，还支持IAR、Keil、MATLAB等多种编译方式。由于软件限制，并非所有硬件电路都可以仿真，本文仅对软件器件库中包含的器件进行仿真。如图5.10所示，模拟火灾监测中的温度测量及其报警部分。如图所示，显示模块实时显示当前温度。本系统的温度报警上限设置为70摄氏度。当温度超过70摄氏度时，会启动声光报警系统，启动声光报警系统。图中，端口红点为高电平，蓝点为低电平。图5.10火灾监测中的温度测量和报警部分在图5.11中，是门控的电子密码锁部分。由于protues中没有HD7279模块，所以暂时换成4*4矩阵键盘，显示模块暂时换成12864，方便观察。如图5.11所示，系统初始化后，等待输入密码。图5.11启动门控制电子密码锁部分点击设置按钮，进入密码设置界面，如图5.12所示为密码输入界面。输入8位密码后，会出现如图5.13所示的界面。重复输入以确认密码是否正确。如果密码相同，会跳转到图5.14所示界面，再次点击设置按钮确认更改，设置新密码后即可使用新密码。图5.16和图5.17分别是密码输入错误和正确时的界面。图5.12设置密码1图5.13设置密码2图5-14设置密码3图5-15设置成功图5.16输入错误图5-17输入成功6总结火灾报警和防盗报警器可以确保生产和生活的安全，避免火灾爆炸事故和气体中毒。本文在深入研究烟雾、温度传感器和报警技术的基础上，综合比较国外同类产品的技术特点，合理确定系统的设计方案，详细介绍了仪器和各部件的整体设计。分析与设计。经过本次毕业设计的努力，整个系统达到了预期的目标。本系统通过设计以AT89S52单片机为核心的火灾报警器，可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限值设置、延时报警等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。该报警电路结构简单，可维护性好。由于它实现了对普通环境中烟雾浓度和温度的实时监测，具有非常普遍的意义，可广泛应用于居民家庭、企事业单位的安全防御。但也有很多不足之处。由于电源的波动和传感器的电气特性，有时A/D转换结果波动很大，可能会造成误报。由于时间的关系，系统中的串口通讯功能没有实现，只实现了烟雾浓度、温度显示和按键控制。由于上述缺点的存在，系统还不够完善，需要进一步完善。通过这样的设计，我对这方面的知识有了更深入的了解和掌握，对这个专业也有了更深的认识，让自己更加热爱这个专业，并对本科四年的学习做了进一步的总结水平，我对自己也越来越清楚了。学习目标和方向。在设计过程中，我也学到了很多新知识，也有了很多感悟和经验。而且，我对工程设计的过程和步骤有了清晰的认识，为我以后的学习和研究打下了坚实的基础。

附录附录A电路原理图图1火灾监测电路示意图图2防盗监控电路示意图

附录BMCU编程程序/****************************消防模块主程序******************************/#include“reg52.h”#include"ds18b20.h"externuchar数据显示[5]；外部uint温度；ucharyanwu=50;sbitbaojing_CS=P1^0;无效的主要（）{uchartemp_yanwu;做{temp_yanwu=AD_Convert(); if(yanwu<temp_yanwu)//获取烟雾浓度 { baojing_CS=1;//时间可以声光报警 } 数据=temp_yanwu;延迟（300）；//延迟显示tmpchange();//温度转换tem_deal（临时）；//显示温度值展示（）;}而（1）；}/************************************************A/D，烟雾传感器模块******************************************/#include"intrins.h"#include"ds18b20.h"#include“reg52.h”#defineWait1us_nop_();#defineWait2us{_nop_();_nop_();}#defineWait4us{Wait2us;Wait2us;}#defineWait8us{Wait4us;Wait4us;}#defineWait10us{Wait8us;Wait2us;}#defineWait30us{Wait10us;Wait8us;Wait4us;Wait2us;}#defineN100/************定义接口总线**************/sbit时钟=P1^2;//时钟端口线sbit数据输出=P1^3;//数据输出线sbit芯片选择=P1^4;//片选线/************接口总线定义结束**********//*********函数名：ADCSelChannel*********功能：将指定通道的模拟量转换为数字量******************************************/无符号字符ADCSelChannel(void){无符号字符转换值=0;无符号字符i;芯片选择=1;//芯片复位芯片选择=0;芯片选择=1;时钟=0;等待4us；芯片选择=0;//芯片开始等待4us；//等待延迟for(i=0;i<8;i++)//输入采样转换时钟{时钟=1；时钟=0;}芯片选择=1;//开始转换等待10us；//等待转换结束芯片选择=0;//读取转换结果等待4us；for(i=0;i<8;i++)//{时钟=1；转换值<<=1;如果（数据输出）{转换值|=0x1;}时钟=0;}芯片选择=1;返回（转换值）；//返回转换结果}/************ADCSelChannel函数结束**********/无符号字符TLC549_GetValue(void){ 无符号字符转换值； 芯片选择=0；//打开片选 转换值=ADCSelChannel();//读取转换后的8位AD值 芯片选择=1；//关闭片选 等待30us；//等待转换结束到17us返回转换值；//返回转换结果}unsignedcharTLC549_Filter()//过滤函数{ 字符数,i,j; 无符号字符值_buf[N]; 无符号字符温度； 整数q; 整数总和=0； 对于(count=0;count<N;count++) { value_buf[count]=TLC549_GetValue(); 对于(q=0;q<10;q++) { 等待30us； }} 对于(j=0;j<N-1;j++) { 对于(i=0;i<Nj;i++) { 如果(value_buf[j]>value_buf[i+j]) { temp=value_buf[j]; value_buf[j]=value_buf[i+j]; value_buf[i+j]=温度；}}} for(count=1;count<N-1;count++) { sum+=value_buf[count]; 返回（无符号字符）（总和/（N-2））；}}}}无符号字符AD_Convert(void){ 无符号字符AD_Value； AD_Value=TLC549_Filter(); 返回AD_Value；}/*************************************************温度传感器模块************************************************/#include“reg52.h”#include"ds18b20.h"sbit