基于单片机的安防监控系统研究与设计

摘要近些年来，科技不断地发展，许多家庭已经进入了智能化时代。不管是在家中，还是在办公室，只要在手机上操作，就能够控制所有的电器，这种想法不再是天马行空了。智能化时代，利用声学通信，光学通信等技术手段相结合，根据人们的日常喜好，能将电器智能化，极大地方便了人们的生活。智能化时代，电的使用不可谓不重要，某些大功率电器的使用，使得发生电路故障的几率增大，从而引发一系列问题甚至是火灾，新闻报道中也不缺乏这类型的消息。对于这一现象，本设计主要对火灾报警系统进行了研究，通过使用STC89C52系列芯片，还有烟雾传感器，温度传感器等元器件，设计了一个主要能实现火灾监控的装置。它能够监控空气中异常气体的浓度判断是否有火灾的发生，并将一些异常情况反馈给操作者。市面上类似的装置较少，并且该系统实用性强，毫无疑问，它具有较大的市场需求。 关键词：STC89C52；温度传感器；气体传感器；安防系统ResearchanddesignofsecuritymonitoringsystembasedonMCUAbstractInrecentyears,withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,manyfamilieshaveenteredtheeraofintelligence.Nomatterathomeorintheoffice,aslongasyouoperateonyourmobilephone,youcancontrolalltheelectricalappliances.Thisideaisnolongeroutofthesky.Intheeraofintelligence,theuseofacousticcommunication,opticalcommunicationandothertechnicalmeans,accordingtopeople'sdailypreferences,canmakeelectricalappliancesintelligent,whichgreatlyfacilitatespeople'slives.Intheeraofintelligence,theuseofelectricityisnotunimportant.Theuseofsomehigh-powerelectricalappliancesincreasestheprobabilityofcircuitfailure,whichleadstoaseriesofproblemsandevenfires.Thistypeofnewsisnotlackinginnewsreports.Forthisphenomenon,thisdesignmainlystudiesthefirealarmsystem,throughtheuseofSTC89C52serieschips,aswellassmokesensors,temperaturesensorsandothercomponents,designedadevicethatcanmainlyachievefiremonitoring.Itcanmonitortheconcentrationofabnormalgasintheairtodeterminewhetherthereisafire,andfeedbacksomeabnormalconditionstotheoperator.Therearefewsimilardevicesonthemarket,andthesystemhasstrongpracticability.Thereisnodoubtthatithasalargemarketdemand.Keywords：STC89C52；Temperaturesensor；Gassensor；Securitysystem目录TOC\o"1-3"\h\u54361前言 前言1.1研究背景随着近年来各个国家对智能化技术的深入研究，在不久的将来，社会上将会到处见到智能化技术的产品。而智能化电器则会得到更大的普及，它会被安装在家家户户中，到时候家里所有的电器都会通过一定的技术手段连接在一起，操作者可以通过手机远程遥控它们，获取家里的一些实时动态，例如人们出门忘记带钥匙了，那么他就可以通过发送命令来开门。对于目前阶段来说，这系列的技术虽然还没得到普及，但是在一些富裕的人的家里已经开始实行了，这不是人们对未来的幻想。因此，引申出来的问题就是：随着电器的增加，功率不断增加，那么发生火灾的几率也将提高。曾经有人做过这方面的调查，他发现发生在家庭里的火灾几乎都是因为短路引起的，而造成更严重的损失都是因为处理不恰当。很显然，因为很多家用电器需要长期使用或者是处于休眠状态的，因为线路老化或者过载，都是极有可能造成短路现象的。但是我们可以做到的就是在发生灾害后立刻处理，从而把损失最小化。如果你细心留意，你会发现所有的商场，医院等很多公共场所，都是具有完美的消防设备的。当有火灾发生，设备会立马感知到，并且通知人来将火苗扑灭，若是此时发现灾情较晚了，别人也可以马上通知消防队们前来灭火，不会导致火势蔓延从而让其扩散，造成更大的伤亡。只是在市面上，这种设备很少，甚至能用在家庭里的，就更是寥寥无几。对此，研究出一款家用的设备，及时的控制灾害，具有重大的研究价值，总之，无论是在白天还是在夜晚，你离家出门或是在睡觉，安防监控系统都能够尽忠尽职地工作，时刻留意家中状况，这正是能为家人、家庭、财产所做的最有效的安全保护措施。1.2研究现状据了解，西方的一些发达国家，在火灾监控这部分的工作已经达到了完善的程度，他们并非是让家家户户都装上安防监控系统，而是在某个区域的中心设置了一个公共的监控系统，当其范围内某一户发生火灾时，这个系统就可以迅速且精确地检测到其具体位置，然后自动报警。这样的方式，能够使得在火灾发生的初期就被察觉，从而让消防员快速赶往火灾现场，能够在火灾形成蔓延之势前被扑灭，减少公民的人身财产的损失。它得到了广大居民的一致认可，也得到了很好的效果。反观我们国内的情况，就没有那么完善了。如果你细心观察，你会发现很多火灾报警装置只存在于医院、高楼大厦、大型商场和公共场所里，每一层楼都会在一些固定的位置放置消防栓，楼梯口的大门都是防火门，天花板顶零星分布着一些自动喷水装置。诚然，这一系列的措施对于小型火灾能够起到一定的控制作用。但是这样的配置，所花费的价格也比较高，况且每隔一段时间还要对系统进行升级维护，光是高昂的维护费用足以让一个普通家庭望而却步。虽然我们国家在这方面起步比较晚，但幸运的是它得到了广大研究人员的重视，也因而研究出了多种不同型号的安防监控装置，目前也在大力地发展并完善烟雾检测和温度检测等系统，还研发出许多种不同型号的防火装置，并且在很多地方发挥了它的作用。总而言之，我们国家在安防监控系统的领域上正在不断地追赶，寻求新的突破。1.3研究目的及其意义当前阶段，家家户户的电器不断添置，而且人们在外出时期也会有很多电器还是会处于工作状态，由于线路和设备的老化或者其他种种原因，发生火灾的可能性不容小视，所以设计一款新型的家庭安防监控系统的任务迫在眉睫。这款安防监控系统能够检测室内的异常情况，它能迅速做出响应通知操作者，能够在很大程度上减少人们的损失。毫无疑问，它具有很大的研究价值。1.4应解决的问题广泛性——要求家家户户都可以得到有效的保护。实用性——要求家家户户的系统能在实际可能发生异常的情况下及时反馈给操作者，而且需要操作简便容易上手。可靠性——要求系统所设计的产品经久耐用。经济性——要求系统造价在一般水平家庭可接受的程度。2系统设计方案分析安防监控系统一般是由控制器，报警装置，监控器件等元器件组成，其中最重要的毫无疑问就是监控器件，其类型和功能也各不相同，又分为烟雾检测，温度检测等多种方式[1]。根据一些人的反馈，结合了该产品的市场情况，得知这类型系统普遍存在的问题如下：1质量问题：市面上的安防监控系统五花八门，行外人士对此了解甚少，并且一般家庭也不会考虑安装和使用安防监控系统。而该系统最重要的功能就是能都正确地监控火灾的发生，有些系统却会因为天气过热或是一些特殊情况产生误报的现象，这是很严重的弊端。2寿命问题：市面上很多的安防监控系统出自不同公司，这使得它们没有统一的标准，而且安防监控系统的正常工作与否极其重要，它必须在一定的时间间隔接受系统维护与升级相关事项，这就给系统维护带来了一定程度上的困难。针对以上两点需求，结合自己的实际能力，设计了一种安防监控系统。这个系统可以通过检测空气中某种气体浓度和温度来判断异常情况的发生，以传感器为核心，将异常情况反馈给操作者。由于该系统一般是裸露地安装在墙上的，出于实用与美观的方向考虑，该系统需要在不影响其他功能实现的情况下做到体积尽可能小。图2.1系统框架图3系统硬件设计3.1STC89C52单片机系统设计STC89C52是一种微计算器，它的功耗很低，而且性能很高，运行频率峰值是35MHZ。它是STC公司生产的，具有8K字节系统可编程Flash存储器。而且STC89C52还可以降至0Hz静态逻辑操作，它支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，此时RAM内容将会被保存，振荡器将会被冻结，单片机的所有工作将会停止，直到下一个中断或硬件复位为止[2]。STC89C52主要参数如下：它是增强型8051单片机，指令代码能够完全兼容传统8051；5.5V～3.3V是它的工作电压；工频范围是0MHZ到40MHz，实际最多可达48MHz；用户应用程序空间是8K字节；片上集成512字节RAM；它有32个通用的输入输出口，复位后为：准双向口/弱上拉是P1/P2/P3，漏极开路输出是P0口。它们也可作总线扩展使用；ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）就可以下载程序，只需要几秒钟时间即可完成编译；具有带电可擦可编程只读功能；有3个16位的定时器/计数器，T0、T1和T2；外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，在掉电模式下可以通过外部中断低电平触发中断方式来进行唤醒；通用UART（通用异步收发传输器），还可使用定时器软件来实现多个UART；商业级的工作温度范围是0到75℃；采用PDIP（塑料双列直插式封装）[3]STC89C52单片机引脚说明：引脚引脚说明VCC供地电压GND接地P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2/INT0外部中断0P3.3/INT1外部中断1P3.4T0记时器0外部输入P3.5T1记时器1外部输入P3.6/WR外部数据存储器写选通P3.7/RD外部数据存储器读选通RST复位输入ALE/PROG地址锁存信号端PSEN外部程序存储器的选通信号EA/VPP外部访问允许XTAL1反向振荡放大器的输入，内部时钟工作电路的输入XTAL2来自反向振荡器的输出表3.1单片机引脚说明图3.1STC89C52单片机引脚图STC89C52单片机最小系统的由三部分组成，它们分别是复位电路、时钟电路、和电源电路。当具备以上条件后，就组成了一个完整的单片机最小系统，此时，这个单片机就能够正常地工作了。下图为单片机最小系统。图3.2单片机最小系统原理图单片机最小系统相关说明：单片机的电源引脚是VCC和GND，它们为单片机供电：复位电路由电阻R1、按键S1和电解电容EC1组成的，它能实现手动按键复位还有上电自动复位。系统上电复位按键接口显示采集到两个高端信号然后进行手动复位，也即时非自动的按键复位；系统检测到的电压由低电平上升到高电平的一段时间后，之后，系统将会通过电阻与接地之间形成一条通路，然后自动把高电平进行拉低，使得单片机从高电位变为低电位，从而就是给单片机自动进行复位即上电复位。时钟电路由晶振Y1、瓷片电容C1和C2组成。带芯片的数字电路若缺少时钟电路，它将无法正常工作，这就要时钟电路自动发出系统时间来解决问题。输入能够正常的时钟信号给控制芯片，使其正常工作。我们需要保证控制系统可以正常工作，同时也要使其工作效率变高。电容的作用是帮助晶振起振，控制器上电后，就能正常工作。JD1为单片机的下载接口[4]。3.2LED信号指示灯电路设计LED灯又名发光二极管，隶属于半导体二极管，通过它，光能就被转化成电能了。它跟普通二极管一样，均由一个PN结组成，故它也具有单向导电性。在电路中，电阻的作用就是限制电路中电流的大小，因此可以防止由于电流过大损坏电路的情况的发生，可以保护LED灯免受损害。如果拉低单片机的控制引脚，LED灯就会亮，否则灯不会亮。下图是它的具体电路原理图。其中LED灯的颜色或者数量是可以变化的。图3.3LED灯指示电路原理图3.3气体传感器模块设计本设计中所使用的气体传感器为MQ-2气体传感器。该气体传感器内含二氧化锡，这种成分在干净的空气中电导率很低，所以传感器处于污染气体中时，它的电导率将会随空气中污染气体浓度成类似于正比例函数的变化趋势。然后再利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[5]。该传感器对一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、液化气（主要成分为C3H8，C4H10等）的灵敏度很高。这种传感器不仅局限于此，它还可以检测到很多内含一氧化碳和可燃性气体，它具有极高的性价比。需要注意的是，在传感器通电约20s后，所测得的数据才准确，因为其内部有电热丝，且该传感器采用的检测方式是高低温循环检测方式。模块的工作参数如下：符号参数名称技术条件备注VC回路电压≤24V直流电VH加热电压5.0V±0.2V直流电或交流电均可RL负载电阻可根据实际调节RH加热电阻31Ω±3Ω室温下PH加热功耗≤900mW表3.2MQ-2传感器工作参数模块的工作条件如下：符号参数名称技术条件备注Tao使用温度-10℃—+50℃Tas储存温度-20℃—+70℃RH相对温度＜95%RHO2氧气浓度21℃（标准条件下）灵敏度检测会受氧气浓度影响最小值＞2%表3.3MQ-2传感器工作条件由上图表格我们可以分析得到的结论是，该模块可以在-10摄氏度到50摄氏度的环境下正常工作。MQ-2传感器会检测空气中的氢气（H2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH2）等气体的浓度，当达到了某个程度时会将异常情况反馈给操作者。图3.4MQ-2传感器正面实物图图3.5MQ-2传感器背面实物图3.4人体热释感应模块HC-SR505设计基于红外线技术的自动控制产品人体感应模块HC-SR505,它的灵敏度高，极为可靠，而且工作模式的电压几乎可以忽略掉。而且具有体积小，功耗低等许多优点，按照理论上来说它的感应范围达到了方圆3米左右。当输出高电平的时候就表明有人进入它的感应范围了，同理可知，当它输出低电平就是说明感应范围内没有人了。人体热释感应模块接口HC-SR505原理图如下图所示。由三极管9012驱动热释红外模块。当单片机控制引脚输出高电平，即表示有人被模块检测到了，如果没人被检测到则应该是输出低电平的。黄色LED灯为信号指示灯，灯亮代表热释模块检测到有人，灯不亮，代表热释模块没有检测到人。图3.6人体热释感应模块接口HC-SR505原理图图3.7人体热释感应模块HC-SR505实物图3.5GSM_SIM800系列模块电路设计

GSM模块把GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等元器件结合起来，它具有独立的操作系统、GSM射频处理。该模块还有很多其它实用功能，比如短信和语音通话功能[6]。概括地来讲，在该模块中加上键盘、显示屏和电池，就成为了一部手机。综上所述，它也能适用于各种小型产品设计需求。模块使用说明如果你观察到了以下情况：①接通电源后，看到绿灯开始闪烁并迅速熄灭，然后关机了；②开机正常后，发送短信进行数据传输突然关机了；上述两种现象的出现，在确保了SIM卡是正常的时候，通常是由于供电不足所造成的。电源需保证以下使用条件方可正常工作：a、电压为5V，如果电压过低，模块会不工作。b、电流应该保证具有2A左右的最大值。在开机的时候，所需要的的电流比较大，此时如果输出电流不够大，就会出现会电压跌落的现象，从而导致关机的情况发生。c、电源电流纹波（即电流中的高次谐波）也不能过大，如果电压波动大，也会导致关机的情况发生。下图是模块接口原理图图3.8模块接口原理图图3.9GSM模块实物图3.6实物展示及说明图3.10实物图如图3.10所示。单片机在上电后，先进行初始化，然后开始检测是否有人靠近，如果有人，指示灯会亮，当人离开一定距离后，经过一段时间，指示灯会灭掉。将打着火的打火机靠近MQ-2传感器，等待些许时间后，手机收到了内容为“Dangerous”的短信提醒。在打火机离开传感器后，短信的发送也会随之停止，如图3.11。图3.11短信提醒4系统软件设计本节将介绍系统的软件方面的设计，硬件系统和软件系统两个核心部分组成了一个齐整的控制系统[7]。如果你想要把该系统的设计功能最大化地发挥出来，那么还需要支持硬件平台的软件程序，也就是烧写到单片机内部的程序。4.1编写语言的选择由于整个程序比较复杂，而且运算量较大，因此编写的语言采用了C语言。众所周知，只论程序的移植性还有普及性，最受好评的一定会使C语言，它的编译器十分强化，几乎能跟大部分目标系统无缝衔接。C语言在功能、易读、移植、可维护性上有着十分明显的优势，C语言对于很多人来说非常友好，容易上手[8]。4.2Keil程序开发环境Keil就是本设计中单片机开发环境，它是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，提供了包括编译器、链接器、库管理和一个强有力的仿真调试器等在内的完整开发方案，一个名为μVision的集成开发环境，将这些部分组合在一起[9]。它的使用十分方便，而且，得益于它强大的软件仿真调试工具，你的工作量也很减少许多，间接让你节省更多时间，事半功倍。图4.1Keil开发界面图开始开始建立工程文件建立工程文件编写C语言编写C语言编译是否正确？编译是否正确？ NY下载到单片机下载到单片机调试是否正常？调试是否正常？ NY结束结束图4.2Keil软件开发流程图4.3STC-ISP程序烧录软件一个面对STC系列单片机而被设计出来的名为ISP的下载编程烧录软件，它在51系列产品的研发过程中获得了广大使用者的一致好评，性价比极高，是51系列单片机控制系统研发中必不可缺的一部分。可以通过下载器（即CH340等串口烧写模块）下载单片机程序。将单片机开发板和下载器以及个人电脑连接起来后，首先需要在软件中选择单片机的型号和串口号，然后设置波特率。再选在项目程序“hex（十六进制）”文件所在的地址，然后点击程序下载就可以了。首先需要在软件中选择单片机的型号和串口号，然后设置波特率。再选在项目程序“hex（十六进制）”文件所在的地址，然后点击程序下载就可以了[10]。4.4CH340串口程序烧写模块介绍该设计中对单片机程序的烧写，是通过CH340串口烧写模块来进行的。CH340串口烧写模块所用到的接口是USB接口，个人认为这种接口对于喜欢使用笔记本电脑的用户来说十分方便友好，解决了笔记本电脑用户对STC系列单片机的程序烧写问题，最重要的是这个下载器性价比极高，所以许多用户都把它认作是开发STC系列单片机的不二之选。CH340串口烧写模块特点：支持USB1.1或USB2.0通信；支持包括WIN98、WIN7在内的多种操作系统，还有在一些更老的操作系统上也能够使用；采用的供电口是USB口；在对芯片编程时不仅仅可以用目标系统的自身电源，还可以使用编程器从USB口给目标板供电。一般地，为了防止不能发生正常编程的事情发生，还要能保证目标板电流小于或等于500mA才行[11]；编程完成后，不能影响目标板中的程序运行；支持STC系列所有芯片的烧录；编程器提供3.3V和5V的电压输出接口；与并口编程相比较，它的速度更胜一筹，而且更具有稳定性，在很大的程度上给喜欢用笔记本电脑来操作的用户更多便利；串口模块接线说明如下CH340模块单片机开发板TXDRXD（单片机引脚P30）RXDTXD（单片机引脚P31）GNDGNDCH340串口烧写模块与单片机接线模块如下图所示图4.3CH340串口烧写模块4.5代码简介图4.4（a）在图4.4（a）中的代码所展示的是检测有人靠近时指示灯亮和异常气体报警的功能。先将引脚定义好，并且设置定时器计数，再把系统检测到异常气体后要接收警报信息的手机号设置好。提前对后面需要调用函数进行声明，就进入主函数。先是让定时器0初始化，输入低电平使得状态指示灯处于打开状态，设置一段短暂的延时，这是为了让GSM的工作状态稳定下来，此时，状态指示灯会熄灭掉。接下来进入主循环。系统会检测是否发送过短信到先前设定好的手机号码，然后判断是否有人靠近，若有人靠近，则会使状态指示灯亮起来。再设置一段比之前设置过的更长的短暂延时让GSM达到稳定，后清空计数，给状态指示灯高电平，使其关断。图4.4（b）图4.4（c）如图4.4（b）和4.4（c）所示，这里调用了先前声明过的定时器函数，定时器使用的是16位的，使用模式1。重新赋值20毫秒，令总中断，定时器中断和定时器开关处于打开的状态。这个中断函数的意思就是定时器在计数到20毫秒之后检测到人就继续执行先前的操作不改变，否则关闭指示灯，并且检测到了异常气体一秒后就发送短信上报。图4.5异常气体检测流程图图4.6人体检测流程图5系统可靠性设计安防监控系统的重要性不言而喻，故它的检测要求准确无误，必须是可靠的，否则它就失去了它的研究价值。因此可靠性是重中之重，所以，系统的硬件电路、软件系统的设计必须紧紧地贴着这两个重要指标来进行[12]。5.1系统抗干扰性设计安防监控系统主要进行家庭内的各种异常情况的检测。在此期间，信号或许会受到某些干扰，使其无法正常工作。在抗干扰方面，通常来说有两种措施，它们分别是硬件措施和软件措施，也有软硬件相结合的措施，两种措施各有各的优点和缺点。硬件抗干扰虽然会增加成本并且增加器件尺寸，但是抗干扰效率高；而软件抗干扰虽然说会降低系统的工作效率，但是它低成本的特点缺也赢得人们的认可[13]。5.1.1硬件抗干扰措施干扰的渠道有：供电系统的干扰，空间的干扰等。当你在设计印刷电路板的时候，如果电路板尺寸太大那么使用的印刷线条也会随之加长，这样的缺点就是抗噪声能力下降；相反地，如果电路板尺寸较小会使得它的散热功能受到影响，进一步会容易被其他线路干扰到[14]。综上所述，该系统设计电路板时，必须遵循器件模块化的原则，也就是说，将相互关联作用的元器件尽可能地靠近，容易产生噪声的元器件和功率较大的稍微原理单片机。同时，整个系统使用同一电源，还要保证良好的共地。5.1.2软件抗干扰措施软件抗干扰属于单芯片为计算机系统的自防操作，但是它有一个大前提：即系统中抗干扰软件不会因干扰而损坏。首先，在编程的时候一定不能随意跳转程序，这样不仅会让自己的思路紊乱，也会使得写出来的程序及其混乱复杂，不便于后期维护[15]。这些方法对软件抗干扰方案的实施有着十分重要的意义。在系统中把整个程序分解为若干个功能模块，每个功能模块是一个正规程序。对有用信号的接受产生损伤的信号为干扰信号，多呈毛刺状，而且作用的时间非常短，所以若要采集某一状态信号，一定要多次重复采集，只有连续两次采集结果一致时才能视为是有效的信号[16]；通常来说，有实际经验的人都习惯在各次信采集信号之间添加一段延时，以对抗宽度较大的干扰信号。还有一个就是利用CPU（中央处理器）抗干扰技术。CPU是高速数字器件，它里面容易受到干扰的是运算器和控制器等[17]。当有外界干扰串入的时候，CPU寄存器的内容就极有可能被改写，从而初始化错误，导致寻址失败的结果；CPU的正常工作也很有可能受到干扰的影响进而中断。系统采取的措施是在各段程序中，对单片机及片外扩展器件的各种功能、断口、状态等采集永久性的设置[18]。系统不仅要保证上电后，系统要初始化，而且在程序中每次使用某种功能的时候，都要再一次对相应的控制寄存器设定其动作模式。5.2提高元器件的可靠性提高系统中所有元件的质量来提高系统可靠性，这不失为一个好方法。所采取的措施有：（1）选用高质量的接插件，即使出现一两个劣质产品，也可能使你的努力功亏一篑；（2）选用合格的电子元器件；（3）设计时，技术参数留有一定的余量；（4）提高印刷板的组装质量，在焊接时严格要求自己，杜绝虚焊等现象的发生[19]。6系统测试经过了初步的分析设计后，为了增加容错率，让问题得到即使分析和解决以防造成问题的堆积，我采取了软硬件制作同时进行的方法。理论上来说我不会因为一些琐碎的问题而需要从头开始检查整个电路，还给我后面节省了大量的调试工作。6.1焊接根据实际情况分析，本产品可以直接使用万用板焊接。在焊接过程中应接受的一个思想就是尽可能地使用模块化焊接，这样做的好处可以使得布线美观且焊接的过程中不会遗漏某些部件[20]。在设计电路板和焊接电路板时需要遵循的一个原则是，先把器件较大的放置进去，然后再到小的器件。而且，焊接的过程中要把不同的模块放置的地方分配出足够的空间，在进行局部的焊接。还应该留意的是电烙铁的温度应该视情况而定适度地提高一些，一开始我是用的温度档位是250摄氏度档位，此时焊锡熔化的时间稍微有点长，效果不是很理想，所以经过了多次实践后发现换成300摄氏度档位后，效果比较合适。焊接过程中，由于热传感器和气体传感器是垂直焊接的，这样可能会由于某些原因磕碰到器件导致器件脱落，因此使用了热熔胶将其稍加固定。6.2调试过程中发现的问题及解决方法硬件电路的详细检测问题。要想整个系统正常工作，正确地接线是不可回避的问题。所以一定要仔仔细细地检查所需要的用到的元器件是否有缺少的，还有焊接的接线的问题也要特别留意。根据个人以前的经历，虚焊短路短路现象的发生往往也是最致命的。在我检查焊接问题的过程中，果然发现了小毛病。因为其中两根线比较细，然后把它们跟别的线接在了一起。而且由于焊接水平有限，在焊锡焊上去后如果不会妨碍到下一步的焊接操作，最好先不要把引脚剪掉，防止后面发现有失误后无法采取有效的补救措施。在发现了这些问题后，我对其中一些不完美的地方又重新焊了一遍，最终确保没有错误出现。7总结与展望社会上每年都会发生不计其数的火灾，其中大部分都发生在家里，在医院，商场等公众场合都会有类似的安防监控装置，当有发生火灾的征兆时就会迅速地检测到异常状况，让灾害在初期就被控制下来，真正有效地保护了人身和财产的安全。本设计就是以这样的实际情况来进行研究，并利用STC89C52单片机，外接温度传感器等设备，设计并制作了一套相对较经济的安防监控系统。经过了实物的测试后，该系统可以检测到室内温度和异常气体的浓度，还能将异常情况反馈给操作者。这个系统性价比高，对于一般的家庭较友好，将其应用在家中，就等于是给家庭加上了又一重保险，当事故发生时使人能够及时知悉并在灾害发生的初期能够控制住，真正做到了防患于未然。相信在不久的将来，这款经济且方便的系统会走进千家万户，在需要它的地方发挥出很大的作用。同时，也希望类似的产品也能被相关研发人员重视，造出更加方便智能的产品。

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附录附录1原理图

附录2PCB图

附录3序号元器件型号标志数量1无极性电容30PC1,C222DC座（小）DC座（小）DC113极性电容10uFEC114下载口2.54排针3pinJD115LED灯REDLED116LED灯YellowLED2,LED327直插三极管9012Q118电阻10KR119电阻1KR2,R3,R4310按键BUTTOMS1111电源开关SW-DPDTSW111251单片机STC89C52U1113热释红外模块热式红外MODEU2114GSM短信模块GSM_MODEU3115甲烷CO传感器模块MQ-2U4116晶振11.0592MY1117GSM天线//1182.54单排座3pin/4192.54单排座4pin/220IC座40pin/121覆铜板或万用板//122特制粗线USB线_小头//123导线（只万用板有）//124焊锡//1元器件清单

附录4实物图

附录5代码清单

电脑故障检测卡代码表

1、特殊代码"00"和"ff"及其它起始码有三种情况出现：

①已由一系列其它代码之后再出现："00"或"ff"，则主板ok。

②如果将cmos中设置无错误，则不严重的故障不会影响bios自检的继续，而最终出现"00"或"ff"。

③一开机就出现"00"或"ff"或其它起始代码并且不变化则为主板没有运行起来。

2、本表是按代码值从小到大排序，卡中出码顺序不定。

3、未定义的代码表中未列出。

4、对于不同bios（常用ami、award、phoenix）用同一代码代表的意义不同，因此应弄清您所检测的电脑是属于哪一种类型的bios，您可查阅您的电脑使用手册，或从主板上的bios芯片上直接查看，也可以在启动屏幕时直接看到。

5、有少数主板的pci槽只有一部分代码出现，但isa槽有完整自检代码输出。且目前已发现有极个别原装机主板的isa槽无代码输出，而pci槽则有完整代码输出，故建议您在查看代码不成功时，将本双槽卡换到另一种插槽试一下。另外，同一块主板的不同pci槽，有的槽有完整代码送出，如dell810主板只有靠近cpu的一个pci槽有完整代码显示，一直变化到"00"或"ff"，而其它pci槽走到"38"后则不继续变化。

6、复位信号所需时间isa与pci不一定同步，故有可能isa开始出代码，但pci的复位灯还不熄，故pci代码停要起始代码上。

代码对照表

00.已显示系统的配置；即将控制INI19引导装入。

01处理器测试1，处理器状态核实,如果测试失败，循环是无限的。处理器寄存器的测试即将开始，不可屏蔽中断即将停用。CPU寄存器测试正在进行或者失败。

02确定诊断的类型（正常或者制造）。如果键盘缓冲器含有数据就会失效。停用不可屏蔽中断；通过延迟开始。CMOS写入／读出正在进行或者失灵。

03清除8042键盘控制器，发出TESTKBRD命令（AAH）通电延迟已完成。ROMBIOS检查部件正在进行或失灵。

04使8042键盘控制器复位，核实TESTKBRD。键盘控制器软复位／通电测试。可编程间隔计时器的测试正在进行或失灵。

05如果不断重复制造测试1至5，可获得8042控制状态。已确定软复位／通电；即将启动ROM。DMA初如准备正在进行或者失灵。

06使电路片作初始准备，停用视频、奇偶性、DMA电路片，以及清除DMA电路片，所有页面寄存器和CMOS停机字节。已启动ROM计算ROMBIOS检查总和，以及检查键盘缓冲器是否清除。DMA初始页面寄存器读／写测试正在进行或失灵。

07处理器测试2，核实CPU寄存器的工作。ROMBIOS检查总和正常，键盘缓冲器已清除，向键盘发出BAT（基本保证测试）命令。.

08使CMOS计时器作初始准备，正常的更新计时器的循环。已向键盘发出BAT命令，即将写入BAT命令。RAM更新检验正在进行或失灵。

09EPROM检查总和且必须等于零才通过。核实键盘的基本保证测试，接着核实键盘命令字节。第一个64KRAM测试正在进行。

0A使视频接口作初始准备。发出键盘命令字节代码，即将写入命令字节数据。第一个64KRAM芯片或数据线失灵，移位。

0B测试8254通道0。写入键盘控制器命令字节，即将发出引脚23和24的封锁／解锁命令。第一个64KRAM奇／偶逻辑失灵。

0C测试8254通道1。键盘控制器引脚23、24已封锁／解锁；已发出NOP命令。第一个64KRAN的地址线故障。

0D1、检查CPU速度是否与系统时钟相匹配。2、检查控制芯片已编程值是否符合初设置。3、视频通道测试，如果失败，则鸣喇叭。已处理NOP命令；接着测试CMOS停开寄存器。第一个64KRAM的奇偶性失灵

0E测试CMOS停机字节。CMOS停开寄存器读／写测试；将计算CMOS检查总和。初始化输入／输出端口地址。

0F测试扩展的CMOS。已计算CMOS检查总和写入诊断字节；CMOS开始初始准备。.

10测试DMA通道0。CMOS已作初始准备，CMOS状态寄存器即将为日期和时间作初始准备。第一个64KRAM第0位故障。

11测试DMA通道1。CMOS状态寄存器已作初始准备，即将停用DMA和中断控制器。第一个64DKRAM第1位故障。

12测试DMA页面寄存器。停用DMA控制器1以及中断控制器1和2；即将视频显示器并使端口B作初始准备。第一个64DKRAM第2位故障。

13测试8741键盘控制器接口。视频显示器已停用，端口B已作初始准备；即将开始电路片初始化／存储器自动检测。第一个64DKRAM第3位故障。

14测试存储器更新触发电路。电路片初始化／存储器处自动检测结束；8254计时器测试即将开始。第一个64DKRAM第4位故障。

15测试开头64K的系统存储器。第2通道计时器测试了一半；8254第2通道计时器即将完成测试。第一个64DKRAM第5位故障。

16建立8259所用的中断矢量表。第2通道计时器测试结束；8254第1通道计时器即将完成测试。第一个64DKRAM第6位故障。

17调准视频输入／输出工作，若装有视频BIOS则启用。第1通道计时器测试结束；8254第0通道计时器即将完成测试。第一个64DKRAM第7位故障。

18测试视频存储器，如果安装选用的视频BIOS通过，由可绕过。第0通道计时器测试结束；即将开始更新存储器。第一个64DKRAM第8位故障。

19测试第1通道的中断控制器（8259）屏蔽位。已开始更新存储器，接着将完成存储器的更新。第一个64DKRAM第9位故障。

1A测试第2通道的中断控制器（8259）屏蔽位。正在触发存储器更新线路，即将检查15微秒通／断时间。第一个64DKRAM第10位故障。

1B测试CMOS电池电平。完成存储器更新时间30微秒测试；即将开始基本的64K存储器测试。第一个64DKRAM第11位故障。

1C测试CMOS检查总和。.第一个64DKRAM第12位故障。

1D调定CMOS配置。.第一个64DKRAM第13位故障。

1E测定系统存储器的大小，并且把它和CMOS值比较。.第一个64DKRAM第14位故障。

1F测试64K存储器至最高640K。.第一个64DKRAM第15位故障。

20测量固定的8259中断位。开始基本的64K存储器测试；即将测试地址线。从属DMA寄存器测试正在进行或失灵。

21维持不可屏蔽中断（NMI）位（奇偶性或输入／输出通道的检查）。通过地址线测试；即将触发奇偶性。主DMA寄存器测试正在进行或失灵。

22测试8259的中断功能。结束触发奇偶性；将开始串行数据读／写测试。主中断屏蔽寄存器测试正在进行或失灵。

23测试保护方式8086虚拟方式和8086页面方式。基本的64K串行数据读／写测试正常；即将开始中断矢量初始化之前的任何调节。从属中断屏蔽存器测试正在进行或失灵。

24测定1MB以上的扩展存储器。矢量初始化之前的任何调节完成，即将开始中断矢量的初始准备。设置ES段地址寄存器注册表到内存高端。

25测试除头一个64K之后的所有存储器。完成中断矢量初始准备；将为旋转式断续开始读出8042的输入／输出端口。装入中断矢量正在进行或失灵。

26测试保护方式的例外情况。读出8042的输入／输出端口；即将为旋转式断续开始使全局数据作初始准备。开启A20地址线；使之参入寻址。

27确定超高速缓冲存储器的控制或屏蔽RAM。全1数据初始准备结束；接着将进行中断矢量之后的任何初始准备。键盘控制器测试正在进行或失灵。

28确定超高速缓冲存储器的控制或者特别的8042键盘控制器。完成中断矢量之后的初始准备；即将调定单色方式。CMOS电源故障／检查总和计算正在进行。

29.已调定单色方式，即将调定彩色方式。CMOS配置有效性的检查正在进行。

2A使键盘控制器作初始准备。已调定彩色方式，即将进行ROM测试前的触发奇偶性。置空64K基本内存。

2B使磁碟驱动器和控制器作初始准备。触发奇偶性结束；即将控制任选的视频ROM检查前所需的任何调节。屏幕存储器测试正在进行或失灵。

2C检查串行端口，并使之作初始准备。完成视频ROM控制之前的处理；即将查看任选的视频ROM并加以控制。屏幕初始准备正在进行或失灵。

2D检测并行端口，并使之作初始准备。已完成任选的视频ROM控制，即将进行视频ROM回复控制之后任何其他处理的控制。屏幕回扫测试正在进行或失灵。

2E使硬磁盘驱动器和控制器作初始准备。从视频ROM控制之后的处理复原；如果没有发现EGA／VGA就要进行显示器存储器读／写测试。检测视频ROM正在进行。

2F检测数学协处理器，并使之作初始准备。没发现EGA／VGA；即将开始显示器存储器读／写测试。.

30建立基本内存和扩展内存。通过显示器存储器读／写测试；即将进行扫描检查。认为屏幕是可以工作的。

31检测从C800：0至EFFF：0的选用ROM，并使之作初始准备。显示器存储器读／写测试或扫描检查失败，即将进行另一种显示器存储器读／写测试。单色监视器是可以工作的。

32对主板上COM／LTP／FDD／声音设备等I／O芯片编程使之适合设置值。通过另一种显示器存储器读／写测试；却将进行另一种显示器扫描检查。彩色监视器（40列）是可以工作的。

33.视频显示器检查结束；将开始利用调节开关和实际插卡检验显示器的关型。彩色监视器（80列）是可以工作的。

34.已检验显示器适配器；接着将调定显示方式。计时器滴答声中断测试正在进行或失灵。35.完成调定显示方式；即将检查BIOSROM的数据区。停机测试正在进行或失灵。

36.已检查BIOSROM数据区；即将调定通电信息的游标。门电路中A－20失灵。

37.识别通电信息的游标调定已完成；即将显示通电信息。保护方式中的意外中断。

38.完成显示通电信息；即将读出新的游标位置。RAM测试正在进行或者地址故障＞FFFFH。

39.已读出保存游标位置，即将显示引用信息串。.

3A.引用信息串显示结束；即将显示发现信息。间隔计时器通道2测试或失灵。

3B用OPTI电路片（只是486）使辅助超高速缓冲存储器作初始准备。已显示发现＜ESC＞信息；虚拟方式，存储器测试即将开始。按日计算的日历时钟测试正在进行或失灵。

3C建立允许进入CMOS设置的标志。.串行端口测试正在进行或失灵。

3D初始化键盘／PS2鼠标／PNP设备及总内存节点。.并行端口测试正在进行或失灵。

3E尝试打开L2高速缓存。.数学协处理器测试正在进行或失灵。

40.已开始准备虚拟方式的测试；即将从视频存储器来检验。调整CPU速度，使之与外围时钟精确匹配。

41中断已打开，将初始化数据以便于0：0检测内存变换（中断控制器或内存不良）从视频存储器检验之后复原；即将准备描述符表。系统插件板选择失灵。

42显示窗口进入SETUP。描述符表已准备好；即将进行虚拟方式作存储器测试。扩展CMOSRAM故障。

43若是即插即用BIOS，则串口、并口初始化。进入虚拟方式；即将为诊断方式实现中断。.44.已实现中断（如已接通诊断开关；即将使数据作初始准备以检查存储器在0：0返转。）BIOS中断进行初始化。

45初始化数学协处理器。数据已作初始准备；即将检查存储器在0：0返转以及找出系统存储器的规模。.

46.测试存储器已返回；存储器大小计算完毕，即将写入页面来测试存储器。检查只读存储器ROM版本。

47.即将在扩展的存储器试写页面；即将基本640K存储器写入页面。

48.已将基本存储器写入页面；即将确定1MB以上的存储器。视频检查，CMOS重新配置。

49.找出1BM以下的存储器并检验；即将确定1MB以上的存储器。.

4A.找出1MB以上的存储器并检验；即将检查BIOSROM数据区。进行视频的初始化。

4B.BIOSROM数据区的检验结束，即将检查＜ESC＞和为软复位清除1MB以上的存储器。.4C.清除1MB以上的存储器(软复位)即将清除1MB以上的存储器.屏蔽视频BIOSROM。.4D。已清除1MB以上的存储器（软复位）；将保存存储器的大小。.

4E若检测到有错误；在显示器上显示错误信息，并等待客户按＜F1＞键继续。开始存储器的测试：（无软复位）；即将显示第一个64K存储器的测试。显示版权信息。

4F读写软、硬盘数据，进行DOS引导。开始显示存储器的大小，正在测试存储器将使之更新；将进行串行和随机的存储器测试。.

50将当前BIOS监时区内的CMOS值存到CMOS中。完成1MB以下的存储器测试；即将高速存储器的大小以便再定位和掩蔽。将CPU类型和速度送到屏幕。

51.测试1MB以上的存储器。.

52所有ISA只读存储器ROM进行初始化，最终给PCI分配IRQ号等初始化工作。已完成1MB以上的存储器测试；即将准备回到实址方式。进入键盘检测。

53如果不是即插即用BIOS，则初始化串口、并口和设置时种值。保存CPU寄存器和存储器的大小，将进入实址方式。.

54.成功地开启实址方式；即将复原准备停机时保存的寄存器。扫描“打击键”

55.寄存器已复原，将停用门电路A－20的地址线。.

56.成功地停用A－20的地址线；即将检查BIOSROM数据区。键盘测试结束。

57.BIOSROM数据区检查了一半；继续进行。.

58.BIOSROM的数据区检查结束；将清除发现＜ESC＞信息。非设置中断测试。

59.已清除＜ESC＞信息；信息已显示；即将开始DMA和中断控制器的测试。.

5A..显示按“F2”键进行设置。

5B..测试基本内存地址。

5C..测试640K基本内存。

60设置硬盘引导扇区病毒保护功能。通过DMA页面寄存器的测试；即将检验视频存储器。测试扩展内存。

61显示系统配置表。视频存储器检验结束；即将进行DMA＃1基本寄存器的测试。.

62开始用中断19H进行系统引导。通过DMA＃1基本寄存器的测试；即将进行DMA＃2寄存器的测试。测试扩展内存地址线。

63.通过DMA＃2基本寄存器的测试；即将检查BIOSROM数据区。.

64.BIOSROM数据区检查了一半，继续进行。.

65.BIOSROM数据区检查结束；将把DMA装置1和2编程。.

66.DMA装置1和2编程结束；即将使用59号中断控制器作初始准备。Cache注册表进行优化配置。

67.8259初始准备已结束；即将开始键盘测试。.

68..使外部Cache和CPU内部Cache都工作。

6A..测试并显示外部Cache值。

6C..显示被屏蔽内容。

6E..显示附属配置信息。

70..检测到的错误代码送到屏幕显示。

72..检测配置有否错误。

74..测试实时时钟。

76..扫查键盘错误。

7A..锁键盘。

7C..设置硬件中断矢量。

7E..测试有否安装数学处理器。

80.键盘测试开始，正在清除和检查有没有键卡住，即将使键盘复原。关闭可编程输入／输出