-35-第一章緒論現(xiàn)代化的建筑規(guī)模大、標(biāo)準(zhǔn)高、人員密集、設(shè)備眾多，對防火要求極為嚴(yán)格。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，各種高層建筑、大中型商業(yè)建筑、廠房不斷涌現(xiàn)，對消防報警系統(tǒng)提出了更高更嚴(yán)的要求。為了早期發(fā)現(xiàn)和通報火災(zāi)，防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財產(chǎn)安全，保衛(wèi)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)，在現(xiàn)代化的工業(yè)民用建筑、賓館、圖書館、科研和商業(yè)部門，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)已成為必不可少的設(shè)施。工程設(shè)計(jì)、安裝和使用是否正確不僅直接影響到建筑的消防安全而且也直接關(guān)系到各種消防設(shè)施能否真正發(fā)揮作用。因此，火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過感溫、感煙和感光等火災(zāi)探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂?zāi)報警控制器，提醒人們注意火災(zāi)的發(fā)生。我國的火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災(zāi)報警系統(tǒng)的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報警控制方式，其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。而在居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位，需要設(shè)置一種簡單的、廉價實(shí)用的火災(zāi)自動報警裝置。除了火災(zāi)給人們帶來生命財產(chǎn)安全，意外入侵也時刻威脅著人們的人身安全。從現(xiàn)代人們住宅發(fā)展的趨勢來看，現(xiàn)代人們住宅主要是向群體花園式住宅區(qū)發(fā)展，向高空中發(fā)展，一般都是一個住宅區(qū)有幾棟至幾十棟以上，但目前市面上所擁有的家庭電子防盜報警器，只能用于單一的住宅單元，不利于統(tǒng)一管理，而且也不能滿足現(xiàn)代住宅區(qū)的發(fā)展要求，所以很有必要對家庭電子防盜報警器進(jìn)一步完善和提高。本設(shè)計(jì)就是為了滿足現(xiàn)代住宅防火防盜的需要而設(shè)計(jì)的家庭式電子防火防盜系統(tǒng)。第二章系統(tǒng)總設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求(1)該方案由兩個主要內(nèi)容組成：軟體與軟體。模塊分為數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤控制模塊和報警模塊。(2)一種由溫度傳感器、煙霧傳感器和紅外人體傳感器組成的火災(zāi)防盜警報裝置；主要包括報警器，單片機(jī)控制電路，LED控制電路和相應(yīng)的控制和控制系統(tǒng)。完成數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)傳輸；功能設(shè)置，報警等功能。(3)可以使該系統(tǒng)發(fā)揮作用。在火災(zāi)時，通過溫度和煙霧感應(yīng)器對火焰進(jìn)行探測，并將其A/D變換為數(shù)字信號發(fā)送給MCU，由MCU對操作后的報警進(jìn)行控制，通過對系統(tǒng)進(jìn)行聲光告警，LED顯示屏上的溫度和密度數(shù)值。如果被入侵，安裝在檢測點(diǎn)的紅外線探測器會檢測到人類發(fā)出的紅外線，并通過相關(guān)的程序傳輸給MCU，從而達(dá)到警報的目的。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分是單片機(jī)作為整個設(shè)計(jì)的核心部件，因此本系統(tǒng)也可以作為MCU的一個實(shí)際應(yīng)用。同時，MCU的應(yīng)用程序也包括了軟硬件兩部分。該系統(tǒng)由單片機(jī)、輸入輸出設(shè)備、外圍應(yīng)用等構(gòu)成，而軟件則是各類工作流程的統(tǒng)稱。開發(fā)MCU的應(yīng)用程序包括總體設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)其設(shè)計(jì)需求，應(yīng)包括：溫度傳感電路、煙霧傳感電路、紅外熱感應(yīng)探頭電路、報警電路；單片機(jī)、復(fù)位電路和相應(yīng)的控制和管理系統(tǒng)；他們之間的構(gòu)成框圖如下圖2-1所示：按鍵AT89S52單片機(jī)溫度傳感器按鍵AT89S52單片機(jī)溫度傳感器信號調(diào)理煙霧傳感器信號調(diào)理煙霧傳感器溫度、濃度顯示溫度、濃度顯示聲光報警紅外人體傳感器聲光報警紅外人體傳感器圖2-1防火防盜報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖DS18B20所測得的溫度是由DS18B20測得的，可以通過DS18B20的方式將其作為數(shù)字信號，并將其傳輸給MCU進(jìn)行處理。MQ-2型煙氣傳感器通常會發(fā)出較弱的信號，必須通過預(yù)處理、濾波和電平調(diào)節(jié)，以達(dá)到MQ-2型MQ-2型氣體傳感器的輸入。MQ-2型半導(dǎo)體煙感應(yīng)器是一種電阻式，它僅需要將一根基準(zhǔn)電阻器串聯(lián)起來，然后通過一個放大器將其輸出到ADC0804的數(shù)據(jù)，然后通過A/D變換，輸入到MQ-2的MQ-2氣體檢測系統(tǒng)中。一個紅外線人體感應(yīng)器DYP-ME003，在高電壓的情況下，被人發(fā)現(xiàn)，而在低電壓的時候，則是沒有被入侵的跡象。在單片機(jī)的內(nèi)部編程中，事先設(shè)置了危險警報，其中包含了超溫警報和超限警報。當(dāng)單片機(jī)在工作時，會判定收到的信號達(dá)到了報警閾值，當(dāng)達(dá)到報警量時，由單片機(jī)來進(jìn)行蜂鳴器和LED燈的警報，若不能達(dá)到報警量，則由微處理器對新的信號進(jìn)行處理。一旦收到非法侵入的信息，單片機(jī)就會立即發(fā)出警報。微處理器將數(shù)字信號實(shí)時地輸入到數(shù)字管內(nèi)，數(shù)字管內(nèi)則能顯示周邊的溫度及氣體的數(shù)值。第三章方案論證與比較火災(zāi)防盜系統(tǒng)通常由火災(zāi)探測器，入侵探測器，報警控制器，報警中心（硬件+軟件）構(gòu)成。其最簡單的方式是本地（家庭，單位）報警系統(tǒng)，由火災(zāi)探測器、入侵探測器、本地報警控制器和聲光報警裝置構(gòu)成。方案一：采用固定電話網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)防盜報警系統(tǒng)，由編程主機(jī)、探測器和遙控器構(gòu)成，在發(fā)生火災(zāi)時，可以將報警信息通過郵電通信網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶設(shè)置的座機(jī)上，并將其上報給接警中心；通過電子地圖，數(shù)據(jù)庫，計(jì)算機(jī)語音提示，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提示；監(jiān)控現(xiàn)場，顯示報警單位，地址，方位；發(fā)案時間、轄區(qū)消防中隊(duì)、派出所（巡邏隊(duì)）經(jīng)驗(yàn)分布情況，能迅速組織警力進(jìn)行處置。方案二：采用傳感器對住宅內(nèi)的安全隱患進(jìn)行探測，并將測試結(jié)果輸入到單片機(jī)中，利用單片機(jī)對報警燈、聲響報警器進(jìn)行觸發(fā)，達(dá)到聲光報警的目的。經(jīng)過對比，該方案2能夠很好地滿足用戶對系統(tǒng)的實(shí)時、快速需求，而且操作簡便、效率高、費(fèi)用低廉；第四章系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)4.1整體硬件設(shè)計(jì)思路該系統(tǒng)采用AT89S52作為主控制器，利用溫度傳感器、煙霧傳感器、紅外熱釋放傳感器等傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳送至微處理器，以達(dá)到聲光報警、溫度、濃度等功能。在圖4-1中可以看到：溫度傳感器按鍵AT89S52單片機(jī)溫度傳感器按鍵AT89S52單片機(jī)煙霧傳感器A/D轉(zhuǎn)換器煙霧傳感器A/D轉(zhuǎn)換器溫度、濃度顯示溫度、濃度顯示聲光報警紅外人體傳感器聲光報警紅外人體傳感器圖4-1硬件結(jié)構(gòu)框圖4.2單片機(jī)電路AT89S524.2.1主要性能參數(shù)AT89S52是一款低功耗，高性能8比特CMOS8位單片機(jī)，采用8K的可編程Flash內(nèi)存。采用Atmel公司的高密度、高精度的非揮發(fā)存儲技術(shù)，與80C51系列的產(chǎn)品說明和插針是完美的。片上Flash使程序內(nèi)存可以在整個系統(tǒng)中被編程，也適合于傳統(tǒng)的編程者。AT89S52采用靈活的8比特CPU和可編程序Flash，為多種嵌入式應(yīng)用提供了高靈活、高效的解決方法。主要技術(shù)指標(biāo)：與MCS51命令系統(tǒng)相適應(yīng)；8k可重復(fù)使用1000次FlashROM,32路輸入/輸出端口；內(nèi)置RAM256x8bit；3個16比特程序計(jì)時/技術(shù)故障；時鐘信號：0-24兆赫；2個串口中斷；可編程序UART串行信道；2個外部干擾電源；6條中間斷路器；2條中斷口線；低功率閑置和斷開方式。4.2.2管腳說明本方案以AT89S52為主要控制單元，采用了圖4-2的插針。圖4-2AT89S52的管腳圖1.主要管腳描述：(1)1至8個插腳：P1端口。P1端口為8比特雙向I/O端口，具有內(nèi)部上拉電阻，P1具有4個TTL邏輯門電路（接收端口和輸出電流）。在這個端口上寫“1”，然后通過內(nèi)部上拉電阻器將其調(diào)至高電平，這個時候可以作為輸入。當(dāng)輸入端使用時，由于內(nèi)部有上拉電阻，當(dāng)輸入端被外界信號拉低時，就會產(chǎn)生電流。(2)P1.0和P1.1也可以用作計(jì)時/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)（P1.0/T2）和觸發(fā)（P1.1/T2）。P1.0:T2，計(jì)時/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)脈沖，并且總是輸出；P1.1:T2EX，計(jì)時/計(jì)數(shù)2捕捉/重新加載觸發(fā)和定向控制.(3)在Flash編程和程序檢查過程中，P1收到較低的8比特地址。(4)第九步：RST。將針重置。在振蕩器工作時，如果RST管腳超過兩個機(jī)械循環(huán)，則會導(dǎo)致單片重置。(5)10-17支：P3孔.P3端口是一套8比特的雙向輸入/輸出端口，并具有內(nèi)拉電阻。P3端口的輸出緩沖器可以驅(qū)動4個TTL邏輯門電路（吸收或輸出電流）。在P3口中寫“1”時，其內(nèi)部的上位電阻可以被調(diào)高。在這種情況下，P3端口被從外面拉下來，將會用一個上拉電阻來輸出一個電流I。(6)P3端口的主要作用是其輔助作用，除用作常規(guī)輸入/輸出端口之外，見表4-1：端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外中斷0）P3.3INT1（外中斷1）P3.4T0（定時/計(jì)數(shù)器0）P3.5T1（定時/計(jì)數(shù)器1）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）表4-1P3口的第二功能另外，P3端口還可以接受到FlashFlashFlash記憶體的編程和程序檢查所需的某些控制信號。(7)RST（第九條腿）。將針重置。RST管針在振動時超過兩個機(jī)械循環(huán)時會導(dǎo)致單片重置(8)XTAL1（18個腳）的逆向放大電路的一個和一個內(nèi)時鐘產(chǎn)生裝置的一個輸入。(9)XTAL2（19個腳）逆向放大電路的一個輸出。(10)PSEN（29腳）程序存儲許可（PSEN）輸出是在AT89CS52具有外部程序存儲器存取指令（或數(shù)據(jù)）的情況下，PSEN的PSEN為激活狀態(tài)（即輸出兩個脈沖）的外編程存儲器的門信號。在這段時間內(nèi)，PSEN的兩個PSEN信號被訪問時會被忽略(11)ALE/PROG（第30個腳）在接收到一個外部的程序存貯器或一個數(shù)據(jù)存貯器時，輸出一個脈沖來鎖定一個地址的8比特的下級字節(jié)。通常，ALE仍然會以1/6的時鐘振蕩頻率來提供固定的脈沖，所以可以向外界輸入一個時鐘，也可以作為計(jì)時。請記住：每次對外部存儲的訪問都會忽略ALE的一個。在Flash內(nèi)存的編程過程中，這個插針也被用來作為程序脈沖（PROG）的輸入。(12)EA/VPP（31個腳）的外側(cè)存取許可。為了使得CPU只對0000H-FFFFFH的外部編程內(nèi)存進(jìn)行訪問，EA終端一定要維持在低級（在地面）。請留意：若對密碼比特LB1進(jìn)行程式設(shè)計(jì)，則EA區(qū)段在重置時將被鎖定。當(dāng)EA終端是高電平（部分Vcc終端）時，CPU在內(nèi)存中進(jìn)行命令。在Flash內(nèi)存程序中，這個插針+12V的程序可以提供Vpp，這一定是在這個過程中，采用了12V的程序電壓Vpp。(13)Vcc供電（40個引腳）。4.2.3單片機(jī)最小系統(tǒng)本該方案選用12MHz的晶體諧振，對應(yīng)的負(fù)荷容量選擇30pF。晶振器件的兩個插針分別是XTAL1和XTAL2：(1)XTAL1：一個逆變型的放大器和一個內(nèi)置的時鐘的工作線路。(2)XTAL2：逆變型的輸入.RST插頭的高電平在開機(jī)的一剎那可以維持超過2個機(jī)械循環(huán)，通常選擇C310微F,R1約10K歐姆。圖4-3單片機(jī)最小系統(tǒng)圖4.3溫度傳感電路4.3.1DS18B20介紹本該系統(tǒng)使用DS18B20型數(shù)碼溫敏器件進(jìn)行了測試。DS18B20所測得的數(shù)據(jù)是由DS18B20所提供的數(shù)字信號，并能將其傳輸給MCU進(jìn)行處理。DS18B20型數(shù)碼溫表能顯示設(shè)備的9比特的溫控。通過一條線路接口將該數(shù)據(jù)輸入DS18B20，也可以從DS18B20輸出。讀取、寫入和完成溫度轉(zhuǎn)換所需的電力可以通過該資料線路自身來實(shí)現(xiàn)，無需外接。4.3.2DS18B20工作電路DS18B20采用P2-3與MCUP2-3接口，在測量到溫度后，向MCU發(fā)送數(shù)據(jù)，在此溫度到達(dá)預(yù)定的上限（這里的最高限為：45攝氏度）時，LED紅光閃爍，蜂鳴聲報警，數(shù)字管將顯示目前的溫度值。圖4-4DS18B20仿真圖4.4煙霧傳感電路4.4.1煙霧傳感器MQ-2本MQ-2型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w敏感器件煙氣傳感器是一種氣敏傳感器，它是一種將可燃性氣體濃度（即濃度）轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再送入MCU，再由MCU完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理和報警控制。MQ-2型半導(dǎo)體易燃?xì)怏w敏感器件的煙霧傳感器具有較高的靈敏度，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)；使用方便，價格低廉，不會出現(xiàn)探針遲滯和中毒現(xiàn)象，維修費(fèi)用低廉。為此，本文將MQ-2型氣體傳感器應(yīng)用于報警系統(tǒng)中，并將其應(yīng)用于火災(zāi)報警系統(tǒng)中。MQ-2型氣體傳感器是一種二氧化錫氣體敏感器件，它是一種表面離子型N型半導(dǎo)體。在200~300℃的高溫下，二氧化錫吸收了大氣中的氧氣，形成了氧的負(fù)離子，降低了半導(dǎo)體的電子密度，提高了它的電阻值。在與煙氣發(fā)生接觸的情況下，若由于這種煙霧的調(diào)制，導(dǎo)致顆粒間的位壘發(fā)生改變，則會導(dǎo)致其表面的導(dǎo)電性能發(fā)生改變。通過這個方法，我們可以得到關(guān)于煙霧是否存在的資料。當(dāng)遇上諸如CH4等易燃?xì)怏w時，原先吸附的氧氣被脫附，而二氧化錫半導(dǎo)體的表面則被可燃煙氣以正離子形式吸附；氧氣的脫附會釋放電子，煙霧在正負(fù)離子狀態(tài)下也會釋放電子，這會導(dǎo)致二氧化錫的導(dǎo)電帶電密度增大，電阻降低。而二氧化錫半導(dǎo)體在沒有煙氣的情況下，就會自動地將氧的負(fù)離子吸收回來，把電阻提高到原來的水平。本文介紹了MQ-2半導(dǎo)體易燃?xì)怏w傳感器在易燃?xì)怏w探測中的應(yīng)用。圖4-5MQ-2型傳感器的外觀圖4-6MQ-2型傳感器的結(jié)構(gòu)圖4.4.2MQ-2傳感器的特性及主要技術(shù)指標(biāo)MQ-2型氣體傳感器的總體特征：對氣體，液化石油氣，特別是對烴類氣體的敏感性較高；該系統(tǒng)可重復(fù)、長周期穩(wěn)定、初期穩(wěn)定性好、反應(yīng)速度快、使用壽命長；本產(chǎn)品具有較大的電壓范圍，適合24V或更低的電壓；5-2V的加熱器。MQ-2型感測器的初始穩(wěn)定性：在不通電條件下放置一小會兒，重新充電后，該元件不會立刻恢復(fù)工作。這是由于二氧化錫在未充電時會吸收大氣中的水蒸汽，所以在重新充電前必須先加熱數(shù)秒，然后將其蒸干。將氣體敏感電阻器重新啟動后的穩(wěn)態(tài)過程稱為初始穩(wěn)態(tài)時刻。通常，不通電的持續(xù)時間愈久，其初始穩(wěn)定期愈久，在不通電儲存15日后；前期的穩(wěn)定，大概要五分鐘。MQ-2型半導(dǎo)體煙感測器通常工作于高溫（200~450攝氏度），因此必須進(jìn)行高溫處理。因?yàn)楦袘?yīng)器通常工作在易燃、爆炸的條件下，如果加熱器與供電線路的連接部位發(fā)生局部的短路，則會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱、放電等問題。因此，應(yīng)采用傳感器制造商建議的加溫方式，保證其工作在安全的條件下。4.4.3ADC0832介紹1.職能特征ADC0832是國家半導(dǎo)體公司NS公司制造的8-位模/數(shù)變換器，采用三根導(dǎo)線與MCU相連，功率消耗小，性價比高；適用于便攜式、智能化的儀表。ADC0832是一個8比特的A/D變換晶體管，它具有256的分辨率，能夠滿足普通的模數(shù)變換需求。該系統(tǒng)采用了兩個數(shù)據(jù)的輸出，可以實(shí)現(xiàn)對信號的檢測，從而降低了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)錯誤。采用了單獨(dú)的晶片支持，使得多個設(shè)備之間的聯(lián)接和處理程序的操作更為便利。利用DI接口，可以方便地進(jìn)行信道函數(shù)的選取。它的基本特征是：●8比特解析度，連續(xù)近似式，參考電壓5V；●單一電源5V；●0-5V的輸入仿真信號；●符合TTL和CMOS的輸入和輸出水平；●在時鐘頻率為250KHz的情況下，32微秒的變換；●提供兩個不同的仿真輸入信道；●功率消耗：15毫瓦。2.外插針和注解每個針的描述是這樣的：●/C/S-芯片選擇，低級效率.CH0,CH1,2個模擬信號的輸入。DI-兩個模數(shù)輸入輸出。DO–模擬-數(shù)字變換的結(jié)果的串行。/CLK-一個串口的時鐘.●直流/直流-正極供電和參考電壓的輸入?！馟ND，電力供應(yīng)地。ADC0832微處理器的控制理論通常ADC0832與MCU之間的接口應(yīng)該是CS,CLK,DO,DI四條。但是DO和DI之間不能在通訊中實(shí)現(xiàn)雙向連接，因此，DO和DI在一條數(shù)據(jù)線上可以并行地工作。在ADC0832不工作的情況下，它的CS輸出應(yīng)該是高的，在這個時候，可以關(guān)閉該晶片，并且可以選擇CLK和DO/DI。在進(jìn)行模數(shù)變換時，必須使CS端子處于較低的水平，直到過渡完成為止。這時，該晶片便啟動了切換工作，而該處理器將一個時鐘脈沖供給至該晶片的時鐘輸出端子CLK,DO/DI端子利用該DI端子將該信道函數(shù)所選取的資料訊號進(jìn)行輸出。DI端子在第一次時鐘脈沖到達(dá)前，一定為高，代表開始比特。在第二個時鐘和第三個時鐘信號到達(dá)前，DI端子應(yīng)該在信道函數(shù)的選取中加入2比特的資料，其如下：表4-2功能配置表輸入形式配置位選擇通道CH0CH1CH0CH1差分輸入00+-01-單端輸入10-+11+從表格4-2可以看出，在2比特的數(shù)據(jù)是1,0的情況下，僅使用CH0的單一信道變換。若2比特數(shù)據(jù)是1,1，則僅使用CH1的單信道變換。如果2比特數(shù)據(jù)是0和0被設(shè)置，則CH0被用作正極的入口IN+,CH1被輸入為一個負(fù)極的IN-。如果2比特數(shù)據(jù)是0和1被設(shè)置，則CH0被用作負(fù)極輸入IN-,CH1被輸入為正極的IN+。在第三次時鐘脈沖到達(dá)以后，DI端子的輸入電平停止工作，然后DO/DI端就會啟動從DO中讀出變換的數(shù)據(jù)。從第四個時鐘脈沖起，DO端子將變換后的數(shù)據(jù)的最大比特D7從DO端子中被輸出，然后在每個脈沖DO端子上分別進(jìn)行下一比特的輸出。在第十一次脈沖時，發(fā)送了一個數(shù)字D0作為一個字節(jié)的輸出。也就是從這個比特開始，也就是來自第十一個時鐘脈沖D0的下一個反向字節(jié)的數(shù)據(jù)。在輸入了8比特的數(shù)字信號之后，當(dāng)信號達(dá)到19個時，信號就會被完全地吸收。最終將CS設(shè)為高電平禁止的晶片，并對其進(jìn)行直接的變換處理。4.4.4A/D轉(zhuǎn)換電路由于MQ-2型半導(dǎo)體煙感應(yīng)器是一種電阻性器件，它需要將一根參比電阻器串聯(lián)起來，然后通過一個放大器將其輸出到ADC00832的數(shù)據(jù)，然后通過A/D變換，輸入到MQ-2的MQ-2氣體探測器中：圖4-7A/D轉(zhuǎn)換電路4.5非法入侵電路4.5.1DYP-ME003紅外人體傳感器傳這種感應(yīng)器采用了DYP-ME003型紅外人體感應(yīng)器，這種感應(yīng)器的輸出是高電壓的，如果是在低能狀態(tài)下，則是沒有被攻擊的跡象。由于模擬程序中沒有DYP-ME003的紅外身體感應(yīng)器，所以采用了一個按鈕來替代。DYP-ME003型紅外身體感應(yīng)器的性能特征是：1.全自動感知：當(dāng)人在感知距離內(nèi)時，會釋放高電壓，當(dāng)人脫離感知時，會自動切斷高電壓，并將輸出電壓降低。2.光敏控制器（可選，不安裝）：可以設(shè)定感光控制器，在日間或在強(qiáng)烈的燈光下不會產(chǎn)生感光。3.溫控（可選，不裝）：夏季，在氣溫上升到30~32攝氏度時，檢測范圍略有縮短，采用溫控技術(shù)對其進(jìn)行補(bǔ)償。4.2種類型：（可自由切換）(1)非重復(fù)性的觸發(fā)模式：在產(chǎn)生高電平的情況下，延遲期一過，就會從高電平變成低電平；(2)可反復(fù)啟動：在高電平的感應(yīng)電壓下，若有身體在其感知區(qū)域中運(yùn)動，則持續(xù)處于高電平；高電平在人類離去之后，延遲變成了低電平（感應(yīng)器在探測到每個人的動作之后，會有一個延遲的時間間隔，而這個延遲的時間是在上一次的事件開始之前）。5.感應(yīng)閉合時間（預(yù)設(shè)為2.5秒的閉合時間）：感應(yīng)模組在每次感測輸出（高電平變?yōu)榈碗娖剑┲?，可以設(shè)定閉合時段，在這期間，感應(yīng)機(jī)不接收任何感測訊號。該特性能夠在“感知輸出”與“封鎖時間”之間進(jìn)行有效的工作，并適用于對檢測產(chǎn)品進(jìn)行檢測；該系統(tǒng)還可以很好地消除在開關(guān)負(fù)荷時造成的各類干擾。（這個時間可以設(shè)定為0-10-10秒）。6.工作電壓：預(yù)設(shè)工作壓力DC4.5V至20V。7.微型功率消耗：50毫安的靜壓電流，尤其適用于用干電池驅(qū)動的自動化系統(tǒng)。8.高電平輸出：可輕松地完成各種線路的連接。DYP-ME003的人體感測元件在附圖4至8中顯示：圖4-8DYP-ME003人體感應(yīng)傳感器的感應(yīng)范圍4.6報警電路該系統(tǒng)使用了一個蜂鳴機(jī)和一個發(fā)光二極管的流動燈泡。該方法利用溫度傳感器、氣體傳感器和紅外熱釋放傳感器對傳感器進(jìn)行檢測，從而判定是否發(fā)出警報。4.6.1蜂鳴器在微處理器收到過熱或氣的情況下，BELL的輸出端BELL為高電平，Q1為ON，使得蜂鳴器BELL開始工作，并產(chǎn)生警報，如圖4-9所示。圖4-9蜂鳴器報警電路4.6.2按鍵在圖4-10中，所述鍵回路的一端和接地端與AT89S52對應(yīng)的P1接口連接：四個功能按鍵，分別是設(shè)定DYP-ME003紅外人體傳感器、煙霧濃度、火災(zāi)溫度、加壓濃度、最高溫度。一：模擬DYP-ME003型紅外人體感應(yīng)器；二：通過設(shè)定火焰的溫度值和濃度值設(shè)定按鈕來設(shè)定火焰的最高溫度和最大煙氣密度，此設(shè)定的最高火焰溫度為45，最高煙氣密度為2；三：提高最高煙氣密度和最高氣溫；四：降低最高煙氣密度和最高氣溫圖4-10按鍵電路4.6.3LED燈發(fā)光二極管的一端與地連接，一端與AT89S52P3接口對應(yīng)的接口連接。2個LED燈，分別表示有無火警、無煙等。圖4-11LED顯示電路4.7顯示電路通過四個七段的LED共陽式數(shù)字管來顯示火焰的溫度和濃度，并給出了電路圖。，其電路圖如4-12所示。圖4-12顯示電路開始第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化非法入侵采集煙霧采集溫度采集非法入侵采集煙霧采集溫度采集A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理超過報警上限？有無入侵？超過報警上限？有無入侵？進(jìn)入子程序報警Y進(jìn)入子程序報警N溫度、濃度顯示，報警電路工作溫度、濃度顯示，報警電路工作返回圖5-1軟件流程圖本文所研究的軟件，主要針對溫度、煙霧、人體等傳感器的溫度、煙霧信號、非法侵入信號進(jìn)行檢測，并對信號進(jìn)行檢測和判定，當(dāng)超過設(shè)定的報警范圍時，就會自動報警。5.1主程序模塊主程式的功能包括初始化、中斷矢量設(shè)定、顯示調(diào)用等。主要的步驟是這樣的：5.2溫度采集處理模塊本該方案采用DS18B20的數(shù)碼測溫元件，無需A/D變換。在此基礎(chǔ)上，為便于示范，將溫度計(jì)的報警值設(shè)定在45度，而在現(xiàn)實(shí)中，它的報警限是60攝氏度圖5-2顯示了溫度獲取和變換的流程。。開始開始初始化DS18B20初始化DS18B20寫控制字寫控制字讀取溫度讀取溫度返回返回圖5-2溫度采集流程圖5.3煙霧采集處理模塊1.比例轉(zhuǎn)換的觀念通常情況下，通過傳感器將所探測到的物理量轉(zhuǎn)化成電能，然后通過數(shù)據(jù)收集裝置獲得相應(yīng)的數(shù)值。換言之，在各種智能儀表中，同一數(shù)值所表示的物理量和它們的數(shù)值都不盡相同。一般利用某種方法把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的物理量，這種方法叫做尺度變換2.比例轉(zhuǎn)換原則如果所測的物理量的轉(zhuǎn)換幅度為A0-Am（也就是對該傳感器的上、下邊界），則該物理量的真實(shí)測量是Ax；并且，與A0相對應(yīng)的數(shù)值是N0，與Am相對應(yīng)的數(shù)值是Nm，并且Ax是Nx；如果全數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包含在該傳感器內(nèi)部，其比例轉(zhuǎn)換公式如下：Ax=A0+(Am-A0)*(Nx-N0)(5-3-1）在此方案中，通過對負(fù)荷電阻器進(jìn)行測量，得到氣體傳感器的阻抗量，得到相應(yīng)的氣體傳感器的電阻率。為方便后續(xù)的過程，先獲得一個電壓數(shù)值并進(jìn)行比例轉(zhuǎn)換，這樣就有：Ax=A0+(Am-A0)*(Nx-N0)=0+(5-0)*(Nx-0)*(255-0)=Nx/51(5-3-2）3.資料收集ADC0809的IN0和IN1進(jìn)行A/D變換，MCU將其轉(zhuǎn)換后的資料存儲到特定的存儲裝置，并通過中斷服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。每當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換被啟動后，當(dāng)外界的干擾0被啟動時，該信號就意味著該A/D轉(zhuǎn)換已結(jié)束。注：ADC0832在cs從高到低時被選擇。在時鐘的上邊，DI端的資料會被轉(zhuǎn)移到ADC0832中的多個位址轉(zhuǎn)換寄存器中。在第1個時鐘周期中，Dl是高的，代表開始比特，隨后是兩比特的設(shè)置比特。在輸入了起始比特和設(shè)定比特之后，選擇進(jìn)入模擬信道，并開始進(jìn)行變換。在進(jìn)行變換之后，為了穩(wěn)定所選擇的信道，會經(jīng)歷一個時鐘循環(huán)的延時。然后ADC0832在第四個時鐘的下行邊緣上將變換的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。第一個（D7-DO）是在數(shù)據(jù)被輸出時首先被輸出的；在輸出了變換的結(jié)果之后，從最小的比特處再次輸入了一次（D7-DO）。如果選擇cS是高的，則所有的內(nèi)置式都是空的，而輸出是高的。若要執(zhí)行另一個模式的轉(zhuǎn)變，則片選擇cs將會由高到低，然后才會進(jìn)入起始和設(shè)定。第六章程序調(diào)試與分析在有硬件的情況下，將Keil編寫的軟件編程為S51文件，通過PC將代碼寫入到proteus的芯片中進(jìn)行模擬，并對其中的bug進(jìn)行修正，從圖6-1可以看到，最后的調(diào)試是順利的。圖6-1keil編譯程序成功圖6-2keil生成hex檔圖6-3proteμs調(diào)用keil的hex檔進(jìn)行仿真（1）編譯成功之后，仿真的開始進(jìn)入防火防盜報警模式。圖6-4防火防盜報警模式（2）在火焰達(dá)到45攝氏度以上時，進(jìn)行火警警報。圖6-5溫度超標(biāo)報警（3）在煙氣濃度超過2時，進(jìn)行火警。圖6-6溫濃度超標(biāo)報警（4）一旦發(fā)現(xiàn)有不法侵入，就會觸發(fā)警報。圖6-7非法入侵報警（5）在未偵測到非法侵入及火警時，發(fā)光二極管為綠色，說明狀況良好。圖6-8正常情況不報警總結(jié)本文所研制的火災(zāi)自動防盜報警系統(tǒng)，包括：采集氣體信號、采集氣體信號、采集人體的紅外線信號以及微處理器的微處理器。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境及成本等因素，選擇了DS18B20、MQ-2半導(dǎo)體電阻傳感器DYP-ME003、AT89S52等系列傳感器。DS18B20型數(shù)碼測溫元件是由DS18B20型可組網(wǎng)絡(luò)型數(shù)碼測溫元件制成，其表面磨損、防撞、小巧、便于操作；它具有多種不同的包裝方式，可用于各種小型空間裝置的數(shù)碼測量與微調(diào)。MQ-2型半導(dǎo)體易燃易爆氣體敏感器件煙氣感應(yīng)器，是一種氣-電變換器，將易燃物在大氣中的濃度（即濃度）轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?、電流，再?jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值，再送入MCU，再由MCU完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理和報警等功能。參考文獻(xiàn)[1]GB50116-98火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國計(jì)劃出版社.[2]李群芳,肖看.單片機(jī)原理、界面及應(yīng)用——嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社,2005.[3]譚浩強(qiáng)著.C語言程序設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社,2006[4]張義和,王敏男,許宏昌，等.例說51單片機(jī).北京：人民郵電出版社,2008.[5]周麗娜.Protel99SE電路設(shè)計(jì)技術(shù).北京：中國鐵道出版社,2009[6]郁有文,常健，程繼紅等.傳感器原理及工程應(yīng)用（第三版）.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2008.[7]謝望.煙霧傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.儀器儀表用戶,2006,13(5)：1-2.[8]李永生,楊莉玲.半導(dǎo)體氣敏元件的選擇性研究.傳感器技術(shù),2002(3)：1~3.附錄附錄一基于單片機(jī)的家庭紅外光電報警系統(tǒng)仿真圖附錄二基于單片機(jī)的家庭紅外光電報警系統(tǒng)程序源代碼Main主程序：#include<reg52.h>#include"18b20.h"#include"display.h"#include"adc0832.h"unsignedcharvalue;unsignedcharcount=0;voidmain(){TMOD=0x11;//定時器T1初始化TH1=(65535-1000)/256;TL1=(65535-1000)%256; EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;TR1=1;Init_DS18B20();//溫度芯片初始化P0=0xff;//初始化斷口P1=0xff;P3=0xff;while(1){Scan_Key()baojin();value=ReadAdc0832(0);}} 2.DS18B20程序：#include"18b20.h"#include<reg52.h>sbitDQ=P2^3;voidDelay(intnum){ while(num--);//延時函數(shù)2μs/次}voidInit_DS18B20(void)//初始化ds1820{ unsignedcharx=0; DQ=1;//DQ復(fù)位 Delay(8);//稍做延時 DQ=0;//單片機(jī)將DQ拉低 Delay(80);//精確延時大于480μs DQ=1;//拉高總線 Delay(14); x=DQ;//稍做延時后,如果x=0則初始化成功,x=1則初始化失敗 Delay(20);}unsignedcharReadOneChar(void)//讀一個字節(jié){ unsignedchari=0; unsignedchardat=0; for(i=8;i>0;i--) { DQ=0;//給脈沖信號 dat>>=1; DQ=1;//給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80; Delay(4); } return(dat);}voidWriteOneChar(unsignedchardat)//寫一個字節(jié){ unsignedchari=0; for(i=8;i>0;i--) { DQ=0; DQ=dat&0x01; Delay(5); DQ=1; dat>>=1; }}unsignedintReadTemperature(void)//讀取溫度{ unsignedchara=0; unsignedcharb=0; unsignedintt=0; floattt=0; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0x44);//啟動溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0xBE);//讀取溫度寄存器 a=ReadOneChar();//讀低8位 b=ReadOneChar();//讀高8位 t=b; t<<=8; t=t|a; tt=t*0.0625; t=tt*10+0.5;//放大10倍輸出并四舍五入 return(t);}display顯示程序#include<reg52.h>#include"display.h"#include"18b20.h"#defineladdata=P0;Unsignedcharcodeduanma[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x89,0xc7};//共陽數(shù)碼管帶小數(shù)點(diǎn)段碼表"0""1""2""3""4""5""6""7""8""9"unsignedcharcodetab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};externunsignedcharid=0;externunsignedcharvalue;unsignedcharlevel=0;bith_temp=0,l_temp=0;//定義閃爍標(biāo)志位 inttemp,temph=45,templ=3;//設(shè)置上下限溫度intflag=1;floatnongdu;unsignedcharad_data1,ad_data2,ad_data3;unsignedintdatadis[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};//定義3個顯示數(shù)據(jù)單元和一個數(shù)據(jù)存儲單元sbitbeep=P1^0;sbitreshidian=P1^1;sbitSET=P1^2;sbitUP=P1^3;sbitDOWN=P1^4;sbitledAlarm=P3^3;sbitledNorm=P3^4;unsignedchartempFlag=0,nongduFlag=0,buttonFlag=0;charalarmLevel=2;//濃度報警設(shè)置sbitwdu1=P2^6;//濃度sbitwdu2=P2^5;//不顯示sbitwdu3=P2^4;//溫度十位sbitwdu4=P2^7;//溫度個位voiddelay_ms(unsignedcharms)//延時毫秒12ms最大值255{unsignedchari;while(ms--)for(i=0;i<100;i++);}voiddisplay_temp(void)//顯示函數(shù){ EA=0; temp=ReadTemperature(); EA=1; dis[2]=value/51;//AD值轉(zhuǎn)換為3位BCD碼，最大為5.00V。dis[3]=value%51;//余數(shù)暫存dis[3]=dis[3]*10;//計(jì)算小數(shù)第一位dis[1]=dis[3]/51;dis[3]=dis[3]%51;dis[3]=dis[3]*10;//計(jì)算小數(shù)第二位dis[0]=dis[3]/51;nongdu=dis[2]*1.0+dis[1]*0.1+dis[0]*0.01; if(nongdu<0.70) { level=1; } elseif(0.70<=nongdu<0.85) { level=2; } elseif(0.85<=nongdu<0.90) { level=3; } elseif(0.90<=nongdu<0.95) { level=4; } elseif(0.95<=nongdu<1.00) { level=5; } if(1.00<=nongdu) { level=6; }P0=duanma[level];//顯示等級分1，2，3，4，5，6級，兩級以上報警 wdu1=0; delay_ms(2); wdu1=1; //P0=duanma[(value/10)-(value/100)*10]; P0=duanma[temp/100];//顯示溫度十位 wdu3=0; delay_ms(2); wdu3=1; //P0=duanma[value%10];P0=duanma[(temp-(temp/100)*100)/10];//顯示溫度各位 wdu4=0; delay_ms(2); wdu4=1;}voiddisplay(void)//顯示