基于51單片機(jī)的防火防盜報警器設(shè)計

基于51單片機(jī)的防火防盜報警器設(shè)龍巖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 題目： 基于51單片機(jī)的防火防盜報警器設(shè)計 專業(yè)： 電子信息工程 學(xué)號： 2014041811 作者： 甘宇 指導(dǎo)教師(職稱)： 曾瑋 副教授 二一六年 五月 二十日2基于51單片機(jī)的防火防盜報警器設(shè)計【摘要】 本文設(shè)計基于51單片機(jī)的防火防盜報警器。本設(shè)計是由單片機(jī)、語音報警模塊、紅外傳感器模塊、氣體傳感器模塊和密碼解鎖模塊構(gòu)成，借助GSM模塊的移動網(wǎng)絡(luò)可以高效、迅速地通過短信的方式將報警點(diǎn)發(fā)生的狀況發(fā)送到手機(jī)，使人們可以得到迅速的反應(yīng)，使災(zāi)情得到有效的控制。本系統(tǒng)采用紅外光電傳感器進(jìn)行防盜檢測，具有成本低、防盜性能好、安全等優(yōu)點(diǎn)，同時配有煙霧傳感器，為在火災(zāi)中逃生提供便利，實(shí)現(xiàn)防火、防天然氣泄漏的作用。通過語音報警可以讓人們更加有效迅速的對發(fā)生的突發(fā)狀況作出反應(yīng)。最后通過實(shí)驗驗證了本設(shè)計的有效性?！娟P(guān)鍵字】單片機(jī) 語音報警 GSM 傳感器Fire and Alarm System Design Based on 51 Single Chip Microcomputer【Abstract】This paper designs the fireproofing and security system based on 51 single-chip processor.based on 51 single-chip processor. This design is composed of single-chip computer, voice alarm module, infrared sensor module, a smoke sensor module and a password to unlock modules, with the help of the GSM module of mobile networkthis system can efficiently and quickly send emergency alarm messages to the phone, so people can get quick response, make the situation under effective control. This system adopts the infrared electric sensor for security detection, has low cost, good anti-theft performance, the advantages of safety, equipped with smoke sensors at the same time, provide convenience for escape in the fire, to achieve the effect of fire prevention, prevent gas leakage. By voice alarm it can make people more effectively and rapidly react to emergency happened. Finally, the feasibility of this design is verified by experiment.【Key Words】Single-chip voice alarm GSM sensor1目錄【摘要】 2【Abstract】3目錄I第1章 緒論31.1 選題背景31.2 發(fā)展現(xiàn)狀31.3課題研究意義41.4 課題的主要內(nèi)容41.4.1 課題總體介紹體41.4.2 課題具體任務(wù)4第2章系統(tǒng)設(shè)計方案62.1 報警系統(tǒng)的總體構(gòu)成62.2 硬件系統(tǒng)選型72.2.1控制芯片選型72.2.1顯示方案選擇82.2.2氣體傳感器的選擇82.2.3紅外傳感器的選擇82.2.4 GSM模塊的選擇62.2.5 語音芯片的選擇6第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計73.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計73.2 氣體傳感器電路設(shè)計83.3 語音報警電路設(shè)計94.3 顯示電路設(shè)計10第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計124.1系統(tǒng)主程序設(shè)計124.2語音報警程序設(shè)計134.3GSM報警程序設(shè)計14第5章系統(tǒng)調(diào)試155.1 硬件系統(tǒng)調(diào)試155.1.1 基本電路板檢查155.1.2 基本連線檢查155.2 軟件系統(tǒng)調(diào)試16第6章 結(jié)論196.1 基本成果196.2 改進(jìn)展望196.3 經(jīng)驗總結(jié)19致謝語20參考文獻(xiàn)21附錄22附錄一：基于51單片機(jī)的防火防盜報警器的電路原理圖22附錄二：基于51單片機(jī)的防火防盜報警器程序23I第1章 緒論1.1 選題背景在經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展、科技不斷進(jìn)步的今天，人們的生活條件越來越好，生活的越來越舒適但是隨之而來的便是伴隨著許多的安全隱患：家中的貴重財物變多了使得盜竊、如實(shí)搶劫等刑事案件呈現(xiàn)不斷增長的趨勢，人們越來越渴望有一個安全舒適的生活空間；家中電器、煤氣等使用的越來越頻繁等，而大城市的生活節(jié)奏很快，人們經(jīng)常會忙于工作外出而不再家中。使得人們往往無法在第一時間發(fā)現(xiàn)盜竊、火災(zāi)等隱患，現(xiàn)如今普通的防火防盜報警器已經(jīng)漸漸無法滿足人們的需求。在日新月異的今天，城市的土地變得寸金寸土，使得人們的住宅不斷往高層發(fā)展，讓我們的對盜竊、火災(zāi)等情況更加的難以防范，目前我們比較常見的許多安全報警器，如：煙霧報警器、紅外放到報警器等，雖然這些報警器已基本滿足絕大多數(shù)的需求，但是卻顯得功能略微的單一，而且單一的傳感器往往會照成誤報等情況，顯然已經(jīng)無法滿足我們?nèi)找嫣岣叩纳睢Ｋ院苡斜匾獙Ψ阑鸱辣I的報警器進(jìn)一步完善和提高。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀防火防盜報警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為和火災(zāi)災(zāi)情的發(fā)生，產(chǎn)生報警信號，并輔助提示值班人員或其主人發(fā)生報警的區(qū)域部位，顯示可能采取的對策的系統(tǒng)；。防火防盜報警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊、火災(zāi)等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報警信號，使于迅速采取應(yīng)急措施。報警系統(tǒng)通常由探測器、傳輸通道和報警控制器三部分構(gòu)成。報警探測器是由傳感器和信號處理組成的用來探測入侵者入侵行為、火災(zāi)等災(zāi)情等發(fā)生的電子和機(jī)械部件組成的裝置，是報警系統(tǒng)的核心，而傳感器又是報警探測器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類、不同用途、達(dá)到不同探測目的的報警探測裝置11。隨著時代的變遷，智能化的防火防盜技術(shù)有了較大的發(fā)展。在國內(nèi)安防市場開始蓬勃發(fā)展的同時，2001年11月，中國安防界在深圳成功舉辦了首屆中國安防論壇。中國科學(xué)院和中國工程院的幾位院士以及國內(nèi)多位安防領(lǐng)域的知名專家、教授發(fā)表了演說，較全面地展示了中國安全防范領(lǐng)域的技術(shù)動態(tài)和發(fā)展方向以及行業(yè)發(fā)展、管理、動作更加科學(xué)化、規(guī)范化的有關(guān)問題。到2008奧運(yùn)項目首都國際機(jī)場捷運(yùn)系統(tǒng)監(jiān)控項目就是在先進(jìn)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)一步整合了無人駕駛車輛自動傳感監(jiān)控系統(tǒng)、移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及多系統(tǒng)的智能網(wǎng)管系統(tǒng)，一改傳統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)僅僅是畫面監(jiān)視及簡單報警聯(lián)動的實(shí)現(xiàn)方式，而安防系統(tǒng)整體解決方案（TotalSolution）概念必將成為現(xiàn)代電視監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。在我國，家庭智能報警是一項重要內(nèi)容，報警器應(yīng)具有多個探測器接口，可接收紅外及微波探測器、煤氣泄漏探測器等傳來的報警信號，然后通過通訊網(wǎng)絡(luò)將報警信息傳送到相關(guān)人的通訊設(shè)備上，以使災(zāi)情得到及時處理，保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全。國內(nèi)報警設(shè)備主要是在兩方面發(fā)展較快，一方面是探測器技術(shù)和探測器的發(fā)展，一方面是遠(yuǎn)程報警系統(tǒng)的發(fā)展。探測器的發(fā)展主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了被動紅外、超聲波和微波三種不同的探測技術(shù)。但最具前途的是復(fù)合式探技術(shù)，即在同一個封裝盒里安裝兩種以上不同的探測器，兩者組合后誤報率將會大大降低13。遠(yuǎn)程報警系統(tǒng)的發(fā)展主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了有線式報警系統(tǒng)、式報警系統(tǒng)，報警聯(lián)防網(wǎng)絡(luò)等。目前我國有關(guān)報警系統(tǒng)主要就是式系統(tǒng)。它具有安裝方便、簡單，一次性投資小的特點(diǎn)，但它存在覆蓋面積小、誤報率高等問題，使用場合受到一定限制。1.3課題研究意義由于人們居住環(huán)境的影響，讓生活在大城市的我們鄰居之間的往來變得越來越少，人們的關(guān)系變得越來越陌生。雖然讓我們的生活變得更加的具有隱秘性和封閉性，但是如果發(fā)生什么突發(fā)情況，周圍的人往往無法第一時間發(fā)現(xiàn)。若是在小區(qū)每一住戶內(nèi)安裝防火防盜報警裝置。當(dāng)住戶家中無人時，可把家庭內(nèi)的報警系統(tǒng)設(shè)置為布防狀態(tài)，當(dāng)竊賊闖入或者有災(zāi)情發(fā)生時，報警系統(tǒng)自動發(fā)出警報并向指定的用戶或小區(qū)安保中心報警。由此，通過報警器的監(jiān)測和它的遠(yuǎn)程報警的功能讓人們可以在第一時間做到對會火災(zāi)、盜竊等突發(fā)情況的察覺，能夠及時的對這些狀況進(jìn)行處理或者報警請求援助，大大的提高人們對諸多意外情況的抵御能力。本設(shè)計介紹的防火防盜報警器，正是在人們生活水平的提高，防盜意識的增強(qiáng)，智能住宅蓬勃發(fā)展的背景下，而設(shè)計開發(fā)的。本設(shè)計是將前端的紅外、氣體傳感器與語音報警和GSM的移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在了一起，從而構(gòu)成一個防火防盜的報警器，依托強(qiáng)大的無線移動通訊網(wǎng)絡(luò)，使得人們可以在不現(xiàn)場的情況下可以更加迅速有效地的獲得報警消息，做出更加迅速有效的應(yīng)對方案，和市面上的普通的報警系統(tǒng)比起來更加的簡單、報警更加的迅速，誤報率將會大大降低1。1.4 課題的主要內(nèi)容1.4.1 課題總體介紹體本課題對單片機(jī)驅(qū)動的防火防盜報警器的進(jìn)行設(shè)計與制作，并對相應(yīng)的硬件電路與軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與制作。工作內(nèi)容如下：（1）完成防火、防盜報警器的總體系統(tǒng)方案設(shè)計、電路設(shè)計。（2）制作并連接完整的硬件電路并能調(diào)試出正確的結(jié)果。1.4.2 課題具體任務(wù) 防火防盜報警器是由單片機(jī)做為它的控制驅(qū)動，系統(tǒng)電路設(shè)計由氣體傳感器電路、紅外傳感器電路、按鍵輸入電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路和LCD1602顯示電路以及語音報警電路等部分組成。當(dāng)進(jìn)入布防狀態(tài)時通過紅外光電傳感器就可以檢測到是否有人闖入并進(jìn)行語音報警；當(dāng)有火災(zāi)或者煤氣泄漏時當(dāng)氣體傳感器檢測到的氣體濃度大于設(shè)定值得時候則啟動報警功能。（1） 紅外光電傳感器檢測人員入侵的狀態(tài)信息；（2） 氣體傳感器檢測室內(nèi)環(huán)境的氣體濃度信息；（3） LCD1602顯示當(dāng)前的氣體濃度和人員入侵的狀態(tài)；（4） 通過密碼解鎖將警報進(jìn)行解除；（5） 當(dāng)警報發(fā)生時，通過短信將警情向指定人員作出及時的通知；第2章系統(tǒng)設(shè)計方案2.1 報警系統(tǒng)的總體構(gòu)成防火防盜報警系統(tǒng)設(shè)計方案是從我們?nèi)粘Ｉ畹膶?shí)際需求做為出發(fā)點(diǎn)，來滿足人們隨著生活水平的提高而不斷增強(qiáng)的安全防患意識，實(shí)現(xiàn)真正可以及時有效的讓人們獲取報警信息并作出迅速反應(yīng)的要求來確定的。單片機(jī)LCD顯示按鍵輸入氣體傳感器紅外光電傳感器該系統(tǒng)的設(shè)計是將傳感器的監(jiān)測和語音報警以及移動網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相結(jié)合，從而構(gòu)成一個防盜、防火報警器2。系統(tǒng)總體構(gòu)成包括以單片機(jī)控制電路為核心的電源電路，復(fù)位晶振電路，密碼解鎖按鍵電路，LCD1602顯示電路，傳感器電路模塊GSM模塊電路，ISD1730語音模塊電路。系統(tǒng)組成框圖如圖所示： GSM模塊語音報警圖2-1 系統(tǒng)組成框圖42.2 硬件系統(tǒng)選型2.2.1控制芯片選型方案一：采用STM32F103單片機(jī)，該單片機(jī)為32位ARM7微控制器，是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。其工作頻率最高高達(dá)72MHZ，采用3.3V供電，功耗低，運(yùn)算速度快，I/O和外圍接口非常豐富。適合需要大量計算的場合。但相比于其他芯片來說價格較高。方案二、采用STC89C52RC的單片機(jī)為此設(shè)計的核心控制器。STC89C52RC具有512字節(jié)RAM，以及8K的Flash，最高的工作頻率為35MHz，可以在串口下直接下載。圖2-1 STC89C52單片機(jī)引腳圖單片機(jī)引腳、編程與傳統(tǒng)8051單片機(jī)完全兼容，有豐富的編程應(yīng)用基礎(chǔ)和經(jīng)驗，且其P0口做輸出時無需像傳統(tǒng)單片機(jī)一樣外接上拉電阻，可以使系統(tǒng)設(shè)計更加簡單容易。且運(yùn)行在單周期模式時，運(yùn)行速度是傳統(tǒng)51單片機(jī)的12倍，運(yùn)行大程序更快更輕松4。從上面的兩個方案中，經(jīng)過比較本次設(shè)計采用方案二。STC89C52單片機(jī)即可滿足本次設(shè)計需求，外圍電路簡單，同時價格合理，對于系統(tǒng)整體制作而言性價比更高。2.2.1顯示方案選擇方案一、采用LCD12864液晶顯示屏，該液晶顯示屏是一種有著4 位或者8 位并行；多種的串行接口方式（2 線、3 線）；里面有著一個國際標(biāo)準(zhǔn)的一、二級中文字庫的點(diǎn)整圖形的液晶顯示模塊。其特點(diǎn)如下：（1） 顯示分辨率為12864；（2） 內(nèi)置8192 個16*16 點(diǎn)漢字；（3） 128 個16*8 點(diǎn)ASCII 字符集；（4） 顯示84 行1616 點(diǎn) 陣的漢字；有著多變的的接口方式和便捷的操作命令，不僅可以實(shí)現(xiàn)全中文人機(jī)交互圖形界面也具有超低的電壓低功耗等優(yōu)點(diǎn)。而且不僅硬件電路結(jié)構(gòu)而且顯示程序都十分的簡單明了10。但是相較于其他液晶顯示屏來說價格相對較高。方案二、選用LCD1602液晶顯示屏，LCD1602其具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富等諸多優(yōu)點(diǎn)，在我們?nèi)粘５纳钪械母鞣N儀器儀表以及低功耗的系統(tǒng)中都可以看到它的身影。通過顯示的內(nèi)容進(jìn)行分類可以分為字符型和圖形的液晶,通過的顯示的容量來分類：單行16字和2行16字等等3。其擁有友好的人機(jī)界面及強(qiáng)大的顯示功能，而且我們在平時的設(shè)計中也有大量的使用，有著很扎實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)和經(jīng)驗，而且價格合理。通過對上面兩個方案的對比，LCD1602滿足本次設(shè)計需求，同時價格合理，對于系統(tǒng)整體制作而言性價比更高，因此本次設(shè)計選用方案二。2.2.2氣體傳感器的選擇采用MQ-7氣體傳感器做為本設(shè)計的防火的前端監(jiān)測器來使用，其規(guī)格如下：（1）探測范圍：101000ppm（2）特征氣體：100ppm一氧化碳（3）靈敏度：R in air/R in typical gas5（4）響應(yīng)時間：150s（70% Response）（5）恢復(fù)時間：150s（70% Response）（6）測量電壓：24V（7） 工作在溫度為-20度到55度之間，而且空氣中的水蒸氣含量要小于等于95%、空氣中的含氧量等于21%因為它使用的氣敏材料是二氧化錫(SnO2)，二氧化錫的特性在于在空氣中擁有極其低的電導(dǎo)率；它的原理是利用高低溫循環(huán)的檢測方式來檢測空氣中的一氧化碳濃度，其中低溫（1.5V）加熱，檢測一氧化碳濃度，高溫（5V）將低溫的時候吸附的雜散的氣體進(jìn)行清洗，然后通過簡單的電路就可以使得電導(dǎo)率的變化變換為與檢測氣體的濃度相對應(yīng)的輸出信號了。而且該傳感器具有極高的靈敏度、使用的壽命很長且外圍的驅(qū)動電路簡單使用方便等優(yōu)點(diǎn)。符合本次設(shè)計的需求，所以選用MQ-7氣體傳感器。2.2.3紅外傳感器的選擇采用紅外光電傳感器，因為該傳感器具備了發(fā)射與接收在一起的功能，其輸6出電流為100mA/5V、供電消耗電流為 DC25mA、響應(yīng)時間 2ms；它的檢測距離在3-80CM，我們也可以根據(jù)我們實(shí)際的需要來進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳感器工作在-25+55的環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)檢測物體：太陽光10000LX以下 ，白熾燈3000LX以下。而且具有使用方便，對于可見光帶來的干擾小等優(yōu)點(diǎn)。從設(shè)計實(shí)用的角度出發(fā)，既滿足了設(shè)計的需求，價格便宜，性價比高，符合本次設(shè)計的需求。2.2.4 GSM模塊的選擇選用SIM900A其工作頻段為GSM900/1800MHz?？梢詫?shí)現(xiàn)SMS（短信、彩信）、GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能。硬件設(shè)計采用高效開關(guān)電源供電；SIM900A在待機(jī)的情況下電流低于18mA，睡眠模式下僅僅2mA，因此它的功耗極低；多種語音編碼形式；支持回聲抑制算法8；可以通過不同的AT指令來對不同的設(shè)備進(jìn)行回音的抑制消除，因而符合設(shè)計需求。2.2.5 語音芯片的選擇采用ISD1730語音芯片，ISD1730工作在電壓：2.4V-5.5V；靜態(tài)電流：0.5 - 1 A；工作電流：20mA等環(huán)境下，其在錄音時間在20到240秒，而且具有人性化的提示功能和精確的存儲地址操作。該芯片有著許多的優(yōu)點(diǎn)，比如：可以進(jìn)行多達(dá)十萬次的錄音和放音的操作，而且在遇到斷電的情況時會對存儲的內(nèi)容進(jìn)行保存；兩種的控制方式；兩種錄音輸入方式；兩種的放音輸出方式；可以對255段信息就行處理；通過采樣頻率的多樣性可以對錄音和放音的時間進(jìn)行調(diào)整；錄放的音質(zhì)良好，對工作電壓要求低9，而且它的價格合理，從實(shí)用性和性價比出發(fā)，符合本次設(shè)計需求。76第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計該系統(tǒng)采用了51系列單片機(jī)中的STC89C52單片機(jī)，SSTC89C52RC具有512字節(jié)RAM，以及8K的Flash，最高的工作頻率為35MHz，可以在串口下直接下載。7。正是由于STC89C52的這些特性和優(yōu)點(diǎn)，為我們的許多的設(shè)計提供了更多高效的解決方案。圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路其中引腳可以分為以下四類如表所示：表3-1 引腳分類名稱電源類引腳時鐘類引腳并行I/O類引腳控制類引腳個數(shù)22324如圖4-1所示是單片機(jī)最小系統(tǒng)，是保證單片機(jī)正常工作的必要條件。其它對應(yīng)的接口是外部器件與單片機(jī)的連接端口。其中外部晶振電路，給單片機(jī)提供工作時鐘源；外部復(fù)位電路，可以上電復(fù)位，其作用在于將單片機(jī)以及系統(tǒng)中其他部件都處于一個明確的初始化狀態(tài)，便于系統(tǒng)啟動3.2 氣體傳感器電路設(shè)計MQ-7氣敏元件的外觀和內(nèi)部構(gòu)造如圖4-2所示,MQ-7氣體傳感器的組成為由AL2O3微型陶瓷管和SnO2敏感層、測量電極以及加熱器5，其中加熱器是為傳感器提供了必不可少的工作條件。傳感器由6個引腳構(gòu)成，其中4個用于信號的取出，2個用于為傳感器提供加熱電流。圖3-2 MQ-7氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形煙霧傳感器電路由該傳感器和ADC0832構(gòu)成，原理圖如圖所示：圖3-3 氣體傳感器電路如圖中所示，氣體傳感器的4引腳與ADC0832的2引腳相連，ADC0832的CS引腳與單片機(jī)P3.4相連；DO引腳與單片機(jī)P3.5相連；DI引腳與單片機(jī)P3.6相連；CLK引腳與單片機(jī)P3.7相連。當(dāng)ADC0832未工作時，CS輸入端為高電平，芯片處于禁用狀態(tài)，當(dāng)傳感器檢測到的煙霧濃度信號傳入時，CS則處于低電平持續(xù)到轉(zhuǎn)換結(jié)束。當(dāng)芯片開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換工作時，單片機(jī)向CLK引腳輸入時鐘脈沖，DI端對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行選擇，本設(shè)計選用的是CH0單通道；DO端進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。3.3 語音報警電路設(shè)計ISD1730 是一款擁有著良好音質(zhì)的錄音、放音的芯片，給我們提供了很多不同的功能而本次防火防盜報警器的設(shè)計中我們使用的是它可以錄放語音的功能5。ISD1730 的特點(diǎn)如下：（1）特點(diǎn)：可以進(jìn)行多達(dá)十萬次的錄音和放音的操作，而且在遇到斷電的情況時會對存儲的內(nèi)容進(jìn)行保存；兩種的控制方式；兩種錄音輸入方式；兩種的放音輸出方式；可以對255段信息就行處理；通過采樣頻率的多樣性可以對錄音和放音的時間進(jìn)行調(diào)整；錄放的音質(zhì)良好，對工作電壓要求低（2） 工作在2.4V-5.5V的電壓環(huán)境下，其工作電流為2020mA（3） 我們可以通過對外接的震蕩電阻來調(diào)整芯片的錄音時間和錄放音質(zhì)，下表為表為 ISD1730的參數(shù)表：表3-1 ISD1730系列的參數(shù)表 采樣率12kHz8kHz6.4kHz 5.3kHz 4kHzISD173020secs30secs37secs45secs 60secs可以對外部震蕩電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)來對芯片的采樣頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)：表3-2 ISD1730采樣頻率對應(yīng)的電阻值表 采樣率12kHz8kHz6.4kHz 5.3kHz 4kHz震蕩電阻60k80k 100k 120k 160k語音報警電路原理圖如圖所示：圖3-6 語音報警電路由圖3-6可以看出，MISO、MOSI、SCLK、/SS四個引腳分別與單片機(jī)的P2.1、P2.2、P2.3、P2.4相連，由單片機(jī)做為主機(jī)、ISD1730芯片做為從機(jī)通過SPI協(xié)議來完成近乎所有的操作。當(dāng)主機(jī)對從機(jī)進(jìn)行通信時，SS處于低電平，持續(xù)一整個SPI指令周期；MOSI引腳是主機(jī)輸出從機(jī)接收的端口，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿鎖存進(jìn)芯片；MISO引腳作為主機(jī)接收從機(jī)發(fā)送的端口，數(shù)據(jù)在SLCK下降沿從MISO引腳輸出。4.3 顯示電路設(shè)計圖3-6 LCD1602液晶顯示電路如圖3-6所示為LCD1602液晶顯示電路，D0D7接單片機(jī)P0.0P0.7接口，RS、RW、EN接單片機(jī)P2.7、P2.6、P2.5腳。LCD1602通過字符的形式在顯示屏幕上顯示，最多顯示兩行，每行為16個字符。同時在它的內(nèi)部也已經(jīng)定義了160個不同的字符圖形，通過對液晶的信號線進(jìn)行相應(yīng)的操作，便可以實(shí)現(xiàn)液晶顯示不同的字符。LCD1602共有16個引腳，其中兩個是電源和地，采用+5V供電，VL腳用來調(diào)節(jié)液晶的對比度，可以和一個10K的電阻相連來實(shí)現(xiàn)對比度的調(diào)節(jié)。RS信號線可以用來選擇讀取內(nèi)部的數(shù)據(jù)寄存器還是程序寄存器，高電平為數(shù)據(jù)寄存器，低電平為程序寄存器。RW信號線用來選擇讀還是寫信號線，高電平時為讀信號線，低電平時為寫信號線。E為使能端，當(dāng)給E一個下降沿脈沖，液晶模塊就可執(zhí)行程序，D0D7為8位數(shù)據(jù)線，可用來傳輸要顯示的數(shù)據(jù)。21第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計圖5-1主程序流程圖如圖4-1所示，主程序首先對紅外、氣體傳感器與LCD1602和ISD1730以及GSM模塊進(jìn)行了初始化，再進(jìn)行按鍵掃描，由氣體傳感器讀取空氣中的一氧化碳濃度值在1602上顯示當(dāng)前狀態(tài)，判斷濃度值是否超過設(shè)定值，超過則進(jìn)行語音和短信的遠(yuǎn)程報警；通過紅外光電傳感器判斷是否有人入侵，有人入侵則在1602上顯示Y并發(fā)出語音報警和GSM的短信報警，如果密碼輸入正確則解除警報。4.2語音報警程序設(shè)計如圖4-2所示該部分程序主要是單片機(jī)判斷是佛報警，如果報警則通過DIS1730的四個引腳來讀取語音存放的地址，播放報警語音，如果沒有的報警則直接結(jié)束。開始N是否報警Y獲取報警語音地址獲取報警語音地址結(jié)束圖4-2 語音報警程序流程圖4.3GSM報警程序設(shè)計如圖4-3所示該部分程序主要是通過單片機(jī)判斷是否發(fā)送短信，是的話將信號傳輸給GSM模塊，GSM模塊接收識別該信號，發(fā)送短信到指定手機(jī)14。開始是否發(fā)送短信NY發(fā)送信息到GSM模塊GSM模塊發(fā)送短信結(jié)束圖4-3 GSM報警程序流程圖第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1 硬件系統(tǒng)調(diào)試5.1.1 基本電路板檢查（1） 檢查焊接好的電路板上是否出現(xiàn)斷路或者虛焊、沒焊接好的情況等（2） 用萬用表檢查線路的通短狀態(tài)是否與設(shè)計相符。再檢查電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。圖6-1 焊接完成后的電路板（3）焊好后接通電源，用手摸一下芯片是否發(fā)燙，如果發(fā)燙就立即關(guān)掉電源，再次進(jìn)行再次電路檢查；如果正常，再測試芯片電源端電壓是否達(dá)到設(shè)計要求，各個元件接地端是否都接地。5.1.2 基本連線檢查硬件調(diào)試時，必須對每一部分的部件清楚了解，明白他的工作特性，知道它的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，以便在檢查和后續(xù)的調(diào)試過程中對出現(xiàn)問題很好的解決。問題不大時可以直接在電路板上加焊或是直接用軟件的方法進(jìn)行處理。本次設(shè)計，我牢牢的把握住這點(diǎn)，并根據(jù)模塊一個一個的進(jìn)行調(diào)試測試，大大的提高的調(diào)試的效率。為了保證電路連接的可靠性，在連接完成并且使用萬用表測試無問題后，使用熱熔膠將杜邦線固定在排針上。使用萬用表檢查連線時，先檢測各個模塊的信號線是否全部連通且與單片機(jī)對應(yīng)I/O引腳接通；再檢測各模塊的電源、地線是否與單片機(jī)連通等。經(jīng)過檢查，防火防盜報警器的連線正確，各模塊與單片機(jī)I/O引腳正常接通。但是在LCD1602顯示電路模塊的軟件調(diào)試中，在程序燒錄正常的情況下，發(fā)現(xiàn)LCD1602沒有正常顯示，經(jīng)過對排查發(fā)現(xiàn)是因為沒有在VL引腳出接一個滑動變阻，對LCD1602對比度的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。經(jīng)過重新的調(diào)整焊接，LCD1602正常顯示。5.2 軟件系統(tǒng)調(diào)試硬件系統(tǒng)制作完成后，就要進(jìn)行軟件程序編寫。對于一整個軟件系統(tǒng)的編程，也需要分部、分塊進(jìn)行編寫調(diào)試。待各個模塊編寫好后，為了更加容易找出問題所在，本設(shè)計的軟件調(diào)試采用先調(diào)試各個模塊的功能，在語法和邏輯上能實(shí)現(xiàn)了其相對應(yīng)的功能后，再對整個設(shè)計進(jìn)行整體的調(diào)試。(1) LCD1602顯示模塊調(diào)試在對LCD1602液晶顯示模塊的調(diào)試時出現(xiàn)無法正常顯示的情況，進(jìn)過多次的排查后發(fā)現(xiàn)是程序中設(shè)置的EN引腳對應(yīng)的單片機(jī)的IO口與電路板上的焊接不一致造成的。在程序中改正錯誤后，編譯通過重新測試后，顯示正常穩(wěn)定。圖5-2 1602無法正常顯示（2） 氣體傳感器模塊調(diào)試因為打火機(jī)中的氣體與火災(zāi)發(fā)生時類似，所以通過釋放打火機(jī)中的氣體改變空氣中的氣體濃度來測試氣體傳感器模塊是否正常運(yùn)行。通過測試，1602上顯示的濃度值隨著空氣中一氧化碳濃度的升高而改變當(dāng)當(dāng)濃度值達(dá)到設(shè)定值10的時候伴隨語音報警和手機(jī)收到報警短信，功能正常。圖5-3 氣體傳感器模塊調(diào)試（3）紅外模塊調(diào)試當(dāng)在布防的狀態(tài)下，正常狀態(tài)下,1602上顯示為：Sta:N 如圖所示；圖5-4 無人入侵狀態(tài)當(dāng)有人入侵時，紅外光電傳感器可以檢測到入侵狀態(tài)，發(fā)出語音報警，1602上顯示為：Sta:Y ,同時發(fā)送遠(yuǎn)程短信報警，如圖5-5所示。圖5-5有人入侵狀態(tài)在調(diào)節(jié)好紅外傳感器模塊的靈敏度后，通過測量，測得傳感器的感應(yīng)有效范圍，數(shù)據(jù)如表6-1所示，理論上傳感器的有效感應(yīng)范圍應(yīng)該為3-80cm，通過測試，從10開始到80cm,其中從10-70cm的范圍都能感應(yīng)的到并且報警，但是到75cm的時候開始出現(xiàn)感應(yīng)不靈，可能是出現(xiàn)些電子干擾，及線路誤差等情況。表5-1傳感器感應(yīng)有效范圍范圍 序號 10 20 30 40 50 60 65 70 75 801 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 無報警 無報警 2 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 無報警 3 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 無報警 無報警 第6章 結(jié)論6.1 基本成果經(jīng)過對各個模塊以及整個系統(tǒng)的反復(fù)實(shí)驗和調(diào)試，最終完成了防火防盜報警器的設(shè)計和制作，實(shí)現(xiàn)了利用氣體傳感器、紅外光電傳感器進(jìn)行檢測，當(dāng)出現(xiàn)出現(xiàn)火災(zāi)或有人入侵時發(fā)出報警信號，進(jìn)行語音報警并且及時的將警情通過短信的形式發(fā)出，從而提高了人們對突發(fā)事件發(fā)現(xiàn)的時間，可以更快的作出應(yīng)對措施。該報警器相比其他的報警器而言更加的安全可靠，讓報警變得更加的快捷高效而且設(shè)計的構(gòu)造簡單，成本低廉可以讓它更加的容易推廣，使用效果良好。6.2 改進(jìn)展望防火防盜報警器的設(shè)計完成后，實(shí)現(xiàn)了對室內(nèi)盜情、火情進(jìn)行自動的監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)了對這些突發(fā)狀況進(jìn)行語音報警和短信自動報警功能。經(jīng)過這段時間的測試與運(yùn)行雖然已經(jīng)滿足了我們的需求，但也存在著一些問題。比如說可能會因為外界因素或者人為有意的去干擾使得GSM無法正常的發(fā)出信號，讓人們無法及時的獲得消息；通過短信報警的方式也有可能因為短信在手機(jī)上的提示音過短而使人們錯過這個重要的信息，因此可以在今后的改進(jìn)過程中增加電話的語音報警等。在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會繼續(xù)研究改進(jìn)，爭取讓防火防盜報警器變得更加的智能、安全可靠。當(dāng)然，作為本系統(tǒng)的設(shè)計者，我的目的在于為了給人們的居家安全有了更佳有效的保障，也是對我些年來在學(xué)校學(xué)習(xí)成果的一個展示。我希望我的這個設(shè)計能夠在現(xiàn)實(shí)生活中，被越來越多的人所認(rèn)可和使用。6.3 經(jīng)驗總結(jié)歷時2個月的畢業(yè)設(shè)計終于比較圓滿的完成了。畢業(yè)設(shè)計是綜合考察學(xué)生對所學(xué)知識積累情況和實(shí)際運(yùn)用及動手能力的不可或缺的重要環(huán)節(jié)，可以很好體現(xiàn)出學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用的能力，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的能力和實(shí)踐工作的能力。在設(shè)計中我學(xué)會了借助網(wǎng)絡(luò)上的熱心網(wǎng)友的幫助、利用圖書館中豐富的資料去完成自己的論文，讓自己對在大學(xué)中所學(xué)的知識有了更進(jìn)一步的鞏固和提高。這次畢業(yè)設(shè)計的制作和畢業(yè)論文撰寫讓我學(xué)到了很多，在寫畢業(yè)論文時，讓我認(rèn)識到一個人的埋頭苦干是不行的，需要去不斷的與人溝通，去努力的吸取他人的經(jīng)驗。也讓我認(rèn)識到人的潛力是無窮的只要肯去努力沒有什么是完不成的。我相信在這次的畢業(yè)設(shè)計中獲得的寶貴經(jīng)驗會在以后的生活中讓我終身受益。 致謝語經(jīng)過兩個月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)設(shè)計的制作已經(jīng)接近尾聲。在這兩個月的忙碌時光當(dāng)中，讓我學(xué)到了學(xué)多東西，也在這個過程中得到許多人的幫助。在此我要感謝我的導(dǎo)師曾瑋老師，我的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文是在他的精心指導(dǎo)下設(shè)計制作撰寫完成的。從畢業(yè)設(shè)計的選題到畢業(yè)論文的微小細(xì)節(jié)處，都有他認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹笇?dǎo)和修改。除了指導(dǎo)老師，在這里我還要感謝大學(xué)這幾年來所有的老師以及同學(xué)，感謝老師們的諄諄教導(dǎo)和同學(xué)們平時對我的幫助。短暫的大學(xué)生活即將結(jié)束了，在這里我也祝愿老師們在今后的生活中工作順利、身體健康，祝愿同學(xué)們都找到稱心如意的工作。參考文獻(xiàn)1 王宇鋼.新型無線防盜報警系統(tǒng)設(shè)計.遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版.20102 王芳，馬幼軍，蔣國平.智能化住宅防盜防火報警系統(tǒng)設(shè)計.大連理工大學(xué).20033 趙秋.利用LCD1602的自定義字庫顯示漢字.電子制作.20084 彭志剛.51系列單片機(jī)延時程序運(yùn)行時間的計算.儀器儀表用戶.20085 張洪泉，楊梅，唐禎安.Al2O3微結(jié)構(gòu)基板的SnO2氣體傳感器研究.全國敏感元件與傳感器學(xué)術(shù)會議.20056 李衛(wèi)華，周湘峻.最新20秒高音質(zhì)語音錄放電路ISD1820.電子世界.20017 王青.基于單片機(jī)的無線表決器設(shè)計.硅谷.20148 李華剛，晶 蔣.基于全球移動通信系統(tǒng)/通用分組無線業(yè)務(wù)的調(diào)制解調(diào)器.CN9 聶永祥.任意波聲波理療儀控制電路.CN10 范宣衡.操瑞杰.基于51單片機(jī)的12864LCD.顯示驅(qū)動.201311黃志偉等.單片機(jī)串行接口電路設(shè)計.北京:技術(shù)縱橫.200212馬金祥等.基于單片機(jī)收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計.南華:通信技術(shù)報,200913張玉山等.單片機(jī)防盜報警系統(tǒng)設(shè)計.安徽:安徽電子技術(shù)學(xué)院學(xué)報,200414Chong Zhao.Remote Anti-theft Alarm System Design Based on Single-chip Microcomputer附錄附錄一：基于51單片機(jī)的防火防盜報警器的電路原理圖附錄二：基于51單片機(jī)的防火防盜報警器程序#include#include#include #include#include#include#include#include#includeu16 ADnum=0,ADnum1,a=0;u8 Send_data1= Automatic fire alarm !;sbit infare=P20;bit Pflag=0; bit men_flag=0;bit nongdu_flag=0; u8 duanxin=1;void check()if(infare=1) delay_ms(200); lcd_pos(0 x0F); lcd_date(N); men_flag=0; duanxin=1;else lcd_pos(0 x0F); lcd_date(Y); men_flag=1; void main()delay_ms(50); Uart1_Init();spi_pu(); LCD_init(); lcd_pos(0 x00); lcd_string(Smog: Sta:); while(1) keyscan();shumima();yanzheng(); if(qiehuan=1) wei=0 x3f; key=0; qiehuan=0;if(wei0 x44)wei=0 x45;/45check();ADnum=get_0832_ch0();delay_ms(100);ADnum1=(u16)(ADnum*100/256);lcd_com(0 x80+5);lcd_date(ADnum1/100+0 x30);lcd_date(ADnum1%100/10+0 x30);lcd_date(ADnum1%100%10+0 x30); lcd_date(%);if(ADnum10)nongdu_flag=1;if(ADnum=0)nongdu_flag=0; duanxin=1;if(nongdu_flag=1|men_flag=1)&Error_flag=1) PlaySoundTick(0);delay_ms(230);if(duanxin=1) duanxin=0;Send_SMS(Send_data1) ; ISD1730：#includeisd1730.h#include reg52.Hsbit ISD_SS=P24;sbit ISD_MISO=P21;sbit ISD_MOSI=P22;sbit ISD_SCLK=P23;uchar data ISD_COMM_RAM7;uchar data *isd_comm_ptr;void delay_isd(uint time)while(time-!=0);uchar T_R_comm_byte( uchar comm_data )uchar bit_nuber;uchar 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