上海万垦船舶设备有限公司

摘要：本设计是以AT89S52单片机为下位机、PC机为上位机的宿舍智能防盗防火报警系统。该系统由单片机模块、红外热释电传感器模块、离子烟雾传感器模块、键盘输入模块、LCD浮现模块、声光报警模块、语音提示模块等部分组成。
系统具有人体检测、离子烟雾检测、人及贵重物品出入检测和记实、语音提示等功能；并且可以始末键盘输入密码解锁，同时关闭防盗报警系统,；系统始末RS485串行通讯方式实现了上位机和下位机的通讯。系统在长途的上位机采用了人性化的人机界面，能够很利便的查看各宿舍进出人数以及贵重物品进出的历史记实处境。
关键字：AT89S52单片机，热释红外电传感器，离子烟雾传感器，声光报警
Abstrwork：This is a machine for AT89S52 SCM a goodd PC for PCwouls dormitory intelligent security fire woulssupply system. This system consists of single-chip module, infrseem to going to bed sensor module, pyroelectric smoke sensor module, ion keyboard input module, the LCD display module, sound-light woulssupply module, audio module components.
This is a head unit with huma good testing, testing of ionic smoke a goodd vwoulsuabdominwoulsle things in detecting a goodd recording, voice prompt functions. And through the keyboard inputing psimply becauseswords to unlock a goodd close stop-theft woulssupply system. Via RS485 communic seriwouls system rewoulsizes the communic of the PC plus the MC.The remote computer system using huma goodized huma good-machine interfgenius,is esimply becausey to check out each dormitory a goodd vwoulsuabdominwoulsles in recorded history.
Key words:AT89S52 SCM ，heat-relesimply becauseing infrseem to going to bed sensors, smoke sensor, sound-light woulssupply.
目录
1. 设计题目
1.1 设计任务
1.2 设计恳求
2. 系统总体计划设计
2.1系统总体结构框图
2.2 计划论证
2.2.1 单片机的选择
2.2.2 人体检测模块
2.2.3 烟雾检测模块
2.2.4 语音提示模块
2.2.5 浮现模块
3. 系统硬件设计
3.1 AT89S52单片机工作电路
3.2 语音提示电路
3.3 声光报警电路
3.4 LCD浮现、时钟芯片及键盘的电路
3.5 传感器与单片机接口电路
3.6 RS485驱动电路和串行通讯
3.6.1 要紧芯片ADM2587E介绍
3.6.2 RS485硬件连接电路
3.6.3 串行通讯协议
3.7 系统总体原理图
4. 系统软件设计
4.1 主程序流程图
4.2 下位机流程图
4.3 液晶浮现驱动流程图
4.4 键盘及浮现流程图
4.5 上位机与多台下位机通讯流程图
5. 系统调试
5.1 测试仪器
5.2 人体检测模块调试
5.3 离子烟雾检测模块调试
5.4 语音提示模块调试
5.5 人、贵重物品出入检测模块调试
6. 总结
参考文献
1. 设计题目
1.1 设计任务
设计一个报警系统（低本钱），系统应用于学生宿舍，能自动监视宿舍内的宁静处境，有特别很是处境发生时能立即收回报警和求助讯息。
1.2 设计恳求
1.基本恳求
（1）实现人体检测与声光报警功能。
（2）实现烟雾检测与声光报警功能。
（3）用键盘输入密码完成报警系统的解警等工作状况。
（4）实现异地监控。
（5）能反映宿舍内人员的进出处境及人数的记实。
（6）宿舍无人时提示锁门。
2.表现部分
（1）人体检测限制5米左右。
（2）能记实最近几天的宿舍安防处境。
（3）实现网络把持，学习桥楼值班报警。可在监控点监控多个宿舍。
（4）能检测本宿舍贵重物品的进出处境。
2.系统总体计划设计
2.1系统总体结构框图
系统总体结构框图如图2.1所示。
图2.1 系统总体结构图
2.2 计划论证
2.2.1单片机的选择
计划一：采用凌阳公司的16位单片机，它是16位把持器，具有体积小、驱动能力强、实在性高、功耗低、结构简单、具有语音处理、运算速度快等优点，但我们对这个计划采用的微处理器并不熟悉，使用起来并不是很利便。
计划二：采用AT89S52单片机把持。AT89S52 是一种低功耗、高机能CMOS8位微把持器，它具有以下程序功能： 8k字节Flsimply becauseh，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，对比一下110报警系统。三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。能够满足题目设计的一起恳求。而且我们对AT89S52也比力熟悉，因此我们选择计划二。
2.2.2人体检测模块
计划一：采用热释电人体红外传感器。热释电红外传感器是一种特地用作于探测人体辐射的红外线传感器，在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可始末光的波长限制为7-10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收。有用探测距离最大可达5m，假如加装适当的菲涅耳透镜，最大探测距离可达15m。
计划二：桥楼值班报警系统。使用人体接近传感器。人体接近传感器又称无触点接触传感器，是一种用于检测人体接近的把持器件, 可准确探知左近人物的靠近，是一种理想的电子开关量传感器。
由于本次设计恳求，因此我们选择计划一来实现人体检测。
2.2.3烟雾检测模块
计划一：使用红外光电式烟雾传感器。这种传感器有以下问题：（1）受光照时，传感器灵敏度将大大降低甚至生效或误报。（2）采用调制光时，调制频次不巩固，驾驶室值班报警系统。无法长期工作，。且调试过程庞大。
计划二：采用MQ-2/MQ-2S气体传感器。它是一种电阻式烟雾传感器，常应用于家庭用气体宣泄报警器，工业用可燃气体报警器等。显然这种传感器并不适合于我们本次设计。
计划三：使用离子式烟雾传感器。它是始末监测烟雾的浓度来实现火灾检测的，离子式烟雾传感器是一种技术进步前辈，采用低功耗CMOS微处理器，抗外界光线扰乱，工作巩固实在的传感器。
基于此本系统采用计划三，选用离子式烟雾传感器实现烟雾检测。
2.2.4语音提示模块
计划一：采用IDS1420可分段录放音模块和功率缩小电路。其输入信号始末功率缩小电路缩小后输入。IDS1420语音芯片可始末单片机进行录放音的把持，采用直接模仿量存储技术，语音质量较好，听听报警器。可读性较好，功耗低，这些条件都为宿舍无人时提示锁门的语音提示计算了很好的条件。
计划二：采用单片机产生不同的频次信号始末蜂鸣器来完成语音提示功能，其硬件电路和较容易实现，但其缺点是给人以提示的可懂性比力差，给人的感想不够直观，考虑的本题目的的确恳求，我们决断不采用此计划。
始末以上计划论说我们选择计划一，来实现本次设计的语音提示。
2.2.5浮现模块
计划一：采用LED数码管浮现。事实上110报警系统。LED浮现具有硬件电路结构简单、调试利便、软件实现绝对容易等优点，但是它的功耗高而且浮现形式无限，而我们所要浮现很多，因此LED数码管浮现不能满足恳求。
计划二：采用LCD液晶浮现。LCD液晶具有功耗低、浮现形式富厚、分明，浮现讯息量大，浮现速度较快，因此我们选择此计划
始末以上计划论说我们选择计划二。
3. 系统硬件设计
3.1 AT89S52单片机工作电路
图3.1 AT89S52单片机最小系统
图3.1是单片机最小系统其中包括：单片机，（5）能反映宿舍内人员的进出情况及人数的记录。振荡电路，复位电路。振荡电路采用2个30pf陶瓷电容帮助起振，复位电路采用按键电平复位方式。110报警系统。
3.2 语音提示电路
选用语音存储/再生芯片ISD1420。如图3.2所示该电路具有音质天然、可反复录放、抗扰乱、低功耗等许多优点。ISD1420放音时间为20秒；最多可分为160段，每段段长最少125ms；输入采样6.4kHz；次录音周期；5V单电源供电，放音电流15mA，维持电流0.5μA。该芯片的地址引脚(A0～A7)有两个作用，取决于A7、A6的形态。当A7或A6有一个为“0”时，A0～A7 阐明为地址位，作为当前录放操作的起始地址。我们设计的电路使用了A0～A3的
该电路始末单片机P2口把持放音的起始地址，P2.7把持播放录音采用电平方式。而音频信号的输入经电容耦合到两片集胜利率缩悭吝TDA2003组成的BTL功放电路 ，末了由扬声器输入。 图3.2 ISD1420与单片机硬件连接
3.3 声光报警电路
图3.3 用三极管做驱动的声光报警电路
图3.3中，用一个3.3K电阻接一个9013型号的三极管，然后三极管的集电极接发光二极管，再接蜂鸣器另一端接VCC电源；在发射极和基极接一个5.6K电阻，再接地。听听及人。当P3.4输入低电平时，三极管的基极与发射极截止蜂鸣器不鸣叫，发光二极管也不亮；当P3.4输入高电平时，三极管的基极与发射极才导通蜂鸣器鸣叫,并且发光二极管点亮。
3.4 LCD浮现、时钟芯片及键盘的电路
图3.4.1LCD与单片机连接电路
该电路采用的是静态浮现方式，始末锁存器74LS373来实现液晶静态浮现。图3.4.1中锁存器74LS373的锁存使能端LE接单片机的P2.5口，输入使能端/OE接地。液晶浮现屏的E端接P2.4口，RS和RW端分裂接锁存器的Q0和Q1端。
时间浮现采用时钟芯片DS1302。它是美国DALLAS公司推出的一种高机能、低功耗、带RAM的实时常钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通讯，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302外部有一个31×8的用于且则性寄存数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的进级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。其引脚图如图3.4.2所示。报警器。
图3.4.2 DS1302引脚图
键盘采用的是矩阵式非编码键盘，如图3.4.3所示。
图3.4.3 4X3矩阵键盘接口电路
第0行接P0.0，第1行接P0.1，第2行接P0.2，第3行接P0.3，第0列接P0.4，第1列接P0.5，第2列接P0.6。
3.5 传感器与单片机接口电路
其中温度传感器采用的是DS18B20温度传感器。
传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点。网上报警。DS18B20也支持“一线总线”接口，丈量温度限制为-55°C～+125°C，在-10～+85°C限制内，精度为±0.5°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗扰乱性。适合于恶劣环境的现场温度丈量，如：环境把持、设备或过程把持、测温类花费电子产品等。支持3V～5.5V的电压限制，使系统设计更灵活、利便，而且更优点，体积更小。
如图3.5.1所示是DS18B20与单片机的连接电路。人员。
图3.5.1DS18B20与单片机的连接电路
要想DS18B20能够进行无误的温度转换，I/O线必需在转换时代保证供电。由于DS18B20的工作电流达到1 mA，事实上内人。所以仅靠4.7K上拉电阻供电是不行的，当几只DS18B20挂在同一根I/O线上并同时想进行温度转换时，就会有问题。为了解决这个问题，当进行温度转换时，110报警系统。给I/O线提供一个强上拉。用MOSFET把I/O线直接拉到电源上就能实现，图中VDD必需接地。
图3.5.2传感器与单片机接口电路
图中红外热释传感器和离子烟雾传感器分裂接单片机两个外部中INT0和INT1。其中光电传感器采用自在电源型光电开关E3S-BD61，它是一种小型缩悭吝内置型光电开关，机体细长，减削空间，情况。体积仅为50×50×17.4mm，M.S.R机能可检测平滑，有光泽物体，新式光电-IC，加强抗扰乱，电源逆接，桥楼值班报警。输入短路和输入逆接庇护。
图3.5.3传感器在门框上装配图
装配在门框上的传感器A、传感器B和磁条检测传感器如图3.5.3所示。当传感器B先接收不到信号，传感器A又接收不到信号说明有人进来，同时计数器T1加1；反之则说明有人进来了，计数器T2加1。同时势先在每个贵重物品上贴上磁条，当门上的磁条检测传感器有信号就说明有贵重物品出入，而进出又有传感器A、B来检测。
3.6 RS485驱动电路和串行通讯
3.6.1要紧芯片ADM2587E介绍
ADM2587E包含一个集成式隔离DC/DC电源，不再须要外部隔离电源模块，是带隔离的加强型RS-485 收发器。ADM2587E 是齐全±15kVESD庇护功能的完选集成式隔离数据收发器，学会欧冠盘。适合用于多点传输线路上的高速通讯应用。它采用ADI 公司的isoPowerTM 技术，想知道宿舍。在单个封装内集成了一个三通道隔离器、一个三态差分线路驱动器、一个差分输入接收机和一个isoPowerTM DC/DC转换器，该器件采用5V或3.3V单电源供电，从而实现了完全隔离的RS-485解决计划。还有ADM2587E驱动器带有一个高电平有用使能电路，并且还提供一个高电平接收机有用禁用电路，桥楼值班报警系统。可使接收机输入进入高阻抗形态。
3.6.2 RS485硬件连接电路
如图3.6所示RS485串行通讯驱动电路。
图3.6 RS485串行通讯驱动电路
如图芯片的RE和DE端接单片机的EN端，RXD和TXD分裂对应接单片机的RXD和TXD端。该电路组成的RS485通讯是半双工的通讯，收发转换是须要必定的时间的，所以大凡在收发转换之间，和每发送完一帧数据之后，都要有相应的延时，假如出现收发不一般、或第一帧数据之后就出现误码气象，则可以适当的增加一下延时常间，这样就实现上位机和下位机的通讯。
3.6.3串行通讯协议
所谓通讯协议，就是上位机与下位机进行讯息交换与通讯。该系统我们所制定的通讯协议为： 发送BA91标志通讯开始。00表示上位机，0X表示下位机的地址，听听记录。设定下位机1到8的地址为01到08。功能位有两种形式：00和01,00表示查询这8个下位机的形态，01表示给8个下位机发送命令。校验位就是用来检测下位机接收到的数据是否跟上位机发送的数据一致，该通讯采用的是和校验。发送CB90表示数据传送结束。
3.7 系统总体原理图
如图3.7是系统总的原理图。
如图3.7是系统总的原理图
4. 系统软件设计
4.1 主程序流程图
如图4.1是系统主程序流程图。
图4.1主程序流程
4.2 下位机流程图
如图4.2所示是下位机的流程图。
图4.2下位机流程图
4.3 液晶浮现驱动流程图
如图4.3 是液晶浮现驱动流程图。
图4.3液晶浮现驱动流程图
4.4 键盘及浮现流程图
图4.4键盘及浮现流程图
4.5 上位机与多台下位机通讯流程图
图4.5上位机与多台下位机通讯流程图
5. 系统调试
5.1 测试仪器
卷尺：精度1mm，烟雾搜罗瓶，语音芯片：型号 IDS1420，LCD液晶浮现屏
5.2 人体检测模块调试
人体检测调试时，用卷尺测得人距离红外热释传感器的距离d与声光报警处境如表5.1所示。学习人数。
声光报警测试表5.1 分析：可以看出该系统能够检测5米左右的人体处境，所以满足题目恳求。
5.3 离子烟雾检测模块调试
用烟雾搜罗瓶搜罗一瓶烟雾并在离子烟雾传感器周围开释，几秒钟后声光报警启动。
分析：烟雾检测传感器检测到了刚刚开释的烟雾，所以满足题目恳求。
5.4 语音提示模块调试
当启动系统后，宿舍内人员脱离房间，系统马上收回语音提示“请锁门”，并且直到门锁上语音提示遏制。
分析：当人体传感器检测到屋内没人时，语音系统迅速收回语音提示。报警器。所以也满足题目恳求。
5.5 人、贵重物品出入检测模块调试
假定有5个人和4件贵重物品进行实验检测。
第一次进门检测时，1个人空手，4个人各抱1件物品。测试完结如下表5.4.1所示。
人及物品出入检测完结表5.4.1 第一次出门检测时，反映。只进去3个人，其中2个人抱2件物品。测试完结如下表5.4.2所示。
人及物品出入检测完结表5.4.2 第二次进门检测时，2个人空手，其中1个人抱1件物品。测试完结如下表5.4.3。
人及物品出入检测完结表5.4.3 第二次出门检测时，1个人空手进来。测试完结如下表5.4.4。
人及物品出入检测完结表5.4.4 分析：从上表中可以看出测试完结和我们设计的完结一样，说明该模块满足题目恳求。
综上调试完结，我们完成了该题目的基本恳求和表现部分的形式。学会（5）能反映宿舍内人员的进出情况及人数的记录。
6. 总结
在这几天的逐鹿中，对于我们大学生来说是多么名贵的一次经验。在系统的设计制造过程中，我们遇到了很多困难。譬喻怎样才能检测到人及贵重物品的进出处境，后来我们想到用两个红外传感器，一个放在门的靠后面另一个放在门的靠后背，这样进门时就先始末前一个传感器，再经过后一个，这样就能知道是进门；同理出门先经过后一个再经过前一个。这样就解决人的进出问题。而贵重物品是始末人进出的，再加上贵重物品上贴的磁条就能检测到是否有贵重物品出入。
经过这次逐鹿，我们功劳颇丰，令我们毕生难忘。这次不只仅是完成了一件作品，更提高了我们困苦斗争、创新、团队配合和入手能力。对于进出。在此也要感谢山东省大学生电子设计大赛组委会、协办单位及赞助商给了我们这次名贵的锻炼机遇
参考文献
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桥楼值班报警系统
燃气报警器