基于單片機(jī)的智能安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案詳解

　　本文主要詳解基于單片機(jī)的智能安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，我們以基于STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)的方案來(lái)介紹，首先介紹了STC89C52引腳圖及功能，其次闡述了基于STC89C52單片機(jī)的智能安防報(bào)警系統(tǒng)的硬件、軟件、系統(tǒng)測(cè)試等方面的內(nèi)容，具體的跟隨小編來(lái)詳細(xì)的了解一下。

　　STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

　　STC89C52引腳圖及功能

　　STC89C52引腳說(shuō)明：

　　VCC（40引腳）：電源電壓

　　VSS（20引腳）：接地

　　P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié);在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。

　　P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。

　　此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。

　　引腳號(hào)第二功能

　　P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出

　　P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）

　　P1.5 MOSI（在線系統(tǒng)編程用）

　　P1.6 MISO（在線系統(tǒng)編程用）

　　P1.7 SCK（在線系統(tǒng)編程用）

　　P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。

　　在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。

　　P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。

　　P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能：

　　RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。

　　ALE/PROG——當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。

　　對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。

　　如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。

　　PSEN——程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。

　　EA/VPP——外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。

　　基于單片機(jī)的智能安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　本設(shè)計(jì)提出了一個(gè)基于STC89C52單片機(jī)控制GSM的智能家用報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)房屋災(zāi)情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警。系統(tǒng)使用溫度傳感器對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)并且在數(shù)碼管顯示;使用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)屋內(nèi)是否有人非法侵入，檢測(cè)數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，若有異常，進(jìn)行蜂鳴報(bào)警，并控制GSM系統(tǒng)向主人發(fā)送信息。該智能報(bào)警系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境變化及時(shí)做出反應(yīng)，從而保證家居環(huán)境的安全。

　　一、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)基于STC89C52單片機(jī)，主要的模塊有熱釋電紅外傳感模塊、溫度檢測(cè)模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、數(shù)碼管顯示模塊和GSM短信報(bào)警模塊。系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

　　2、溫度檢測(cè)及顯示模塊設(shè)計(jì)

　　溫度檢測(cè)及顯示模塊采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，DS18B20數(shù)字溫度計(jì)接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，耐磨耐碰，體積小，使用方便，并且具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性和卓越的靈敏性。溫度檢測(cè)電路如圖2所示。

　　3、熱釋電紅外傳感模塊設(shè)計(jì)

　　熱釋電紅外傳感模塊主要用來(lái)對(duì)室內(nèi)是否有人體進(jìn)行檢測(cè)，主要由熱釋電紅外傳感器RE20HDB和BISS0001處理芯片構(gòu)成。BISS0001是CMOS類具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可以與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)處理，能有效的抑制其他信號(hào)的干擾，穩(wěn)定性高，調(diào)節(jié)范圍廣。

　　若有人進(jìn)入熱釋電紅外傳感器的掃描范圍內(nèi)，RE200B產(chǎn)生微弱的電壓變化使得芯片被觸發(fā)，經(jīng)過(guò)BISS0001芯片的兩級(jí)放大后，在VO信號(hào)輸出端產(chǎn)生3.3 V左右的電壓;當(dāng)沒(méi)有人經(jīng)過(guò)時(shí)，VO端輸出0 V，輸出電壓送入單片機(jī)進(jìn)行判斷和處理，從而實(shí)現(xiàn)了人體檢測(cè)。

　　4、GSM短信報(bào)警模塊設(shè)計(jì)

　　GSM模塊主要由TC35i、電源電路、串口電路和GSM保護(hù)電路組成。TC35i新版西門(mén)子工業(yè)GSM模塊是一個(gè)既支持英文短信又支持中文短信息的工業(yè)級(jí)GSM模塊，支持?jǐn)?shù)據(jù)和語(yǔ)音兩種格式的SMS短信發(fā)送形式，且格式的設(shè)置都可通過(guò)AT命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。TC35i短信模塊體積小、重量輕、耗能低，具有SIM應(yīng)用工具包和AT命令集控制等優(yōu)點(diǎn)。電源電路為GSM提供合適的電壓。GSM保護(hù)電路用于防止供給電壓過(guò)大。

　　二、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)以C和匯編語(yǔ)言為編程語(yǔ)言。該系統(tǒng)通過(guò)傳感器對(duì)室內(nèi)環(huán)境條件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并采取相應(yīng)措施。系統(tǒng)程序流程如圖3所示。系統(tǒng)啟動(dòng)之后，首先進(jìn)行初始化操作，為了能夠及時(shí)顯示溫度以及對(duì)非法入侵報(bào)警，系統(tǒng)采用中斷技術(shù)，使用單片機(jī)定時(shí)中斷TO，每隔500 ms中斷一次。打開(kāi)中斷后，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行工作，當(dāng)有人進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用GSM短信發(fā)送程序，并進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警，為了讓報(bào)警產(chǎn)生效果，將報(bào)警時(shí)間延遲2分鐘。GSM發(fā)送短信程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖4所示。

　　三、系統(tǒng)測(cè)試

　　系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)完成后，對(duì)各模塊進(jìn)行測(cè)試。接通電源后，數(shù)碼管能夠正常顯示當(dāng)前室內(nèi)的溫度，并且隨室內(nèi)溫度的改變而改變，表明溫度檢測(cè)和顯示模塊功能正常;然后，對(duì)是否能夠檢測(cè)到人體進(jìn)行了測(cè)試，當(dāng)有人進(jìn)入熱釋紅外傳感器掃描范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并且發(fā)送短信息到指定手機(jī)，沒(méi)有人體進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)不報(bào)警，表明報(bào)警和短息通知功能正常。因此，該系統(tǒng)的溫度檢測(cè)、顯示、報(bào)警和發(fā)送短信功能均正常。

　　四、結(jié)論

　　此家用報(bào)警系統(tǒng)，主要以防盜和室內(nèi)溫度檢測(cè)為主，防盜報(bào)警體現(xiàn)于發(fā)送短信報(bào)警和驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，室內(nèi)溫度檢測(cè)主要將其顯示于數(shù)碼管。整個(gè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化，實(shí)用性強(qiáng)。使用簡(jiǎn)單實(shí)用的傳感器，融合聲、溫、電、網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)燃夹g(shù)，系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)。此外，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想為智能家居、智能安防等系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供參考價(jià)值。