基于單片機的住宅安防控制器

李宜飛

摘 要 本文設(shè)計的住宅安防監(jiān)控器以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機功能，大部分功能通過軟件編程來實現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。實現(xiàn)了時間、溫度、防火防盜、天然氣監(jiān)測、密碼鎖功能。同時，該時鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點，具有很強的實用性，而且系統(tǒng)具有一定的可擴展性。

關(guān)鍵詞 單片機 硬件軟件化 防火防盜 天然氣監(jiān)測 密碼鎖 聲光報警

中圖分類號：S611 文獻標(biāo)識碼：A

1系統(tǒng)功能綜述

本系統(tǒng)是通過查詢方式實現(xiàn)，以顯示程序和鍵盤瀏覽程序為主程序，其余如溫度，時間調(diào)節(jié)，串口發(fā)送等均以子程序的方式進行調(diào)用。此種方法基本可以實現(xiàn)實驗的基本要求，可以達到時間顯示，溫度顯示，防火防盜，密碼開鎖，串口發(fā)送等功能。

2總體設(shè)計方案

（1）按照設(shè)計要求布防，除溫度檢測采用18B20外，其他安防檢測傳感器和火情檢測傳感器均為觸發(fā)開關(guān)量，天然氣報警為位置開關(guān)量，根據(jù)布防設(shè)計，為所有的報警事件發(fā)生的事件、類型、位置進行編碼設(shè)計。當(dāng)事件發(fā)生時，可以在LED數(shù)碼管顯示器上以編碼的形式顯示報警信息（位置、類型），并進行報警，除非報警事件自行解除或人工解除。當(dāng)事件發(fā)生時，LED數(shù)碼管顯示報警信息，可以將此設(shè)置為一個子程序，同時主程序中進行查詢事件是否發(fā)生，發(fā)生則調(diào)用子程序，不發(fā)生則繼續(xù)查詢。報警也設(shè)置為子程序，在顯示報警信息的子程序中應(yīng)該調(diào)用顯示子程序，使得顯示報警信息和報警同時發(fā)生。

（2）密碼鎖也是一個查詢程序，當(dāng)進入輸入密碼子程序時，子程序調(diào)用鍵值查詢程序，若按下鍵值同設(shè)置值相同，則繼續(xù)查詢下一位，直至全部查詢完畢，啟動開門程序，否則跳出輸入密碼子程序，進入顯示報警子程序。

（3）當(dāng)報警事件發(fā)生時，把事件發(fā)生的時間、位置、類型等信息通過串口傳遞到監(jiān)控器上。信息方式“€讇資眬讇追謤讇酌?；置€讇祝嘈蛝讇住??？

當(dāng)報警發(fā)生時將信息發(fā)送到監(jiān)控器上，可以將發(fā)送程序做成一個子程序，通過查詢判斷是否發(fā)送。時鐘發(fā)送程序和位置類型發(fā)送程序有所差別，發(fā)送時要對時間內(nèi)容和位置內(nèi)容進行調(diào)用。

（4）當(dāng)報警事件解除后，把事件解除的時間、位置、類型、解除方式等信息通過串口傳遞到監(jiān)控器上。信息方式“€讇資眬讇追謤讇酌?；置€讇祝？類型€讇祝絞絸住薄>ń獬⑺統(tǒng)絳蠐刖ǚ⑺統(tǒng)絳蚶嗨?。?/p>

（5）無報警時，可作為鐘表使用。并可以根據(jù)需要顯示室溫。鐘表顯示程序做為主程序，可以將時間調(diào)節(jié)程序作為子程序進行調(diào)用，顯示室溫也可以用查詢方式來實現(xiàn)。

3硬件系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)使用STC89C52RC單片機為主要控制器，輔以74LS138譯碼器、74LS245總線驅(qū)動器、溫度傳感器DS18B20、矩陣鍵盤以及LCD顯示等電路，實現(xiàn)了時間時分秒的顯示、實時溫度的顯示、時分秒?yún)?shù)的手動調(diào)整設(shè)置，防盜防火報警，并發(fā)送報警時間地點類型。該系統(tǒng)使用單片機的中斷方式進行計時，能有效減少系統(tǒng)誤差，再使用譯碼器進行片選，節(jié)省了單片機的I/O口，使用了矩陣鍵盤進行功能的選擇。該系統(tǒng)具有設(shè)計簡單，結(jié)構(gòu)清晰，界面友好的特點，經(jīng)測試，能夠較好地實現(xiàn)題目所要求的基本和擴充功能。

用單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時再傳送一次新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間。動態(tài)顯示需要CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時間多。硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送出標(biāo)準(zhǔn)的BCD碼即可，硬件接線有一定標(biāo)準(zhǔn)。軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，硬件簡單，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理。由于本次設(shè)計硬件電路較為簡單，因此選擇了動態(tài)顯示，軟件譯碼的驅(qū)動方式。

采用動態(tài)掃描法顯示LED數(shù)碼管，MCS-51的P1.0，P1.1，P1.2與74LS138的A，B，C連接74LS138通過74LS245與LED數(shù)碼管的陰極相連來選擇數(shù)碼管，用P0口通過74LS245與數(shù)碼管的陽極相連，P2口與鍵盤連接，傳感器18B20與P1.3口相連構(gòu)成溫度控制。

4軟件系統(tǒng)設(shè)計

當(dāng)電路板上電之后，就會在LED上顯示時間，可通過KEY1進行對小時調(diào)節(jié)，KEY2對分鐘進行調(diào)節(jié)，KEY3對秒進行調(diào)節(jié)。按下KEY4，LED顯示溫度，按下KEY5——KEY7，向監(jiān)視窗口發(fā)送相關(guān)信息，KEY8，KEY9，作為上檔鍵，之后便可以再按KEY1——KEY7，即可顯示并發(fā)送防盜或防火相關(guān)信息。將撥碼開關(guān)1打開，啟動天然氣報警程序，將撥碼開關(guān)2打開。

防盜裝置停止（天然氣監(jiān)測正常進行），將撥碼開關(guān)3打開，進入紅外防盜系統(tǒng)（此系統(tǒng)在撥碼開關(guān)2打開時無效）。

5設(shè)計亮點

本設(shè)計包含有以下幾點同類程序不具有的優(yōu)勢：

（1）時、分、秒用小數(shù)點分開顯示，帶點字與不帶點字使用不同字形表，使人在閱讀時更為方便。

（2）防盜防火程序可以人為關(guān)閉，當(dāng)家中有人時，主人可以選擇關(guān)閉防盜防火監(jiān)測，這就避免了因為主人原因造成的錯誤報警，此關(guān)閉不會影響天然氣監(jiān)測，當(dāng)天然氣泄漏時，報警程序依然會啟動，直至天然氣濃度小于額定值。

（3）通過查閱相關(guān)安防資料，將窗戶防盜系統(tǒng)設(shè)置為二重監(jiān)測，一為碎玻璃監(jiān)測，一旦玻璃碎裂，即發(fā)出報警；二為紅外監(jiān)測，在玻璃不碎裂的情況下，若有人進入即可發(fā)生報警。

（4）此系統(tǒng)采用了防止紅外錯誤報警的程序，在有鳥類、飛蟲遮擋紅外儀時可自動識別，與竊賊入侵進行區(qū)分，是一套真正可用的報警系統(tǒng)。

參考文獻

[1] 段晨東.單片機原理及接口技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社，2008.