李宜飛

摘 要 本文設(shè)計(jì)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(jī)功能，大部分功能通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、溫度、防火防盜、天然氣監(jiān)測(cè)、密碼鎖功能。同時(shí)，該時(shí)鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，而且系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。

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

中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1系統(tǒng)功能綜述

本系統(tǒng)是通過查詢方式實(shí)現(xiàn)，以顯示程序和鍵盤瀏覽程序?yàn)橹鞒绦?，其余如溫度，時(shí)間調(diào)節(jié)，串口發(fā)送等均以子程序的方式進(jìn)行調(diào)用。此種方法基本可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的基本要求，可以達(dá)到時(shí)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(jì)方案

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

（2）密碼鎖也是一個(gè)查詢程序，當(dāng)進(jìn)入輸入密碼子程序時(shí)，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(dòng)開門程序，否則跳出輸入密碼子程序，進(jìn)入顯示報(bào)警子程序。

（3）當(dāng)報(bào)警事件發(fā)生時(shí)，把事件發(fā)生的時(shí)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?。?/p>

當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)將信息發(fā)送到監(jiān)控器上，可以將發(fā)送程序做成一個(gè)子程序，通過查詢判斷是否發(fā)送。時(shí)鐘發(fā)送程序和位置類型發(fā)送程序有所差別，發(fā)送時(shí)要對(duì)時(shí)間內(nèi)容和位置內(nèi)容進(jìn)行調(diào)用。

（4）當(dāng)報(bào)警事件解除后，把事件解除的時(shí)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(bào)警時(shí)，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(shí)間調(diào)節(jié)程序作為子程序進(jìn)行調(diào)用，顯示室溫也可以用查詢方式來實(shí)現(xiàn)。

3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用STC89C52RC單片機(jī)為主要控制器，輔以74LS138譯碼器、74LS245總線驅(qū)動(dòng)器、溫度傳感器DS18B20、矩陣鍵盤以及LCD顯示等電路，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間時(shí)分秒的顯示、實(shí)時(shí)溫度的顯示、時(shí)分秒?yún)?shù)的手動(dòng)調(diào)整設(shè)置，防盜防火報(bào)警，并發(fā)送報(bào)警時(shí)間地點(diǎn)類型。該系統(tǒng)使用單片機(jī)的中斷方式進(jìn)行計(jì)時(shí)，能有效減少系統(tǒng)誤差，再使用譯碼器進(jìn)行片選，節(jié)省了單片機(jī)的I/O口，使用了矩陣鍵盤進(jìn)行功能的選擇。該系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)簡單，結(jié)構(gòu)清晰，界面友好的特點(diǎn)，經(jīng)測(cè)試，能夠較好地實(shí)現(xiàn)題目所要求的基本和擴(kuò)充功能。

用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)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(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)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(shí)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(shí)間。動(dòng)態(tài)顯示需要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時(shí)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(jì)硬件電路較為簡單，因此選擇了動(dòng)態(tài)顯示，軟件譯碼的驅(qū)動(dòng)方式。

采用動(dòng)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(jì)

當(dāng)電路板上電之后，就會(huì)在LED上顯示時(shí)間，可通過KEY1進(jìn)行對(duì)小時(shí)調(diào)節(jié)，KEY2對(duì)分鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)，KEY3對(duì)秒進(jìn)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(dòng)天然氣報(bào)警程序，將撥碼開關(guān)2打開。

防盜裝置停止（天然氣監(jiān)測(cè)正常進(jìn)行），將撥碼開關(guān)3打開，進(jìn)入紅外防盜系統(tǒng)（此系統(tǒng)在撥碼開關(guān)2打開時(shí)無效）。

5設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

本設(shè)計(jì)包含有以下幾點(diǎn)同類程序不具有的優(yōu)勢(shì)：

（1）時(shí)、分、秒用小數(shù)點(diǎn)分開顯示，帶點(diǎn)字與不帶點(diǎn)字使用不同字形表，使人在閱讀時(shí)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(shí)，主人可以選擇關(guān)閉防盜防火監(jiān)測(cè)，這就避免了因?yàn)橹魅嗽蛟斐傻腻e(cuò)誤報(bào)警，此關(guān)閉不會(huì)影響天然氣監(jiān)測(cè)，當(dāng)天然氣泄漏時(shí)，報(bào)警程序依然會(huì)啟動(dòng)，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(cè)，一為碎玻璃監(jiān)測(cè)，一旦玻璃碎裂，即發(fā)出報(bào)警；二為紅外監(jiān)測(cè)，在玻璃不碎裂的情況下，若有人進(jìn)入即可發(fā)生報(bào)警。

（4）此系統(tǒng)采用了防止紅外錯(cuò)誤報(bào)警的程序，在有鳥類、飛蟲遮擋紅外儀時(shí)可自動(dòng)識(shí)別，與竊賊入侵進(jìn)行區(qū)分，是一套真正可用的報(bào)警系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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