基单片机智家居防火防盗
报警系统
摘
着社会断进步科学技术济发展生活水提高愈加注重身安全防火防盗措施提出新求
设计做智家居控制系统包括室信息智监控功输入实时显示功声光报警功等文利单片机结合传感器技术开发设计防火防盗报警系统设计采DYPME003体红外感应模块18B20温度传感器MQ_2烟雾传感器检测信号然信号传送单片机处理实现声光报警该系统通键系统温度烟雾浓度进行初始化设置利LED显示模块系统温度烟雾浓度进行实时显示该系统结构简单性稳定方便价格低廉具定实价值
关键字：防火防盗报警 18B20 MQ_2 DYPME003
Abstract
With society’s progress and development of science and technology economy people's living standard has been greatly improved People pay more attention to personal safety thus they put forward new requirements for the fire and security measures
In this design the intelligent family house control system includes this function indoor information intelligent monitoring the input and realtime display sound and light alarm and so on The design is a fire and security system which combines sensor technology with microcontroller This design adopts the DYPME003 human body infrared sensor module18b20 temperature sensor and MQ_2 smoke sensor to detection signal These sensor send the signals to microcontrollerThe microcontroller process these signal and drive alarm circuit to achieve sound and light alarm The fir temperature and smoke concentration are initialized in this systemand are displayed in the LED display The system has the advantages of simple structure stable performance conventional operation low price and has a certain practical value
Keywords The fire and security system18b20MQ_2DYPME003
目录
摘 I
Abstract II
目录 III
1 绪 1
2系统总设计 2
21 设计容求 2
22 系统设计总体思路 2
3方案证较 4
4系统硬件结构 5
41 整体硬件设计思路 5
42单片机电路AT89S52 5
421性参数 5
422脚说明 6
423单片机系统 8
43温度传感电路 9
431 DS18B20介绍 9
432 DS18B20工作电路 10
44烟雾传感电路 10
441烟雾传感器MQ2 10
442 MQ2传感器特性技术指标 11
443 ADC0832介绍 12
444AD转换电路 14
45非法入侵电路 14
451 DYPME003红外体传感器 14
46报警电路 15
461 蜂鸣器 16
462 键 16
463 LED灯 17
47显示电路 17
5系统软件设计 18
51程序模块 19
52温度采集处理模块 20
53 烟雾采集处理模块 22
6程序调试分析 27
总结 31
致谢 32
参考文献 33
附录1 基单片机智家居防火防盗报警系统仿真图 34
附录2 基单片机智家居防火防盗报警系统程序源代码 35
1 绪
现代化建筑规模标准高员密集设备众防火求极严格着国济建设发展种高层建筑中型商业建筑厂房断涌现消防报警系统提出更高更严求早期发现通报火灾防止减少火灾危害保护身财产安全保卫社会义现代化建设现代化工业民建筑宾馆图书馆科研商业部门火灾动报警系统已成必少设施工程设计安装否正确仅直接影响建筑消防安全直接关系种消防设施否真正发挥作火灾报警系统设计显尤重
火灾动报警系统够火灾初期燃烧产生烟雾热量光辐射等物理量通感温感烟感光等火灾探测器变成电信号传输火灾报警控制器提醒注意火灾发生国火灾动报警控制系统历简单复杂发展程智化程度越越高目前国厂家偏重型仓库商场高级写字楼宾馆等场型火灾报警系统研发采集中区域报警控制方式系统复杂成较高居民住宅区机房办公室等型防火单位需设置种简单廉价实火灾动报警装置
火灾带生命财产安全意外入侵时刻威胁着身安全现代住宅发展趋势现代住宅群体花园式住宅区发展高空中发展般住宅区栋十栋目前市面拥家庭电子防盗报警器单住宅单元利统理满足现代住宅区发展求必家庭电子防盗报警器进步完善提高设计满足现代住宅防火防盗需设计家庭式电子防火防盗系统
2系统总设计
21 设计容求
（1）设计包括硬件软件设计两部分模块划分数采集模块位机显示报警等子模块
（2）防火防盗报警系统温度传感器烟雾传感器红外体传感器报警器单片机控制电路LED控制电路相关控制理软件组成户终端完成信息采集处理数传送功设定报警等功
（3）系统实现功发生火灾时温度传感器烟雾传感器分检测火灾温度烟雾浓度AD转换成数字信号送单片机单片机处理运行驱动报警电路实现声光报警LED显示温度浓度值闯入时设置检测点红外探头探测体辐射出红外量相应处理传送单片机实现报警功
22 系统设计总体思路
设计核心模块说单片机设计中心单元系统单片机应系统种应单片机应系统硬件软件组成硬件包括单片机输入输出设备外围应电路等组成系统软件种工作程序总称单片机应系统研制程包括总体设计硬件设计软件设计等阶段
设计求分析须包含结构：温度传感电路烟雾传感电路红外热释电传感探头电路报警电路单片机复位电路相关控制理软件组成：间构成框图图21示：
温度浓度显示
AT89S52 单片机
温度传感器
信号调理
烟雾传感器
声光报警
红外体传感器
图21防火防盗报警系统结构框图
温度传感器DS18B20采集数数字信号直接发送单片机进行处理烟雾传感器MQ2气体传感器输出信号般较微弱需前置电路进行放滤波电调整满足单片机输入信号求MQ2半导体烟雾传感器属电阻型需串联参考电阻放电路发送ADC0804采集信号AD转换模块传送进入单片机进行处理红外体传感器DYPME003输出信号该信号高电时入侵低电时表示入侵
单片机部程序中预先设定报警界值包括温度高报警气体浓度高报警单片机正常工作判断接收数否达报警界值果达报警值单片机控制蜂鸣器LED灯进行报警果没达报警值单片机继续接收处理新数果单片机接收非法入侵信号直接报警单片机实时数码输出显示信号数码显示周围环境温度气体数值
3方案证较
防火防盗系统般火灾探测器入侵探测器报警控制器接警中心(硬件加软件）组成简单形式（家庭单位）报警系统组成部分火灾探测器入侵探测器报警控制器声光报警器
方案：利固定点电话联网防火防盗报警系统实现家庭防火防盗报警该系统编程机探测器遥控器组成旦发生警情报警信息通邮电通讯网络瞬间远程传输户设定固定电话时接警中心报告中心联网计算机通电子图数库计算机语音提示监听现场情况显示发生警情单位址方位发案时间辖消防队派出（巡逻队）历分布时调动警力做出快速处理
方案二通传感器检测家庭安全隐患检测结果送入单片机通单片机控制报警灯声音报警器启动实现声光报警
通较方案二满足实时快捷求更加简单效成低固设计选择方案二
4系统硬件结构
41 整体硬件设计思路
设计智家居防火防盗系统AT89S52单片机控制芯片温度传感器烟雾传感器红外热释传感器采集信息时采集信息传输单片机实现声光报警温度浓度显示图41示：
温度浓度显示
温度传感器
AT89S52 单片机
烟雾传感器
AD转换器
声光报警
红外体传感器
图41硬件结构框图
42单片机电路AT89S52
421性参数
AT89S52种低功耗高性CMOS8位微控制器具8K系统编程Flash 存储器Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造工业80C51产品指令引脚完全兼容片Flash允许程序存储器系统编程适常规编程器单晶片拥灵巧8位CPU系统编程FlashAT89S52众嵌入式控制应系统提供高灵活超效解决方案
性参数：兼容MCS51指令系统 8k反复擦写1000次FlashROM32双IO口256x8bit部RAM316位编程定时技术器中断时钟频率0—24MHz2串行中断编程UART串行通道2外部中断源6中断源2读写中断口线低功耗空闲掉电模式
422脚说明
设计选AT89S52作控芯片脚图42示
图42 AT89S52脚图
1 引脚功说明：
（1）1～8脚：P1口P1口带部拉电阻8位双IO口P1输出缓级驱动（接收口输出电流）4TTL逻辑门电路端口写1通部拉电阻端口拉高电时作输入口作输入口时部存拉电阻某引脚外部信号拉低时会输出电流
（2）AT89C51处P10P11分作定时计数器2外部计数输入（P10T2）触发输入（P11T2EX）P10 ：T2定时计数器2外部计数脉输入始终输出P11 ：T2EX定时计数2捕获重装载触发方控制
（3）Flash编程程序校验期间P1接收低8位址
（4）第9脚：RST复位引脚振荡器工作时RST引脚出现两机器周期高电单片复位
（5）10～17脚：P3口P3口组带部拉电阻8位双IO口P3口输出缓级驱动（吸收输出电流）4TTL逻辑门电路P3口写入1时部位电阻拉高电作输入端口时外部拉低P3口拉电阻输出电流I
（6）P3口作般IO口线外更重途第二功表41示：
表41 P3口第二功
端口引脚
第二功
P30
RXD（串行输入口）
P31
TXD（串行输出口）
P32
INT0（外中断0）
P33
INT1（外中断1）
P34
T0（定时计数器0）
P35
T1（定时计数器1）
P36
WR（外部数存储器写选通）
P37
RD（外部数存储器读选通）
外P3口接收Flash闪速记忆体编程程序校验控制信号
（7）RST（第9脚）复位引脚振荡器工作时RST引脚出现两机器周期高电单片复位
（8)XTAL1（第18脚）振荡器反相放器部时钟发生器输入端
(9）XTAL2（第19脚）振荡器反相放器输出端
（10）PSEN（第29脚）程序储存允许（PSEN）输出外部程序存储器选通信号AT89CS52外部程序存储器取指令（数）时机器周期两次PSEN效输出两脉期间访问外部数存储器跳两次PSEN信号
（11）ALEPROG（第30脚）接外部程序存储器数存储器时ALE（址存允许）输出脉锁存址低8位字节般情况ALE时钟振荡频率16输出固定脉信号外部输出时钟定时目注意：访问外部数存储器跳ALE脉Flash存储器编程期间该引脚输入编程脉（PROG）
（12）EAVPP（第31脚）外部访问允许欲CPU仅访问外部程序存储器（址0000H—FFFFH）EA端必须保持低电（接）须注意：果加密位LB1编程复位时部会锁存EA段状态EA端高电（节Vcc端）CPU执行部程序存储器中指令Flash存储器编程时该引脚加+12V编程允许电源Vpp然必须该期间12V编程电压Vpp
（13）Vcc（第40脚）电源电压
423单片机系统
次设计中采12MHZ晶振负载电容相应选30pf
晶振电路中XTAL1XTAL2两引脚：
(1)XTAL1反振荡放器输入部时钟电路工作电路输
(2)XTAL2反振荡器输出
保证电瞬间RST脚高电持续两机器周期般选C310ufR110K左右较
图43 单片机系统图
43温度传感电路
431 DS18B20介绍
设计测温元件采DS18B20数字温度传感器DS18B20采集数数字信号直接发送单片机进行处理DS18B20数字温度计提供9位温度读数指示器件温度信息单线界面送入DS18B20DS18B20送出中央处理器DS18B20仅需连接条线（）读写完成温度变换需电源数线身提供需外部电源
432 DS18B20工作电路
设计DS18B20单片机P23相连采集温度信号数传输单片机温度达预先设定限值（文限值：45℃ ）LED红灯点亮蜂鸣器报警数码显示前温度值
图44 DS18B20仿真图
44烟雾传感电路
441烟雾传感器MQ2
设计中采MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器属气敏感测器气电变换器燃性气体空气中含量(浓度)转化成电压者电流信号通AD转换电路模拟量转换成数字量送单片机进单片机完成数处理浓度处理报警控制等工作MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器具灵敏度高回应快抗干扰性方便价格便宜会发生探头阻缓中毒现象维护成较低等优点设计采MQ2气体传感器作报警器烟雾信息采集部分核心
MQ2型烟雾传感器属二氧化锡半导体气敏材料属表面离子式N型半导体处200~300°C温度时二氧化锡吸附空气中氧形成氧负离子吸附半导体中电子密度减少电阻值增加烟雾接触时果晶粒间界处势垒受该烟雾调制变化会引起表面电导率变化利点获种烟雾存信息
遇燃烟雾（CH4等）时原吸附氧脱附燃烟雾正离子状态吸附二氧化锡半导体表面氧脱附放出电子烟雾正离子状态吸附放出电子二氧化锡半导体导带电子密度增加电阻值降空气中没烟雾时二氧化锡半导体会动恢复氧负离子吸附电阻值升高初始状态MQ2半导体型燃性烟雾传感器检测燃烟雾基原理
图45 MQ2型传感器外观 图46 MQ2型传感器结构图
442 MQ2传感器特性技术指标
MQ2型传感器般特点： 天然气液化石油气等烟雾高灵敏度尤烷类烟雾更敏感具良重复性长期稳定性初始稳定响应时间短长时间工作性电路设计电压范围宽24V均加热电压5±02V
MQ2型传感器初期稳定特性：半导体烟雾传感器通电状态存放段时间通电时器件立投入正常工作烟雾传感器中二氧化锡通电状态会吸附空气中水蒸气次通电时需预热分钟水蒸气蒸发气敏电阻正常工作通电工作时气敏电阻值达稳定时需时间定义初期稳定时间般情况通电时间越长初期稳定时间越长通电存放时间达15天左右时初期稳定时间般需五分钟左右
MQ2半导体烟雾传感器般较高温度(200~450°C)工作需加热传感器般工作易燃易爆环境加热丝直接电源相连加热丝局部短路造成器件热者放电时引发事必须传感器生产厂家推荐加热电压工作较安全范围
443 ADC0832介绍
1功特点
ADC0832NS(National Semiconductor)公司生产串行接口8位AD转换器通三线接口单片机连接功耗低性价格较高适宜袖珍式智仪器仪表中ADC0832 8位分辨率AD转换芯片高分辨达256级适应般模拟量转换求芯片具双数输出作数校验减少数误差转换速度快稳定性强独立芯片输入器件连接处理器控制变更加方便通DI 数输入端轻易实现通道功选择特点：
● 8位分辨率逐次逼型基准电压5V
● 5V单电源供电
● 输入模拟信号电压范围0～5V
● 输入输出电TTLCMOS兼容
● 250KHZ时钟频率时转换时间32us
● 具两供选择模拟输入通道
● 功耗低15mW
2外部引脚说明
引脚说明：
● CS——片选端低电效
● CH0CH1——两路模拟信号输入端
● DI——两路模拟输入选择输入端
● DO——模数转换结果串行输出端
● CLK——串行时钟输入端
● VccREF——正电源端基准电压输入端
● GND——电源
3 单片机ADC0832控制原理
般情况ADC0832单片机接口应4条数线分CSCLKDODIDO端DI端通信时未时效单片机接口双电路设计时DODI 联根数线ADC0832未工作时CS输入端应高电时芯片禁CLK DODI 电意进行AD转换时须先CS端置低电保持低电直转换完全结束时芯片开始转换工作时处理器芯片时钟输入端CLK提供时钟脉DODI端DI端输入通道功选择数信号第1时钟脉前DI端必须高电表示启动位第23时钟脉前DI端应输入2位数选择通道功功项见表：
表42
输入形式
配置位
选择通道
CH0
CH1
CH0
CH1
差分输入
0
0
+
0
1
单端输入
1
0
+
1
1
+
表42示配置位2位数10时CH0 进行单通道转换配置2位数11时CH1进行单通道转换配置2位数00时CH0作正输入端IN+CH1作负输入端IN进行输入配置2位数01时CH0作负输入端INCH1 作正输入端IN+进行输入
第3时钟脉DI端输入电失输入作DODI端开始利数输出DO进行转换数读取第4时钟脉开始DO端输出转换数高位D7脉DO端输出位数直第11脉时发出低位数D0字节数输出完成正位开始输出相反字节数第11时钟脉输出D0输出8位数第19 脉时数输出完成标志着次AD转换结束CS置高电禁芯片直接转换数进行处理
444AD转换电路
MQ2半导体烟雾传感器属电阻型需串联参考电阻放电路发送ADC00832采集信号AD转换模块传送进入单片机进行处理图47示：
图47 AD转换电路
45非法入侵电路
451 DYPME003红外体传感器
传感器DYPME003红外体传感器该传感器输出信号高电时入侵低电时表示入侵仿真软件Proteus 7 Professional里没DYPME003红外体传感器键代
DYPME003红外体传感器功特点：
1 全动感应进入感应范围输出高电 离开感应范围动延时关闭高电输出低电
2 光敏控制（选择出厂时未设）：设置光敏控制白天光线强时感应
3 温度补偿(选择出厂时未设)：夏天环境温度升高30～32℃探测距离稍变短温度补偿作定性补偿
4 两种触发方式：（跳线选择）
(1)重复触发方式感应输出高电延时时间段结束输出动高电变低电
(2)重复触发方式：感应输出高电延时时间段果体感应范围活动输出直保持高电直离开延时高电变低电（感应模块检测体次活动会动延延时时间段次活动时间延时时间起始点)
5 具感应封锁时间(默认设置25S封锁时间)：感应模块次感应输出（高电变成低电）紧着设置封锁时间段时间段感应器接受感应信号功实现感应输出时间封锁时间两者间隔工作应间隔探测产品时功效抑制负载切换程中产生种干扰(时间设置零点秒—十秒钟)
6 工作电压范围宽：默认工作电压DC45V20V
7 微功耗静态电流<50微安特适合干电池供电动控制产品
8 输出高电信号：方便类电路实现接
DYPME003体感应传感器感应范围图48示：
图 48 DYPME003体感应传感器感应范围
46报警电路
设计采蜂鸣器LED流水灯作报警装置通判断接收数确定否报警接受数温度传感器气体传感器红外熱释传感器
461 蜂鸣器
单片机接收超额温度信号气体信号时输出脚BELL输出高电Q1导通致蜂鸣器BELL电工作发出报警声图49示：
图49 蜂鸣器报警电路
462 键
键电路端相连端AT89S52P1相应端口相连图410示：
四功键分设置DYPME003红外体传感器烟雾浓度火灾温度加减浓度温度限值
键1：代DYPME003红外体传感器进行仿真
键2：火灾温度值烟雾浓度值设置键设置火灾温度烟雾浓度限值设计火灾温度限值45烟雾浓度限值2
键3：增加烟雾浓度限值温度限值
键4：减少烟雾浓度限值温度限值
图410 键电路
463 LED灯
LED灯端相连端AT89S52P3口相应端口相连2LED灯分显示火灾入侵报警周围情况正常
图411 LED显示电路
47显示电路
火灾温度烟雾浓度显示采四位七段LED阳数码显示电路图412示：
图412 显示电路
开 始
5系统软件设计
系统初始化
非法入侵采集
烟雾采集
温度采集
AD转换
数处理
超报警限？入侵？
进入子程序报警
Y
N
温度浓度显示报警电路工作
返 回
图51 软件流程图
文中软件解决问题检测温度传感器烟雾传感器红外体传感器温度信号烟雾信号非法入侵信号然信号进行显示判断超出预设报警值时候发出报警
51程序模块
程序完成系统初始化设置中断矢量调显示等等程序部分示：
Main程序：
#include
#include 18b20h
#include displayh
#include adc0832h
unsigned char value1
unsigned char count0
void main()
{ TMOD0x11 定时器T1初始化
TH1(655351000)256
TL1(655351000)256
EA1
ET01
ET11
TR01
TR11
Init_DS18B20() 温度芯片初始化
P00xff 初始化断口
P10xff
P30xff
while(1)
{ Scan_Key()
baojin()
value ReadAdc0832(0)读取温度传感器温度
}
}
52温度采集处理模块
次设计采集成数字温度传感器DS18B20需AD转换次设计中演示方便温度传感器报警限设45℃实际中温度报警限60℃
温度采集转换流程图图52示：
开始
初始化DS18B20
写控制字
读取温度
返回
图52 温度采集流程图
18b20程序：
#include
sbit DQ P2^3
void Delay(int num)延时函数 2uS次
{
while(num)
}
void Init_DS18B20(void)初始化ds18b20
{
unsigned char x0
DQ 1 DQ复位
Delay(8) 稍做延时
DQ 0 单片机DQ拉低
Delay(80) 精确延时 480us
DQ 1 拉高总线
Delay(14)稍作延时x0初始化成功x1初始化失败
xDQ
Delay(20)
}
unsigned char ReadOneChar(void)读字节
{
unsigned char i0
unsigned char dat 0
for (i8i>0i)
{
DQ 0 脉信号
dat>>1
DQ 1 脉信号
if(DQ)
dat|0x80
Delay(4)
}
return(dat)
}
void WriteOneChar(unsigned char dat)写字节
{
unsigned char i0
for (i8 i>0 i)
{
DQ 0
DQ dat&0x01
Delay(5)
DQ 1
dat>>1
}
}
unsigned int ReadTemperature(void)读取温度
{
unsigned char a0
unsigned char b0
unsigned int t0
float tt0
Init_DS18B20()
WriteOneChar(0xCC) 跳读序号列号操作
WriteOneChar(0x44) 启动温度转换
Init_DS18B20()
WriteOneChar(0xCC) 跳读序号列号操作
WriteOneChar(0xBE) 读取温度寄存器
aReadOneChar() 读低8位
bReadOneChar() 读高8位
tb
t<<8
tt|a
ttt*00625
t tt*10+05 放10倍输出四舍五入
return(t)
}
53 烟雾采集处理模块
1．标度变换概念
智仪器检测物理量般传感器转换电量数采集系统测量相应数字量说智化仪器中样数字量代表物理量值通常采定处理技术数字量转换具纲量相应物理量技术称标度变换
2．标度变换原理
测量物理量变换范围A0Am(传感器测量限)物理量实际测量值AxA0应数字量N0 Am 应数字量Nm Ax 应数字量Nx时包括传感器整数采集系统线性标度变换公式：
AxA0+(AmA0)*(NxN0)(NmN0) （531）
设计中采集负载电阻电压值进出气敏感测器电阻值求应浓度值便面处理首先采集电压值进行标度变换：
AxA0+(AmA0)*(NxN0)(NmN0)0+(50)*( Nx0)(2550) Nx51 （532）
3数采集
驱动ADC0809IN0IN1进行AD转换单片机接收转换数存入指定存储器单元中断服务程序完成次驱动AD转换等外部中断0中断说明AD转换已完成通中断服务程序读取转换数进行标度变换
注意：cs高变低时选中ADC0832时钟升DI端数移入ADC0832部路址移位寄存器第时钟期间Dl高表示启动位紧接着输入两位配置位输入启动位配置位选通输入模拟通道转换开始转换开始时钟周期延迟选定通道稳定ADC0832接着第4时钟降输出转换数数输出时先输出高位(D7DO)输出完转换结果低位开始重新输出遍数(D7DO)两次发送低位享片选cS高时部寄存器清0输出变高阻态果进行次模傲转换片选cs必须次高低跳变面输入启动位配置位
ADC0832程序：
ifndef _ADC0832_H_
#define _ADC0832_H_
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
extern void _nop_ (void)
uchar ReadAdc0832( uchar channel )ADC0832端口定义
sbit P3_2 P2^1 sck
sbit P3_3 P2^2 IO
sbit P3_4 P2^0 片选
#define ADC0832_SCK_H P3_2 1
#define ADC0832_SCK_L P3_2 0
#define ADC0832_DIDO_H P3_3 1
#define ADC0832_DIDO_L P3_3 0
#define ADC0832_DIDO P3_3
#define ADC0832_CS_H P3_4 1
#define ADC0832_CS_L P3_4 0
uchar ReadAdc0832(uchar channel)adc0832读数
{ uchar i 0初始化
uchar outdata 0cs高变低时选中ADC0832时钟升DI端数移入ADC0832部路址移位寄存器
ADC0832_CS_L
ADC0832_DIDO_H
ADC0832_SCK_L 第次触发
_nop_()
_nop_()
ADC0832_SCK_H
_nop_()
_nop_()
ADC0832_DIDO_H
ADC0832_SCK_L 第二次触发
_nop_()
_nop_()
ADC0832_SCK_H
_nop_()
_nop_()
if( channel 1 )
{
ADC0832_DIDO_H
}
else
{
ADC0832_DIDO_L
}
ADC0832_SCK_L 第三次触发
_nop_()
_nop_()
ADC0832_SCK_H
_nop_()
_nop_()
ADC0832_SCK_L
_nop_()
_nop_()
ADC0832_DIDO_H 置输入准备读数
ADC0832_SCK_H
_nop_()
_nop_()
outdata 0 初始化
for( i 1 i < 8 i++ ) 读数D7—D0
{
if( ADC0832_DIDO 1 )
{
outdata | 0x01
}
ADC0832_SCK_H
ADC0832_SCK_L
outdata outdata << 1 左移位
}
ADC0832_CS_H
return outdata
}
#endif
6程序调试分析
硬件支持环境proteus设计电路Keil编程序编译成芯片识S51档利PC机写进proteus程序图芯片进行仿真测试出现错误进行修改图61出终调试成功
图61 keil编译程序成功
图62 keil生成hex档
图63 proteus调keilhex档进行仿真
（1） 编译成功仿真开始进入防火防盗报警模式
图64防火防盗报警模式
（2）火灾温度等45°C时启动火灾报警
图65 温度超标报警
（3）烟雾浓度等2时启动火灾报警
图66 温浓度超标报警
（4）检测非法入侵时启动报警系统
图67 非法入侵报警
（5）没检测非法入侵火灾报警时LED绿灯亮表示情况正常
图68 正常情况报警
总结
智家居防火防盗报警系统保障财产生活安全避免火灾爆炸事非法入侵发生防火防盗安全生产必备仪器具广阔市场空间发展前景
文设计防火防盗报警系统报警系统温度信号采集电路气体信号采集电路体红外采集信号单片机控制电路构成根设计求环境成等素选DS18B20数字温度传感器MQ2型半导体电阻式气体传感器DYPME003红外体传感器AT89S52单片机DS18B20数字温度传感器采DS18B20组网数字温度传感器芯片封装成具耐磨耐碰体积方便封装形式样适种狭空间设备数字测温控制领域MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器属气敏感测器气电变换器燃性气体空气中含量(浓度)转化成电压者电流信号通AD转换电路模拟量转换成数字量送单片机进单片机完成数处理浓度处理报警控制等工作MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器具灵敏度高回应快抗干扰性方便价格便宜会发生探头阻缓中毒现象维护成较低等优点DYPME003体感应传感器款基红外线技术动控制产品灵敏度高性强超低电压工作模式广泛应类动感应电器设备尤干电池供电动控制产品中AT89S52单片机低功耗具4KB线编程Flash存储器单片机应普遍工具易手片源广价格低编程灵活控制简单适合制作防火防盗报警系统
文研制报警系统基础做适功扩展防火防盗报警系统功更加完善安全性更高
致谢
参考文献
[1] GB5011698火灾动报警系统设计规范[M]北京中国计划出版社
[2] 李群芳肖单片机原理界面应——嵌入式系统技术基础北京清华学出版社2005
[3] 谭浩强着C语言程序设计北京清华学出版社2006
[4] 张义王敏男许宏昌等例说51单片机北京民邮电出版社2008
[5] 周丽娜Protel99SE电路设计技术北京中国铁道出版社2009
[6] 郁文常健程继红等传感器原理工程应（第三版）西安西安电子科技学出版社2008
[7] 谢烟雾传感器技术现状发展趋势仪器仪表户200613(5)12
[8] 李永生杨莉玲半导体气敏元件选择性研究传感器技术 2002(3) 1~3
附录1 基单片机智家居防火防盗报警系统仿真图
附录2 基单片机智家居防火防盗报警系统程序源代码
1 Main程序：
#include
#include 18b20h
#include displayh
#include adc0832h
unsigned char value
unsigned char count0
void main()
{
TMOD0x11 定时器T1初始化
TH1(655351000)256
TL1(655351000)256
EA1
ET01
ET11
TR01
TR11
Init_DS18B20() 温度芯片初始化
P00xff 初始化断口
P10xff
P30xff
while(1)
{ Scan_Key()
baojin()
value ReadAdc0832(0)
}
}
2DS18B20程序：
#include 18b20h
#include
sbit DQ P2^3
void Delay(int num)
{
while(num) 延时函数 2uS次
}
void Init_DS18B20(void)初始化ds1820
{
unsigned char x0
DQ 1 DQ复位
Delay(8) 稍做延时
DQ 0 单片机DQ拉低
Delay(80) 精确延时 480us
DQ 1 拉高总线
Delay(14)
xDQ 稍做延时果x0初始化成功x1
初始化失败
Delay(20)
}
unsigned char ReadOneChar(void)读字节
{
unsigned char i0
unsigned char dat 0
for (i8i>0i)
{
DQ 0 脉信号
dat>>1
DQ 1 脉信号
if(DQ)
dat|0x80
Delay(4)
}
return(dat)
}
void WriteOneChar(unsigned char dat)写字节
{
unsigned char i0
for (i8 i>0 i)
{
DQ 0
DQ dat&0x01
Delay(5)
DQ 1
dat>>1
}
}
unsigned int ReadTemperature(void)读取温度
{
unsigned char a0
unsigned char b0
unsigned int t0
float tt0
Init_DS18B20()
WriteOneChar(0xCC) 跳读序号列号操作
WriteOneChar(0x44) 启动温度转换
Init_DS18B20()
WriteOneChar(0xCC) 跳读序号列号操作
WriteOneChar(0xBE) 读取温度寄存器
aReadOneChar() 读低8位
bReadOneChar() 读高8位
tb
t<<8
tt|a
ttt*00625
t tt*10+05 放10倍输出四舍五入
return(t)
}
3 display显示程序
#include
#includedisplayh
#include18b20h
#define laddata P0
Unsigned char code duanma[]{0xc00xf90xa40xb00x99
0x920x820xf80x800x900x890xc7}
阳数码带数点段码表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
unsigned char code tab[]{0xc00xf90xa40xb00x990x92
0x820xf80x800x90}
extern unsigned char id0
extern unsigned char value
unsigned char level0
bit h_temp0 l_temp0 定义闪烁标志位
int temptemph45templ3设置限温度
int flag1
float nongdu
unsigned char ad_data1ad_data2ad_data3
unsigned int data dis[4]{0x000x000x000x00} 定义3显示数单元数存储单元
sbit beep P1^0
sbit reshidian P1^1
sbit SET P1^2
sbit UP P1^3
sbit DOWN P1^4
sbit ledAlarm P3^3
sbit ledNorm P3^4
unsigned char tempFlag0nongduFlag0buttonFlag0
char alarmLevel 2 浓度报警设置
sbit wdu1 P2^6浓度
sbit wdu2 P2^5显示
sbit wdu3 P2^4温度十位
sbit wdu4 P2^7温度位
void delay_ms(unsigned char ms) 延时毫秒12Mms值255
{
unsigned char i
while(ms)
for(i 0 i < 100 i++)
}
void display_temp(void)显示函数
{
EA 0
temp ReadTemperature()
EA 1
dis[2]value51 AD值转换3位BCD码500V
dis[3]value51 余数暂存
dis[3]dis[3]*10 计算数第位
dis[1]dis[3]51
dis[3]dis[3]51
dis[3]dis[3]*10 计算数第二位
dis[0]dis[3]51
nongdu dis[2]*10+dis[1]*01+dis[0]*001
if(nongdu<070)
{
level1
}
else if(070 {
level2
}
else if(085 {
level3
}
else if(090 {
level4
}
else if(095 {
level5
}
if(100 {
level6
}
P0 duanma[level] 显示等级分123456级两级报警
wdu1 0
delay_ms(2)
wdu1 1
P0 duanma[(value10)(value100)*10]
P0 duanma[temp100] 显示温度十位
wdu3 0
delay_ms(2)
wdu3 1
P0 duanma[value10]
P0 duanma[(temp(temp100)*100)10] 显示温度位
wdu4 0
delay_ms(2)
wdu4 1
}
void display(void)显示函数
{
if(h_temp1)
{
EA 0
temp ReadTemperature()
EA 1
P0 duanma[temph10] 显示温度十位
wdu3 0
delay_ms(2)
wdu3 1
P0 duanma[temph10] 显示温度位
wdu4 0
delay_ms(2)
wdu4 1
}
else if (l_temp1)
{
P0 duanma[level]
wdu1 0
delay_ms(2)
wdu1 1
}
else
{
display_temp()
}
}
void Set_id(unsigned char id_numberunsigned char one_or_zero)
{
if(id_number1)
{
if(one_or_zero0)
{
if(temph++>99)
temph99
}
else
{
if(temph temphtempl
}
}
if(id_number2)
{
if(one_or_zero0)
{
if(level++>5)
level6
}
else
{
if(level<2)
level2
}
}
}
void id_case_key(void)
{
display()
if(UP 0)增加键
{
delay_ms(20)
if(UP 0)
{
Set_id(id0)
}
while(UP 0)释放键
}
if(DOWN 0) 减少键
{
delay_ms(20)
if(DOWN 0)
{
Set_id(id1)
}
while(DOWN 0) 释放键
}
}
void Scan_Key(void)
{
display()
if(SET 0)
{
delay_ms(20)
if(SET 0)
{
id++
if(id>2)
id0
}
while(SET 0)
}
if(id0)
{
h_temp0 l_temp0
}
if(id1)
{
h_temp1id_case_key()
}
if(id2)
{
h_temp0l_temp1id_case_key()
}
if(reshidian 0)
{
delay_ms(20)
if(reshidian 0)
{
buttonFlag ~buttonFlag
}
while(reshidian 0)
}
}
void baojin(void)
{
if(level>alarmLevel)
{
nongduFlag1
}
else
{
nongduFlag0
}
if((temp10)>temph)
{
tempFlag1
ledAlarm0edNorm1
} 温度高等限值报警
else
{
tempFlag0
}
if(tempFlag|buttonFlag|nongduFlag)
{
beep0
ledAlarm1
ledNorm0
}
else
{
beep1
ledAlarm0
ledNorm1
}
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基单片机智家居防火防盗
报警系统
摘
着社会断进步科学技术济发展生活水提高愈加注重身安全防火防盗措施提出新求
设计做智家居控制系统包括室信息智监控功输入实时显示功声光报警功等文利单片机结合传感器技术开发设计防火防盗报警系统设计采DYPME003体红外感应模块18B20温度传感器MQ_2烟雾传感器检测信号然信号传送单片机处理实现声光报警该系统通键系统温度烟雾浓度进行初始化设置利LED显示模块系统温度烟雾浓度进行实时显示该系统结构简单性稳定方便价格低廉具定实价值
关键字：防火防盗报警 18B20 MQ_2 DYPME003
Abstract
With society’s progress and development of science and technology economy people's living standard has been greatly improved People pay more attention to personal safety thus they put forward new requirements for the fire and security measures
In this design the intelligent family house control system includes this function indoor information intelligent monitoring the input and realtime display sound and light alarm and so on The design is a fire and security system which combines sensor technology with microcontroller This design adopts the DYPME003 human body infrared sensor module18b20 temperature sensor and MQ_2 smoke sensor to detection signal These sensor send the signals to microcontrollerThe microcontroller process these signal and drive alarm circuit to achieve sound and light alarm The fir temperature and smoke concentration are initialized in this systemand are displayed in the LED display The system has the advantages of simple structure stable performance conventional operation low price and has a certain practical value
Keywords The fire and security system18b20MQ_2DYPME003
目录
摘 I
Abstract II
目录 III
1 绪 1
2系统总设计 2
21 设计容求 2
22 系统设计总体思路 2
3方案证较 4
4系统硬件结构 5
41 整体硬件设计思路 5
42单片机电路AT89S52 5
421性参数 5
422脚说明 6
423单片机系统 8
43温度传感电路 9
431 DS18B20介绍 9
432 DS18B20工作电路 10
44烟雾传感电路 10
441烟雾传感器MQ2 10
442 MQ2传感器特性技术指标 11
443 ADC0832介绍 12
444AD转换电路 14
45非法入侵电路 14
451 DYPME003红外体传感器 14
46报警电路 15
461 蜂鸣器 16
462 键 16
463 LED灯 17
47显示电路 17
5系统软件设计 18
51程序模块 19
52温度采集处理模块 20
53 烟雾采集处理模块 22
6程序调试分析 27
总结 31
致谢 32
参考文献 33
附录1 基单片机智家居防火防盗报警系统仿真图 34
附录2 基单片机智家居防火防盗报警系统程序源代码 35
1 绪
现代化建筑规模标准高员密集设备众防火求极严格着国济建设发展种高层建筑中型商业建筑厂房断涌现消防报警系统提出更高更严求早期发现通报火灾防止减少火灾危害保护身财产安全保卫社会义现代化建设现代化工业民建筑宾馆图书馆科研商业部门火灾动报警系统已成必少设施工程设计安装否正确仅直接影响建筑消防安全直接关系种消防设施否真正发挥作火灾报警系统设计显尤重
火灾动报警系统够火灾初期燃烧产生烟雾热量光辐射等物理量通感温感烟感光等火灾探测器变成电信号传输火灾报警控制器提醒注意火灾发生国火灾动报警控制系统历简单复杂发展程智化程度越越高目前国厂家偏重型仓库商场高级写字楼宾馆等场型火灾报警系统研发采集中区域报警控制方式系统复杂成较高居民住宅区机房办公室等型防火单位需设置种简单廉价实火灾动报警装置
火灾带生命财产安全意外入侵时刻威胁着身安全现代住宅发展趋势现代住宅群体花园式住宅区发展高空中发展般住宅区栋十栋目前市面拥家庭电子防盗报警器单住宅单元利统理满足现代住宅区发展求必家庭电子防盗报警器进步完善提高设计满足现代住宅防火防盗需设计家庭式电子防火防盗系统
2系统总设计
21 设计容求
（1）设计包括硬件软件设计两部分模块划分数采集模块位机显示报警等子模块
（2）防火防盗报警系统温度传感器烟雾传感器红外体传感器报警器单片机控制电路LED控制电路相关控制理软件组成户终端完成信息采集处理数传送功设定报警等功
（3）系统实现功发生火灾时温度传感器烟雾传感器分检测火灾温度烟雾浓度AD转换成数字信号送单片机单片机处理运行驱动报警电路实现声光报警LED显示温度浓度值闯入时设置检测点红外探头探测体辐射出红外量相应处理传送单片机实现报警功
22 系统设计总体思路
设计核心模块说单片机设计中心单元系统单片机应系统种应单片机应系统硬件软件组成硬件包括单片机输入输出设备外围应电路等组成系统软件种工作程序总称单片机应系统研制程包括总体设计硬件设计软件设计等阶段
设计求分析须包含结构：温度传感电路烟雾传感电路红外热释电传感探头电路报警电路单片机复位电路相关控制理软件组成：间构成框图图21示：
温度浓度显示
AT89S52 单片机
温度传感器
信号调理
烟雾传感器
声光报警
红外体传感器
图21防火防盗报警系统结构框图
温度传感器DS18B20采集数数字信号直接发送单片机进行处理烟雾传感器MQ2气体传感器输出信号般较微弱需前置电路进行放滤波电调整满足单片机输入信号求MQ2半导体烟雾传感器属电阻型需串联参考电阻放电路发送ADC0804采集信号AD转换模块传送进入单片机进行处理红外体传感器DYPME003输出信号该信号高电时入侵低电时表示入侵
单片机部程序中预先设定报警界值包括温度高报警气体浓度高报警单片机正常工作判断接收数否达报警界值果达报警值单片机控制蜂鸣器LED灯进行报警果没达报警值单片机继续接收处理新数果单片机接收非法入侵信号直接报警单片机实时数码输出显示信号数码显示周围环境温度气体数值
3方案证较
防火防盗系统般火灾探测器入侵探测器报警控制器接警中心(硬件加软件）组成简单形式（家庭单位）报警系统组成部分火灾探测器入侵探测器报警控制器声光报警器
方案：利固定点电话联网防火防盗报警系统实现家庭防火防盗报警该系统编程机探测器遥控器组成旦发生警情报警信息通邮电通讯网络瞬间远程传输户设定固定电话时接警中心报告中心联网计算机通电子图数库计算机语音提示监听现场情况显示发生警情单位址方位发案时间辖消防队派出（巡逻队）历分布时调动警力做出快速处理
方案二通传感器检测家庭安全隐患检测结果送入单片机通单片机控制报警灯声音报警器启动实现声光报警
通较方案二满足实时快捷求更加简单效成低固设计选择方案二
4系统硬件结构
41 整体硬件设计思路
设计智家居防火防盗系统AT89S52单片机控制芯片温度传感器烟雾传感器红外热释传感器采集信息时采集信息传输单片机实现声光报警温度浓度显示图41示：
温度浓度显示
温度传感器
AT89S52 单片机
烟雾传感器
AD转换器
声光报警
红外体传感器
图41硬件结构框图
42单片机电路AT89S52
421性参数
AT89S52种低功耗高性CMOS8位微控制器具8K系统编程Flash 存储器Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造工业80C51产品指令引脚完全兼容片Flash允许程序存储器系统编程适常规编程器单晶片拥灵巧8位CPU系统编程FlashAT89S52众嵌入式控制应系统提供高灵活超效解决方案
性参数：兼容MCS51指令系统 8k反复擦写1000次FlashROM32双IO口256x8bit部RAM316位编程定时技术器中断时钟频率0—24MHz2串行中断编程UART串行通道2外部中断源6中断源2读写中断口线低功耗空闲掉电模式
422脚说明
设计选AT89S52作控芯片脚图42示
图42 AT89S52脚图
1 引脚功说明：
（1）1～8脚：P1口P1口带部拉电阻8位双IO口P1输出缓级驱动（接收口输出电流）4TTL逻辑门电路端口写1通部拉电阻端口拉高电时作输入口作输入口时部存拉电阻某引脚外部信号拉低时会输出电流
（2）AT89C51处P10P11分作定时计数器2外部计数输入（P10T2）触发输入（P11T2EX）P10 ：T2定时计数器2外部计数脉输入始终输出P11 ：T2EX定时计数2捕获重装载触发方控制
（3）Flash编程程序校验期间P1接收低8位址
（4）第9脚：RST复位引脚振荡器工作时RST引脚出现两机器周期高电单片复位
（5）10～17脚：P3口P3口组带部拉电阻8位双IO口P3口输出缓级驱动（吸收输出电流）4TTL逻辑门电路P3口写入1时部位电阻拉高电作输入端口时外部拉低P3口拉电阻输出电流I
（6）P3口作般IO口线外更重途第二功表41示：
表41 P3口第二功
端口引脚
第二功
P30
RXD（串行输入口）
P31
TXD（串行输出口）
P32
INT0（外中断0）
P33
INT1（外中断1）
P34
T0（定时计数器0）
P35
T1（定时计数器1）
P36
WR（外部数存储器写选通）
P37
RD（外部数存储器读选通）
外P3口接收Flash闪速记忆体编程程序校验控制信号
（7）RST（第9脚）复位引脚振荡器工作时RST引脚出现两机器周期高电单片复位
（8)XTAL1（第18脚）振荡器反相放器部时钟发生器输入端
(9）XTAL2（第19脚）振荡器反相放器输出端
（10）PSEN（第29脚）程序储存允许（PSEN）输出外部程序存储器选通信号AT89CS52外部程序存储器取指令（数）时机器周期两次PSEN效输出两脉期间访问外部数存储器跳两次PSEN信号
（11）ALEPROG（第30脚）接外部程序存储器数存储器时ALE（址存允许）输出脉锁存址低8位字节般情况ALE时钟振荡频率16输出固定脉信号外部输出时钟定时目注意：访问外部数存储器跳ALE脉Flash存储器编程期间该引脚输入编程脉（PROG）
（12）EAVPP（第31脚）外部访问允许欲CPU仅访问外部程序存储器（址0000H—FFFFH）EA端必须保持低电（接）须注意：果加密位LB1编程复位时部会锁存EA段状态EA端高电（节Vcc端）CPU执行部程序存储器中指令Flash存储器编程时该引脚加+12V编程允许电源Vpp然必须该期间12V编程电压Vpp
（13）Vcc（第40脚）电源电压
423单片机系统
次设计中采12MHZ晶振负载电容相应选30pf
晶振电路中XTAL1XTAL2两引脚：
(1)XTAL1反振荡放器输入部时钟电路工作电路输
(2)XTAL2反振荡器输出
保证电瞬间RST脚高电持续两机器周期般选C310ufR110K左右较
图43 单片机系统图
43温度传感电路
431 DS18B20介绍
设计测温元件采DS18B20数字温度传感器DS18B20采集数数字信号直接发送单片机进行处理DS18B20数字温度计提供9位温度读数指示器件温度信息单线界面送入DS18B20DS18B20送出中央处理器DS18B20仅需连接条线（）读写完成温度变换需电源数线身提供需外部电源
432 DS18B20工作电路
设计DS18B20单片机P23相连采集温度信号数传输单片机温度达预先设定限值（文限值：45℃ ）LED红灯点亮蜂鸣器报警数码显示前温度值
图44 DS18B20仿真图
44烟雾传感电路
441烟雾传感器MQ2
设计中采MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器属气敏感测器气电变换器燃性气体空气中含量(浓度)转化成电压者电流信号通AD转换电路模拟量转换成数字量送单片机进单片机完成数处理浓度处理报警控制等工作MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器具灵敏度高回应快抗干扰性方便价格便宜会发生探头阻缓中毒现象维护成较低等优点设计采MQ2气体传感器作报警器烟雾信息采集部分核心
MQ2型烟雾传感器属二氧化锡半导体气敏材料属表面离子式N型半导体处200~300°C温度时二氧化锡吸附空气中氧形成氧负离子吸附半导体中电子密度减少电阻值增加烟雾接触时果晶粒间界处势垒受该烟雾调制变化会引起表面电导率变化利点获种烟雾存信息
遇燃烟雾（CH4等）时原吸附氧脱附燃烟雾正离子状态吸附二氧化锡半导体表面氧脱附放出电子烟雾正离子状态吸附放出电子二氧化锡半导体导带电子密度增加电阻值降空气中没烟雾时二氧化锡半导体会动恢复氧负离子吸附电阻值升高初始状态MQ2半导体型燃性烟雾传感器检测燃烟雾基原理
图45 MQ2型传感器外观 图46 MQ2型传感器结构图
442 MQ2传感器特性技术指标
MQ2型传感器般特点： 天然气液化石油气等烟雾高灵敏度尤烷类烟雾更敏感具良重复性长期稳定性初始稳定响应时间短长时间工作性电路设计电压范围宽24V均加热电压5±02V
MQ2型传感器初期稳定特性：半导体烟雾传感器通电状态存放段时间通电时器件立投入正常工作烟雾传感器中二氧化锡通电状态会吸附空气中水蒸气次通电时需预热分钟水蒸气蒸发气敏电阻正常工作通电工作时气敏电阻值达稳定时需时间定义初期稳定时间般情况通电时间越长初期稳定时间越长通电存放时间达15天左右时初期稳定时间般需五分钟左右
MQ2半导体烟雾传感器般较高温度(200~450°C)工作需加热传感器般工作易燃易爆环境加热丝直接电源相连加热丝局部短路造成器件热者放电时引发事必须传感器生产厂家推荐加热电压工作较安全范围
443 ADC0832介绍
1功特点
ADC0832NS(National Semiconductor)公司生产串行接口8位AD转换器通三线接口单片机连接功耗低性价格较高适宜袖珍式智仪器仪表中ADC0832 8位分辨率AD转换芯片高分辨达256级适应般模拟量转换求芯片具双数输出作数校验减少数误差转换速度快稳定性强独立芯片输入器件连接处理器控制变更加方便通DI 数输入端轻易实现通道功选择特点：
● 8位分辨率逐次逼型基准电压5V
● 5V单电源供电
● 输入模拟信号电压范围0～5V
● 输入输出电TTLCMOS兼容
● 250KHZ时钟频率时转换时间32us
● 具两供选择模拟输入通道
● 功耗低15mW
2外部引脚说明
引脚说明：
● CS——片选端低电效
● CH0CH1——两路模拟信号输入端
● DI——两路模拟输入选择输入端
● DO——模数转换结果串行输出端
● CLK——串行时钟输入端
● VccREF——正电源端基准电压输入端
● GND——电源
3 单片机ADC0832控制原理
般情况ADC0832单片机接口应4条数线分CSCLKDODIDO端DI端通信时未时效单片机接口双电路设计时DODI 联根数线ADC0832未工作时CS输入端应高电时芯片禁CLK DODI 电意进行AD转换时须先CS端置低电保持低电直转换完全结束时芯片开始转换工作时处理器芯片时钟输入端CLK提供时钟脉DODI端DI端输入通道功选择数信号第1时钟脉前DI端必须高电表示启动位第23时钟脉前DI端应输入2位数选择通道功功项见表：
表42
输入形式
配置位
选择通道
CH0
CH1
CH0
CH1
差分输入
0
0
+
0
1
单端输入
1
0
+
1
1
+
表42示配置位2位数10时CH0 进行单通道转换配置2位数11时CH1进行单通道转换配置2位数00时CH0作正输入端IN+CH1作负输入端IN进行输入配置2位数01时CH0作负输入端INCH1 作正输入端IN+进行输入
第3时钟脉DI端输入电失输入作DODI端开始利数输出DO进行转换数读取第4时钟脉开始DO端输出转换数高位D7脉DO端输出位数直第11脉时发出低位数D0字节数输出完成正位开始输出相反字节数第11时钟脉输出D0输出8位数第19 脉时数输出完成标志着次AD转换结束CS置高电禁芯片直接转换数进行处理
444AD转换电路
MQ2半导体烟雾传感器属电阻型需串联参考电阻放电路发送ADC00832采集信号AD转换模块传送进入单片机进行处理图47示：
图47 AD转换电路
45非法入侵电路
451 DYPME003红外体传感器
传感器DYPME003红外体传感器该传感器输出信号高电时入侵低电时表示入侵仿真软件Proteus 7 Professional里没DYPME003红外体传感器键代
DYPME003红外体传感器功特点：
1 全动感应进入感应范围输出高电 离开感应范围动延时关闭高电输出低电
2 光敏控制（选择出厂时未设）：设置光敏控制白天光线强时感应
3 温度补偿(选择出厂时未设)：夏天环境温度升高30～32℃探测距离稍变短温度补偿作定性补偿
4 两种触发方式：（跳线选择）
(1)重复触发方式感应输出高电延时时间段结束输出动高电变低电
(2)重复触发方式：感应输出高电延时时间段果体感应范围活动输出直保持高电直离开延时高电变低电（感应模块检测体次活动会动延延时时间段次活动时间延时时间起始点)
5 具感应封锁时间(默认设置25S封锁时间)：感应模块次感应输出（高电变成低电）紧着设置封锁时间段时间段感应器接受感应信号功实现感应输出时间封锁时间两者间隔工作应间隔探测产品时功效抑制负载切换程中产生种干扰(时间设置零点秒—十秒钟)
6 工作电压范围宽：默认工作电压DC45V20V
7 微功耗静态电流<50微安特适合干电池供电动控制产品
8 输出高电信号：方便类电路实现接
DYPME003体感应传感器感应范围图48示：
图 48 DYPME003体感应传感器感应范围
46报警电路
设计采蜂鸣器LED流水灯作报警装置通判断接收数确定否报警接受数温度传感器气体传感器红外熱释传感器
461 蜂鸣器
单片机接收超额温度信号气体信号时输出脚BELL输出高电Q1导通致蜂鸣器BELL电工作发出报警声图49示：
图49 蜂鸣器报警电路
462 键
键电路端相连端AT89S52P1相应端口相连图410示：
四功键分设置DYPME003红外体传感器烟雾浓度火灾温度加减浓度温度限值
键1：代DYPME003红外体传感器进行仿真
键2：火灾温度值烟雾浓度值设置键设置火灾温度烟雾浓度限值设计火灾温度限值45烟雾浓度限值2
键3：增加烟雾浓度限值温度限值
键4：减少烟雾浓度限值温度限值
图410 键电路
463 LED灯
LED灯端相连端AT89S52P3口相应端口相连2LED灯分显示火灾入侵报警周围情况正常
图411 LED显示电路
47显示电路
火灾温度烟雾浓度显示采四位七段LED阳数码显示电路图412示：
图412 显示电路
开 始
5系统软件设计
系统初始化
非法入侵采集
烟雾采集
温度采集
AD转换
数处理
超报警限？入侵？
进入子程序报警
Y
N
温度浓度显示报警电路工作
返 回
图51 软件流程图
文中软件解决问题检测温度传感器烟雾传感器红外体传感器温度信号烟雾信号非法入侵信号然信号进行显示判断超出预设报警值时候发出报警
51程序模块
程序完成系统初始化设置中断矢量调显示等等程序部分示：
Main程序：
#include
#include 18b20h
#include displayh
#include adc0832h
unsigned char value1
unsigned char count0
void main()
{ TMOD0x11 定时器T1初始化
TH1(655351000)256
TL1(655351000)256
EA1
ET01
ET11
TR01
TR11
Init_DS18B20() 温度芯片初始化
P00xff 初始化断口
P10xff
P30xff
while(1)
{ Scan_Key()
baojin()
value ReadAdc0832(0)读取温度传感器温度
}
}
52温度采集处理模块
次设计采集成数字温度传感器DS18B20需AD转换次设计中演示方便温度传感器报警限设45℃实际中温度报警限60℃
温度采集转换流程图图52示：
开始
初始化DS18B20
写控制字
读取温度
返回
图52 温度采集流程图
18b20程序：
#include
sbit DQ P2^3
void Delay(int num)延时函数 2uS次
{
while(num)
}
void Init_DS18B20(void)初始化ds18b20
{
unsigned char x0
DQ 1 DQ复位
Delay(8) 稍做延时
DQ 0 单片机DQ拉低
Delay(80) 精确延时 480us
DQ 1 拉高总线
Delay(14)稍作延时x0初始化成功x1初始化失败
xDQ
Delay(20)
}
unsigned char ReadOneChar(void)读字节
{
unsigned char i0
unsigned char dat 0
for (i8i>0i)
{
DQ 0 脉信号
dat>>1
DQ 1 脉信号
if(DQ)
dat|0x80
Delay(4)
}
return(dat)
}
void WriteOneChar(unsigned char dat)写字节
{
unsigned char i0
for (i8 i>0 i)
{
DQ 0
DQ dat&0x01
Delay(5)
DQ 1
dat>>1
}
}
unsigned int ReadTemperature(void)读取温度
{
unsigned char a0
unsigned char b0
unsigned int t0
float tt0
Init_DS18B20()
WriteOneChar(0xCC) 跳读序号列号操作
WriteOneChar(0x44) 启动温度转换
Init_DS18B20()
WriteOneChar(0xCC) 跳读序号列号操作
WriteOneChar(0xBE) 读取温度寄存器
aReadOneChar() 读低8位
bReadOneChar() 读高8位
tb
t<<8
tt|a
ttt*00625
t tt*10+05 放10倍输出四舍五入
return(t)
}
53 烟雾采集处理模块
1．标度变换概念
智仪器检测物理量般传感器转换电量数采集系统测量相应数字量说智化仪器中样数字量代表物理量值通常采定处理技术数字量转换具纲量相应物理量技术称标度变换
2．标度变换原理
测量物理量变换范围A0Am(传感器测量限)物理量实际测量值AxA0应数字量N0 Am 应数字量Nm Ax 应数字量Nx时包括传感器整数采集系统线性标度变换公式：
AxA0+(AmA0)*(NxN0)(NmN0) （531）
设计中采集负载电阻电压值进出气敏感测器电阻值求应浓度值便面处理首先采集电压值进行标度变换：
AxA0+(AmA0)*(NxN0)(NmN0)0+(50)*( Nx0)(2550) Nx51 （532）
3数采集
驱动ADC0809IN0IN1进行AD转换单片机接收转换数存入指定存储器单元中断服务程序完成次驱动AD转换等外部中断0中断说明AD转换已完成通中断服务程序读取转换数进行标度变换
注意：cs高变低时选中ADC0832时钟升DI端数移入ADC0832部路址移位寄存器第时钟期间Dl高表示启动位紧接着输入两位配置位输入启动位配置位选通输入模拟通道转换开始转换开始时钟周期延迟选定通道稳定ADC0832接着第4时钟降输出转换数数输出时先输出高位(D7DO)输出完转换结果低位开始重新输出遍数(D7DO)两次发送低位享片选cS高时部寄存器清0输出变高阻态果进行次模傲转换片选cs必须次高低跳变面输入启动位配置位
ADC0832程序：
ifndef _ADC0832_H_
#define _ADC0832_H_
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
extern void _nop_ (void)
uchar ReadAdc0832( uchar channel )ADC0832端口定义
sbit P3_2 P2^1 sck
sbit P3_3 P2^2 IO
sbit P3_4 P2^0 片选
#define ADC0832_SCK_H P3_2 1
#define ADC0832_SCK_L P3_2 0
#define ADC0832_DIDO_H P3_3 1
#define ADC0832_DIDO_L P3_3 0
#define ADC0832_DIDO P3_3
#define ADC0832_CS_H P3_4 1
#define ADC0832_CS_L P3_4 0
uchar ReadAdc0832(uchar channel)adc0832读数
{ uchar i 0初始化
uchar outdata 0cs高变低时选中ADC0832时钟升DI端数移入ADC0832部路址移位寄存器
ADC0832_CS_L
ADC0832_DIDO_H
ADC0832_SCK_L 第次触发
_nop_()
_nop_()
ADC0832_SCK_H
_nop_()
_nop_()
ADC0832_DIDO_H
ADC0832_SCK_L 第二次触发
_nop_()
_nop_()
ADC0832_SCK_H
_nop_()
_nop_()
if( channel 1 )
{
ADC0832_DIDO_H
}
else
{
ADC0832_DIDO_L
}
ADC0832_SCK_L 第三次触发
_nop_()
_nop_()
ADC0832_SCK_H
_nop_()
_nop_()
ADC0832_SCK_L
_nop_()
_nop_()
ADC0832_DIDO_H 置输入准备读数
ADC0832_SCK_H
_nop_()
_nop_()
outdata 0 初始化
for( i 1 i < 8 i++ ) 读数D7—D0
{
if( ADC0832_DIDO 1 )
{
outdata | 0x01
}
ADC0832_SCK_H
ADC0832_SCK_L
outdata outdata << 1 左移位
}
ADC0832_CS_H
return outdata
}
#endif
6程序调试分析
硬件支持环境proteus设计电路Keil编程序编译成芯片识S51档利PC机写进proteus程序图芯片进行仿真测试出现错误进行修改图61出终调试成功
图61 keil编译程序成功
图62 keil生成hex档
图63 proteus调keilhex档进行仿真
（1） 编译成功仿真开始进入防火防盗报警模式
图64防火防盗报警模式
（2）火灾温度等45°C时启动火灾报警
图65 温度超标报警
（3）烟雾浓度等2时启动火灾报警
图66 温浓度超标报警
（4）检测非法入侵时启动报警系统
图67 非法入侵报警
（5）没检测非法入侵火灾报警时LED绿灯亮表示情况正常
图68 正常情况报警
总结
智家居防火防盗报警系统保障财产生活安全避免火灾爆炸事非法入侵发生防火防盗安全生产必备仪器具广阔市场空间发展前景
文设计防火防盗报警系统报警系统温度信号采集电路气体信号采集电路体红外采集信号单片机控制电路构成根设计求环境成等素选DS18B20数字温度传感器MQ2型半导体电阻式气体传感器DYPME003红外体传感器AT89S52单片机DS18B20数字温度传感器采DS18B20组网数字温度传感器芯片封装成具耐磨耐碰体积方便封装形式样适种狭空间设备数字测温控制领域MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器属气敏感测器气电变换器燃性气体空气中含量(浓度)转化成电压者电流信号通AD转换电路模拟量转换成数字量送单片机进单片机完成数处理浓度处理报警控制等工作MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器具灵敏度高回应快抗干扰性方便价格便宜会发生探头阻缓中毒现象维护成较低等优点DYPME003体感应传感器款基红外线技术动控制产品灵敏度高性强超低电压工作模式广泛应类动感应电器设备尤干电池供电动控制产品中AT89S52单片机低功耗具4KB线编程Flash存储器单片机应普遍工具易手片源广价格低编程灵活控制简单适合制作防火防盗报警系统
文研制报警系统基础做适功扩展防火防盗报警系统功更加完善安全性更高
致谢
参考文献
[1] GB5011698火灾动报警系统设计规范[M]北京中国计划出版社
[2] 李群芳肖单片机原理界面应——嵌入式系统技术基础北京清华学出版社2005
[3] 谭浩强着C语言程序设计北京清华学出版社2006
[4] 张义王敏男许宏昌等例说51单片机北京民邮电出版社2008
[5] 周丽娜Protel99SE电路设计技术北京中国铁道出版社2009
[6] 郁文常健程继红等传感器原理工程应（第三版）西安西安电子科技学出版社2008
[7] 谢烟雾传感器技术现状发展趋势仪器仪表户200613(5)12
[8] 李永生杨莉玲半导体气敏元件选择性研究传感器技术 2002(3) 1~3
附录1 基单片机智家居防火防盗报警系统仿真图
附录2 基单片机智家居防火防盗报警系统程序源代码
1 Main程序：
#include
#include 18b20h
#include displayh
#include adc0832h
unsigned char value
unsigned char count0
void main()
{
TMOD0x11 定时器T1初始化
TH1(655351000)256
TL1(655351000)256
EA1
ET01
ET11
TR01
TR11
Init_DS18B20() 温度芯片初始化
P00xff 初始化断口
P10xff
P30xff
while(1)
{ Scan_Key()
baojin()
value ReadAdc0832(0)
}
}
2DS18B20程序：
#include 18b20h
#include
sbit DQ P2^3
void Delay(int num)
{
while(num) 延时函数 2uS次
}
void Init_DS18B20(void)初始化ds1820
{
unsigned char x0
DQ 1 DQ复位
Delay(8) 稍做延时
DQ 0 单片机DQ拉低
Delay(80) 精确延时 480us
DQ 1 拉高总线
Delay(14)
xDQ 稍做延时果x0初始化成功x1
初始化失败
Delay(20)
}
unsigned char ReadOneChar(void)读字节
{
unsigned char i0
unsigned char dat 0
for (i8i>0i)
{
DQ 0 脉信号
dat>>1
DQ 1 脉信号
if(DQ)
dat|0x80
Delay(4)
}
return(dat)
}
void WriteOneChar(unsigned char dat)写字节
{
unsigned char i0
for (i8 i>0 i)
{
DQ 0
DQ dat&0x01
Delay(5)
DQ 1
dat>>1
}
}
unsigned int ReadTemperature(void)读取温度
{
unsigned char a0
unsigned char b0
unsigned int t0
float tt0
Init_DS18B20()
WriteOneChar(0xCC) 跳读序号列号操作
WriteOneChar(0x44) 启动温度转换
Init_DS18B20()
WriteOneChar(0xCC) 跳读序号列号操作
WriteOneChar(0xBE) 读取温度寄存器
aReadOneChar() 读低8位
bReadOneChar() 读高8位
tb
t<<8
tt|a
ttt*00625
t tt*10+05 放10倍输出四舍五入
return(t)
}
3 display显示程序
#include
#includedisplayh
#include18b20h
#define laddata P0
Unsigned char code duanma[]{0xc00xf90xa40xb00x99
0x920x820xf80x800x900x890xc7}
阳数码带数点段码表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
unsigned char code tab[]{0xc00xf90xa40xb00x990x92
0x820xf80x800x90}
extern unsigned char id0
extern unsigned char value
unsigned char level0
bit h_temp0 l_temp0 定义闪烁标志位
int temptemph45templ3设置限温度
int flag1
float nongdu
unsigned char ad_data1ad_data2ad_data3
unsigned int data dis[4]{0x000x000x000x00} 定义3显示数单元数存储单元
sbit beep P1^0
sbit reshidian P1^1
sbit SET P1^2
sbit UP P1^3
sbit DOWN P1^4
sbit ledAlarm P3^3
sbit ledNorm P3^4
unsigned char tempFlag0nongduFlag0buttonFlag0
char alarmLevel 2 浓度报警设置
sbit wdu1 P2^6浓度
sbit wdu2 P2^5显示
sbit wdu3 P2^4温度十位
sbit wdu4 P2^7温度位
void delay_ms(unsigned char ms) 延时毫秒12Mms值255
{
unsigned char i
while(ms)
for(i 0 i < 100 i++)
}
void display_temp(void)显示函数
{
EA 0
temp ReadTemperature()
EA 1
dis[2]value51 AD值转换3位BCD码500V
dis[3]value51 余数暂存
dis[3]dis[3]*10 计算数第位
dis[1]dis[3]51
dis[3]dis[3]51
dis[3]dis[3]*10 计算数第二位
dis[0]dis[3]51
nongdu dis[2]*10+dis[1]*01+dis[0]*001
if(nongdu<070)
{
level1
}
else if(070
level2
}
else if(085
level3
}
else if(090
level4
}
else if(095
level5
}
if(100
level6
}
P0 duanma[level] 显示等级分123456级两级报警
wdu1 0
delay_ms(2)
wdu1 1
P0 duanma[(value10)(value100)*10]
P0 duanma[temp100] 显示温度十位
wdu3 0
delay_ms(2)
wdu3 1
P0 duanma[value10]
P0 duanma[(temp(temp100)*100)10] 显示温度位
wdu4 0
delay_ms(2)
wdu4 1
}
void display(void)显示函数
{
if(h_temp1)
{
EA 0
temp ReadTemperature()
EA 1
P0 duanma[temph10] 显示温度十位
wdu3 0
delay_ms(2)
wdu3 1
P0 duanma[temph10] 显示温度位
wdu4 0
delay_ms(2)
wdu4 1
}
else if (l_temp1)
{
P0 duanma[level]
wdu1 0
delay_ms(2)
wdu1 1
}
else
{
display_temp()
}
}
void Set_id(unsigned char id_numberunsigned char one_or_zero)
{
if(id_number1)
{
if(one_or_zero0)
{
if(temph++>99)
temph99
}
else
{
if(temph
}
}
if(id_number2)
{
if(one_or_zero0)
{
if(level++>5)
level6
}
else
{
if(level<2)
level2
}
}
}
void id_case_key(void)
{
display()
if(UP 0)增加键
{
delay_ms(20)
if(UP 0)
{
Set_id(id0)
}
while(UP 0)释放键
}
if(DOWN 0) 减少键
{
delay_ms(20)
if(DOWN 0)
{
Set_id(id1)
}
while(DOWN 0) 释放键
}
}
void Scan_Key(void)
{
display()
if(SET 0)
{
delay_ms(20)
if(SET 0)
{
id++
if(id>2)
id0
}
while(SET 0)
}
if(id0)
{
h_temp0 l_temp0
}
if(id1)
{
h_temp1id_case_key()
}
if(id2)
{
h_temp0l_temp1id_case_key()
}
if(reshidian 0)
{
delay_ms(20)
if(reshidian 0)
{
buttonFlag ~buttonFlag
}
while(reshidian 0)
}
}
void baojin(void)
{
if(level>alarmLevel)
{
nongduFlag1
}
else
{
nongduFlag0
}
if((temp10)>temph)
{
tempFlag1
ledAlarm0edNorm1
} 温度高等限值报警
else
{
tempFlag0
}
if(tempFlag|buttonFlag|nongduFlag)
{
beep0
ledAlarm1
ledNorm0
}
else
{
beep1
ledAlarm0
ledNorm1
}
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