多功能防盗报警器

基于单片机的多功能防盗报警系统的设计

摘要

本设计是对基于单片机的居室安全报警领域进行研究，设计出以AT89C51单片机为核心的性价比高、易于安装的居室安全报警系统。详细阐述了系统的组成结构、硬件设计和软件设计。该报警系统选用GSM （全球移动通讯系统）与无线通讯相结合方式的通讯方式和模块化设计思维，经过不同类型的传感器检测报警单元，来检测居室环境中不同类型的危险因素，必要时发出报警指令，并将房间的情况反应给主控单元，主控单元就会马上接收到报警信号，对报警信号进行判断和处理，进行声光报警，并通过GSM 通知用户和警方，确保居室环境的安全。该报警系统主要用来实现住户门与窗户的防入侵、防盗报警，火灾报警，燃气泄漏报警，按钮式居室紧急求助报警等多项居室安防功能。并且该系统操作简便，智能化水平高，易于安装、调试，可以及时检测到家中的危险因素，防止危险事故的发生。

关键词：AT89C51；居室安全报警系统；无线通讯；全球移动通讯系统；传感器

摘要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................... 错误！未定义书签。目录 .................................................................................................................................. I I

1 绪论 .............................................................................................................................. 1

2居家安全报警系统总体设计方案 ............................................................................... 3

2.1居家安全报警系统的设计思路 ........................................................................ 3

2.2 居家安全报警系统的功能及工作原理 ........................................................... 3

3 各个模块介绍 .............................................................................................................. 5

3.1主控单元 ............................................................................................................ 5

3.1.1 AT89C51单片机引脚功能简介 . ............................................................ 6

3.2探测器 ................................................................................................................ 8

3.3紧急报警按钮介绍 .......................................................................................... 10

3.4通讯设备 .......................................................................................................... 10

3.5 LED显示数码管介绍 ...................................................................................... 11

4 居家安全报警系统的硬件设计 ................................................................................ 13

4.1主控单元的设计 .............................................................................................. 13

4.1.1 单片机最小系统的设计 ...................................................................... 13

4.1.2电源模块的设计 ................................................................................... 18

4.1.3 GSM网络移动通信模块的设计 ......................................................... 19

4.1.4无线通信模块的设计 ........................................................................... 20

4.1.5键盘模块的设计 ................................................................................... 21

4.2防盗检测报警单元的设计 .............................................................................. 22

4.2.1防盗报警系统的总体设计 ................................................................... 22

4.2.2热释红外传感报警电路的设计 ........................................................... 22

4.3火灾检测报警单元的设计 .............................................................................. 23

4.3.1火灾检测报警系统的总体设计 ........................................................... 23

4.3.2感烟式火灾报警电路的设计 ............................................................... 24

4.4 煤气泄漏检测报警电路的设计 ..................................................................... 26

4.4.1煤气泄漏检测报警系统的总体设计 ................................................... 26

4.4.2煤气泄漏报警电路的设计 ................................................................... 26

4.5通讯部分的设计 .............................................................................................. 27

4.6键盘的设计 ...................................................................................................... 29

5居家安全报警系统的软件设计 ................................................................................. 31

5.1主控单元程序的设计 ...................................................................................... 31

5.2中断子程序设计 .............................................................................................. 32

5.2.1中断子程序说明 ................................................................................... 32

5.2.2 按键消抖说明 ...................................................................................... 33

5.2.3中断子程序流程图 ............................................................................... 33

6 硬件原理图仿真及结果显示 .................................................................................... 35

7 总结与展望 .............................................................................................................. 39

7.1总结 .................................................................................................................. 39

7.2展望 .................................................................................................................. 39

参考文献 ........................................................................................................................ 41 致谢 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

附录程序代码 .......................................................................................................... 42

1 绪论

1.1本设计的研究背景

随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对其住所的要求也愈来愈高，体现在不单希望拥有温馨、安逸的居室，而且对智能性、安全性等方面也提出了很高的要求。相反地，经济的快速增长也带来了许多负面社会效应，城乡、区域收入差异进一步拉大，流动人口也开始增加，偷窃、入室抢劫等案件也呈现出了上升趋势，越来越多的人希望有一个安宁的生活空间，但是犯罪分子的作案技术愈来愈高明，他们乃至选用一些高科技的作案技术，使得以往那种依靠安装防盗门窗防范形式愈来愈不能满足人们日常防范的需求；与此同时，随着人民生活水平的提高，管道煤气、液化石油气进入了许多家庭，各种家用电器也得到了广泛的应用，人们在享用这些现代化设施带来方便的同时，却也增加了有害气体中毒的危险和失火隐患。这时，传统的家庭住所明显己经不能满足人们的对安宁居室的要求，因此，安装一种智能型的居室安全防范报警系统成为现代都市人们的需求。

居室安全防范关系到社会的稳定，我们绝不能掉以轻心。社会治安的好坏直接影响着人民的人身安全和财产安全，也直接影响着人民建设社会主义的积极性，安定团结是建设有中国特色社会主义不可缺少的基础条件，因此，加强防火、防盗，在居室建立安全防范报警装置是社会安防系统行之有效的手段。

1.2本设计的研究目的和意义

随着现代社会的不断进步，人们的生活不断提高，因此人们对生活品质的要求也就愈来愈高。现今，自动报警等安全防范系统的研发日益被科研单位和生产厂家所重视，市场上也出现了各种各样的报警装置，但多数是由于可靠性较差、功能单一或成本高而难于推广。然而，随着电子通信技术的快速发展，单片机以其具有的体积小、价格低、性价比高、集成度高等突出优点己广泛应用于工业控制、数控机床、数据采集、智能仪表以及各类家用电器等方面，并且使各种报警装配的功效更加完善，大大提高了可靠性，满足了社会发展的需求。

以单片机与传感器为核心的居室安全报警配置可以对居室各种危急因素进行检测并发出报警响应，这给居室安全问题的解决提供了一个新的选择。因此，用单片机和一些简单的外围电路来开发一种适合于居室的低价位、运行可靠的多功能智能型安全报警系统，对室内出现的各种紧急意外事件如发生入室盗窃、火灾、煤气泄漏等自动发出报警信息并通知户主及时进行处理已经势在必行。一旦居室出现了入侵、抢劫等犯罪活动，防盗报警模块可以即时发现并报警，同时监控系统自动开启，并纪录下罪犯分子的作案过程，以及时破案，从而可节约大量人力、物力资源。居室安设火灾防范报警模块，可以及时将火灾消灭在萌芽状态，以避免重大事故的发生；居室安装煤气泄漏防范报警模块，通过传感器检测到煤气浓度超过某一给定值时，报警系统自动开启，通知住户及时关掉开关，以减少损失。该系统还设置有紧急呼叫开关，应用于有老人、儿童等行动不便的人群的家庭，当居室出现紧急情况时，户主可以通过按手中的遥控器或按系统主机的紧急呼叫键拨打预先设定的电话号码呼救，以避免意外发生。

利用单片机和一些简单的外围电路开发的多功能智能型安全防范报警系统，能够可靠的进行日常安全防范工作，及时发现险情并通知户主，以便将损失降到最小，如此人们便可安心工作，同时也保障了居民的生命和财产安全。

由单片机进行报警控制是用软件实现的，其控制方法及控制参数便于修改，因而可提高报警系统的灵活性，更主要的是可实现更为复杂的报警控制及增加系统的功能。使用本系统不需要变动家中的用电线路，无线通信，不影响美观，并且成本低，使用方便，适用于一般家庭。

居室安全报警系统关系到家家户户的生命和财产安全，关系到社会稳定，不容忽视。在居室安装智能安全报警系统势必在很大程度上提高住所的安全程度，能够有效保证居民的生命和财产安全，有助于社会稳定。因此，居室安全报警系统的设计与开发具有很大的研究价值和现实意义。

2居家安全报警系统总体设计方案

2.1居家安全报警系统的设计思路

本设计属于单片机应用系统，确定单片机控制系统的总体方案，是进行系统设计最重要、最关键的一步。总体方案的好坏，将直接影响控制系统的性能和实施细则。为了增加系统的实用性和可靠性，所有输入输出选择低电平有效，家用电电器选用继电器控制。

根据设计要求系统可以分为以下几个模块：主控单元模块、无线通信模块、GSM 网络通讯模块、防盗报警模块、火灾报警模块、煤气泄漏报警模块和按钮式居室紧急求助报警模块。利用单片机把各个模块紧密结合起来，即可实现险情显示和报警，家用电器的遥控控制等功能。

本设计是将单片机控制技术，传感器检测技术和通讯技术相结合的新式居室安全报警系统，系统以单片机为核心，由负责决策的主控单元和安装在不同房间的各种检测报警单元组成，各检测报警单元负责检测各个房间的环境，如果检测到有不正常状况，各个检测报警单元就会立即发出声音报警，接着将接收到的数据信息通过无线通讯的形式传送给主控单元，主控单元收到信息后做出判断，并进行声光报警，并发出相应的指令控制系统的运行，从而实现室内环境的自动检测和自动报警，维护室内环境的安全。

2.2 居室安全报警系统的功能及工作原理

该居室安全报警系统主要有五大功能：智能防入侵、防盗报警功能，当有盗贼进入时，立即进行报警；智能火灾报警功能，居室出现烟雾时立即进行声光报警，减少生命财产的损失；可以监测家庭中的煤气或天然气的浓度，发现煤气泄漏，及时通知警方和户主；当居室出现紧急情况时，住户可按手中的遥控器或按系统主控单元的紧急求助按钮直接拨打预先设定的电话号码进行紧急呼救，以避免意外发生；手机网络报警，当系统检测到家中出现危险情况时，系统可以通过发送短信进行报警，同时还可以通过遥控器实现继电器开关的控制，使用方便，操作简单。

该系统的主控单元安置在客厅，各个检测报警单元安放在居室的不同房间。例

如，防盗报警检测单元安装在门窗的上方，火灾检测报警单元安装在厨房，煤气泄漏检测单元安装在厨房。安放在不同房间的检测报警单元将检测到的信息通过无线通讯设备发送给主控单元，一旦居室发生入侵、盗窃，起火，煤气泄漏等紧急意外情况，主控单元就会立即接收到报警信号，对报警信号做出判断和处理，得出报警类型，发出声光报警，并通过GSM 网络通知住户和警方。

当居室出现入侵、盗窃等犯罪活动时，防盗报警模块能及时发现并发出声光报警，同时监控自动开启，并记录下犯罪分子的作案过程，以便及时破案，从而可节约大量人力、物力资源。报警中心接到报警后会自动进行分辩处理，迅速识别并判断出报警类型、地址和用户，应用电子地图显示报警位置并检索打印用户报警信息，报警中心据此立即派出相应机动力量前往事发地点进行解救。

当居室发生烟雾、燃气泄漏等事故时，传感器会立刻获知相应信息，由报警电路发出报警，以提醒主人采取相应措施。

住户也可以通过固定式紧急求助报警系统，向小区警戒服务中心进行呼叫报警，中心会根据报警情况迅速做出处理。

本设计设计的系统的硬件主要由以单片机为核心的主控单元（包含按钮式居室紧急求助报警单元）、防盗报警单元、火灾报警单元、煤气泄漏报警单元、无线通信模块和GSM 网络通信模块等多个部分组成，各部分相互配合，保证系统的正常运行。总系统结构图如图2-1所示。

图2-1 总系统结构图

3 各个模块介绍

3.1主控单元

主控单元作为本系统的控制中心，其以AT89C51单片机为核心，主要负责对由无线模块传送的各个检测报警单元的信息进行处理，当发现报警信息异常时，主控单元会立即发出相应的声光报警，并及时通知用户进行处理。

AT89C51 是一种带有4k 字节Flash 闪速存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，128字节内部RAM ，32 个 I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM 、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。该单片机的引脚功能如图3-1所示。

图3-1 AT89C51单片机的引脚功能

3.1.1 AT89C51单片机引脚功能简介

（1）主要特征：

● 片内数据存储器RAM 有128B ，21个特殊功能寄存器SFR ；

● 片内程序存储器Flash ROM有4KB ；

● 可寻址片内外统一编址的64KB 的ROM ；可寻址片外64KB 的RAM ； ● 一个8位的微处理器；

● 一个全双工通用异步串行接口UART ；

● 两个16位的定时器/计时器；

● 四个8位可编程的并行I/O接口(P0--P3)；

● 五个中断源、两个优先级的中断控制系统；

● 片内振荡器和时钟产生电路。

（2）管脚说明：

● 电源引脚：VCC （40脚）：电源端，接+5V电源；

GND （20脚）：接地端，接+5V电源地端。

● 外接晶体引脚：XTAL1和XTAL2

XTAL1（19脚）：片内振荡电路反相放大器输入

XTAL2（18脚）：片内振荡电路反相放大器输出

当采用内部时钟时, 片外连接石英晶体和微调电容，产生原始的振荡脉冲信号。当采用外部时钟时, XTAL1输入外部时钟脉冲信号, XTAL2悬空。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

● 控制信号引脚：RST 、ALE 、PSEN 、EA

RST (9脚) : 复位信号输入端，高电平有效。保持两个机器周期高电平时, 完成复位操作。

ALE/PROG (30脚) : 地址锁存允许输出端/编程脉冲输入端；当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。如想禁止ALE

的输出可在SFR8EH 地址上置0。此时， ALE 只有在执行MOVX ，MOVC 指令是ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE 禁止，置位无效。

/PSEN (29脚): 外部程序存储器读选通输出信号；访问片外ROM 时, 输出负脉冲作为读ROM 选通。常连接到片外ROM 芯片的输出允许端（OE ）作外部ROM 的读选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/Vpp (31脚): 外部程序存储器地址使能输入/编程电压输入端。当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH ），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET ；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH 编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源（VPP ）。

● 输入/输出端口引脚 P0、P1、P2、P3

4个8位的并行输入/输出端口，共32个引脚。作为通用输入/输出端口，P0、P2和P3端口又各自有第2功能。 ⑴ 通用输入/输出端口

准双向口:作输入时要先对锁存器写“1”。

P0端口（P0.0—P0.7，第39—32脚）：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1端口（P1.0—P1.7，第1—8脚）：内部带上拉电阻的准双向口, 输出能驱动4个74LS 负载。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2端口（P2.0—P2.7，第21—28脚）：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3端口（P3.0—P3.7，第10—17脚）：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向

I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL ）这是由于上拉的缘故。

⑵ P0、P2、P3端口的第二功能

P0端口: 在CPU 访问外部存储器或I/O接口时，P0口分时提供低8位地址 (A0-A7)和8位数据(D0-D7)总线。这时, 需要一个8位锁存器, 利用ALE(地址锁存许) 来锁存P0口低8位地址信号。

P2端口：在CPU 访问外部存储器或I/O接口时，P2口提高8位地址(A8-A15)的总线信号。

P3端口：在CPU 访问外部存储器或I/O接口时，P3口提供读、写控制总线信号。还提供串行通信、外部中断、计数器的外部计数输入信号等。 P3.0 RXD：串行口数据输入（接收数据）； P3.1 TXD：串行口数据输出（发送数据）； P3.2 /INT0：外部中断0输入； P3.3 /INT1：外部中断1输入；

P3.4 T0：定时器0的外部输入（计数输入）； P3.5 T1：定时器1的外部输入（计数输入）； P3.6 /WR：外部数据存储器写选通控制输出； P3.7 /RD：外部数据存储器读选通输出控制。

AT89C51数据总线是由P0口提供的，P0口本身能以多种方式提供数据总线和地址总线。当ALE 输出信号为高电平时，P0将输出的数据锁入总线驱动器中作为地址的低8位，然后和P2送出来的高8位地址一起组成一个完整的16位地址，以寻址到外部的64KB 的地址空间。AT89C51的地址总线比较简单(只有3个：RD 、WR 、PSEN) ，其中RD 是用来读取外部数据内存的控制线，WR 是用来写数据到外部数据内存的控制线，PSEN 是用来存取外部程序内存的读取控制线。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但RAM ，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。

3.2探测器

对于安全报警电路，首先要解决的就是把反映事物状态的参数探测出来，如

气体，红外线，无线电波等，这种探测器件即传感器。它的本质特征是将各种物理量转换为电信号输出，其中电信号包括模拟信号和数字信号，模拟信号是利用数据采集系统将多路被测物理量值转换为数字量，再通过单片机等微机进行数据处理，实现实时测量和控制；数字信号则能够通过电气隔离直接传送给单片机等微机进行处理。

依据要求探测出的警情的不同，不同原理、不同类型的传感器分别组成不同的探测器，本设计设计的系统中涉及的探测器主要有如下几类：

(1)防入侵、防盗探测器

防入侵、防盗探测器安装于窗户的上方。

凡存在于自然界的物体都会发射红外线，只是各个物体发射出的红外线波长不同而已。热释红外传感器是利用热电元件的热释电效应来探测人体发射出的红外线的一种传感器，它以非接触方式检测人体发射出的微弱红外线能量并将其转化为电信号输出，特别适用于防盗报警电路。由于人体所发射的红外线能量十分微弱，因此光靠热释电红外传感器来接收，其灵敏度时很低的，探测距离仅为2～3m 远不能满足防盗报警的要求。为了扩大探测距离，提高灵敏度，本设计采用光学系统的菲涅尔透镜，菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射或反射在热释红外传感器上，从而可把探测距离扩大到20m 以上；另一个作用是将警戒区内分为多个暗区和明区，可使进入警戒区的挪动物体能以温度变化的方式在热释红外传感器上产生变化热释红外信号，这样传感器就能产生变化的电信号。探测部分主要由热释电红外传感器CK-6组成。当家中无人时，可把系统设置为布防状态。

入侵探测器应有防拆、防破坏功能。当入侵探测器遭到破坏，外壳或信号传输线被拆开，使线路短路或断路时，探测器应能正常发出报警信号；同时，入侵探测器应该具有抵抗小动物干扰的能力，在探测范围内，如有与小动物形体类似的红外辐射特性的物体进入探测范围内时，探测器不应发出报警信号

(2)火灾探测器

火灾探测器主要安装在厨房。

由于火灾初发时首先产生大量烟雾然后才起火，往往不易被察觉，所以选择烟雾传感器构成的探测器能及时检测到火灾产生的烟雾并于以报警，有利于及时扑灭火灾。

烟雾传感器主要有离子式烟雾传感器和光电式烟雾传感器两种，该系统选用的是离子式烟雾传感器。离子式烟雾传感器内部含有放射源镅241，在正常情况下，该传感器内外电离室的电流和电压是稳定的；当有火灾发生时，电离室在电场的作用下电离出正负两种离子，两种离子各自向正负两极移动，内部的电流、电压

发生改变，产生报警信号，并通知主控单元，对报警信息作出处理。

当居室内的烟雾量或者有害气体含量超过某一定值时，传感器便会发出信号，使报警电路报警，提醒户主注意。本设计采用的主要器件为UD-02型离子式烟雾传感器和C14467型火灾报警集成电路。

(3) 煤气泄漏探测器煤气泄漏探测器安装在厨房。

本设计采用气敏元件QM-N5作为煤气泄漏的探测元件。QM-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主要材料的N 型半导体气敏元件，当该元件接触到还原性气体时，随气体浓度的增加，其电导率迅速升高。它用于可燃性气体（CH4、H2、CO 等）的检测，具有灵敏度高、响应速度快、输出信号明显、寿命长、工作稳定等多个优点。

3.3紧急报警按钮介绍

居室难免会发生紧急突发事件，比方盗贼入室行凶抢劫，家中无人照看老人时，老人病情紧急，此时就需要在第一时间获得救助，为此本设计提出在居室主要位置安设紧急求助呼叫按钮，当住户需要求助时，只须按下紧急呼叫按钮，主控单元便会立即获取信号，随后报警动作自动启动，通过电话网络将语音信号发送到小区管理中心或当地派出所，值班人员接到报警后，立即派人处理现场，使住户得到及时救助。由于时间和资源的限制，本设计报警系统由简单的声光报警代替。

本设计结合居室其他安全报警模块（防盗、防火、防煤气泄漏通过无线通信模块与主控单元连接，相当于三个按钮），另提出设计五个不同的紧急按钮，总共八个按钮，分别表示不同的意义，并标为数字序号1到8以区分其不同的意义。要求按钮按下去，就会产生相应的声光报警和按下按钮的序号和报警声响的次数，八个按钮分别对应八个发光二极管。设置每次报警声响三次，中断响应结束，所有显示也随之结束。

本次紧急按钮设计所用主要器件有8线-3线优先编码器74HC148，AT89C51单片机，LED 数码显示管。

3.4通讯设备

本系统的主要采用无线通讯方式，这样就避免了复杂的线路铺设，既美观又方便。本设计中，主控单元与各子单元之间的通讯模块选取无线模块nRF24L01，其

有效通讯范围为60米，完全能够满足家庭使用的需求。主控单元与用户通讯选择的是通过GSM 的形式，主控单元的报警系统可以将居室的情况以发送短信的形式通知给用户，用户也能够通过发送短信来控制居室中各个继电器的运行。其系统通信图如图3-2所示。

采用多种传感器收集室内信息，利用信息融合技术，以得到更为可靠的报警信息。住户接到报警短信后，回复短信可以控制现场情况，从而达到保证居室安全和防盗的目的。该系统结构简单，安装调试方便，容易使用。

3.5 LED显示数码管介绍

由于系统要显示的内容较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。LED 有共阴极和共阳极两种。如图3-3所示。

图3-3 LED 数码管结构原理图

图3-2 系统通信结构图

采用GSM 通讯模块来发送和接收短信，以实现对居室安全的监视和控制。

二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a ～g ，另一个小数点为dp 发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段LED 不被损坏，需外加限流电阻。

数码管显示分为静态显示和动态显示两中。静态显示是微机一次输出显示后，就能保持该显示结果，直到下次送新的显示数据为止。这种显示占用机时少，显示可靠，因而得到了广泛的应用。但这种显示使用的元件多，线路比较复杂, 因此成本较高. 动态显示就是微机对显示器进行扫描，在这种方法中，显示器分时工作，每次只有一个器件显示。但由于人们视觉的暂留现象，会感觉所有的数码管都在显示，这样就能同时显示不同的数。

LED 显示数码管通常由硬件7段译码集成电路，完成从数字到显示码的译码驱动。本系统采用软件译码，以减小体积，降低成本和功耗，软件译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性。所谓软件译码，即由单片机软件完成从数字到显示码的转换。从LED 数码管结构原理可知，为了显示字符，要为LED 显示数码管提供显示段码，组成一个“8”字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED 数码管的显示段码为1个字节。各段码位与显示段的对应关系如表3-1

表3-1 各段码位的对应关系

需说明的是当用数据口连接LED 数码管a ～dp 引脚时，不同的连接方法，各段码位与显示段有不同的对应关系。通常数据口的D0位与a 段连接，D1位与b 段连接，……D7位与dp 段连接，如上表3-1所示。想要数码管显示不同的数字，就要求对应不同的二极管亮，我们只需给数码管输入不同的信号即可。因为数码管有两种不同的接法，所以当对应同一数字时，所输入的信号也是不同的。

4 居家安全报警系统的硬件设计

4.1主控单元的设计

主控制器主要由单片机最小系统、电源、GSM 通讯模块、无线通讯模块、显示报警设备、按键、遥控器等部分组成，组成结构如图4-1所示。

DC5V 电源

GSM 移动网络通信模块

4×4输入按键

主控制芯片

AT89C51

无线通信设备nRF24L01

接收器

遥控器

声光报警设备LED 灯、蜂鸣器

图4-1 主控单元系统图

4.1.1 单片机最小系统的设计

单片机最小系统的设计主要包含了基于单片机的居室按钮式紧急求助报警模块单元以及防盗、防火、防煤气泄漏部分报警模块。

报警系统设计硬件原理总图如图4-2所示。

图4-2 居室安全报警设计硬件原理总图

该报警系统硬件原理总图主要包括：单片机时钟电路，单片机复位电路，紧急报警电路、外部中断信号输入电路、结果显示电路和声光报警电路。 1）单片机时钟电路

单片机时钟电路如图4-3所示。

图4-3 单片机时钟电路图

本设计采用的是AT89C51单片机，单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还要附加电路。晶振可在 1.2MHz ～12MHz 之间选择。单片机在通常应用情况下，使用振荡频率为6MHz 的石英晶体，而12MHz 频率的晶体主要在高速串行通信情况下才使用。外接晶体以及电容C1和 C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小多少会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度稳定性。外接晶体时，C1和C2值通常选择为30PF 左右；外接陶瓷谐振器时，C1和C2的典型值约为47PF 。本设计电容选择33PF 。 2）单片机复位电路

单片机复位电路如下图4-4所示。

图4-4 单片机复位电路图

单片机的复位电路主要是靠外部电路来实现的。单片机工作后，只要在它的RESET 引线上加载10ms 以上的高电平，单片机就能有效的复位。本设计采用的是上电复位的方式。当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。在此引脚与GND 引脚之间连接一个约8.2Ω的下拉电阻，与Vcc 引脚之间连接一个约10uF 的电容，以保证可靠的复位。

3）紧急报警和外部中断信号输入电路

紧急报警和外部中断信号输入电路如图4-5所示。

图4-5 报警信号和外部中断信号输入电路图

当八个按钮中某一按钮按下去，就会在编码器输入端产生一低电平信号，通过编码器的编码会送给单片机一个三位的数字信号，每个按钮都会对应一个不同的三位的数字信号。编码器的输出端A 、B 、C 分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2引脚。因为单片机在启动后，P1口均自动置为高电平，所以当输入的三位数字为111时，单片机会误以为此时有输入信号进来，从而执行报警程序，产生误报警。为了避免这种情况的发生，本设计将按钮1按下去产生的低电平信号接到单片机的P1.3引脚。从而使输入信号变为1110，这样一来，就解决了误报警的问题。表4-1为按钮1到8按下后对应的不同的单片机输入信号。

表4-1 按钮序号与对应输入信号对照表

本设计采用外部中断0方式，即八个紧急报警按钮中的任何一个按钮按下去都会通过门电路产生一个低电平信号，所产生的低电平信号输入单片机的P3.2引脚，通过电平触发外部中断0，执行中断子程序，并产生相应的声光报警。这里应用P3.2口的第二功能，即外部中断0的引脚功能。

4）结果显示电路图

结果显示电路图如图4-6所示:

图4-6 结果显示电路图

数码管段选信号接单片机P0口，数码管选通信号接单片机的P1口。因为单片机的输出电流很小，不能使数码管正常发光，所以在P0口接1000Ω的上拉电阻来保证数码管正常发光。

上图中数码管1（左边）显示被按下的紧急报警按钮的序号，数码管二（右边）显示报警声响的次数。数码管选用静态显示和动态显示，首先由数码管1静态显示被按下按钮的序号，等报警声结束后，两个数码管开始动态显示序号和报警声响次数。其中数码管1一直显示。 5）声光报警电路

声光报警电路如图4-7所示。

图4-7 声光报警电路图

图中发光二极管采用共阳极接法，阳极接+5V电压，阴极接限流电阻接入单片机P2口。各个紧急报警按钮与发光二极管一一对应，如表4-2所示。按钮按下去，相应的发光二极管就会发光。

表4-2 按钮序号与对应数码管信号

喇叭接P3.5口，产生的报警声设计为救护车报警声。按钮按下去的同时，对应的发光二极管发出光信号和蜂鸣器发出声音信号，产生声光报警。

4.1.2电源模块的设计

电源部分使用的是AC220/DC5V电源模块，电源变压、整流、滤波后再通过稳压芯片稳压，最终得到稳定5V 电压输送给单片机及其它用电设备。其流程图见图4-8。

工频交流

脉动直流

直流

负载

其中：

图4-8 直流稳压电源方框图

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V 交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流电（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

4.1.3 GSM网络移动通信模块的设计

GSM 移动网络通信模块选用的是西门子公司的TC35模块，这是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM 模块，它易于集成，性价比高，有良好的产品质量和性能的保证，系统通过它同用户的手机进行短信通信，方便快捷。

该GSM 模块可传输语音和数据信号, 通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM 卡读卡器和天线。自动波特率为1.2kb/s～115kb/s。它支持Text 和PDU 格式的SMS(Short Message Service, 短消息), 可进行发短信，打电话。该模块扩展电路如图4-9所示，特征说明如下：

信息传送内容：语音和数据电源：单电源 3.3V ～ 5.5V

频段：双频GSM900MHz 和 DCS1800 MHz(Phase 2+)

发射功率：2W （GSM900MHz Class 4） 1W （DCS1800MHz Class 1） SIM 卡连接方式：外接

天线：由天线连接器连接外部天线通话模式: 300mA (典型值

图4-9 TC35外围扩展电路图

4.1.4无线通讯模块的设计

无线通讯设备采用的是nRF24L01无线模块，最高工作速率2Mbps ，高效GFSK 调制，抗干扰能力强。可使用的频道高达126 个，满足多点通讯和跳频通讯需要，内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制；低功耗1.9～3.6V 工作，待机模式下状态为22uA ；掉电模式下为900nA ；内置2.4GHZ 天线，体积小巧；模块可软件设地址，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便。与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K 的上拉电阻, 与其余口连接不需要。其他系列的单片机，如果是5V 的，请参考该系列单片机IO 口输出电流大小，如果超过10mA ，需要串联电阻分压。如果是3.3V 的，可以直接和RF2401模块的IO 口线连接。比如A VR 系列单片机如果是5V 的，一般串接2K 的电阻。

4.1.5键盘模块的设计

键盘用于主控单元基本参数的设置，也可以通过SAA3010T 遥控对其参数进行

设置，遥控接收器使用的是HS0038，与单片机的连接电路如4-10图所示。

图4-10 红外遥控接收器电路图

本设计采用遥控接收器，其驱动电路简单，方便单片机进行控制，操作方法和普通的电视遥控器的操作方法相同，使用方便，如图4-11所示。

图4-11 HS0038遥控器

4.2防盗检测报警单元的设计

4.2.1防盗报警系统的总体设计

防入侵、防盗报警是指用探测器探测入侵者的移动或其他行动来使报警电路动作的报警系统。在系统处于运行状态时，只要出现入侵或者盗窃行为，系统便能发出报警信号。

在主控单元设有防盗报警的联动接口。当出现防入侵、防盗报警信号时，主控单元会发出报警，并同时启动电视监控对现场状况进行录取。同时，报警值班室人员根据报警把具体情况向有关部门反映并采取相应的措施。在该系统中，防盗报警作为系统的一部分，电视监控作为系统的另一部分，在主控单元将两部分合起来进行联动运行。

报警系统的组成为如图4-12：

图4-12 报警系统的组成

探测器由传感器组成，用来探测入侵者移动或其他动作，把入侵者的振动、红外光强等物理量转换成电量。再经过信号处理器把该电量进行放大、滤波等处理，使它成为一种能在无线信道中传送的电信号。主控单元的无线接收机接受到无线电波后，解调还原出控制报警信号。报警信号处理器是对接收到的电信号进行处理，判断出电信号中“有”或“无”情况。若信号中含有入侵信号，，报警装置发出声或光报警，引起防范工作人员的警觉，以采取相应的措施。相反，若电信号中无入侵信号，报警器就不发出声光报警信号。

4.2.2热释红外传感报警电路的设计

热释红外传感报警电路如图4-13所示，它是由热释红外传感器CK-6、电压比较器、跟随器、电子开关及报警音响电路等组成。

4-13 热释红外传感报警电路图

热释红外传感器CK-6作为警戒探头，其内部有菲涅尔透镜，探测半径为

12m ，水平探测角为120°，外接12V 电源。通电后，CK-6内部继电器吸合，其输出信号线短接，无信号输出，IC1a 组成的比较器输出端为低电平，后续报警电路不工作。当入侵者闯入警戒区时，CK-6的输出信号线断开，电压比较器IC1a 同相输入端的电源高于反相输入端电压，IC1a 输出高电平。此高电平对C1、C2充电，当C2上的电压达到IC2的开启电压时，该电压经跟随器IC1b 及R7加到电子开关IC2的输入端，使电子开关IC2接通，触发报警音响电路IC3工作，产生声报警信号。

电路中的复位开关S 用于人工消除报警信号。

4.3火灾检测报警单元的设计

4.3.1火灾检测报警系统的总体设计

火灾检测报警系统总体图如图4-14。

图4-14 火灾检测报警系统

烟雾传感器将采集到的烟雾浓度转化为模拟量信号，通过A/D转换芯片将模拟量信号转换成数字量信号，再经过无线通讯模块nRF24L01发送给主控单元。

4.3.2感烟式火灾报警电路的设计

感烟式火灾报警器采用的主要器件为UD-02型离子式感烟传感器和C14467型火灾报警专用集成电路。

UD-02型离子式感烟传感器的灵敏度高，可靠性好，它具有两个电离室和一个放射源，其外形如图4-15所示。A 电极接9V 电源正极，B 电极接地，C 电极为集电极。在居室温度为20℃±5℃时，空气流通良好的条件下，集电极的平衡电位为5～5.6V ；有烟雾时，集电极的平衡电位为1.1～1.2V 。

图4-15 UD-02型离子式感烟传感器外形图

C14467火灾报警专用集成电路是用于离子式感烟传感器的专用集成电路，它的引脚排列及功能如图4-16所示。

图4-16 C14467引脚排列及功能图

图4-17所示是采用UD-02型离子式感烟传感器和C14467专用集成电路组成的。

图4-17 感烟式火灾报警电路图

当UD-02检测到有烟雾时，其集电极C 把检测到的信号送至C14467的输

入端⒂脚，经过C14467内部电路处理后，由⑽、⑾脚输出的报警信号加在压电晶

体喇叭上，使其发出报警声。电路中的按钮开关S0用来检查报警功能是否正常。当按下S0时，9V 电源电压经R1、R2分压后，传感器UD-02的电极有信号输入，模拟有烟雾时的状态，使集电极C 的输出电压降低。在此状态下报警电路能发出报警声时，表明电路能正常工作。

4.4 煤气泄漏检测报警电路的设计

4.4.1煤气泄漏检测报警系统的总体设计

煤气泄漏检测单元主要由气敏元件QM-N5、无线通信模块、蜂鸣报警器几部分组成，结构如图4-18所示。

图4-18 煤气泄漏检测单元系统图

气敏元件QM-N5将采集到的煤气浓度转化为模拟量信号，通过A/D转换芯片将模拟量信号转换成数字量信号，使电路发出报警声，再经过无线通讯模块nRF24L01发送给主控单元

4.4.2煤气泄漏报警电路的设计

煤气泄漏报警电路如图4-19。

图4-19 煤气泄漏报警电路图

在该报警电路中，由气敏元件QM-N5和电位器RP1、R1共同组成气体探测电路，由时基电路IC1555等组成可控多谐振荡器。当坏境中无煤气气体时，气敏元件QM-N5的A 、B 之间吧电导率很小，由RP1滑动触电输出的电压小于0.7V ，IC1⑷脚被强行复位，振荡器处于不工作状态，报警器不发出声响。当坏境中有煤气气体时，A 、B 之间的电导率迅速增大，IC1⑷脚变为高电平，扬声器发出报警声，以引起人们注意。

该报警电路除了可对煤气气体的有无进行报警外，对烟雾及其他有害气体也可以报警。调节RP1可使报警器在不同气体、不同浓度的坏境条件下报警。

4.5通信部分的设计

该系统的通讯部分主要由GSM 移动通讯模块和nRF24L01无线通讯模块组成。GSM 模块通过移动网络与用户的手机进行通讯，用户可以随时了解到家中的安全状况。各检测单元通过无线通讯模块与主控单元进行通讯，及时将探测到的信息反馈给主控单元。

GSM 移动通讯模块采用TC35模块，它是一款双频900/1800MHZ高度集成模块。它的主要特点是覆盖面广、花费少、质量可靠、安全程度高。它内部继承了标准的AT 指令集和RS232接口标准，便于单片机系统对它的控制，减少了外部电路的设计，也简化了程序的编写。其硬件电路并不复杂，但使用模块较多，这就加大了编程的复杂度和调试的难度。因此应先通过单片机将各个模块单独调试

后在进行整体调试。具体的连接电路如图4-21所示。

图4-20 TC35通信模块应用电路图

SIM CARD是移动通讯网络用户识别模块，SIM CARD上包含了用户的信息，是与手机通讯必不可少的工具。SIM 卡和卡座上有6个相互对应的引脚，是SIM CARD 和TC35连接的接口。

无线通讯部分采用是nRF24L01模块，它内置2.4GHZ 天线，体积小巧，可软件设地址，软件编程，内置专门稳压电路，使用AC/DC 开关电源有很好的通讯效果，与AT89C51系列单片机P0口连接时候，需要加10K 的上拉电阻，具体接口电路如图4-21所示。

VDD

3579

246810

图4-21 nRF24L01连接电路图

4.6键盘的设计

键盘由4×4键盘及其相应的控制电路组成。用户可通过键盘设置报警的电话号码，报警方式和工作模式等。主控单元与家用电脑或手机连接，通过显示器可

4-22所示。图4-22 系统运行情况显示图

5居家安全报警系统的软件设计

5.1主控单元程序的设计

该系统共有四种不同的报警指令，分别是火灾报警、防盗报警、煤气泄漏报警、按钮式居室紧急求助报警等多项报警功能，系统通过各检测报警单元检测不同的报警信号，通过无线通信模块将信号发送给主控单元，向主控单元单片机申请中断，单片机相应中断后，启动短信报警指令，根据不同的报警类别发送不同内容的短信，并执行相应的声光报警。程序流程图如图5-1所示。

图5-1主程序流程图

主控单元程序的具体流程如下：

系统开机后进入初始化程序，包括无线通初讯始化，移动网络通讯初始化和中断初始化。

接收数据，通过主控单元的nRF24L01无线通讯模块与各个检测单元的nRF24L01模块通讯，三个无线通道分别传送三个检测报警单元的数据。

判断数据类型，如果有危险信号，则无线通道根据不同数据，发送不同的报警信息，并进行相应的声光报警；如果接收的信号是正常的，则只在显示屏上进行显示。

主要程序如下： void main() {

nRF24L01 int(); //24L01无线通讯初始化 TC35 int(); //GSM模块初始化 while(1) //主循环函数 { }

nRF24L01 Set RXmode();//设置为接收模式 }

if (RI) //查询法，RI=1表示一帧数据接收结束 { }

RI = 0;

receive = SBUF; //发送报警指令

5.2中断子程序设计

5.2.1中断子程序说明

本设计采用外部中断0方式，采用电平激活外部中断方式。当八个按钮中的任何一个按钮按下去，都会通过门电路产生一个低电平，送给单片机的P3.2口，这里应用P3.2口的第二功能, 即外部中断0的引脚功能。然后单片机便执行中断子程序，

从而产生相应的声光报警。设置每次中断报警声响三次，中断响应结束，所有显示也随之结束。

中断子程序的功能是，当八个按钮中的某一个按下去就产生相应的声光报警。并通过两个分别显示被按按钮的序号和报警声响的次数。例如，当按钮按下去，第一个发光二极管就会发出红光, 数码管显示数字13，即表示按钮1被按下，报警声响三次。程序代码见附录。

5.2.2 按键消抖说明

动在实际操作中，按键按下抖动和释放抖大约需要5毫秒，稳定闭合大约需要10毫秒。由于单片机执行指令的时间是微秒级，所以如果没有按键消抖措施，单片机会误以为按键被持续按下，从而导致程序的误执行。

按键消抖一般可以用硬件和软件两种方法实现。本设计采用软件消抖。具体过程为，当按键按下去时，延时5毫秒判断其是否按下，如果相同，则认定按键按下，执行下一部命令。否则，则认为它没有按下。在本设计中因为按钮与单片机中间接了8线-3线编码器，所以不能直接判断按钮是否按下，但可以通过判断前后两次单片机的输入信号是否相同，从而间接地判断按钮是否被按下。如果两次输入单片机的信号相同，则认为按钮被按下，如果不相同，则认为没有被按下。不仅如此，在按键释放时同样也需要进行按键消抖，其原理与按键被按下时的消抖一样。

5.2.3中断子程序流程图

中断子程序流程图如下图5-2所示。

图5-2 中断子程序流程图

6 硬件原理图仿真及结果显示

在整个系统的设计中，软件调试是很重要的步骤，要求所编写的程序不但要在

理论上适合功能要求，而且要能够在实际的电路板上可靠实行。本设计的软件调试采用Keil 仿真软件和Proteus 仿真软件进行软硬件联合仿真。

编译通过只是说明程序没有语法错误。是否达到设计目的，还需将软硬件结合进行排错、调试和检查即通常所说的仿真。仿真有两种方式：(1)是采用仿真器的实时在线仿真。(2)是通过PC 机由软件完成的模拟仿真。实时在线仿真可以模拟样机和实验板的工作状态，用起来比较直观、方便。软件模拟仿真不需要仿真器，通过安装在微机上的单片机模拟软件即可实现单片机系统的仿真。

本设计采用Keil 仿真软件和Proteus 仿真软件进行软硬件联合仿真。首先，用Keil 进行软件仿真，主要包括C 文件的编译、连接并生成Hex 文件提供给Proteus ，仿真界面如图6-1所示，表示程序调试成功。其次，用Proteus 进行硬件仿真，在Proteus 中选择相应的元器件再结合Keil 生成的Hex 文件可以对系统整体性能进行仿真，仿真结果图如图6-2所示。

图6-1 程序调试图

仿真步骤如下：

1）打开Keil 软件，由Project-----new project，在新建文件中保存文件名为“dd.c ”后，在弹出的对话框中双击Atmel, 选择AT89C51确定。

2）新建文本文件，把写好的C 语言程序复制进去并保存为 “dd.c”文件。单击options for target，选择output 后选中creat hex file，以生成hex 文件。

3）打开target 1，双击Source group 1选中“dd.c”，单击Add 后再单击Build target，编译后出现0错误,0警告，说明程序编写的没有问题。截图如上图6-1所示，说明程序调试成功。

4) 打开用proteus 绘制的电路图，双击AT89C51单片机，在Program File选项中选择“dd.hex”后单击OK ，启动仿真。硬件原理图仿真结果显示如图6-2所示。

图6-2 硬件原理图仿真结果显示图

当按钮被按下时，发光二极管发光，蜂鸣器发出报警声。两个数码管分别显

示被按下按钮的序号和报警声响的次数。上图以按钮1被按下为例，因为按下的是按钮1，所以发光二极管D1发出红光，蜂鸣器发出报警声，信号如上图数码管所显示。数码管1（左边的数码管）显示数字1，又因为本设计的报警声响的次数设定为三次，所以数码管2（右边的数码管）显示数字3。

7 总结与展望

7.1总结

本设计运用所学的单片机原理与接口技术、传感器原理及应用等知识对

居室安全报警系统进行了分析与设计。本设计将单片机作为主控单元的核心，通过不同类型的传感器检测报警单元，来检测居室中不同的危险因素，必要时发出报警指令，并将房间的环境参数反馈给主控单元，主控单元会马上收到报警信号，对报警信号进行判断和处理，得出报警类型，进行声光报警，并通过GSM 网络通知用户和警方，确保居室环境的安全。该报警系统基本上实现了居室中防入侵、防盗报警，火灾报警，燃气泄漏报警，按钮式居室紧急求助报警等多项居室安防功能。从调试的情况来看，本设计所设计的居室安全报警系统基本达到了预期的要求。

居家安全与我们每个人息息相关，居家安全报警设备的应用能够提高人

们的生活品质，让生活更加安宁、方便，由于该系统所具有的优点及AT89C51系列单片机无法比拟的性价比，因此在未来发展中将拥有广阔的市场前景和发展潜力。

7.2展望

居室安全报警系统的设计与研究由于要设计出不同报警模块单元，以及

整体系统的设计，因此是一项比较具有挑战性的课题。本设计主要实现了居室安全报警系统的基本功能，但还有很多不够完善的地方，主要有以下几点需要进一步完善：

（1）进一步完善报警系统的硬件，在硬件上加上警情监控模块、摄像头、无线收发装置，通过无线电实现各个包单元与上位机（计算机）的通信，进而可以监测意外发生时居室环境状况。

（2）完善报警系统，加强系统的稳定性、抗干扰性及可控性。

（3）通过修改报警系统软件及相关硬件，使报警系统能够更能自主地完

成些更智能、更具有挑战性的任务。

最后，由于作者的理论基础不够扎实，设计开发的时间及经验有限，本

文可能会存在不足和错误之处，恳请老师、同学给予批评指正。

参考文献

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[18] 杨黎. 基于C 语言的单片机应用技术与Proteus 仿真[M].长沙：中南大学出版社，2012.08

附录程序代码

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

#define ulong unsigned long

sbit dula=P3.0; // 控制端口定义

sbit wela=P3.1; // 蜂鸣器信号定义

sbit BEEP=P3.5;

sbit key1=P1.0;

sbit key2=P1.1;

sbit key3=P1.2;

sbit key4=P1.3;

sbit key9=P2.0; //灯光报警信号定义

sbit key11=P2.1;

sbit key12=P2.2;

sbit key13=P2.3;

sbit key14=P2.4 //五个紧急按钮报警信号

sbit key15=P2.5; //入侵报警信号

sbit key16=P2.6; //烟雾、火灾报警信号

sbit key17=P2.7; //煤气泄漏报警信号

/********************************************************************/ void T1_ini()

{

TOMD=0X10; //设置定时器1为工作方式1

TH1=0XEC; //赋初值，定时3ms

TL1=0x78

ET1=1; //使能T1中断允许位

EA=1; //使能总中断控制位

TR1=1； //启动定时器T1

}

/********************************************************************/ void led_con(unsighed char i) //数码管位选控制程序

{

swich(i)

{

key9=0xc0; wela=1;

break; //显示“0”，第1个报警灯亮，蜂鸣器发声

key11=0xf9; wela=1;

break; //显示“1”，第2个报警灯亮，蜂鸣器发声

key12=0xa4; wela=1;

break; //显示“2”，第3个报警灯亮，蜂鸣器发声

key13=0xb0; wela=1;

break; //显示“3”，第4个报警灯亮，蜂鸣器发声

key14=0x99; wela=1;

break; //显示“4”，第5个报警灯亮，蜂鸣器发声

key15=0x92; wela=1;

break; //显示“5”，第6个报警灯亮，蜂鸣器发声，有盗贼入侵

key16=0x82; wela=1;

break; //显示“6”，第7个报警灯亮，蜂鸣器发声，有烟雾，有火灾危险 key17=0xf8; wela=1;

break; //显示“7”，第8个报警灯亮，蜂鸣器发声，有煤气泄漏

default: break;

}

/********************************************************************/ void led_show()

{

static unsigned char led_shift=0x00; //定义静态变量

P2=0xFF; //关闭数码管控制端口

P0=led_code[led_reg[led_shift]]; //把字符代码送到P0端口

if(shift_r==( led_shift+1)) //判断哪位数码管需要闪烁

{

flash_adj++;

if(flash_adj

led_con(led_shif); //0～7时, 数码管位选控制程序，数码管亮 else

flash_adj=0x00; //数码管灭

}

else //所有数码管不亮

led_con(led_shift); //调用数码管位选程序

led_shift++;

if(led_shift==0x08) //判断是否扫描一轮

led_shift=0x00; //归零进行下一轮扫描

}

/********************************************************************/ void key（）

{

static unsigned int keycounter; //定义计数器变量

inputkey =P0; //读取P0端口的值

inputkey=～inputkey;//按位取反，若无键按下，取反之后为0；反之为非0值 if （inputkey ）

{

if(key_mark); //判断“按键记忆标志位”是否有效，若有效则

进行键盘连续响应

{

keycounter++; //a计数器加1，键盘连续响应不需要进行去抖动

if （count==keycounter）

{

keyprocess(inputkey); //调用键盘处理程序

}

else return; //退出程序

}

else //“按键记忆标志位”无效，键盘单击响应

{

if(key_delay

{

key_delay++;

return; // 退出函数

}

key_delay=0x00; //完成去延时抖动，清零key_delay变量 inputkey=P0； //再次读取P0端口的值

inputkey=～inputkey; //按位取反，若无键按下，取反之后为0；

反之为非0值

if （inputkey ） //表达式为真，说明已确定有按键按下

{

key_mark=1； //置按键记忆标志位

keyprocess(inputkey); //调用键盘处理程序

}

else //去抖动后，判断无键按下

{

keycounter=0; //计数器清零

key_mark=0; //按键记忆标志位清零

}

else

{

keycounter=0; //无按键按下，计数器清零，按键记忆标志位清零 key_mark=0;

}

/*****************************************************************/ void timer() interrupt 3 //定时器T1中断服务程序

{

TH1=0XEC; //赋初值，定时3ms

TL1=0x78;

TF1=0; //T1溢出标志位清零

en_f=1; //使能任务标志位

}

/*****************************************************************/ void main()

{

P1=0x00 //P1端口输出低电平 P2=0xff //P2端口输出高电平

T1_ini(); //调用定时器T1初始化函数 while(1)

{

if （en_f）

{

en_f=0；

led_show();

key();

}

} //任务标志位清零 //调用显示函数 //调用延时函数