烟雾；温度；人体检测；单片机；安防系统

哈尔滨华德学院本科毕业设计（论文）目录摘要 IAbstract II目录 III第1章绪论 51.1智能安防系统研究背景与意义 51.2国内外研究现状 61.3论文结构 7第2章系统方案设计 82.1总体设计思想 82.2温度检测模块 92.3人体检测模块 102.4烟雾和可燃气体检测模块 112.5单片机选型 122.6RS485串口模块 12本章小结 13第3章硬件电路设计 143.1单片机最小系统电路设计 143.2温度检测电路设计 153.3人体防检测电路设计 153.4烟雾和可燃气体浓度电路设计 163.5报警电路设计 163.6串口电路 173.7RS-485模块设计 18本章小结 19第4章软件设计 204.1主程序设计 204.2温度读取子函数 214.3烟雾和可燃气体浓度检测子函数 224.4数据发送子程序 234.5RS485子程序 24本章小结 25第5章实物制作与实验调试 275.1实物制作 275.2实验与结果 27本章小结 28结论 30致谢 31参考文献 32附录1系统原理图 错误!未定义书签。附录2软件程序 错误!未定义书签。附录1译文 错误!未定义书签。附录2英文参考资料 错误!未定义书签。绪论智能安防系统研究背景与意义随着现阶段社会科技的不断进步与发展，信息化时代也在逐渐的到来。其中，家用产品的电气化发展与信息化发展较为明显，现代化家用电器逐渐在人们的生活中占据了主导地位，帮助人们解决了很大的生活问题。但是，在人们日常生活水平提高的同时，许多的安全隐患也随之而来。现阶段我国居民所要面对的最为突出的安全隐患就是火灾的发生，由于家用电气的普及，电气与煤气在人们的生活中几乎无处不在，因此，火和电就成为了人们日常生活中的最大潜在危险。与此同时，人们现在都居住在高楼之中，如果发生火灾对于人们的威胁不仅仅是财物，同时会威胁到居民的人身安全以及周围居民的安全。除了火灾威胁之外，防盗也是现阶段居民的重要安全隐患之一，由于我国居民防盗意识与财务监管意识不够强烈，许多不法分子就利用这种漏洞进行盗窃犯罪，对居民的财物甚至人身造成一定的威胁。因此，在现阶段中，传统的房屋与住宅已经不能满足现代居民的安全需求，若想切实的提高居民的生活质量，减轻居民生活中存在的安全隐患，就需要对住宅与房屋实施更好的安全防护措施。首先，在解决居民安全隐患的方面，对于安全隐患到来时的监管与报警系统较为重要。在居民家中出现火灾或者偷盗隐患时，住宅内系统可以提供自动监管与报警功能才是现阶段重要的居民安全需求之一。为应对该需求，远程具有通信功能的安防系统系统就应运而生了，并且在人们的生活中逐渐担任了非常重要的角色，但是，由于开展自动报警功能系统需要将大部分电缆线路控制于报警系统中，这不仅需要庞大的工程量，同时需要投入大量的人力物力，并且在许多场合中会影响到墙体的美观，尤其是在许多商场、图书馆以及酒店等场所设置此类电缆系统对外在的美观性造成了很大的影响，不符合特殊场合的外观要求。因此，自动报警时自动监控报警设备目前主要应用在许多特定的场合中，并没有得到真正广泛的应用。由于现阶段我国的大部分居民家庭工作时间比较固定，家中存在长期没人的情况，这也就给了不法分子偷盗的可乘之机。在传统的防盗方式中，防盗门与防盗窗的应用较多，但是该方法只是在物理机械设备的基础上进行防范作用，在实际防盗时暴露出的漏洞较多，作用并不明显。经过相关研究与观察可知，防盗门与防盗窗一类的机械防盗方式主要存在三个方面的漏洞；第一是长期防盗效果较差，机械防盗只能达到短时间防盗效果，很难长期防盗。第二是该类防盗美观性差，并且影响用户的观景体验。第三是出现火灾情况时不便于住户逃生。因此，在现阶段，居民在家中安装安防系统已经处于一个必然的趋势与发展方向。目前，我国的安防系统安放率仅为20%左右，相较于欧美等国的80%的安放率有着很大的差距，因此，我国的安防系统的发展以及安防意识仅存在与起步阶段，这也对我国的大部分居民造成了潜在的安全隐患，也就需要采用更加先进的装置与系统措施来对我国的居民家庭安全问题进行保护与监控。因此，现阶段相关学者与工作人员对安防系统的重点发展方向就是推进安防系统的现代化与智能化，为我国居民家庭安防提供更加有保障的设施与防盗装置，进而更好的保障我国居民的安全与社会安全。国内外研究现状具有通信功能的安防系统装置系统属于高新科技产品，因此，虽然我国现阶段市场上有着各种各样的安防产品，但是相较于欧美等发达国家来说仍旧有着一定的技术差距。由于我国对此类产品的相关法律要求与监管并不完善，因此在市面上流通的许多名为安防的安防装置从技术与标准两个方面都存在漏洞，有些甚至不符合国家法律规定。其实，早在2004年开始，我国的许多地区就已经制订实施了部分关于安防装置的生产标准，但是由于社会科技的进步较快，此类标准并没有得到顺利施行。但是在我国的发展过程中，安防系统也已经逐渐的按照相关标准和规定进入到了人们的日常生活中，在北京、上海等一线城市中，许多小区在国家相关单位的监督下安装了安防装置系统，在整个小区内进行了完整规模的监控，在很大程度上保障了居民住户的安全问题。因此，许多住户在这种整体性保护的环境中就不会再投入较多的钱进行家庭安防系统的安装，这也是许多进口安防装置很难在我国打开市场的重要因素之一。除了安防系统的使用现状之外，对于安防系统的相关学术理论在国际范围内也存在争议，我国与国外对安防系统的研究定义有着一定的差异。在我国，安防系统的设计与安置主要是为了满足人们的工作需求或者是一定目的进行设计的。大连市莲花池小区拥有我国目前最先进的安防装置，其装置内采用独立的供电技术，就算是出现了装置断电现象时，报警系统依然可以将报警数据与信息传输到有关单位与系统中。而在小区内使用可以将每个住户的安全信息报告给中心系统，每家每户室内都装有报警主机、红外线探测以及震动探测系统，可以在家庭的重要位置内监控居民的室内安全问题。同时，报警主机可以通过电话线进行与用户手机关联，保障居民实时监控家庭内的情况，遇到重要情况时会自动报警，效率很高。并且系统内备有备用电池，在特殊情况下以及断电时可以保持较长时间的工作状态，以便于发出报警信号与报警信息。但是，该类安防系统的造价较高，使用者往往需要支出高昂的费用，对于我国的大部分居民与小区来说很难推广应用。美国安防系统领域学者泽斯曼对安防系统的定义与我国有所不同，他认为安防系统是计算机科学中的一种多学科组成的系统，该系统的综合技术较高，对科技人员的综合技术水平要求也较高。因此，在西方许多国家对于安防系统的技术操作以及产品制造水平较为成熟，近几年霍尼韦尔、博世等知名公司己研制出的安防产品也已经被广泛的推广与应用。另外，针对小户型以及小住宅居民来说，最佳的安防系统是德国西门子公司研制出的产品。西门子公司针对小住户进行了安防系统的改造：将气体、音频、视频等技术进行了整合，降低了技术的操作难度；优化了线路结构，进而缩短了暴露的线路，增强了美观程度。并且由于适配器与多种功能设备的连通，西门子公司的产品还可以达到许多我国一流产品的振动检测、红外检测以及防盗检测效果，可以适用于各种户型，并且为小住户增强了使用的舒适度。随着我国对安防系统的不断研究与发展，我国现阶段已经颁布了防火安防系统的资格证。防火系统是一种高科技安保系统，在使用过程中可以监控火灾的发生，并且在出现火灾时及时的进行报警。ITI公司是美国最早安防系统制造公司，该公司的产品从第一代无线警报体系开始到现在已经获得了十几项专利。由于ITI掌握了数码传送鉴别技术，在操作过程中解决了军方许多问题，因此一直为军方所用。后来，ITI公司在1983年研究出了第一款可以突破有线报警系统的无线报警系统，紧接着在未来的十几年内一直处于世界的最前列。然而，纵观我国的安防系统装置市场，西方国家的进口产品占据着主流地位，并且在资金与技术等多个方面有着明显的优势，这也对我国的安防系统进步与发展造成了一定的阻碍。归结其原因，我国的安防系统制造厂商的制造年限较短，没有形成完整的制造体系，尤其是我国在该领域内的发展仅有十几年的时间，从技术与资金上都无法于西方等发达国家相比。根据统计数据显示，目前我国居民对于安防系统的使用率较低，覆盖率仅占所有居民住户的20%，与西方等发达国家相比存在较大的差距。这是由于我国安防系统的发展起步较晚，年限较短，与国外有所差距，也就导致我国居民对于住宅安防保护意识较差，自然影响了我国的安防系统普及率。另外，在安防系统的研究中，相关学者企业基于视频监视、红外检测的技术基础上设计出来的安防产品呈现出了一致的特点：被动性提高、更加复杂、多元化趋势发展、综合化程度增强。并且安防报警系统的功能在不但优化提高，可靠性也在增强。论文结构本文设计的智能安防系统，实现小区防火防盗，本文主要是着手完成对传统安防系统的智能化进行改进设计，STC12C5A60S作为主控器实现智能安防系统的各种功能，DS18B20实现对安防系统工作的环境温度的检测，MQ2检测环境烟雾浓度，MQ5检测可燃气体，红外热释电检测人体，根据环境的温度和环境烟雾浓度以及是否存在人体自动的对安防系统的报警进行控制；同时采用串口模块实现安防系统的远程报警；论文主要就是对实现该智能安防系统的硬件和软件进行研究设计，对智能安防系统实物进行制作调试。系统方案设计智能安防系统方案设计，是对智能安防系统的需要实现功能的模块逐个分析，对智能安防系统总体进行设计，对主要模块包括单片机控制以及温度检测、烟雾检测、煤气检测等。总体设计思想设计的智能安防系统功能有下面几个方面；实现对人体检测防盗，对烟雾浓度和温度检测防火；设计合适的报警报警器，对检测到的数据显示以及数据不在范围时报警；可燃气体检测功能，检测可燃气体，对火灾进行预防；数据检测功能，采用串口模块将检测数据上传到PC机上，对检测数据进行实时监控。总体功框图如图2-1所示。图2-1总体功能框图设计各个模块的功能如下：温度和烟雾检测模块：环境温度和环境烟雾浓度火灾报警工作的输入条件，对环境温度和环境烟雾浓度的精确检测非常重要，温度和烟雾检测模块主要实现环境温度和环境烟雾浓度的检测；可燃气体模块：根据实现的功能，对可燃气体检测，对火灾进行预防；单片机：接受环境温度和环境烟雾浓度以及人体检测信息和按键信息，对报警模块进行控制，同时通过串口与PC机进行数据通信；串口模块：连接单片机和PC机，对数据进行传送；人体检测模块：实现对人体检测来进行防盗报警；温度检测模块随着对温度检测精度要求的不断提高，根据不同的温度检测场合，比如像大型烧水锅炉温度检测系统，可以对温度的检测误差适当的放宽；对于在工业上需要精确检测到温度的地方，比如在焊接元器件时，焊锡温度需要精确控制，所以需要选择温度精确的传感器来实现对温度的检测。现阶段，主要有三种温度检测方法被提出，主要以热敏元件为感温模块的温度检测传感器；以热电偶为感温元件的温度检测传感器以及高度集成的数字式温度检测传感器；通过某一参数随温度变化的特性实现对参数的检测来实现对温度的检测；该方案采用一种高集成度的数据检测方案，DS18B20数字式专用温度检测传感器，其能够将检测到的温度以数字量的形式提供给单片机，如图2-2。图2-2典型接口图具有1-Wire总线技术高级程度的DS18B20是dallas公司转为温度检测开发的一款传感器，1-Wire总线技术将控制时钟和和数据通过一个IO口进行传送，不仅体积小，结省引脚资源，而且误差小，抗干扰能力超强。其插装形式DS18B20结构图如图所示：图2-3外部结构图如图2-4所示，插装形式的DS18B20外部图，DQ来完成1-Wire功能，实现对温度数据和时钟数据在不同时间与单片机之间进行数据通讯；其余引脚为接电源部分，该模块需要5V供电即可。2.3人体检测模块通常情况下由于一般人体的红外辐射的中心波长通常为9-10um的范围内，而检测元件的灵敏度基本稳定在0.2-20um范围，在传感器的顶部，设置一个带有过滤器的窗口。这个滤波器可以检测7-10um波长的红外辐射，所以这个元件只能够检测由人体散发的红外辐射，并将检测范围以外的红外辐射波长通过滤光片进行吸收，由此形成针对人体的辐射进行检测的红外传感器，其检测的过程为当有人进入这个检测的区间时，由热释电元件接收通过部分聚焦镜面的人体红外辐射，但由于这两个热释电单元所接收到的热量不相同，因此无法进行消除，信号被处理后，电压信号被输出。该传感器的内部检测电路如图2-4所示。图2-4检测电路2.4烟雾和可燃气体检测模块通常采用红外传感器、催化剂以及电化学和半导体四种，各个传感器都是根据检测器的物理特性以及化学特性来对气体浓度进行检测，下面对最为常用的几种模块的特点以及优缺点进行概述。利用气体浓度与半导体电导率之间关系来检测气体浓度的半导体检测传感器，该半导体传感器综合性价比高，受环境湿度影响小，检测准确度高，成本低的同时使用简单方便，外电路精简，在家用领域应用非常广泛；采用电化学原理的制成的电化学检测传感器，该类型的传感器一般都是由电极和电解液槽构成，检测的气体与电极发生反应后，输出电极输出的电位发生变化，实现对气体浓度的检测，该传感器具有特异性，根据不同的气体需要采用不同的电极导致其应用范围受限；采用光谱吸收原理的红外检测传感器，根据比尔定律，根据红外光在不同气体之间的穿透能力，实现对气体成分以及浓度的检测，该传感器应用也非常广，几乎不受外界影响，而且最突出的优点是不需要辅助气体进行检测，因为在气体检测领域因为该传感器技术相对不成熟收到限制。三种其他检测方案优缺点明显，综合本文选择半导体气体检测传感器，内部有二氧化锡构成的MQ传感器实现了对煤气和烟雾的检测，主要的检测原理就是电导率随着浓度的增加而增加，从而改变输出的信号，反应浓度的变化，电导率变化关系如图2-5所示。图1图1图2-5灵敏特性数字式的MCU不能采集模拟信号，所以对于浓度的变化如果需要转换到单片机能接受的数字信号一般有两种方案，一是采用LM比较器，结合外围电阻分压电路，与设定的电压值比较，如果浓度变化超过摸个界限，后分压值高于设定值，那么LM比较器输出一个跳变，单片机采集到该跳变后，实现报警；方案二是采用AD模块，直接将电导率转换为电信号，实现采集转换，因为LM比较器模式外围电路多，精度不可控所以一般采用AD模块的形式实现对数据的采集[14]。2.5单片机选型方案一：以数字信号处理（DSO）为灯具控制系统。DSP是一种功能较为独特的数字处理器，能够处理较大规模的数字信息。其对元件值容差不敏感，周围环境、温度影响程度较小，可在短时间内连续重复使用。共享处理器可便捷的调整处理器系数，从而实现西戎自适应，一般用于频率较低的信号处理工作中。但DSP硬件处理器电路系统较为复杂，价格成本较大，且数字系统主要由耗电的元器件构成，且缺乏可靠的元器件。方案二：典型的MCS系列，MCS系列类型丰富不仅有最为典型的MCS52而且还有孪生的MCS-48/-96,除了INtel公司自己能生产不同系列的MCU外，很多半导体厂家也以购买专利的形式生产这些MCU，但是所有的芯片在引脚和指令上都是兼容的，而且在不同系列兼容性也非常好，比如MCS51与STC系列兼容，在频率和FLASH上分别能够达到40MHz结合64KB，ISP技术和512RAM内存也能兼容。结合本系统的实现的功能，前面选择的功能模块，综合性价比，选择方案二的MCS-52单片机作为系统核心控制器。2.6RS485串口模块RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，-6V～-2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的。RS-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。根据RS485工业总线标准，RS485工业总线为特性阻抗120Ω的半双工通讯总线，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线，其最大负载能力为32个有效负载（包括主控设备与被控设置）如图2-6RS485模块实物图所示。图2-6RS485模块实物图本章小结本章主要介绍了总体的设计思想，其中包括如何实现对人体检测、烟雾浓度、和温度检测的模块。设计适用于小区安防装置的报警器，对数据的检测、上传和分析，采用串口模块将检测到的数据商场到上位机进行进一步的处理。其次分析了各个模块的功能，对有外来人员的入侵，小区意外火灾和煤气泄漏的预防等等。最后介绍了单片机的选型和串口模块的应用，采用RS-485模块可以通过增加外加带隔离的中继器，保证通信线路合理，可以让通信距离延长几千米。硬件电路设计整个装置系统是由单片机最小系统电路、烟雾和可燃气体浓度电路、人体防检测电路、报警电路、串口电路、RS-485模块设计、部分组成。本次设计选用的是MCS-52单片机作为核心器件，整个系统的程序运转都在其中编写设置.3．1单片机最小系统电路复位电路和晶振电路设计如图3-1所示。图3-1单片机主控电路复位功能类比于电脑的重启功能功能部分一样，复位好比电路突然出现卡死或者报错时，为了使电脑从头开始重新运行程序，会按下重启按键一样来实现电脑的复位；同时采用电压不能实现突变特性采用电容C4和限流作用的R1电阻，实现另外一种复位，保证不论在何时上电，单片机的程序都是从最开始执行的，这一复位原理是基于电容上所加电压不能突变的原理，在上电瞬间保持加在电容上5V和RESET引脚上的高电平电压时间大于单片机所需复位两个周期的典型时间而实现复位。图3-2晶振电路图3-2晶振电路，电容C2和C3一端共同接地后并联在一起通过晶振与单片机的XTAL11和XTAL22连接构成的晶振电路，作为单片机工作的基准，电容的取值范围大多数在15到33pF之间，主要就是辅助晶振实现快速起动振荡的作用，晶振就是单片机工作时基的基准，晶振值大小与工作时基的基准成反比例关系，越大工作时基频率越快。为了提高晶振实现快速起动22pf电容，晶振选择12M对应工作时间为(1/11.0592)us。温度检测电路设计如图3-3所示，温度检测电路。图3-3温度检测电路设计的DS18B20环境温度的检测电路，上电后DS18B20进行工作，环境温度度数据存储与DATA引脚在上拉作用下同时进行工作的同时，DATA引脚当前是处在接受数据的状态，这样才能确定DS18B20按照正确的时序进行工作，这时单片机的P16引脚将一个低电平信号输出大到DS18B20的DATA引脚，等待一段时间后，上拉电阻的信号与单片机的低电平共同作用一段时间后，开始将环境温度和环境湿度数据以一个40位的数据格式传送给单片机，数据传送结束后，持续输出一个50微妙的电平，之后循环工作，实时采集环境温度。3.3人体防检测电路设计如图3-4所示的人体检测模块。图3-4红外人体检测电路热释电红外传感器，能探测并输出人体所辐射的红外线。自动控制模块热释电传感器，根据不同的感应结果，在高和低两种电平之间切换，在有人出现的条件下，其状态处于高电平，否则，切换为低电平。本系统中，如图3-2，将红外传感器的输出端，接入单片机的P2.4，对于报警的启停的控制，就是运行了单片机的中断机制，同时由于此机制的采用，在没有收到触发信号时，热释电不会对触发情况进行循环检测，在快速反应红外传感器的同时，单片机程序的运行效率也提高了。3.4烟雾和可燃气体浓度电路设计本文采用的MQ2检测烟雾浓度，MQ7检测可燃气体浓度，前面对这两种检测传感器进行介绍，其将光强值转换为一个电压值，因为STC12C5A60S单片机内部有AD模块所以能直接介绍模拟的电压值信号集。图3-5光强检测电路如图3-5所示光强检测电路，光敏传感器在5V供电情况下，将光强转换为0到5V之间的电压信号，输出的电压信号传送到单片机的数模转换引脚P1.0和P1.2，在模数转换芯片中，将采集到的模拟电压信号，转换为数字芯片，因为选择的AD0832为8为数字芯片，而且其内部的参考电压值时5V，所以其转换公式如式所示。3.5报警电路设计整个系统需要对火灾和报警进行声光报警，所以设计如图3-6所示的声光报警电路。图3-6声光报警电路单片机P0.6实现对引脚控制，输出脉冲信号蜂鸣器响，高电平时灯亮反之灯亮，实现闪烁报警。3.6串口电路本文设计的是采用串口实现单片机和PC机的连接，采用专用的USB转串口软件后，利用串口调试助手，对单片机的波特率，数据通信格式等进行设置后，实现对于PC机连接，实现对检测数据的传送，设计界面如图3-7所示。图3-7设置界面设计的电路如图3-8所示。图3-8串口通信模块如图3-8所示设计串口通信电路，采用USB转串口模块后，之间通过UART模块与单片机的RXDP3.0引脚和RXDP3.1引脚连接，根据通信协议实现串口数据通信。通过TX和RX两个引脚在正常供电模式下实现数据通信。3.7RS-485模块设计我们把工业网络归结为三类：RS485网络、HART网络和现场总线网络。RS-485应在总线的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。采用二极管的匹配方法，虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著，RS-485模块的设计如图3-9所示。图3-9RS-485模块的设计RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。本章小结本章节主要阐述整个系统硬件各个部分选取相应的元器件进行连接、搭建和设计。首先叙述了整体的硬件连接，大体的工作流程，然后再分为各个小的部分模块进行简单的介绍。通过简单的整体和部分模块的简单阐述，把硬件电路搭建连接完善，方便以后的软件调试和检测。软件设计本章设计的小区安防系统，实现小区防火防盗，主要是着手完成对传统安防系统的智能化进行改进主流程图设计，其次分别介绍了温度读取流程图、烟雾浓度检测流程图、串口模块流程图、RS-485流程图、主要就是对实现该智能安防系统的硬件和软件进行研究设计.主程序设计Keil程序则是现阶段普及率最高的MCS-52型单片机开发工具，并在近几年逐渐赢得了众多仿真机供应商的一致认可。Keil实现了包含C编译器、库管理、宏汇编、仿真测试工具以及宏汇编等各种元件的强大开发方案，利用uVision此种集成化的开发平台实现的不同部件的高效整合。Keil程序能够在Pentium及以上的CPU、内存超过20M的硬盘、容量大于等于16MB的RAM以及WINXP、NT、WIN98等操作平台中运行。对51型单片机用户而言，Keil是其必备的开发工具，同时Keil也是C语言编程的理想工具（现阶段我国的绝大多数仿真机仅支持keil软件），即便是不选用C语言仅选用汇编语言作为编程工具，Keil自带的便捷集成平台与各种程序仿真测试功能同样能够大幅缩短开发周期。Keil是现阶段业内最为出色的单片机开发工具之一，其具有编辑、仿真和编译等多种功能，能够完成汇编、PLM语言以及C语言的软件开发，具有简洁大方的开发界面且便于学习与应用。Keil能够快速输入目标代码，包含了各种语句的汇编代码结构集中且便于学习。在设计大型程序时，更能够凸显出高级语言的强大功能。主程序实时对环境烟雾、环境可燃气体、人体检测度以及环境温度检测，根据检测到的值与设定值的关系对蜂鸣器驱动，实现安防系统功能等其流程图正如下图4-1。主程序主要是对完成初始化以及无线循环的调用各个子程序，具体的主程序流程图如图4-1所示。图4-1主程序流程图温度读取子函数温度读取子函数，主要是根据DS18B20的数据传送时序图进行对检测的温度值进行读取，子函数流程图如图4-2所示。图4-2温度读取子函数温度读取子函数，主要是根据DS18B20温度检测传感器的检测时序，对温度值进行逐步读取，首先对DS18B20检测模块初始化使得传感器处于检测模块，然后开启温度检测，对温度直接进行读取，分为高八位和第八位进行数据读取，进行实际转换。4.3烟雾和可燃气体浓度检测子函数烟雾浓度检测子函数4-3所示没根据AD0832烟雾检测模块的时序实现对程序的设计，具体的流程图如图4-3所示。图4-3烟雾检测子函数4.4数据发送子程序利用串口模块与单片机的TXD和RXD进行数据的发送，将检测到的温度值、可燃气体浓度以及烟雾浓度等进行数据的传送，子函数流程图如图4-4所示。图4-4串口显示流程图4.5RS485子程序RS-485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，-6V～-2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机RS-485子程序流程图如图4-5所示。图4-5RS-485子程序流程（发送流程图和接受流程图）本章小结首先本设计主要是单片机小区安防系统设计，设计总体系统算法设计，其次根据系统实现的功能，对软件算法进行设计，对主程序和各个模块子程序进行设计，最后整理方案，以流程图的形式给出各个模块的设计。实物制作与实验调试仿真与实物调试是首先在protel软件上画好单片机最小系统、各个模块电路的实物连接与检测,核对原理图，然后对原理图进行仿真，仿真无误后生成网络表后装载到PCB环境中生成需要的PCB。实物制作为了使得电路稳定的工作以及测试电路，应当将接地线连接构成参考地，当使用正确的方式进行装配以及合理化的进行布局电路，可以使得电路在外观上较为整洁和美观，也可使得电路在后期检测和故障调试方面较为方便，若在装配电路时，应该首先绘制需要电路图，其次对其进行装配，使用这样的装配过程，不但会提高装配速度，而且不易发生错误。焊接得到的安防系统系统实物如图5.1所示。图5.1安防系统系统实物图调试电路主要是对电路系统进行改进与测试以及调整，测试是测量电路参数和装配电路的工作状态。而调整为在之前测试的基础上修改一些参数以满足设计要求。调试前应制定较为详细的项目、步骤、方法、仪器等，更应该明确设计思路，保证可以顺利的将整个电路完成。实验与结果在焊接完毕的实物上，对基于单片机的基于单片机安防系统系统的实际功能进行调试，主要在下面三个方面对基于单片机安防系统系统功能进行验证；1、上电显示功能；图5-2串口通信显示功能2、不在范围时报警功能，设如图5-3所示；图5-3报警3、检测控制功能，如图5-4所示；图5-4检测功能三组实验简单的对多功能安防系统的功能进行了验证，测试说明，实现了风扇的手动自动以及无线控制功能，运行稳定可靠。本章小结首先根据电路原理图、把电路板实物制作完成后，进行硬件和软件调试。其次根据设计的硬件电路对定时插座进行焊接制作，与软件算法进行联合调试，对定时插座的功能进行验证。最后焊接元器件，完成了定时快关插座的硬件电路板的制作。结论本课题完成智能安防系统的设计，根据环境温度和环境烟雾浓度以及人体感应模块的检测，完成了对传统安防系统的改造，使得安防系统更加智能化和功能多样化，本文章实现了对智能安防系统的智能化设计，完成对功能设想，元器件选型电路设计以及软件设计，最终在实物上实现了具体设想的功能，在整个过程中，主要的工作有。1、完成了安防系统自动感知环境温度和环境烟雾浓度以及人体的功能通过采用DS18B20温度传感器，MQ2烟雾传感器以及热释电人体检测模块，这是智能安防系统具有自动感知的能力和判断能力的基础；2、具有可燃气体检测功能，实现对火灾进行预防，同时还实现了安防系统的远程报警功能；根据预期设想功能，本文章完成了对传统安防系统的智能化改造，使得其具有较智能的功能，以及较精确的环境温度和可燃气体的检测功能，同时在运行时温度可靠也实现了有线数据监控功能，但是仍然具有非常高的完善控制；1、适当优化控制算法，可以将PWM控制算法与PID控制技术相结合，使得温度的检测和报警运行更加的平稳；2、加入物联网，使得安防系统的控制在无线的距离上更加远，更加精准。致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。本论文是在导师的指导下完成的，从论文准备工作开始到至今，经过几个月的反复修改，我的论文已经接近尾声。我要特别感谢我的指导老师王卫兵教授的悉心指导。在我撰写论文的过程中，一直得到