【《单片机控制的智能家居安防系统硬件设计案例》3000字】

单片机控制的智能家居安防系统硬件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u11978单片机控制的智能家居安防系统硬件设计案例 1155921.1最小系统模块 1326791.1.1STC89C52单片机 1198561.1.2最小系统电路 2187071.2液晶显示模块 3286101.2.11602液晶显示器 354391.3烟雾检测模块电路 5267791.4DS18B20温度传感器电路 5127311.5人体红外检测模块 683691.5.1热释电红外传感器的原理 6309801.5.2人体红外检测电路 7132721.6输入及输入模块 7239721.6.1按键输入模块 782821.6.2蜂鸣器报警电路 8274151.6.3LED报警电路 91.1最小系统模块1.1.1STC89C52单片机STC89C52单片机是众多单片机型号中的一种。STC89C52单片机的指令系统可以兼容MCS-51指令系统，同时具有高密度、非易失性存储的优点。因此STC89C52单片机可以在多种复杂的情况下应用。STC89C52单片机共有40个引脚，其中32个引脚是外部（I/O）端口，同时单片机内部含有2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线。STC89C52的封装方式通常有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等，可以满足多种情况下的需求。（STC89C52单片机，如图3-1-1所示）图3-1-1STC89C52单片机1.1.2最小系统电路本设计中STC89C52单片机的最小系统，由晶振电路、复位电路、电源电路这三个电路共同构成。（最小系统电路，如图3-1-2所示）其中晶振电路有：两个电容，一个晶振。两个30pF的电容，起振是这两个电容的作用，简单来说就是让晶振更容易的起振，电容的大小范围是15-33pF。而这个晶振的大小是12M的，晶振数值越大，能让单片机的速度越快。复位电路的功能，类似于电脑的重启功能。当我们使用电脑时，有时候会音乐一些稀奇古怪的原因导致电脑死机，或者崩溃。这时候电脑的开关机功能是失效的，因为程序无法执行开关机的命令了，所以必须手动重将电脑重启。而电脑重启的过程中，会中断所有进程，从头开始。单片机同理，同时因为单片机在跑程序时，更容易受到周围环境的干扰，而出现一些问题，所以按下复位电路后，单片机会中断当前的程序，转而从头开始执行程序。在最小系统电路中，复位电路由一个电容和一个电阻构成，电容大小为10uF，利用电容的充放电，电压变化的特性，便可得出，当系统开始运行时，RESET引脚将是高电平，而且这个高电平何时变化，是有电阻的大小来决定的。所以想要得到可靠的复位电路，只需要选择相应大小的电阻即可。而对于电源电路部分来说，可以使用普通的移动电源、电脑USB供电，或者采用5V的冲电器供电。图3-1-2最小系统电路1.2液晶显示模块1.2.11602液晶显示器液晶显示器是常用显示器件中的一种，其优点是体积较小、重量较轻、功耗较低等。因此由于其功耗较低、可显示的信息种类繁多包括文本、图形、曲线等。而因为无电磁辐射缘故、所以使其使用寿命可以达到较长的年限。综上所述，现如今液晶显示器已被广泛应用到各类电子产品当中，所以本设计选用1602液晶显示器。而该显示器又因为一些不同，被分成了两款，一款是带背光的显示器，一款是无背光的显示器。至于其中的区别，因个人能力所限，了解的不多，只知到带背光的显示器比较厚重，而无背光的比较轻薄，至于两款显示器在应用中差别并不大。（液晶显示器说明，如图3-2-1所示）图3-2-1液晶显示器说明液晶模块电路,如图3-2-2所示。液晶引脚说明，如图3-2-3所示图3-2-2液晶模块电路图图3-2-2.2液晶引脚说明图1.3烟雾检测模块电路烟雾检测模块对整个安防系统的重要性不言而喻。但是因为本设计中所选用的烟雾传感器是MQ-2型号，且MQ-2型传感器是将模拟量作为输出信号的。因此，在设计的电路中就需要一个能将模拟信号转换成数字信号的芯片，这样单片机才能接收到信号，而经过仔细的筛选后，决定选用ADC0832型芯片。ADC0832型模数转换器是拥有串行八位接口。具有功耗较低、性价比较高、体积较小等优点。ADC0832型芯片的分辨率可以高达256级，这便让它足以适应大部分一般的转换需求。而它具有的数据校验功能，可以以此来将数据的误差缩小。（烟雾检测模块电路，如图3-3所示）图3-3烟雾检测模块电路图1.4DS18B20温度传感器电路经过查阅资料和论证考察后，决定本设计所使用的温度传感器采用，DS18B20型温度传感器。温度传感电路模块在逻辑上相对于其他几个传感电路来说，简单了很多，因为他只要三个引脚。而这三个引脚当中，还有两个是用来接电源的引脚，所以事实上只需要掌握一个引脚就可以了。在这个模块的电路中，1号引脚一般用来接GND，而2号引脚一般用来传输数据，3号引脚用来接地。（DS18B20的模块电路，如图3-4所示）图3-4DS18B20的模块电路1.5人体红外检测模块1.5.1热释电红外传感器的原理随着上世纪计算机被发明，科技便开始爆炸性的快速蓬勃发展。上世纪80年代便是科技爆炸的时代，在这10年里出现了一种灵敏度极高的新型探测元件，热释电红外线传感器。这种类型的传感器的原理，是通过感应人体所辐射的红外线，并将检测到的信号转化成电信号并且输出。这种新型的传感器被广泛应用在自动化节能装置上，以及与其他元件一起组成可以报警的防意外入侵装置。它利用的是人体辐射，所以可以在无接触的情况下，检测到红外线能量，然后将检测到的变化转化成电压信号，然后输出给其他元件。由于这个电压信号比较小，所以可以通过放大电压信号，从而驱动电路。该型传感器利用的是热电效应原理，同原理的还有热电偶红外传感器。虽然两者利用的是同一个原理，但是还是有一定的区别的，那就是前者的热电系数和热电偶型比起来，高出了很多。而为了减少因为发热而带来的干扰，前者在工艺上做出了调整，通过反向串联两个热电元件，而这两个热电元件特性却是一致的。这样便能尚在与物体保持一定的距离的情况下，利用辐射检测到该物体，然后转化成电压信号。一般来说热电元直接输出的信号是电荷信号，系统不能直接识别和使用，所以就需要将这种信号转化成电压信号。而电压信号是通过电阻来转化的，因此需要在热释电上加入场效应管，来达到改变阻值的目的。又因为内置的电阻阻值极大，所以还需要一个源极跟随器来控制电阻的大小。除了探测元和场效管外，热释电型红外传感器还有一个部分，那便是干涉滤光镜片。本文所设计的智能家居安防系统中，负责防盗的模块，就是利用的热释电红外传感器。1.5.2人体红外检测电路人体红外检测电路是相对来说比较简单的一个模块，因为这个检测电路引脚数是极少的，只有三个。而三个引脚中又有两引脚是连接电源端和接地端的，因而只有第二号引脚是连接单片机的P10口。（红外检测电路，如图3-5-2所示）图3-5-2红外检测电路1.6输入及输入模块1.6.1按键输入模块按键键盘，在其使用的过程中，都会产生一种现象叫做“毛刺”。而“毛刺”会影响系统的可靠性，因此就必须解决这个问题。为了消除这个问题，本设计选择了一种最常用且有效的方法，“延时重复扫描”。该方法的原理是：利用“毛刺”持续时间不长的特点，所有让系统在按键被按下后，延时后再进行操作。（按键电路，如图3-6-1所示）图3-6-1按键电路1.6.2蜂鸣器报警电路在整个报警系统中，作为输出“主力”的便是蜂鸣器。其电路如图3-15。而一般的电流，尚不足以让蜂鸣器在系统中正常工作，因此需要一个较大的电流，而51单片机IO电流又可满足其需求。所以为了获得一个较大的电流，就采用三极管来满足其需求，从而控制蜂鸣器发音。在本系统设计采用PNP型S8550三极管，而且选用了有源蜂鸣器，其内部存在一个震荡电路，这样就可以通过单片机的高低电平来控制它，而且不需要持续不断的电平。又因为51单片机上电时，默认高电平。因此，蜂鸣器不会在开机时发出声音。（蜂鸣器电路，如图3-6-2所