【《基于STC89C52RC单片机的智能住宅防盗报警系统设计》15000字（论文）】

基于STC89C52RC单片机的智能住宅防盗报警系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u10290引言 2165951.1概论 244211.2智能化住宅防盗报警系统国内外发展情况 3305541.3研究目的和意义 62953系统各模块设计 7219232.1设计任务 755212.2设计要求 793482.3CPU控制模块方案设计 8202622.4显示模块方案设计 8158142.5气体传感器模块方案设计 1019212.6人体感应传感器模块方案设计 1115162.7声光报警响应器模块方案设计 12252252.8GSM短信发送提示模块方案设计 14176702.9菲涅尔透镜部件方案设计 1529896系统硬件电路设计 16243893.1STC89C52RC介绍 16297433.2单片机最小系统介绍 16131153.351单片机引脚介绍 19194333.4定时器/计数器 20212113.5低频带通放大电路 2250603.6电压比较整形电路 23137513.7声音报警电路 24122923.7灯光报警电路 24138503.8gsm短信报警电路 25175573.9lcd显示电路 26306903.10温度采集电路 27161123.11按键电路 283920系统软件电路设计 2912066不足与展望 3432139总结 35摘要这是一个内置的智能住宅防盗报警系统，与作为控制器主要部分的MCS-51系列单电路STC89C52微电路一起使用，内置8K程序存储器和8位中央处理器。数据处理主要基于从数字温度传感器18B20收集的数据，然后将收集的数据发送到MQ-2烟雾传感器。红外电传感器检测到人体的存在，并根据给定数据的条件做出适当的评估和决定，然后给出LCD1602的结果。液晶显示器具有中文显示的功能。整个住宅防盗报警系统分为两部分：硬件电路和软件部分的程序设计。硬件电路包括温度采集电路；MQ-2烟雾传感器；人体的感应器；带芯片的温度控制器；显示器和警报控制器。软件设计部分包括主系统程序，温度采集程序，LCD1602显示程序和输出回路程序，然后直接通过c语言编程发送一条短消息以用GSM提醒用户。关键词：单片机，数字温度传感器，烟雾传感器，红外热释电传感器，液晶显示器，声音，GSM。引言1.1概论现代社会和经济正在迅速发展。这对于我国成功消除贫困具有重大的历史意义，人民的生活质量正在提高。希望体验更美好的生活环境，人们在寻求更好的生活以及平衡和不满意的产品之间存在着很大的矛盾。上过大学的人越来越多，随着最后一批90后走出校园，中国的生活方式也会随之改变，越来越多的家庭开始注重人身财产安全。一切的东西都有其两个方面。技术在进步，小偷和强盗也在进步。技艺高超、经验丰富的盗贼使得锁变得更加容易开，同时另一方面进一步改善制造锁的厂商能力。一切都有两面，矛盾的一面可以使它的发展鼓励对立面也进行发展。它是矛盾的同盟。因此，传统的防盗网安装之类的已不能满足人们的需求，市场上的大多数防盗报警装置价格昂贵，又不适合小面积的房屋使用。所以这项研究主要是为简单操作而设计的。普通百姓可以接受的低价。适用于小空间，例如公寓。1.2智能化住宅防盗报警系统国内外发展情况1.2.1智能化住宅防盗报警系统的概述智能化住宅系统的概念是从一九七零年代末发展于美利坚合众国，之后，其他发达国家等国家的智能化住宅也开始了飞速的发展。在我国，“智能化住宅”一词的营销模式的发展在各大厂商中来的要相对较晚。虽然这种产品进入我国才不过三十多年。但是这个产品的革新速度异常迅速，并且已经在全中国的版图里创建起来了一些具有一定智慧便捷功能的高端住宅区和家庭智慧房屋。智能化住宅防盗系统拥有当前功能最强大、算力最强的计算机信息技术，通用信息技术和布线技术，无线电技术，wifi，蓝牙技术，可以通过远程实时监控来保证居民的健康的安全的生活。同时使人们感到家庭友好。设计的智能家居不仅具有传统的工作，而且还提供了安全的环境，并且其提供可靠的安全性使人们的生活更加美好；它改变了原始状态，并在移动智能设备中，可帮助家庭及时监控可疑人员的身影，改变人们的命运并挽救生命。在就业，财务资源和金钱方面做出极大贡献。家用电器的救援系统主要目的是为了能够实时监控房屋内是否存在盗窃的行为，如果有盗窃行为，则可以使用单片机来使蜂鸣器发出警报声。1.2.2智能化住宅防盗报警系统的现状与发展趋势中国的智能化住宅防盗报警器的行业始于上世纪九十年代后期。随着人们消费能力的越来越高，绝大多数人都开始注重自己的生活质量水平的高低，住的舒服而不是只注重温饱，时尚的元素也同样重要。适当的享乐也是生活的一部分。同时在房地产浪潮的不断推波助澜，现代的年轻人希望找到一个价格合适，又有升值价值的新型高档小区，所以此类行业应运而生，于是我国的智能化住宅防盗报警系统产业得到了迅猛的发展，并逐渐渗透到普通百姓的生活中，越来越多的人选择安装此类产品，不仅是为了个人，也是为了主张社会和谐，人类文明，构建美好的社会环境，文明你我他。在现代社会中，个性化，自动化，快节奏的生活以及正在寻找有趣生活方式的年轻人，对生活质量的要求越来越高，水平也要相应的对应。生活的家园必须人性化，智能化和先进。因此，人工智能开始运用在人们生活之中，为人类提供便捷的生活，中国制造转变成中国智造，不依赖他国，高科技进一步发展。高新技术已经遍布人们日常生活的各个角落，或高或低的影响了人们的生活习性，潜移默化的改善了人们的生活质量，提高了人们的安全意识。智能化住宅报警系统也低于这一总体趋势。成为了。智能化住宅防盗报警系统逐渐为人们的住所带来了实实在在的安全感观，智能化住宅防盗报警系统的使用和应用已成为一种主要趋势在越来越多的年轻人90后之中。1.2.3智能化住宅防盗报警系统在中国国内的发展情况1919年底，我国的智慧社会的日渐兴起。大家都知道，我国的智能住宅建设始于北京，上海，广州，深圳等发达的省会城市，为了相应国家政策，先富带后富，并逐渐向内陆发展。1997年香港回归，在建设部“97跨世纪居住区竞赛”中，上海中煌广场被建设部科学技术委员会列为全国首个“智能住宅示范工程”建造。从此拉开了发展智能住宅区的序幕。到1999年，全国智能住房社区现代化技术示范工程的首例建造成功，标志着我国智能住房社区进入了一个新的场景。在中国，《2000年城乡住房工业实施项目实施计划》确立了明智的战略决定，朝着国家发展的方向发展。从智能建筑的建设到智能发展乃至智能家居发展的方向，这都是必不可少的，而智能防盗系统是智能家居的重要组成部分。建设部建议“到2010年，大中型住宅建筑物中60％必须是智能建筑物。”到2010年，我国超过半数的家庭将会使用智能家居。1999年，我国的经济贸易委员会牵头成立了家庭技术委员会。该委员会制定了一项特别计划，以实施用于系统研究的技术创新并促进家用技术产品的发展。在21世纪，我国开始加速开发高新科技。自2000年LG电子集团推出世界上首台通过网络连接的“互联网冰箱”以来，许多国内电子制造商已开始仿照并跟随这一发展趋势。在这种情况下，家庭的安全要素长期以来一直是某些行业关注的焦点。自从计算机进入千家万户以来，国家经济贸易委员会已经成立了家庭信息网络技术委员会，信息系统的研究和产品开发已被列为我国高新技术创新的关键计划。据建设部的要求，我国的智能房屋将会大范围普及。相对于海外来说，我国的智能化住宅起步要晚一些，而且至今为止都还没有建立起来统一的国标。到目前为止我们依旧主要采用的还是一些国外的高新科技数码产品，另一方面中国也有一些爱国的企业开始研发自己独特的产品推陈出新，拥有了自己的产品，主要有:(1)e家庭(海尔)，这款产品是用e家庭开发的计算机为控制中心，海尔研发的产品之中的可联网垫子设备都能够成为终端设备，海尔的手机为数字移动控制中心。海尔就跟微软公司一起在创新科技之上进行了深入交流合作，结合使用Microsoft的Windows系统和Haier的网络设备来形成“电子家庭”。现在，它已经推出了网络洗衣机，空调，交换机，微波炉，烹饪机，电饭锅等。一系列智能家用电器。（2）由萤石和海康威视一起研发的监控系统，由现代的smt技术，统一线操作，设计制造的监控设备，拥有监控，录像等功能，可支持链接有线和无线网络，在专门的中国电信app上面就可以远程查看实时录像。自动检测环境，当环境转变成黑夜的时候就开始启用红外摄像头，让用户可以有一个清晰的直观感受。1.2.4智能化住宅防盗报警系统在国外的发展情况自从世界上第一座智能化住宅在美国境内建造出来，这座重要的建筑也只是对旧建筑的部分翻新。它仅使用计算机系统来监视建筑物中的电梯，空调，照明和其他电气设备，并提供信息服务，例如语音呼叫，电子邮件和情报用品。2000年到2003年，这三年里，美国和新加波这两个个国家内的4500户家庭安装了智能系统，保障住宅安全。其中，3,700亿美元是智能家电硬件产品的使用价值，其余是以软件为代价的服务和技术支持。此时此刻，海外的智能家居系统技术已经变得更加成熟，在不久的将来，预计将有超过一半的新交付房屋具有基本的“智能家居”功能。同时，由于技术的国际标准化程度不断提高，这种新型的智能家居系统将会比比尔·盖茨（BillGates）耗资6000万美元建造的高端智能别墅要便宜得多。智能化住宅防盗系统，一直以来我国和其他发达国家相比较之下还是有不少的差距！欧美等国的产品依旧占据主要市场份额。在这几年的发展进程看来，在微软和摩托罗拉的带领下，美国一些著名的外国公司反复投资于智能住房研究。例如，由Microsoft开发的“梦想之家”智能住宅系统，由摩托罗拉开发的“任意住宅门”设计和以IBM开发的“住宅总监”设计。这些成熟的技术占据了大部分内部市场。此外，日本和韩国一些国家的领先公司已开始对智能家具进行深入研究，并对国内市场持积极态度。简而言之，根据当今信息社会的趋势，面向智能家居的防盗报警系统的建设是面向未来的，对于进一步提高居民的生活水平以及生活质量和家庭安全至关重要。从这可以发现，智能化住宅防盗报警系统拥有巨大的发掘潜能。1.3研究目的和意义在追求高度的物质文明的同时，人类也同样追求对环境友好的态度的舒适的生活信息。引领时尚的生活一定是高档又便宜，智能又高级，安全舒适，让人居住的有自己喜欢的氛围。到了21新世纪，科学技术的进步打破了原本固定的思维方式。互联网网络和不停发展的计算机信息技术已经彻底改变了人们的劳作和消费方式。技术以惊人的速度影响着人类的思维。它必将受到信息技术的影响和影响，而传统的房屋已不再是典范和生活条件。作为人们赖以生活的物质文化基础，住宅能够适配现代社会对其实用功能和供应的环境的更高要求。相信不久的将来，家庭将会是不失传统又具有创新科技的有效结合：不仅功能强大，生活和使用方便，舒服，实用，安全，节能，操作简单，而且对人类的健康有益处和更好的保护自然生态环境。因此本设计是由stc89c52芯片为主，辅以mq-2烟雾传感器，红外热释电传感器和GSM（全球移动通信）部件等元器件所构成。将采集到的温度传给红外温度传感器，传感器将检测到的温度信号放大送至单片机转化为电信号，随机进行逻辑判断然后声光报警启动；mq-2传感器检测到烟雾浓度并且检测到的的温度数值大于用户根据实际情况所设定的数值，单片机随即驱动报警器并传输电信号给液晶显示器。防盗功能则是根据红外电传感器检测到人体传出的特定红外线幅值，相应的单片机指令发送到声光报警器工作，根据实现设定的报警音频发生报警器启动报警。这样做的目的就是为了提醒用户针对家中发生的灾情事故有直观感官上的认知。为了创造和建设和谐稳定的文明社会。维护社会秩序良俗，保障人们的财产人身安全，避免不必要的损失，设计制造智能化住宅防盗报警系统迫在眉睫、十分重要。系统各模块设计2.1设计任务智能化住宅防盗报警系统，具有煤气泄漏，火灾，红外检测人体报警的功能。当检测到了天然气泄漏或温度过高超过正常设定值的时候，传感器发出的信号通过A/D数模转换器传到单片机，单片机根据预设好的程序进行相应的判断就可以随即进行报警，对不同的情况做出相应方案，打个比方，如果天然气泄露就会发出报警，提示用户。在没有报警的情况下，lcd显示屏则会显示当前温度，按钮可以来设置布防，等人走后多少秒启动，当有人闯入时，报警器激活，并发送短信提示用户。2.2设计要求MQ-2气体传感器检测环境气体信息；热释电检测人体信息；液晶显示当前环境信息Gsm短信发送信息系统以STC89C52单片机为主要控制中心，控制各个外部的电路完成人机交流等各个功能的控制。电路的设计部分用单片机控制电路为中心由复位，时钟，按，电源四部分最小系统组成。AD烟雾采集模块单片机AD烟雾采集模块单片机液晶显示模块按键模块液晶显示模块按键模块红外热释电传感器红外热释电传感器声光报警提示模块声光报警提示模块复位电路复位电路温度采集模块晶振电路温度采集模块晶振电路图-1系统框架图2.3CPU控制模块方案设计Plan1：LPC2138准备采用飞利浦ARM7DTMI-S内核的芯片，并具有三种自制的ARM仿真器设计，包括RDI专用接口，同步闪存刷新和阴影记录窗口技术。在这三种最新技术中，嵌入式PLL锁相位L频率环路倍频器可以提供更快的CPU处理速度。它达到了更高的水平，但是成本相对较高，大多数人买不起，因此不值得采用该芯片。Plan2：宏晶科技有限公司的STC89C52微控制器用作控制CPU。该微控制器具有2个通道进行PCA记录/匹配，8个通道具有10位高速A/D转换，转换速度可以达到每秒25万次，而且价格低廉。仪器类型和工业控制。4个8位可编程并行io端口。具有全双工的看门狗时间的串行门。由STC设计的功能强大的高性能8位CMOS微控制器，使用STK字节系统上的可编程闪存。STC89C52是以前一直在使用的传统内核，但是该内核具有更加强大，完备的功能。STC89C52是具有智能8位处理器和系统集成可编程闪存的单芯片，为许多车辆控制应用提供了非常灵活和高效的解决方案。总而言之，全部端口都要进行相应的级别转换才能被ARM控制，硬件电路变得更加复杂多变。假设可以完成相同的功能，则要考虑成本性能和设计便利性。该系统选择使用带有芯片的STC89C52微型计算机。用来作为CPU的主要控制核心。2.4显示模块方案设计Plan1：数码显示管，它的的输出显示途径有两个：一是静态显示，二是动态显示。静态显示的优势是：数字电子管不会闪烁，发出的光亮强，控制方式简便。缺点：需要更多的硬件电路（每个数字管都需要锁存器），使用起来会带来很大的不便。与此同时，因为点亮状态下所有的数码光消耗的能耗很大。随着数码管数量上的增加，这就要求供电也需要相应的提高。所以绝大多数的电路设计里，静态显示不怎么被使用的原因就在于此。动态显示的优点是：硬件电路简单（数字管数量越多，这种优势越明显），因为一次只打开一个数字管，因此所有数字管消耗的电流更少；不足的地方在于数码管显示亮度比不上静态显示器的。打个比方，数码管一共是有八个，以1分钟为单位，每个数码管的开启时间仅为1/8分钟，因此它发出的光强不高；如果刷新率太低，则将发生闪烁；如果将数字管直接连接到单片机，则在软件控制方面会更加麻烦。Plan2：此系统需要用中文输出提醒用户，综合考虑实际因素，我最终选择LCD1602了液晶显示屏，该模块是专门用于显示英文字母、阿拉伯数字、标点符号、汉字等点阵式LCD屏幕，人机互动和直观的视觉体验、显示清晰。非常使用编辑人性化的界面。中文液晶感觉不是很高级但是普通大众看到色东，英文液晶显示其表现更为绚丽，但是鉴于老年人看不懂英文，无法覆盖到全方位的人群，但是所购买的为字符型Lcd显示屏，不能输出中文，但是后期可以贴上纸质标签来引导人们直观的观测，字符型lcd可以显示26个英文字母外加阿拉伯数字，可以用于显示室内温度等可检测的数据。图-21602显示电路2.5气体传感器模块方案设计Plan1：金属氧化物半导体传感器，这种传感器根据测量的气体依附在半导体上面，从而导致半导体的导电能力改变，并通过比较电流变化来激活警报电路的机器。由于半导体传感器在测量过程中受到环境的强烈影响，因此输出线的形状不稳定。金属氧化物半导体传感器引文其灵敏度高的原因，广泛应用于气体泄漏的测量中。Plan2：MQ-2型液化气传感器对液化石油天然气，丁烷和丙烷很敏感，响应速度快，但是对乙醇蒸汽和烟雾没有什么反应。适合用在一般家庭或小型轻工业中的酒精，丁烷，丙烷液化天然气潜在会泄露的装置旁边，以便于做到及时测量的用途。它的探测范围广泛，灵敏度高，而且还具有响应速度快，寿命长，稳定可靠，价格低廉，驱动电路简单的特点。图-3MQ-2型液化气气体传感器内部结构图2.6人体感应传感器模块方案设计Plan1：红外线热释电传感器：人体在健康状态下一般体温都会维持在36.3度左右，因此会发出特定波长约为10µm的红外线。当有人进入到了它的检测范围之中，聚焦在传感器的触发器，当发生变化时，热电粒子失去平衡，逻辑判断之后传导报警信号。特殊的biss0001红外探测芯片，可以提前信号。除此之外还有两种不同的鉴别方法可以有效地响应噪声，并配备了延迟计时器和锁定计时器。如果连接A为“0”，则操作模式将立即开始，即，作业C7的任何更改在传输期间将被忽略，除非延迟的TX时间结束。当广播时间到期时，UO跳回到低电平，同时锁定计时器开始在Ti周期内输入Ti锁定时间。IC7中的更改不能使UO处于正确的状态。由于此BISS0001引脚1的电路处于低电平连接，因此此时芯片处于不间断输出状态，因此在延迟期间直到延迟时间结束之前，电路不会重复启动。该功能配置可以有效地应对由电源开关的操作产生的各种噪声，RR1，RC1是输出延迟时间Tx的最终配置，而RR2，RC2是阻塞时间的最终配置。图-4红外线热释电传感器红外线热释电探测器的部分原理图。当热释电红外探头检测到到人体自身发出的自然红外线股哟后，通过内部转换，BISS0001芯片的第一级运算放大器工Cl的同相输入端(14脚)会收到来自红外热释电传感器发送而来的一个微弱的电信号，信号检测甄别之后再相应处理，处理完成之后UO脚(2脚)输出高电平信号，经非门后送到微处理器的P0.0脚进行下一步操作，即报警处理。图-5红外探测器部分的原理图2.7声光报警响应器模块方案设计所谓声光报警器，就是既要有声音也要有光，发声与发光，所以需要蜂鸣器与led灯就能实现。蜂鸣器主要分成压电蜂鸣器和电磁蜂鸣器。Led灯，发光二极管，组成灯光提示电路。根据不同的情况亮不同颜色的led灯。我采取的是压电式蜂鸣器，它和蜂鸣片最大的差别就在于它有壳子，蜂鸣片没有外壳。是一种一体化构造的电子讯响器，它采用直流电供电，广泛用于各类需要发声的电子产品中。主要由多谐振荡器，压电蜂鸣片，阻抗匹配器以及共鸣箱和外壳构成。当接通电源之后，多谐振荡器发出震动，输出音频信号，这种声音配上相应的频段，会发出枣噪耳的警报声。主要分为有源和无源器件。这里的“源”不是指电源，而是冲击源。用另一种语言讲就是，有源蜂鸣器的里面内置有振荡部件，所以只需启动它就会产生蜂鸣声。无源的器件没有内置振荡部件，假使使用DC信号，就没有办法发声。由于内部存在许多振荡电路，有源总和通常比无源总和昂贵。只要连上低电流直流电就能发声，但也只能产生特定频率的单向声音。无源蜂鸣器需要增改固定的电流频率才能发出声音，并且可以通过改变频率来发出不同的音调（例如歌曲的曲调）。用振荡器、电磁线圈、振动膜片、磁铁、外壳、密封胶固定这些部件组成电磁蜂鸣器。接通电流之后，振荡器产生信号传入电磁线圈，电磁线圈产生磁场。电生磁，磁能驱动振动，振动产生音波，振动膜片周期性地振动并在电磁线圈和磁体之间的相互作用期间产生声音。要进一步判断有源和无源蜂鸣器，我们可以用万用表来进行测试：将黑色测试引线连接到蜂鸣器“+”，将红色测试引线在另一个引脚上来回触摸，如果无源蜂鸣器触发咔嗒声或咔嗒声，并且电阻仅为82（或160）：如果它可以发出连续的声音并且电阻超过几百欧姆，则它是有源蜂鸣器。本文使用了有源蜂鸣器。工作指标如下：型号：P231012-C34；额定电压6V；工作电压（VDC）3-8;额定电流（mA）<15;共振频率（KHz）：3.4±0.5;工作温度（C）：-20-60;储存温度（C）：-30-70;声音是连续的。图-6蜂鸣器结构图2.8GSM短信发送提示模块方案设计SIM800C是封装在空腔中的四频段GSM/GPRS模块。性能稳定，性能低，价格高，可以满足不同的客户要求。SIM800C的工作频率为GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz，能够打电话，发短信，和少量的流量。SIM800C的尺寸为1.6..6*115..7*2.3mm，适合紧凑型产品的各种设计要求。GSM的工作原理：全球移动通信系统（GSM）主要是公网交换系统、设立无线基站、移动终端（手机等）构建而成的，大大小小的基站的建立使得人们可以方便的使用移动设备。Exchange网络子系统通常充当交换器和数据库，以使用数据管理以及敏捷性和安全性管理。基站就是在城市中，各个区域建设的、提供信号收发传输用的系统设备。功能单元可以在fBsc1基站和基站（BTS）的监督下进行细分。用户所用的手机，移动终端，无线座机都是由两部分组成：移动电话（MS）和设备入网的身份证（SIM）。一种能够发送电，对频道进行加密编码信号，然后对数据进行编码，调制解码接收器收发传递数据的工具。装有德国的SiemensTC-35无线电模块。SIM卡是类似于当今使用的IC卡的“ID卡”，因此被称为智慧卡。现在一般都需要实名认证注册，一个运营商一个身份证最多办理五张，它存储了验证客户身份所需相关信息，并可以展示出和安全性和隐私密切联系的私人信息，以阻止非原客户访问网络。比如中国移动，中国电信，中国联通等运营商，需要实名认证激活电话卡，提供使用权，每个月按月缴纳月租费，即便是在南极科考站都能有基站设，确保有网络的传输。2.9菲涅尔透镜部件方案设计当前人们正在使用的其系统的光调制器经常使用多元件阵列菲涅尔透镜作为红外辐射接收器和调制器。热电传感器只能与菲涅尔透镜一起使用，以实现最大效率。通过增加菲涅尔透镜，传感器检测半径可以从小于2m增加到至少8m。菲涅尔透镜本质上是一组透镜，每个单元的视场通常很小，并且相邻视场和相邻视场都不相交，被盲区分开。当人体在装有菲涅尔透镜的传感器的监视范畴内移动时，从人体发出的红外线穿过菲涅尔透镜传输至传感器，从而形成明亮区域和盲区连续变化。保持敏感设备温度恒定，传感器以这种方式输出。换句话说，当人体在视场内移动时，它会进入一个视场，离开一个视场，然后进入另一个视场。传感器就像会见人们一段时间。有一阵子，再也看不到人了，人体的红外线会不断改变传感器的温度，产生相应的电信号阵列。菲涅尔透镜不单单是可以产生相应的光亮区和视野盲区，而且还可以汇聚焦点的功能，焦距一般在4cm左右，而且大多数下透镜都是由聚乙烯酚醛片制作形成的，一般情况下都呈现乳白色半透亮状。于是每次接通电源之后，传感器需要大概约十几秒钟的“预热”等待时间，在这一段时光里，这个传感器将不起作用。系统硬件电路设计3.1STC89C52RC介绍在系统中，我们专注于51个单片机位。STC89C52RC是传统芯片单片机51的加强版本。它虽然使用的是经典的MCS-51内核，但是进行了许多改进，使该芯片具有传统51单片机所没有的功能。在单个芯片上，它具有智能的8位CPU和系统中的可编程闪存。从最适合使用的最小系统的构造来看，它非常简单实用。举个例子，8051单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？8位cpu4kb的片内程序存储器rom可寻址的64kb程序存储器和64kb外部数据存储器128b内部ram21个sfr4个8位并行I/O口（共32位I/O线）一个全双工的一部串行口两个16位定时器/计数器五个中断源，两个中断优先级，和一个内部时钟发生器3.2单片机最小系统介绍在51单片机中最小系统有复位电路，电源系统时钟系统。复位电路图-751单片机复位电路图复位电路是用于将电路恢复到其初始状态的电路单元。操作原理类似于计算器，但是启动原理和方法不同。复位电路就是用这个来把电路重置成它一开始的初始状态。就像科学计算器的重置键的功能一样，返回到原始状态再重新算自己想计算的数据。我们在复位电路中添加电容器和下拉电阻的原因主要是由于单片机RST端口的特性。要实现复位功能，必须向RST添加10ms或更长的高电平，并添加电容器和下拉电阻。RC延迟和抗干扰功能确保微控制器可以复位电源系统图-851单片机电源系统图我们所用的STC89C52单片机上电的额定电压一般为正5V，我们同时还需要注意在EA也接5V电压,用来保证单片机的程序在内部执行。时钟系统图-951单片机外接晶振图对51个单片机的控制需要统一的时序才能进行操作，因此51个单片机通常配备有一个外部通用的11.0592MHz晶体振荡器。将晶体振荡器连接到XTAL1和XTAL2引脚。通常，晶体可以在1.2MHz至12MHz的范围内选择。电容器通常在5pf至30pf的范围内选择，这会对时钟频率产生微调作用。负载电容CL（LoadCapacity），它是电路中晶体两端的总有效电容（不是晶体外部的相应电容），主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。晶体，它确定振荡器电路的工作频率，通过调节负载电容，可以将振荡器的工作频率微调到标称值。STC89C52一共有40根引脚，引脚图如下:图-10STC89C52RC引脚图3.351单片机引脚介绍1.主电源引脚VSS(20):接正5V地端VCC(40):接正5V电源2.外接晶体引脚XTAL1(19)、XTAL2(18):在单片机内部有一个高增益反相放大器，XTAL1是反相放大器，XTAL2是反相放大器的输出。③输入/输出引脚51单片机一共具有四个IO端口，分别为P0，P1，P2和P3。它还有第二个功能第二功能如下：3.4定时器/计数器89MCU至少具有两个16位内部定时器/计数器（T/CTimer/Counter）。它们是定时器/计数器0（T/C0）和定时器/计数器1（T/C1），另一个是定时器/计数器2（T/C2）。可以将它们编程为用作计时器或计数器。T/C用1向上计数，不支持用1向下计数。C/T位确定T0是在时间模式还是计数模式下工作。当C/T=0时，T0在时间模式下运行。此时，一个由TH0和TL0组成的16位计数容器。如果微控制器在外部连接，则该容器将对由晶体振荡器产生的脉冲和除以12的脉冲计数。它是一个12M的晶体振荡器，由TH0和TL0组成的16位计数容器中的数据将每1微秒自动增加1。定时器/计数器控制寄存器TCON如下表所示，其中高4位与定时器/计数器T0和T1有关。TCON是一个八位寄存器，用于控制定时器的启动/停止，并将中断应用标记为定时器溢出。它可以用于字节寻址或位寻址。TF1-T1溢出标志为。当定时器/计数器结束时，硬件将设置该位以指示计数器已通过。所谓溢出就是计数容器中的数字从最大值变为0的现象。申请CPU中断以进入终端服务程序，并且TF1被硬件清空为0，或通过软件清空为0。TF0-T0溢出标志。功能操作与TF1相同。TR1-T1运行控制位，可通过软件将其设置为1或0以启动和停止计时器1。TR0-T0操作控制位具有与TR01相同的功能。中断允许寄存器IE图-11单片机最小系统模块电路图单片机是数字系统，一般输入的是数字信号，但是有可能有些单片机汇集成包含ADC部分的外设，就可以直接输入模拟信号，但是一般需要AD数模转换器单片机才能通过它来接受处理信号。3.5低频带通放大电路热释电红外传感器的检测信号输出很小，约为1mV，频率为也很低一般在0.1HZ和10HZ之间。在进行所需的处理之前，要做好准备工作，必须使用增益幅度高，噪声低的放大器对其进行放大操作。放大器的增益大概需要65dB左右，带宽应最好是0.3到7HZ之间。因为放大器的带宽会对可靠性和灵敏度产生重大影响。带宽越窄，噪声越低，故障率也越低。它具有高带宽，高噪声和高故障率。简单地来说，传感器输出的电压信号，有点弱，首先要做的就是放大，但是如果变化范围满足精度要求就可以不用放大。图-12低频带放大电路图3.6电压比较整形电路图-13电压比较整形电路图电压比较整形电路简单的来说就是拿模拟电压跟参考电压做对照，然后进行分析和处理。在大致相同的幅度之下，电压的变化和以前比，要大的多。防盗报警系统使用的LM324的其余两个比较器在一起组合成了一个新的双限电压比较器。低频放大低频放大比较整形ViVo图-13低频放大与比较整形电路图因为红外线热释电传感器输出的信号很小，所以需要进行一定的放大操作。这样整形比较电路才能准确的输送出对应的控制信号到单片机的p0端口，之后单片机才能让电路执行准确的实施相关的操作动作。3.7声音报警电路图-14声音报警电路图通过此电路进行发声报警。3.7灯光报警电路图-15灯光提示电路图电流流过线圈的时候，在两端会生出电动势干扰电路。而且在电流丢失的时刻，感应到的电动势随即会生出反向的电压，当反向电压高于元件的反向击穿电压时候就会发生电路中其他电子元器件损坏的情况，这样会使此系统报废，所以并联在线的两侧，就算电流消逝也会抵消通过二极管和及线圈组成的回路所做的功从而保障电路中的元器件。3.8gsm短信报警电路移动通信网络被人们广泛使用。该系统具有强大的通信能力，大量的用户和广泛的网络信号。基于GSM的短消息系统在日本有很多用户，主要是因为它易于操作，通信咨询的成本低，可靠性高，因此用户数量很大。现在，计算机已成功与Internet联网。GSM模块使用性能低下且易于操作的国外制造的芯片。只需将GSMSIM卡插入GSM模块并将其连接到PC模块即可。与普通手机相比，其结构简单，安全可靠。数据发送/接收速度比普通手机快，并且可以通过不断充电来实现。发送和接收SMS可以通过两种方法来实现：使用专业的GSM调制解调器或移动电话或其他GSM设备来实现此功能，或者连接到基于现有CMBP和SMPB协议的网络。中国移动，中国联通和中国电信等移动营业商的SMS中心使用专用的通信接口来发送和接收SMS。SIM800C通讯控制设计图-16SIM800C初始化流程图图-17中文短信发送流程图基本工作原理：首先红外热释电传感器在设防之后检测到了人体辐射的红外线，这个时候红外信号就会发生相应变化，随即转化为微弱的电信号，这就需要信号处理电路对电信号滤波和放大，比较完成之后输出高电平发给单片机判断了之后满足条件就会发出控制信号，然后通过串行接口RS232，控制gsm短信模块给接收者发送信息，从而完成一系列报警操作。3.9lcd显示电路图-18lcd液晶显示图Lcd显示原理可以参照液晶的原理特性，通电之后，要想实现对它的显示区域进行控制，就只需要将其通上电就能显示，这个模块是字符型显示模块，专门是用来输出显示英文字母。阿拉伯数字等点阵式LCD。如果需要表达我想要的字母或者数字，就只需要控制灯的亮灭就行了。LCD模块和单片机的通讯方式有两种，直接连接和间接连接两种，此模块可以直接和AT89C51的p0接口，直接将液晶显示模块之中的数据线与控制线相连就可以正常通信了。图-19硬件原理电路图3.10温度采集电路图-20温度采集电路图温度传感器DS18B20把检测到的非电信号转变为电信号，然后再通过放大器的相应处理后，转化成为数字信号传送输入到单片机里面去，之后再由单片机对信号进行分析处理。图-21ds18B20程序流程图3.11按键电路图-22按键电路图这个智能化住宅防盗报警系统设计的按键以跳低电平的方法来读取按钮，单片机在复位状态下的时候，还是高电平的状态，当按钮按下去的瞬间，给予mcu一个低的电平，从而使得让单片机对信号进行处理。系统软件电路设计4.1系统程序的主要部分该系统的软件结合了数形结合的设计方法，所以功能清晰易用。单片机作为程序的主体搭载模块，在这个过程中实现了所有单片机系统软件功能，在运行调试的过程里，主程序调用子程序，停止服务程序。程序先进行初始化的操作过程，之后判断是不是存在险情，然后再基于该系统的逻辑判断进行发送警报的操作。图-23程序总体流程图-24LCD显示流程街上电之后，整个系统进入待命状态，这个时候可以使用按键输入手机和短信中心等数值。如下图图-25按键流程图进行单片机模拟SPI总线以此完成对单片机的读写控制，可在指定的地址播放内容可以在指定的地址录相关内容具体程序如图如下图-26ISD4004程序流程图根据原理图做出装置，把电子元器件按部就班的焊接到面包板上面，然后组装成本系统设计出的产品，做完之后，在通电之前，应该先对焊接好的电路板进行逐一检查，观察是否发生接错的地方，通上电检查，如果时间允许则需要我们用万用表一个接着一个的检查过去，观察看看哪边有焊接短路之类的情况发生或者有没有元器件发热发烫，发出滋滋滋的响声如果有，立即断电，重复排查隐患。检查了硬件方面之后，我们就需要安装到正确的位置了距离地面大概一米七八，然后安装在进门门口，距离厨房的位置，正对大门，不要安装在窗边，不然窗边有人经过就会对系统产生干扰，注意远离对热度变化敏感的地方，比如中央空调出风口。冰箱外延，火炉等有明火的地方。随之安装完毕，放在不显眼的地方之后就是开始进行相应的测试了。在整个系统的设计完成之后，需要做的事情是调试系统，这个很重要，用来消除软硬件上面的故障，还可以检测一下系统的可靠性和稳定性，看看系统是不是满足设计要求。这个系统的故障排除主要分为两段阶梯：微控制器系统的故障排查以及整个控制系统的调试和故障扫除。结合系统软件调试并利用硬件平台来做功能测试，也就是完整的系统的进行软件测试和硬件测试以确保是正常的。它主要包括温度传感器电路，MQ-2气体传感器电路，热电传感器，键盘输入，液晶显示器等。并彻底测试功能的每个部分。此完整的测试主要用于在通常调试系统时检查完整的煤气测试状态。首先，调整MQ-2的灵敏度并将其显示在液晶中。更改介质中的气体的浓度，用来观测液态气体灵敏度是不是通过来某种方式转变。当液化气浓度达到1000ppm时，系统将发送“漏气”语音警报，而GSM将向用户的手机发送中文“漏气”文本消息。当内部温度超过预设定的摄氏度温度的时刻，GSM模块就会给用户的手机发送中文“有火灾发生”的文本消息。当有人企图闯入家中的时候，GSM系统会发送中文“有人闯入，请注意”消息。显示危害识别和警报，减少错误信号的可能性，使设计更加人性化。布防键请求布防键请求绿灯闪烁,目的地为了等待人员撤离延时20S进入布防状态红外热释电请求此时无效图-27使用流程首先按下布防按钮，也就是重置初始化系统，然后可以感知传感器信号并得出适当结论的单片机。传感器在检测范围内检测到活动，则信号就将会传输到计算机上的芯片，以便于同时打开红色和警报灯。激活它以执行声光报警功能！并发送简短的gsm消息来提醒用户。不足与展望这种设计基本都能够实现自动监控（盗窃、火灾和汽油）的监控功能。解决问题并实施硬件和软件在家中拥有自动检测和警报的功能。实际操作和测试之下虽然可以达到要求，也是有真正的功能实现，但还是有一点不足被发现了出来，打个比方，要是在装置的附近有人在考试需要装信号屏蔽仪，或者大功率的电器会干扰这个装置，则GSM警报可能无法发送简短的警报消息，不能及时的发出短信，以至于延误最佳救援时间。检测火灾探测器虽然容易，但在报告的时候可能会出现小差错。在实际工程应用中也存在许多需要进一步探索和调查的问题。由于发展状况，应该解决以下问题：1.因为检测火灾的探测器结构有些简单，还可以在系统中进一步完善MQ-2烟雾探测元件，以此来探明烟雾浓度更加准确一点。2.当与被测区域距离拉长，这会导致热释电红外