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基于AT89S51单片机的综合报警系统设计

  【摘 要】本文介绍了基于单片机的综合报警系统的设计方法。该报警系统以AT89S51芯片作为控制核心,硬件系统包括了AT89S51单片机模块、监测模块、报警显示模块。本系统通过控制编程与各部分之间的协调合作,实现了对烟雾、触摸、红外线、声音进行报警的功能。
  【关键词】单片机;监测;报警
  对于大型的仓储系统、商场、高级写字楼、宾馆等大型需要实时监控系统,综合报警系统是不可或缺的。而现代常用的自动报警系统智能化程度越来越高,灵敏度也越来越高,同时系统也越来越复杂,成本也越来越高。
  本文介绍廉价实用的综合报警系统,采用AT89S51单片机,实现了对烟雾、触摸、红外线、声音进行报警的综合报警系统设计。
  一、AT89S51单片机
  AT89S51 是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
  此外,AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
  由于系统控制方案简单 ,数据量也不大 ,考虑到电路的简单和成本等因素 ,因此在本设计中选用 A TMEL 公司的 A T89S51单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统是由于 A T89S51芯片内含有4 kB的 E2PROM ,无需外扩存储器 ,电路简单可靠 ,其时钟频率为 0~24 MHz ,并且价格低廉 ,批量价在 10元以内。
  二、报警信号检测电路设计
  1. 烟雾报警信号检测电路
  烟雾报警信号检测电路如图1所示。烟雾传感器在无烟环境,为几十千欧,而在烟雾环境中,阻值可迅速下降到几千欧。故当传感器检测到烟雾时, A-B间的电阻迅速减小,IC2a翻转,OUT1输出低电平。
  2. 触摸报警信号检测
  触摸报警信号检测如图2所示。IC4及其外围电路构成单稳态触发器电路。当人体触摸TOUCH端时,人体上的低电平信号会加到555芯片的2脚,其3脚输出端输出高电平。调节Rp2可以调节触发时间。
  3. 声音检测电路
  声音检测电路如图3所示。话筒获得声音信号后经耦合放大整形滤波后,OUT3输出低电平信号。
  4. 红外检测电路
  红外检测电路如图4所示。红外检测电路:IC6a、IC6b、R26、R27及C11构成多谐振荡器推动HW1发射红外脉冲信号。红外信号被物体反射后被HW2接收,经VT6、VT7放大后,再经整形滤波后OUT4输出低电平信号。
  三、综合报警系统设计
  综合报警系统如图5所示。该设计中,AT89S51芯片的I/O口P0.2-P0.6共连接4个报警信号检测电路,芯片通过内部软件算法,循环检测端口P0.2-P0.6,对是否有报警信号产生进行检测,并通过P2、P3端口送出相应的报警和显示信号,音乐报警及显示电路如图6、7所示。
  系统程序采用VC语言编写,部分程序如下:
  4位数的数码显示器显示
  void display(unsigned int k)
  {
  P2=0xfe; //即P2=1111 1110B,P2.0引脚输出低电平,数码显示器DS1接通电源
  P0=Tab[k/1000]; //显示千位
  delay();
  P2=0xfd ; //即P2=1111 1101B,P2.1引脚输出低电平,数码显示器DS2接通电源
  P0=Tab[(k%1000)/100]; //显示百位
  delay();
  P2=0xfb; //即P2=1111 1011B,P2.2引脚输出低电平,数码显示器DS3接通电源
  P0=Tab[(k%100)/10]; //显示十位
  delay();
  P2=0xf7; //即P2=1111 0111B ,P2.3引脚输出低电平,数码显示器DS4接通电源
  P0=Tab[k%10];//显示个位
  delay();
  P2=0xff; //关闭所有显示器
  }
  void main(void) //主函数
  {
  TMOD=0x01; //使用定时器T0
  TH0=(65536-46083)/256; //将定时器计时时间设定为46083×1.085微秒=50000微秒=50毫秒
  TL0=(65536-46083)%256;
  EA=1; //开启总中断
  ET0=1; //定时器T0中断允许
  TR0=1; //启动定时器T0开始运行
  while(1)
  {
  display(x); //调用检测结果的显示程序
  }
  }
  结束语
  本设计中,基于AT89S51单片机的综合报警系统,灵活、方便、可控性强且性价比高,有着监测范围广、类型多、可靠和设计简单的特点,可应用在大型的监控场所。
  参考文献:
  [1]何希才, 传感器及其应用电路,北京:电子工业出版社,2001。
  [2]沙占友, 单片机外围电路设计,北京:电子工业出版社,2003。
  [3]王忠飞,胥芳,MCS-51 单片机原理及嵌入式系统应用[M],西安:西安电子科技大学出版社,2007。
  [4]李林, 基于单片机的野外作业移动库房安防系统设计[J], 工矿自动化,2011,(4)。


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