基于单片机的智能安防报警系统设计方案详解

陈RQING 2018-05-22 8460

安全设备/系统

160人已加入

描述

　　本文主要详解基于单片机的智能安防报警系统设计方案，我们以基于STC89C52单片机设计的方案来介绍，首先介绍了STC89C52引脚图及功能，其次阐述了基于STC89C52单片机的智能安防报警系统的硬件、软件、系统测试等方面的内容，具体的跟随小编来详细的了解一下。

　　STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

　　STC89C52引脚图及功能

　　智能安防报警系统

　　STC89C52引脚说明：

　　VCC（40引脚）：电源电压

　　VSS（20引脚）：接地

　　P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节;在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。

　　P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

　　此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

　　智能安防报警系统

　　引脚号第二功能

　　P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出

　　P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）

　　P1.5 MOSI（在线系统编程用）

　　P1.6 MISO（在线系统编程用）

　　P1.7 SCK（在线系统编程用）

　　P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

　　在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

　　P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

　　P3口除作为一般I/O口外，还有其他一些复用功能：

　　智能安防报警系统

　　RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

　　ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

　　对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。

　　如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。

　　PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

　　EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。

　　基于单片机的智能安防报警系统设计方案

　　本设计提出了一个基于STC89C52单片机控制GSM的智能家用报警系统，对房屋灾情进行实时监控和报警。系统使用温度传感器对室内温度进行检测并且在数码管显示;使用热释电红外传感器检测屋内是否有人非法侵入，检测数据传入单片机，单片机对数据进行分析和处理，若有异常，进行蜂鸣报警，并控制GSM系统向主人发送信息。该智能报警系统可以根据环境变化及时做出反应，从而保证家居环境的安全。

　　一、系统硬件设计

　　1、系统总体设计

　　系统基于STC89C52单片机，主要的模块有热释电红外传感模块、温度检测模块、蜂鸣器报警模块、数码管显示模块和GSM短信报警模块。系统整体框架如图1所示。

　　智能安防报警系统

　　2、温度检测及显示模块设计

　　温度检测及显示模块采用数字温度传感器DS18B20，DS18B20数字温度计接线方便，封装成后可应用于多种场合，耐磨耐碰，体积小，使用方便，并且具有超强的稳定性和卓越的灵敏性。温度检测电路如图2所示。

　　智能安防报警系统

　　3、热释电红外传感模块设计

　　热释电红外传感模块主要用来对室内是否有人体进行检测，主要由热释电红外传感器RE20HDB和BISS0001处理芯片构成。BISS0001是CMOS类具有独立的高输入阻抗运算放大器，可以与多种传感器匹配，进行信号处理，能有效的抑制其他信号的干扰，稳定性高，调节范围广。

　　若有人进入热释电红外传感器的扫描范围内，RE200B产生微弱的电压变化使得芯片被触发，经过BISS0001芯片的两级放大后，在VO信号输出端产生3.3 V左右的电压;当没有人经过时，VO端输出0 V，输出电压送入单片机进行判断和处理，从而实现了人体检测。

　　4、GSM短信报警模块设计

　　GSM模块主要由TC35i、电源电路、串口电路和GSM保护电路组成。TC35i新版西门子工业GSM模块是一个既支持英文短信又支持中文短信息的工业级GSM模块，支持数据和语音两种格式的SMS短信发送形式，且格式的设置都可通过AT命令来实现。TC35i短信模块体积小、重量轻、耗能低，具有SIM应用工具包和AT命令集控制等优点。电源电路为GSM提供合适的电压。GSM保护电路用于防止供给电压过大。

　　二、系统软件设计

　　系统以C和汇编语言为编程语言。该系统通过传感器对室内环境条件进行检测，检测数据传送给单片机，由单片机对数据进行处理并采取相应措施。系统程序流程如图3所示。系统启动之后，首先进行初始化操作，为了能够及时显示温度以及对非法入侵报警，系统采用中断技术，使用单片机定时中断TO，每隔500 ms中断一次。打开中断后，系统开始进行工作，当有人进入时，系统调用GSM短信发送程序，并进行蜂鸣器报警，为了让报警产生效果，将报警时间延迟2分钟。GSM发送短信程序设计的流程图如图4所示。

　　智能安防报警系统

　　三、系统测试

　　系统软硬件设计完成后，对各模块进行测试。接通电源后，数码管能够正常显示当前室内的温度，并且随室内温度的改变而改变，表明温度检测和显示模块功能正常;然后，对是否能够检测到人体进行了测试，当有人进入热释红外传感器扫描范围内时，系统报警并且发送短信息到指定手机，没有人体进入时，系统不报警，表明报警和短息通知功能正常。因此，该系统的温度检测、显示、报警和发送短信功能均正常。

　　四、结论

　　此家用报警系统，主要以防盗和室内温度检测为主，防盗报警体现于发送短信报警和驱动蜂鸣器报警，室内温度检测主要将其显示于数码管。整个设计的创新点在于系统的自动化和智能化，实用性强。使用简单实用的传感器，融合声、温、电、网络信息传输等技术，系统易于实现。此外，系统的设计思想为智能家居、智能安防等系统的开发提供参考价值。

打开APP阅读更多精彩内容