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1、单片机毕业设计论文_智能小区安防系统 毕业设计(论文)说明书题目：智能小区安防系统 摘要 本文主要探讨了与人们日常生活联系密切的智能小区安防系统的设计问题，设计具有防盗，防火和防煤气泄露功能的智能小区安防报警系统。系统的结构由三部分组成：报警传感器、单片机控制器、监控中心组成。本系统采用了体积小巧，功能强大，价格便宜的单片微型计算机AT89C51作为小区住户家庭的第一监视端，与单片机相连接的各种用于家庭安保的传感器用于家庭报警，收集各种报警信号，并送单片机进行初步处理，单片机实时与远方监控中心通信，通过CAN总线将传感器感受的信号传给主机，这样，监控中心就可以清楚的知道小区住户家里的异常情况，
2、以便及时的进行处理。该系统由于使用方便，价格合理，在实际的工程中，有广泛的应用，因而，具有良好的应用前景和推广价值。 该智能小区安防系统运用了AT89C51单片机、四种报警传感器、模数转换ADC0809、CAN总线控制器SJA1000和CAN总线收发器PCA82C250。本系统充分的将主从式微机通信运用于今天的生活，体现了自动化的发展前景一片光明。 关键词：小区安防；AT89C51；传感器；信号处理；报警器；CAN总线 Abstract This paper mostly describes how to design the guard system of uptown.The guard
3、system provides many functions, such as guard against fire、gas leaking out and so on, realizing the automatization of the public security of updown. This security alarm system structure is composed by three parts:the scenec controls measure,the family control measure,a nd monitoring center. Alarm sy
4、stem of updown is made up of clients and warning center. Use the chip of CAN to form the alarm network of uptown, and the software to carry out communication between clients and warning center. In the PC on board management report to the police signal analysis, showed warn information, convenient fo
5、r and small area security personnel in time help handle excrescent affairs, and convenient to residents uptown. This system uses the CAN network to deliver the message, and improve the reliability, with more convenient operation, and used extensively in actual engineering, So it has a good applied f
6、oreground and extend value in engineering. This system introduces the main characteristic and principle of Singlechip AT89C51、several sensors、SJA1000、PCA82C250，using ADC0809 to collect datas, and then the expatiation on communication between principal and subordinate, and applicate this method to th
7、e control of MCS-51 series single-chip microcomputer. Keywords: Singlechip communication;AT89C51;Sensor;Signal processing;Alarm；CAN network 目录 引言1 1 总体设计2 1.1 设计背景2 1.2 设计思想2 1.3 系统功能3 1.4 系统设计框图4 1.5 系统实现方法4 2 系统可行性分析5 2.1 硬件模块5 2.1.1单片机控制模块5 2.1.2温度烟雾信号采集模块7 2.1.3煤气信号采集模块7 2.1.4防盗报警模块7 2.1.5光报警模块7
8、 2.1.6数据采集模块8 2.1.7键盘显示模块11 2.1.8CAN总线协议11 2.1.9传感器模块1 3 2.2 软件模块1 4 2.2.1温度烟雾信号采集模块14 2.2.2煤气信号采集模块1 5 2.2.3防盗报警信号采集模块15 2.2.4光报警15 2.2.5信号采集模块15 2.2.6键盘显示模块15 2.2.7CAN总线通讯模块16 3 硬件单元电路设计17 3.1 ADC0809和三个报警传感器的接口电路17 3.2 AT89C51与ADC0809接口电路17 3.3 AT89C51与光报警接口电路18 3. 4 键盘显示接口电路19 3.5 AT89C51与CAN总线借
9、口电路19 4 软件设计21 4.1 CAN总线程序21 4.1.1CAN初始化21 4.1.2CAN数据发送23 4.1.3CAN接收数据24 4.2 温度传感器18B202 5 4.3 ADC0809转换25 4.4 数字显示30 5 系统可靠性设计33 5.1 系统抗干扰性设计33 5.1.1硬件抗干扰措施33 5.1.2软件抗干扰措施33 5.2 提高元器件的可靠性34 5.3 容错技术34 6 系统调试35 6.1 整体调试分析35 6.2 硬件单元电路调试35 6.2.1最小系统板调试35 6.2.2A/D转换电路调试35 6.2.3光报警电路调试36 6.2.4键盘显示电路调试3
10、6 6.2.5传感器电路调试3 7 6.3 软件程序调试37 6.3.1软件系统设置37 6.3.2单片机系统软件调试37 6.3.3CAN总线软件调试3 8 6.3.418B20 6.4 调试过程中发现的问题及解决方法38 6.5 联机调试38 7 系统使用说明40 8 结论41 谢词42 参考文献43 附录44 引言 中国安居工程需要大力发展安全文明小区建设，严峻的社会治安形势，需要建立并完善安全文明小区防盗报警网络系统体系。如何解决在当前每个家庭经济承受能力有限的情况下，建设满足防范功能及可靠性需求的安全文明小区防范防盗报警网络系统，是当前急需解决的课题。本方案是在考虑以上因素的基础上，
11、所设计的可行实施方案。 小区安全防范报警系统是智能小区实现安全管理的重要系统,主要包括防盗报警、煤气泄漏报警、消防报警等。小区管理极为重要的内容是确保住宅,住户安全,生活中,人人都可能出现一些意想不到的求助情况,现代居住的格局,邻里常年不来往已是常事,家庭生活稳密性、封闭,性越来越强。因此,小区安全防范及报警系统是具有先进的设计和设备,并为小区住户的安全提供保障的必要系统。 我国的安防自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。在小区内的每个住户单元安装一台报警主机，住户可选择安装在住户门口、窗户处安装声检、紧急求助，烟雾/煤气探头、瓦斯探头，等报警感知设备
12、，报警主机通过总线与管理中心的电脑想连接，进行安防信息管理。如果发生盗贼闯入、抢劫、烟雾、燃汽泄露，声音过高等紧急事故，传感器就会立即获知并由报警系统即刻触发声光警报以有效恫吓企图行窃的盗贼；系统还会迅速向报警中心传送报警信息；报警中心接到警情后立即自动进行分辨处理，迅速识别判定警报类型、地点、用户，中心据此派出机动力量采取相应解救措施；系统具备24小时防破坏等并自我监视，一旦有任何被破坏的迹象也会即刻报警。总之，无论白天黑夜，你离家在外还是在家休息，电子保安时时刻刻保护的安全，这正是能为家人、家庭、财产所做的最有效的安全防盗保护措施。 1 总体设计 1.1 设计背景 在当今高速发展的社会中，
13、人们对自身所处的环境越来越关心，居家安全已成为当今小康之家优先考虑的问题。当上班家中无人，或者仅有老人孩子在家，或晚上在家熟睡，都必须确保家庭成员和财产的绝对安全。 中国安居工程需要大力发展安全文明小区建设，严峻的社会治安形势，需要建立并完善安全文明小区防盗报警网络系统体系。如何解决在当前每个家庭经济承受能力有限的情况下，建设满足防范功能及可靠性需求的安全文明小区防范防盗报警网络系统，是当前急需解决的课题。本方案是在考虑以上因素的基础上，所设计的可行实施方案。一、住宅小区防盗报警系统要求当前，随着经济的发展，人民的生活日益改善，人们对家庭生命财产安全越来越重视，采取了许多措施来保护家庭的安全。
14、以往的做法是安装防盗门、防盗网，但也存在有碍美观，不符合防火要求，不能有效地防止坏人的入侵。现在，全国各地都在如火如荼地开展建设安全文明小区的活动，而且很多地方都提出取消防盗网的口号，家庭电子防盗报警系统也就应运而生。因为大多数家庭都是双职工，白天家里通常没有人，发生报警后，必须要有专人来处理，因此，必须设立报警中心。而且因为国内住宅区大多数是密集型分布，一个住宅区往往有几百上千户，并且都有自身的保安队伍，因此当用户防盗报警系统报警时，除了在现场报警外，还需要向当地派出所或公安分局进行报警联网外，也需要向住宅小区的保安中心进行联网报警，以便警情得到迅速处理。另外，考虑到国内普遍收入水平较低，对
15、于每一户家庭的防盗报警系统成本不可太高，但因为用户数量多，也不能采用质量差的产品，以免误报频繁造成不良影响。根据以上分析，住宅小区对防盗报警系统的要求如下：1.广泛性即要求小区内每个家庭都能得到保护。2.实用性即要求每个家庭的防范系统能在实际可能发生受侵害的情况下及时报警。并要求操作简便，环节少，易学。3.系统性即要求每个家庭的防范系统在案情发生时，除能自身报警外，必须及时传到保卫部门，并同时上报当地公安报警中心。4.可靠性即要求系统所设计的结构合理产品经久耐用、系统是可靠。5.投资可行性-即要求系统投资或造价能控制在小区家庭能承受的范围之内。 1.2 设计思想 在小区内的每个住户单元安装一台
16、报警主机，住户可选择安装在住户门口、窗户处安装声检、紧急求助，烟雾/煤气探头、瓦斯探头，病毒检测器，防盗报警器等报警感知设备，报警主机通过总线与管理中心的电脑想连接，进行安防信息管理，本系统具有远程报警功能。如果发生盗贼闯入、抢劫、烟雾、燃汽泄露，声音过高等紧急事故，传感器就会立即获知并由报警系统即刻触发声光警报以有效恫吓企图行窃的盗贼；系统还会迅速向报警中心传送报警信息；报警中心接到警情后立即自动进行分辨处理，迅速识别 判定警报类型、地点、用户，中心据此派出机动力量采取相应解救措施；系统具备24小时防破坏等并自我监视，一旦有任何被破坏的迹象也会即刻报警。总之，无论白天黑夜，你离家在外还是在家
17、休息，电子保安时时刻刻保护的安全，这正是能为家人、家庭、财产所做的最有效的安全防盗保护措施。 1.3 系统功能 设计具有防盗并且兼有防火，防煤气，防盗毒等功能的小区防盗报警系统，无疑可以使家庭保安自动化。系统采用体积小巧，功能强大，价格便宜的单片微型计算机作为居民家庭第一监视端，与单片机连接各种用于家庭安保的传感器作为收集信号并送给单片机初步处理，单片机实时与远方主监控计算机通信，将从传感器接受来的信号实时传给主机，主机端就可以知道小区各个居民家庭的异常情况，从而进行实时处理。系统利用CAN总线传输信息，提高了可靠性，操作更方便，在工程实际中有广泛的应用，因而具有良好的应用前景和工程推广价值。
18、 该系统运用了了单片机AT89C51， CAN总线的主要特性和功能，将主从式微机通信运用于今天的生活，体现了自动化的发展前景一片光明。对于应用区域：每个家庭可实现：家中无人时，如上班了，可把家庭报警系统设置在外出布防状态，使所有的探测器都工作起来。当窃贼试图破门而入或从阳台闯入，被动红外探测器探测到动作，警号发声，并且保安中心立刻接收到警情，接着在数秒后公安局报警中心也会收到报警信号。家中有人时，如睡觉时，把系统设置在留守布防状态，当窃贼企图从大门闯入时，立刻动作发出警报；如果主人有紧急情况，如急病或受到挟持时，可按动键盘上的紧急按钮发出警报。 1.4 系统设计框图 图1.1 系统组成结构图
19、1.5 系统实现方法 (1)利用各种传感器接收需要防备外界的异常信号，信号的检测与转换传输。 (2)单片机接收传感器检测信号，进行初步处理，如记录发生情况的位置，何种报警等等，也可以单片机进行现场报警。 (3)利用CAN总线实现单片机与主控计算机的串口通讯。 (4)在主控计算机上接收单片机送来的报警信号，发出报警信息。 2 系统可行性分析 2.1 硬件模块 报警器硬件由温度烟雾信号采集模块、煤气信号采集模块、防盗报警模块、光报警模块，键盘显示模块以及单片机与CAN总线模块组成。 2.1.1单片机控制模块 经过比较，作者决定使用常用、廉价的单片机AT89C51作为主控制器。单片机AT89C51是
20、由ATMEL公司生产的51单片机。简单介绍如下： AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。 AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51
21、可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C51具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 AT89C51的引脚图如下图所示： 图2.1AT89C51芯片的引脚图 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校
22、 验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取
23、时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1
24、（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管