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1、陕西理工学院毕业设计智能家居安防系统的设计与制作 摘要本设计主要以单片机AT89S51为智能控制中心，结合烟雾检测模块、火灾检测模块、人为非法入侵检测模块及声控报警模块，及其外围辅助电路，构成了一个集防盗、防火、防毒气等多种检测功能为一体的多功能防盗报警系统。首先由各传感器检测烟雾、火灾及人为非法入侵信号，当检测到的信号超出自身的设定值时，将其转化为电信号并传送给单片机处理，再由单片机将电信号传送给蜂鸣器驱动其报警。该系统具有轻便灵巧、电路简单易实现，所使用的各类元器件灵敏度较高的特点。利用单片机编程，可使电路功能易于控制，从而实现了识别不同警情的具有智能报警的家居报警系统。关键词ATT89S
2、511单片机; HC-SRR501；DDS18B220数字温度度模块；智能能报警：热释释电Design of Inntelliigent Home Furniishingg Secuurity Systeem AbstrractTThis ddesignn mainnly wiith ATT89S511 singgle chhip coomputeer as the ccontrool cennter, combiined wwith ssmoke detecction modulle, fiire deetectiion moodule, humaan inttrusioon dettect
3、ioon moddule aand thhe voiice allarm mmodulee, andd its auxilliary circuuit, cconstiitutess a seet antti-theeft, ffire, gas aand otther ddetecttion tthe muultifuunctioonal aanti-ttheft alarmm systtem. Firstt of aall , the ssensorrs dettect ssmoke, firee and humann intrrusionn signnal, wwhen tthe dee
4、tecteed siggnal eexceedds thee set valuee, thee senssors wwill ttransfform iit intto an electtric ssignall and transsmit iit to the MMSC foor proocessiing, aand thhe traansmitt elecctricaal siggnals will be trransmiitted to thhe alaarm buuzzer for ddrivinng. Thhe sysstem iis porrtablee and flexiible
5、, the ccircuiit is simplle andd easyy to iimplemment, used by vaariouss compponentts of high sensiitivitty chaaracteeristiic. Thhe usee of MMSC prrogrammming, can make the ffunctiion off the circuuit iss easyy to ccontrool, thhus reealiziing thhe pyrroelecctric sensoor to detecct illlegal invassion,
6、 gas ssensorr for detecction of gaas andd otheer harrmful gasess, temmperatture ssensorr for deteccting the ffire.Key woords AT89SS51; HHC-SR5501；DSS18B200；MQ-22II目 录引言11.系统方案设设计21.1报警系统统的组成及结结构21.2模块方案案选择21.2.1控制制模块21.2.2电源源模块21.2.33烟雾检测模模块31.2.4人体体检测模块31.2.5声控控报警模块32系统各检测模模块42.1烟雾检测测模块42.1.1 MMQ-2
7、简介介42.1.2 LLM339简简介62.1.3烟雾雾检测模块电电路72.2火灾检测测模块72.2.1 DDS18B220简介82.2.2温度度检测模块电电路92.3人体检测测模块92.3.1核心心处理芯片BBISS0000192.3.22菲涅尔透镜镜112.3.3红外外热式电感应应模块123.单片机控制制模块133.1单片机AAT89S551简介133.1.1 AAT89S551特点133.1.2 AAT89S551管脚说明明：133.2控制模块块原理163.3单片机AAT89S551最小系统统164声控报警模块块18总结19致谢20附录A 外文文文献及翻译稿稿22附录B 总体电电路仿真图
8、29附录C单片机源程程序30附录D 元器器件清单34附录E 实物图图35引言随着人类社会经经济的飞速发发展和人民生生活水平的不不断提高，人人们对其住宅宅的要求也越越来越高，主主要表现在他他们不仅希望望拥有舒适、温温馨的住所，而而且对安全性性、智能性等等方面也提出出了更高的要要求。人们迫迫切需要一种种智能的家庭庭安全防范报报警系统，能能可靠地进行行日常安全防防范工作，及及时发现各种种险情并通知知户主，以便便将险情消灭灭在萌芽状态态，这样人们们便可安心工工作，同时也也保证了居民民的生命财产产不受损失。家居安防系统的的设计与实现现，是一项专专业性很强的的实用技术。人人们普遍认为为，所谓的智智能家居安
9、防防系统，就是是以安全防范范为主要目的的，依靠和运运用各种高科科技设备及手手段，系统、实实时、全面、不不间断地对人人、设备及周周边环境进行行监督、控制制的一系列设设备的总和。随随着社会经济济的发展进步步，家居安防防系统的应用用普及越来越越广，科技含含量越来越高高。先进的安安防系统集中中体现了现代代科学技术发发展的最新研研究成果，是是现代高科技技产品和技术术的一个结晶晶和缩影。当当然，安家居居防监系统的的研发不能一一味地追求高高、精、尖，其其最根本的立立足点还是必必须回归实用用性，在保障障适用性的前前提下追求最最低的成本与与价格。本文基于上述原原因提出一种种能够及防火火、防盗、防防有毒气体的的智
10、能家居安安防系统。具具体来说，该该系统以热释释传感器检测测非法入侵、气气体传感器检检测煤气等有有害气体、温温度传感器检检测火灾等，结结合各种报警警电路装置，及及其外围辅助助电路，以单单片机为智能能控制中心，构构成了一个集集防盗、防火火、防毒气等等多种检测功功能为一体的的多功能防盗盗报警系统。1.系统方案设设计1.1报警系统统的组成及结结构本设计共由烟雾雾检测模块，火火灾检测模块块，人体检测测模块，单片片机程序控制制部分，蜂鸣鸣器报警部分分等五部分组组成。具体结结构框图如图图1.1所示：图1.1 智能能家居安防系系统的结构框框图1.2模块方案案选择1.2.1控制制模块方案一: 采用用 SPCEE
11、061A 单片机来实实现，此单片片机I/O接口比比较多，虽然然易于扩展外外围电路，但但不方便位寻寻址，且没有有总线。开发发板集成了语语音播报的硬硬件，通过软软件编程即可可以用于语音音采集和播报报。 但内部开发发函数不是很很了然，且占占用内存太大大， 且模组比较较贵，不经济济，性价比比比较高。方法二：采用现现在比较通用用的 51 系列单片机机。51 系列单单片机的发展展已经有比较较长的时间，应应用比较广泛泛，各种技术术都比较成熟熟，虽然处理理速度不是很很快，但资料料丰富，系列列之52单片机，内内部集成8kkflashh空间，2566BRAM区区，足以实现现设计程序，不不需要外扩，而而且其最小系系
12、统板已经设设计好，不需需要附加太多多的外围电路路，可以方便便可靠的使用用。本设计需需要网络控制制，需要多块块控制板，单单价也要考虑虑在内，511系列单片机机造价低，不不会耗费太大大开销。综合考虑我们选选用方案二。1.2.2电源源模块由于本系统传感感器比较多，需需要多电平供供电，我们考考虑了如下几几种方案为系系统供电。方案一：采用电电池组供电。3节4.2V可充电式锂电池串联共12.6V给直流电机供电，经过7812的电压变换后给支流电机供电，然后将12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。锂电池的电量比较足，并且可以充电，重复利用，因此，这种方案比较可行。但锂电池的价格过于昂贵，不满足
13、低成本的要求，因此，我们放弃了这种方案。方案二： 采用用变压器组和和电池组并举举的方式。从从机检测部分分采用市电变变压供电：主主机接收部分分采用电池组组供电，即适适合从机检测测部分的家居居应用，也适适合主机接受受部分的方便便携带。因此此，我们选择择了这种方案案。1.2.3烟雾雾检测模块方案一：选用光光电烟雾传感感器。灵敏度度高，可视范范围大，具有有报警锁定功功能，可靠性性高。但价格格昂贵，不适适合设计的低低成本要求。方案二：选择气气敏性烟雾传传感器。价格格适中，可视视范围大，可可靠性高，体体积小，电源源电压小，灵灵敏度虽有些些差，但可以以满足监控无无人时有无烟烟雾的设计要要求。故本模块选用方方
14、案二。1.2.4人体体检测模块方案一：选用人人体红外热释释电传感器探探头。造价低低，性能优良良，电路制作作裕度大。但但鉴于对其了了解不够充分分，若自己设设计外围电路路，性能可能能不稳定，而而且传输距离离只有一米左右，距距离较短，不不符合题目要要求。方案二：选用人人体红外热释释电传感器模模块。性能稳稳定，体积小小，外型美观观，尤其是装装有菲涅尔透透镜，使得检检测范围较宽宽，而且价格格不高，三线线引脚，输出出距离可控，应应用、编程简简单方便。故本模块选用方方案二。1.2.5声控控报警模块方案一：声音发发生体采用蜂蜂鸣器，驱动动只需要一只只三极管，方方便直接。光光电报警采用用一个发光二二极管。功耗耗
15、低且发光效效果也很好。方案二：采用RR110/1120（10/200秒）语音录录放模块，单单片可分段录录放模块，反反复录放，零零功耗永久保保存信息，单单5V供电，自自动节电，接接口简单，使使用方便，但但费用较高，所所以放弃使用用此方案。综合之，我们采采用方案一。2系统各检测模模块2.1烟雾检测测模块在本设计中,利利用气敏性烟烟雾传感器MMQ-2及其其外围电路控控制烟雾超标标的检测。2.1.1 MMQ-2简介介MQ-2气体传传感器是一款款适合多种应应用的低成本本传感器。它它所使用的气气敏材料是在在清洁空气中中导电率较低低的二氧化锡锡(SnO22)。当传感感器所处环境境中存在可燃燃气体时，传传感器
16、的电导导率随空气中中可燃气体浓浓度的增大而而增大。现实实应用中，可可以使用简单单的电路将电电导率的变化化转化为与该该气体浓度相相对应的输出出信号。MQ-2气体传传感器对液化化气、丙烷、氢氢气的灵敏度度较高，也可可以对天然气气和其他可燃燃蒸气进行检检测。其结构构和外形图分分别如图2.1和图2.2所示：由微型AL2003陶瓷管、SnnO2敏感层层、测量电极极和加热器构构成的敏感元元件固定在塑塑料或不锈钢钢制成的腔体体内。加热器器为气敏元件件提供了必要要的工作条件件。封装好的的气敏元件有有6只针状管脚脚，其中4只用于信号号提取，2只用于提供供加热电流。图2.1 气敏敏性烟雾传感感器MQ-22的结构图
17、图2.2 气敏敏性烟雾传感感器MQ-22的外形图以下是对于MQQ-2物理性性质的简要说说明：(a) 尺寸：长X宽X高为32mmm X22mmm X27mmm；(b)主要芯片片：LM3993、ZYMQ-2气体传感感器；(c)工作电压压：直流5伏；(d)特点：(1)具有信号号输出指示；(2)双路信号号输出（模拟拟量输出及TTTL电平输输出）；(3)TTL输输出有效信号号为低电平；（当输出低低电平时信号号灯亮，可直直接接单片机机）(4)模拟量输输出05VV电压，浓度度越高电压越越高；(5)对液化气气，天然气，城城市煤气有较较好的灵敏度度；(6)具有长期期的使用寿命命和可靠的稳稳定性；(7)快速的响响
18、应恢复特性性。MQ-2的内部部芯片结构如如图2.3所示。图2.3 MQQ-2的内部部芯片结构图图2.1.2 LLM339简简介LM339/EE内部包括有有四个独立的的电压比较器器，在很宽的的电源电压范范围内适用于于双电源工作作模式，也适适用于单电源源工作模式.它的使用范范围包括方波波发生器、时时间延长器、脉脉冲发生器、多多谐振荡器、高高压数字逻 辑门、A/DD转换器和MOOS时钟驱动动器等。LM339/EE的封装形式式为14引线双列列塑封直插式式其内部结构构图和外形图图分别如图22.4和图2.5所示：图2.4 LLM339内内部结构图图2.5 LLM339外外形图2.1.3烟雾雾检测模块电电路
19、烟雾检测模块电电路图如图22.6所示：图2.6 烟雾雾检测模块电电路图图7中，烟雾传传感器MQ-2相当于一一个可变电阻阻，当空气中中有烟雾时MMQ-2的阻阻值会变小，导导致其电压降降低，从而KK点电压升高高；滑动变阻阻器Rv2的作用用是调节烟雾雾浓度的基准准值的；最初初设定Q点电压大于于K点电压，随随着K点电压的降降升高，最终终当电压值超超过预设Q点电压时，比比较器LM3339输出低低电平信号给给单片机的PP1.2管脚脚，实现目标标。当K点电压未超超过Q点电压时，比比较器LM3339会输出出高电平，但但在程序中设设定单片机读读取低电平信信号有效，故故这种情况无无需担心。2.2火灾检测测模块理论
20、上说，火灾灾检测部分应应包括烟雾以以及温度两方方面的检测。由由于上述介绍绍的烟雾传感感器MQ-22可实现普通通气体以及有有毒气体的检检测，故火灾灾检测的烟雾雾检测部分也也可以利用上上述检测模块块，故在此部部分仅介绍温温度检测模块块。在本设计中，利利用温度传感感器DS188B20及其其外围电路控控制温度超标标的检测。2.2.1 DDS18B220简介DS18B200是美国DALLLAS半导导体公司继DDS18200之后最新推推出的一种改改进型智能温温度传感器。与与纯铜的热敏敏电阻相比，它它能够直接读读出被测温度度并且根据实实际要求通过过简单的编程程实现9112位的数字字值读数方式式。可以分别别在
21、93.775ms和750mss内完成9位和12位的数字字量，并且从从DS18BB20读出的的信息或写入入DS18BB20的信息息仅需要一根根口线(单线接口)读写。温度度变换功率来来源于数据总总线，总线本本身也可以向向所挂接的DDS18B220供电，而而无需额外电电源。因而使使用DS188B20可使使系统结构更更趋简单，可可靠性更高。他他在测温精度度、转换时间间、传输距离离、分辨率等等方面较DSS1820有有了很大改进进，给用户带带来了更方便便的使用和更更令人满意的的效果。以下对DS188B20的主主要特点做简简单介绍：(1)独特的单单线接口方式式：DS188B20与微微处理器连接接时仅需要一一
22、条口线即可可实现微处理理器与 DSS18B200的双向通讯讯；(2)在使用中中无需任何外外围元件；(3)可用数据据线供电，电电压范围：+3.0+5.5V；(4)测温范围围：-55125C；国有测温温分辨率为00.5C;(5)通过编程程可实现912位的数数字读数方式式。(6)用户可自自设定非易失失性的报警上上下限值。(7)支持多点点组网功能，多多个DS188B20可以以并联在惟一一的三线上，实实现多点测温温。(8)负压特性性：电源极性性接反时，温温度计不会因因发热而烧毁毁，但不能正正常工作。具体内部原理图图和外形图如如图2.7和图2.8所示：图2.7 温度度传感器DSS18B200内部原理图图D
23、S18B200的内部有644位的ROM单元和和9字节的暂存存器单元。664位ROM包含了了DS18BB20唯一的的序列号。图2.8 温度度传感器DSS18B200外形图2.2.2温度度检测模块电电路DS18B200有三个管脚脚：VCC,DQ和VDD。电路路图如图2.9所示：图2.9 温度度检测模块电电路其中输出管脚与与单片机的PP1.0管脚脚相连。本设设计设定报警警温度为400C。2.3人体检测测模块在此模块中，选选用红外热式式电感应模块块作为检测人人为入侵的元元件。其核心心处理芯片为为BISS00001，配配套有3600度体积为25525225mm的球球形菲涅尔透透镜，以及体体积为8.334
24、.2mmm的配套的的热释电元件件。以下对相相关元件作简简要介绍。2.3.1核心心处理芯片BBISS00001BISS00001是一款与与有较高性能能的传感信号号处理集成电电路，他配以以热释电红外外传感器和少少量外界元器器件构成被动动式的热释电电红外开关。它它能自动快速速开启各类白白炽灯、荧光光灯、蜂鸣器器、自动门、电电风扇、烘干干机和自动洗洗手池等装置置，特别适用用于企业、宾宾馆、商场、库库房及家庭的的国道、走廊廊等敏感区域域，或用于安安全区域的自自动灯光、照照明和报警系系统。其外形形图和管脚图图如图2.110和图2.111所示：图2.10 BBISS00001外形图图 BISS00001具有
25、以下下特点：(1)数模混合合；(2)具有独立立的高输入阻阻抗运算放大大器；(3)内部的双双向鉴幅器可可有效抑制干干扰；(4)内设延时时时间定时器器和封锁时间间定时器；(5)采用166脚DIP封装。图2.11 BISS00001管脚脚图表2.1 BIISS00001管脚说明明：引脚名称I/O功能说明1AI可重复触发和不不可重复触发发选择端。2VOO控制信号输出端端。由VS的上跳变变沿触发，使使V0输出从低低到高时视为为有效触发。在在输出延迟时时间Tx之外和无无VS的上跳变变沿电平状态态。3RR1输出延迟时间TTx调节端。4RC1输出延迟时间TTx调节端。5RC2触发封锁时间TTi调节端。6RR2
26、触发封锁时间TTi调节端。7VSS工作电源负极。8VRFI参考电压及复位位输出端；通通常接VDDD。9VCI触发禁止端；当当VcVR时允允许触发。(VR0.2VDDD)10IB运算放大器偏置置电流设置端端。11VDD工作电源正极。122OUTO第二级运算放大大器的输出端端。132IN-I第二级运算放大大器的反向输输出端。141IN+I第一级运算放大大器的同相输输出端。151IN-I第一级运算放大大器的反相输输出端。161OUO第一级运算放大大器的输出端端。2.3.2菲涅涅尔透镜菲涅尔透镜 (图2.122所示) ，又称螺纹纹透镜，是由由法国物理学学家奥古斯汀汀菲涅尔（AuugustiinFres
27、nnel)发明明的，他在11822年最最初使用这种种透镜设计用用于建立一个个玻璃菲涅尔尔透镜系统灯塔透镜镜。菲涅尔透透镜多是由聚聚烯烃材料注注压而成的薄薄片，也有玻玻璃制作的，镜镜片表面一面面为光面，另另一面刻录了了由小到大的的同心圆，它它的纹理是利利用光的干涉涉及扰射和根根据相对灵敏敏度和接收角角度要求来设设计的，透镜镜的要求很高高，一片优质质的透镜必须须是表面光洁洁，纹理清晰晰，其厚度随随用途而变，多多在1mm左右，特特性为面积较较大，厚度薄薄及侦测距离离远。图2.12 菲菲涅尔透镜菲涅尔透镜作用用有两个：一一是聚焦作用用；二是将探探测区域内分分为若干个明明区和暗区，使使进入探测区区域的移
28、动物物体能以温度度变化的形式式在PIR上产生生变化热释红红外信号。菲菲涅尔透镜的的在很多时候候相当于红外外线及可见光光的凸透镜，效效果较好，但但成本比普通通的凸透镜低低很多。多用用于对精度要要求不是很高高的场合，如如幻灯机、薄薄膜放大镜、红红外探测器等等。其原理如下：假设一个透镜的的折射能量仅仅仅发生在光光学表面（如如：透镜表面面），拿掉尽尽可能多的光光学材料，而而保留表面的的弯曲度。如如图2.133所示：图2.13 传传统透镜到菲菲涅尔透镜结结构的变化另外一种理解就就是，透镜连连续表面部分分“坍陷”到一个平面面上。如图22.14所示示：图2.14 塌塌陷到平面示示意图从剖面看，其表表面由一系
29、列列锯齿型凹槽槽组成，中心心部分是椭圆圆型弧线。每每个凹槽都与与相邻凹槽之之间角度不同同，但都将光光线集中一处处，形成中心心焦点，也就就是透镜的焦焦点。每个凹凹槽都可以看看做一个独立立的小透镜，把把光线调整成成平行光或聚聚光。这种透透镜还能够消消除部分球形形像差。 简单地说，菲涅涅尔透镜一面面是平坦的，另另一面是凸起起的。人们首首次使用菲涅涅尔透镜是在在18世纪初，当当时它被用在在灯塔的探照照灯上，聚焦焦射出来的光光束。当人们们需要一面又又薄又轻的透透镜时，塑料料菲涅尔透镜镜便派上了用用场。尽管成成像质量不如如玻璃透镜，但但是在很多应应用中我们并并不需要完美美的图像质量量。 菲涅尔透镜的原原理
30、基于菲涅涅尔波带片，菲菲涅尔波带片片具有类似透透镜的作用，它它可以使入射射光汇聚起来来，产生极大大的光强。它它也有类似于于透镜的成像像公式 ，式中 为光源到到波带的距离离， 为透镜中心心到像点的距距离 （ 透镜半径、 为波带数、 为入射光波波长）。但波波带片与透镜镜有个重要的的区别，即一一个波带片有有很多焦点，上上式给出的是是它的主焦点点，除此之外外，还有一系系列的次焦点点，它们的距距离分别是 。在其对称称位置（即 ）还存在着着一系列虚焦焦点。2.3.3红外外热式电感应应模块通过上述介绍可可知，热释电电红外传感模模块是一种能能检测人或物物体所发射的的红外线而输输出电信号的的传感器。型型号为HC
31、-SR5011，外形图如如图2.155所示：图2.15 热热释电红外传传感模块HCC-SR5001外形图由图可知，HCC-SR5001具有延时时调节和距离离调节，本设设计中将延时时设置为1000s，将距距离设置为220cm。为为检测准确起起见，我将红红外检测模块块还配有3660度菲涅尔尔透镜，模块块背面焊有高高电平、低电电平以及输出出端三个端口口。其中输出出端口连接单单片机的P11.1管脚。 3.单片机控制制模块在此模块中，利利用型号为AAT89S551的单片机机作为核心控控制部件来实实现对烟雾、温温度、人为非非法入侵信等等号的接收及及控制蜂鸣器器报警。在此此部分中，为为实现上述功功能，对单片
32、片机进行了简简单的编程并并在Prottues软件件中实现了仿仿真。此外，AT89S51还具有其自身的复位电路和晶振电路。3.1单片机AAT89S551简介AT89S511是一个低功功耗，高性能能CMOS 8位单片机机，片内含44k Byttes ISSP(In-systeem proogrammmable)的可反复擦擦写10000次的Flassh只读程序序存储器，器器件采用ATTMEL公司司的高密度、非非易失性存储储技术制造，兼兼容标准MCCS-51指指令系统及880C51引脚结构构，芯片内集集成了通用88位中央处理理器和ISPP Flassh存储单元元，功能强大大的微型计算算机的AT889S
33、51可可为许多嵌入入式控制应用用系统提供高高性价比的解解决方案。3.1.1 AAT89S551特点AT89S511具有40个引脚，4kk的 Bytees Flaash片内程程序存储器，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，AT899S51设计计和配置了振振荡频率可为为0Hz并可通通过软件设置置省电模式。空空闲模式下，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
34、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。 其主要特性为： (1)80311 CPU与与MCS-551 兼容；(2)4K字节节可编程FLLASH存储储器(寿命：10000写/擦循环)；(3)全静态工工作：0Hzz-33MHHz；(4)三级程序序存储器保密密锁定；(5)128*8位内部RAMM；(6)32条可可编程I/OO线；(7)两个166位定时器/计数器；(8)6个中断断源；(9)可编程串串行通道；(10)低功耗耗的闲置和掉掉电模式；(11)片内振振荡器和时钟钟电路。3.1.2 AAT89S551管脚说明明：AT
35、89S511管脚图如图图3.1所示示：图3.1 ATT89S511管脚图VCC：供电电电压。 GND：接地。 P0口：P0口口为一个8位漏级开路路双向I/OO口，每脚可可吸收8TTTL门电流。当当P1口的管脚脚第一次写11时，被定义义为高阻输入入。P0能够用于于外部程序数数据存储器，它它可以被定义义为数据/地址的第八八位。在FIIASH编程程时，P0 口作为原码码输入口，当当FIASHH进行校验时时，P0输出原码码，此时P00外部必须被被拉高。 P1口：P1口口是一个内部部提供上拉电电阻的8位双向I/OO口，P1口缓冲器器能接收输出出4TTL门电电流。P1口管脚写写入1后，被内部部上拉为高，可
36、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口口为一个内部部上拉电阻的的8位双向I/OO口，P2口缓冲器器可接收，输输出4个TTL门电流流，当P2口被写“1”时，其管管脚被内部上上拉电阻拉高高，且作为输输入。并因此此作为输入时时，P2口的管脚脚被外部拉低低，将输出电电流。这是由由于内部上拉拉的缘故。PP2口当用于于外部程序存存储器或166位地址外部部数据存储器器进行存取时时，P2口输出地地址的高八位位。在给出地地址“1”时，它利利用内部上拉拉优势，当对对外部八位地地址数据存储储器进行读写写时，P2
37、口输出其其特殊功能寄寄存器的内容容。P2口在FLASSH编程和校校验时接收高高八位地址信信号和控制信信号。 P3口：P3口口管脚是8个带内部上上拉电阻的双双向I/O口，可可接收输出44个TTL门电流流。当P3口写入“1”后，它们们被内部上拉拉为高电平，并并用作输入。作作为输入，由由于外部下拉拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3.0 RXXD（串行输输入口）。P3.1 TXXD（串行输输出口）。P3.2 /IINT0（外外部中断0）。P3.3 /IINT1（外外部中断1）。P3.4 T00（记时器0外部输入）。P3.5 T11（记时器1外部输入）。P3.6 /WWR（
38、外部数数据存储器写写选通）。P3.7 /RRD（外部数数据存储器读读选通）。P3口同时为闪闪烁编程和编编程校验接收收一些控制信信号。 I/O口作为输输入口时有两两种工作方式式，即所谓的的读端口与读读引脚。读端端口时实际上上并不从外部部读入数据，而而是把端口锁锁存器的内容容读入到内部部总线，经过过某种运算或或变换后再写写回到端口锁锁存器。只有有读端口时才才真正地把外外部的数据读读入到内部总总线。上面图图中的两个三三角形表示的的就是输入缓缓冲器CPUU将根据不同同的指令分别别发出读端口口或读引脚信信号以完成不不同的操作。这这是由硬件自自动完成的，不不需要我们操操心，1然后再实行行读引脚操作作，否则
39、就可可能读入出错错，为什么看看上面的图，如如果不对端口口置1端口锁存器器原来的状态态有可能为00Q端为0Q为1加到场效应应管栅极的信信号为1，该场效应应管就导通对对地呈现低阻阻抗，此时即即使引脚上输输入的信号为为1，也会因端端口的低阻抗抗而使信号变变低使得外加加的1信号读入后后不一定是11。若先执行行置1操作，则可可以使场效应应管截止引脚脚信号直接加加到三态缓冲冲器中实现正正确的读入，由由于在输入操操作时还必须须附加一个准准备动作，所所以这类I/O口被称为为准双向口。89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口。接下来让我们再看另一个问题，从图中可以看出这四个端口还有一个差别，除
40、了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能。 RST：复位输输入。当振荡荡器复位器件件时，要保持持RST脚两个个机器周期的的高电平时间间。 ALE/PROOG：当访问问外部存储器器时，地址锁锁存允许的输输出电平用于于锁存地址的的地位字节。在在FLASHH编程期间，此此引脚用于输输入编程脉冲冲。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
41、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：外外部程序存储储器的选通信信号。在由外外部程序存储储器取指期间间，每个机器器周期两次/PSEN有有效。但在访访问外部数据据存储器时，这这两次有效的的/PSENN信号将不出出现。 /EA/VPPP：当/EA保持低低电平时，则则在此期间外外部程序存储储器（00000H-FFFFFH），不不管是否有内内部程序存储储器。注意加加密方式1时，/EA将内部部锁定为REESET；当当/EA端保持持高电平时，此此间内部程序序存储器。在在FLASHH编程期间，此此引脚也用于于施加12VV编程电源（VVPP）。 XTAAL1：反向向振荡放大
42、器器的输入及内内部时钟工作作电路的输入入。 XTAL2：来来自反向振荡荡器的输出。 AT89SXXX系列单片机机实现了ISSP下载功能能，故而取代代了89CXXX系列的下下载方式，也也是因为这样样，ATMEEL公司已经经停止生产889CXX系系列的单片机机，现在市面面上的AT889CXX多多是停产前的的库存产品。 3.2控制模块块原理在控制模块中，我我利用单片机机编程实现了了对气体、温温度和非法入入侵信号的检检测和报警。具具体编程程序序见附录二。在在程序中，设设定单片基检检测烟雾传感感器的高电平平信号为有效效信号；检测测温度报警器器超标温度为为40C；在在检测红外热热式电感应信信号时，存在在H
43、C-SRR501自身身的误操作情情况。具体来来说，当电路路通电时，HHC-SR5501即可检检测出人为入入侵信号并将将信号立即传传输给单片机机从而驱动蜂蜂鸣器报警，为为了克服这种种情况，我在在程序中预先先设定延时1100s，再再由HC-SSR501判判断周围环境境是否有红外外信号并检测测报警。为了了显示不同的的报警，我在在程序中将不不同频率的声声控报警信号号分配于三种种检测信号，具具体情况见源源程序及声控控报警模块。在程序编写的基基础上，对其其在Prottues软件件中进行了仿仿真。具体仿仿真电路图见见附录三。3.3单片机AAT89S551最小系统统单片机最小系统统，是指用最少少的元器件组成单
44、片片机可以工作作的应用系统。对S51系列单单片机来说，最小系统一一般应该包括括：单片机、时钟钟电路、复位电电路。其框图图如图3.22所示：图3.2 单片片机最小系统统框图(a)复位电路路：单片机系系统常常有上上电复位和按按钮复位两种种方法。所谓谓上电复位，是是指计算机加加电瞬间，要要在RST引脚上上出现大于110ms的正正脉冲，使单单片机进入复复位状态。按按钮复位是指指在用户按下下“复位”按按钮，使单片片机进入复位位状态。复位位时靠外部电电路实现的。上电时，+5V电源立即对单片机芯片进行供电，同时经R1对C1充电。C1上电压建立的过程就产生一定宽度的负脉冲，经过反相后，RST上出现正脉冲，使单
45、片机实现了上电复位。按钮按下时，RST上同样出现高电平，实现了按钮复位。(b)时钟电路路：单片机的的定时控制功功能是由片内内的时钟电路路和定时电路路来完成的，而而片内的时钟钟产生方式有有两种：内部部时钟方式和和外部时钟方方式。本文就就采用内部时时钟方式。内内部时钟方式式片内高增益益反相放大器器通过XTAAL1和XTAL22外接作为反反馈元件的晶晶体与电容组组成的并联谐谐振回路，构构成一个自激激振荡器向内内部时钟电路路提供振荡时时钟。振荡器器的频率主要要取决于晶体体的振荡频率率，一般晶体体可在1.2212MHHz之间任选选；电容C22、C3的值则有有微调作用，通通常取30ppF左右的瓷瓷片电容。
46、 (c)单片机机:最小系统统中复位电路路的电容C11的大小直接接影响单片机机的复位时间间，一般采用用10uF左左右极性电容容，单片机最最小系统的电电容值越大复复位的时间越越短。在正常常工作的情况况下可以采用用更高频率的的晶振，单片片机最小系统统晶振的振荡荡频率直接影影响单片机的的处理速度，频频率越大处理理速度越快。特别注意：对于于31脚(/EA/Vppp)，当接接高电平时，单单片机在复位位后从内部RROM的00000H开始始执行；当接接低电平时，复复位后直接从从外部ROMM的00000H开始执行行。单片机最小系统统电路图如图图3.3所示示：图3.3 单片片机最小系统统电路图4声控报警模块块在本
47、设计中，利利用主程序控控制蜂鸣器发发出不同的报报警声音来显显示不同的报报警。具体来来说 ，设置烟雾雾超标报警为为蜂鸣器长鸣鸣，设置每隔隔100ms蜂鸣器响一一次为温度超超标报警，设设置每隔100ms蜂鸣器响一一次为非法入入侵报警。蜂鸣器的报警电电路图如图4.1所示：图4.1 蜂鸣鸣器的报警电电路图其中输出端口与与单片机的PP2.7管脚脚相连，当单单片机输出低低电平时蜂鸣鸣器报警，即即当单片机写写出低电平时时三极管90018导通，故故三极管在报报警电路中相相当于一个开开关。总结本设计以单片机机AT89SS51为主要要控制部件，以以气敏性烟雾雾报警器MQQ-2及其外外围电路为检检测烟雾超标标的元件，以以温度传感器器DS18BB20及其外外围电路以及及烟雾传感模模块作为检测测火灾的元件件，以红外热热式电感应模模块HC-SR5501作为检检测非法人为为入侵的元件件，通过软件件编程下载实实现了烟雾、火火灾、人为入入侵的不同种种类报警。