基于單片機的住宅安防控制器

李宜飛

摘 要 本文設計的住宅安防監控器以硬件軟件化為指導思想，充分發揮單片機功能，大部分功能通過軟件編程來實現，電路簡單明了，系統穩定性高。實現了時間、溫度、防火防盜、天然氣監測、密碼鎖功能。同時，該時鐘系統還具有功耗小、成本低的特點，具有很強的實用性，而且系統具有一定的可擴展性。

關鍵詞 單片機 硬件軟件化 防火防盜 天然氣監測 密碼鎖 聲光報警

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A

1系統功能綜述

本系統是通過查詢方式實現，以顯示程序和鍵盤瀏覽程序為主程序，其余如溫度，時間調節，串口發送等均以子程序的方式進行調用。此種方法基本可以實現實驗的基本要求，可以達到時間顯示，溫度顯示，防火防盜，密碼開鎖，串口發送等功能。

2總體設計方案

（1）按照設計要求布防，除溫度檢測采用18B20外，其他安防檢測傳感器和火情檢測傳感器均為觸發開關量，天然氣報警為位置開關量，根據布防設計，為所有的報警事件發生的事件、類型、位置進行編碼設計。當事件發生時，可以在LED數碼管顯示器上以編碼的形式顯示報警信息（位置、類型），并進行報警，除非報警事件自行解除或人工解除。當事件發生時，LED數碼管顯示報警信息，可以將此設置為一個子程序，同時主程序中進行查詢事件是否發生，發生則調用子程序，不發生則繼續查詢。報警也設置為子程序，在顯示報警信息的子程序中應該調用顯示子程序，使得顯示報警信息和報警同時發生。

（2）密碼鎖也是一個查詢程序，當進入輸入密碼子程序時，子程序調用鍵值查詢程序，若按下鍵值同設置值相同，則繼續查詢下一位，直至全部查詢完畢，啟動開門程序，否則跳出輸入密碼子程序，進入顯示報警子程序。

（3）當報警事件發生時，把事件發生的時間、位置、類型等信息通過串口傳遞到監控器上。信息方式“€讇資眬讇追謤讇酌耄恢脌讇祝嘈蛝讇住薄？

當報警發生時將信息發送到監控器上，可以將發送程序做成一個子程序，通過查詢判斷是否發送。時鐘發送程序和位置類型發送程序有所差別，發送時要對時間內容和位置內容進行調用。

（4）當報警事件解除后，把事件解除的時間、位置、類型、解除方式等信息通過串口傳遞到監控器上。信息方式“€讇資眬讇追謤讇酌耄恢脌讇祝？類型€讇祝絞絸住薄>ń獬⑺統絳蠐刖ǚ⑺統絳蚶嗨啤？

（5）無報警時，可作為鐘表使用。并可以根據需要顯示室溫。鐘表顯示程序做為主程序，可以將時間調節程序作為子程序進行調用，顯示室溫也可以用查詢方式來實現。

3硬件系統設計

本系統使用STC89C52RC單片機為主要控制器，輔以74LS138譯碼器、74LS245總線驅動器、溫度傳感器DS18B20、矩陣鍵盤以及LCD顯示等電路，實現了時間時分秒的顯示、實時溫度的顯示、時分秒參數的手動調整設置，防盜防火報警，并發送報警時間地點類型。該系統使用單片機的中斷方式進行計時，能有效減少系統誤差，再使用譯碼器進行片選，節省了單片機的I/O口，使用了矩陣鍵盤進行功能的選擇。該系統具有設計簡單，結構清晰，界面友好的特點，經測試，能夠較好地實現題目所要求的基本和擴充功能。

用單片機驅動LED數碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態顯示和動態顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。靜態顯示就是顯示驅動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數據送出后就不再管，直到下一次顯示數據需要更新時再傳送一次新數據，顯示數據穩定，占用很少的CPU時間。動態顯示需要CPU時刻對顯示器件進行數據刷新，顯示數據有閃爍感，占用的CPU時間多。硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送出標準的BCD碼即可，硬件接線有一定標準。軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，硬件簡單，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理。由于本次設計硬件電路較為簡單，因此選擇了動態顯示，軟件譯碼的驅動方式。

采用動態掃描法顯示LED數碼管，MCS-51的P1.0，P1.1，P1.2與74LS138的A，B，C連接74LS138通過74LS245與LED數碼管的陰極相連來選擇數碼管，用P0口通過74LS245與數碼管的陽極相連，P2口與鍵盤連接，傳感器18B20與P1.3口相連構成溫度控制。

4軟件系統設計

當電路板上電之后，就會在LED上顯示時間，可通過KEY1進行對小時調節，KEY2對分鐘進行調節，KEY3對秒進行調節。按下KEY4，LED顯示溫度，按下KEY5——KEY7，向監視窗口發送相關信息，KEY8，KEY9，作為上檔鍵，之后便可以再按KEY1——KEY7，即可顯示并發送防盜或防火相關信息。將撥碼開關1打開，啟動天然氣報警程序，將撥碼開關2打開。

防盜裝置停止（天然氣監測正常進行），將撥碼開關3打開，進入紅外防盜系統（此系統在撥碼開關2打開時無效）。

5設計亮點

本設計包含有以下幾點同類程序不具有的優勢：

（1）時、分、秒用小數點分開顯示，帶點字與不帶點字使用不同字形表，使人在閱讀時更為方便。

（2）防盜防火程序可以人為關閉，當家中有人時，主人可以選擇關閉防盜防火監測，這就避免了因為主人原因造成的錯誤報警，此關閉不會影響天然氣監測，當天然氣泄漏時，報警程序依然會啟動，直至天然氣濃度小于額定值。

（3）通過查閱相關安防資料，將窗戶防盜系統設置為二重監測，一為碎玻璃監測，一旦玻璃碎裂，即發出報警；二為紅外監測，在玻璃不碎裂的情況下，若有人進入即可發生報警。

（4）此系統采用了防止紅外錯誤報警的程序，在有鳥類、飛蟲遮擋紅外儀時可自動識別，與竊賊入侵進行區分，是一套真正可用的報警系統。

參考文獻

[1] 段晨東.單片機原理及接口技術[M].清華大學出版社，2008.