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首页单片机驱动的智能小区安防系统设计与应用
本文档主要探讨了基于单片机的智能小区安防系统的设计与实现,针对中国当前社会对安全文明小区建设的需求,提出了一个切实可行的解决方案。随着社会经济发展和人们生活水平提高,家庭安全问题日益受到重视,尤其是在居民家中无人或者只有老人孩子在家的情况下,确保家庭成员和财产的安全成为首要关注点。 系统的核心部分是利用AT89C51单片机作为控制器,它在智能小区安防体系中扮演关键角色。系统包括多个组成部分,如防盗报警功能,能够通过安装在住户单元的声检、烟雾/煤气探头和瓦斯探头等传感器实时监测环境。一旦检测到异常情况,如入侵者、火灾或燃气泄漏,这些传感器会立即触发报警,通过总线连接到小区的管理中心,进行实时报警信息传输。 报警主机的设计旨在实现全天候防护,24小时防破坏并具备自我监视功能。一旦系统被试图破坏,将立刻发出警报,确保安全系统的完整性。此外,报警中心在接收到警情后,能够快速判断警报类型、地点和用户,根据信息派遣应急力量进行处理,有效提升响应速度和安全性。 设计背景部分强调了社会治安问题对智能小区安防系统建设的迫切需求,尤其是在经济条件有限的家庭中,需要寻求既经济又高效的解决方案。该方案充分考虑了住户的实际需求和生活安全,旨在通过科技手段提升居民的生活安全感。 总结来说,这篇文档详细介绍了基于单片机技术的智能小区安防系统的设计理念、技术选型(如AT89C51单片机)、系统架构以及其实现的关键功能,旨在为我国的安居工程提供一个安全可靠的防范措施,适应现代社会对家居安全的高要求。
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固定为CPU时钟频率的1/6。若晶振为6MHz,则1/6为1MHz时.A/D转换时间为64μs。
表2.1路模拟开关与输入通道的关系表
通
入通道
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
A
0
1
0
1
0
1
0
1
B
0
0
1
1
0
0
1
1
C
0
0
0
0
1
1
1
1
④D
0
—D
7
——数字量输出端。
⑤
OE
——A/D转换结果输出允许控制端。当面端为高电平时,允许将A/D转换结
果从D
o
—D
7
端输出。通常由MCS- 51型单片机的
OE
端与0809
OE
片选端(例如P2.0)通过
或非门与0809
OE
端相连接。当DPTR为FEFFH,且执行MOVX A,@DPTR指令
后,RD和P2.0均有效,或非后产生高电平,使0809
OE
端有效,0809将A/D转换结
果送入数据总线Po口,CPU再读入A中。
⑥ALE——地址锁存允许信号。8路模拟通道地址由A、B、C输入,在0809的ALE信号
有效时将该8路地址锁存(注意0809ALE与803lALE的区别)。
⑦START——启动A/D转换信号。当START端输入一个正脉冲时,立即启动0809进行
A/D转换。START端与ALE端连在一起,由MCS-51型单片机WR与0809片选端(例如P2.0)
通过或非门相连,当DPTR为EFF8H,执行“MOVX@DPTR,A”指令后,将启动0809模拟通
道0的A/D转换。FEF8H—FEFFH分别为8路模拟输入通道的地址。执行MOVX写指令,井非
真的将A中内容写进0809,而是产生WR信号和P2.o有效,从而使0809的START和ALE有效,
且输出A/D通道0地址A
0
—A
2
。事实上也无法将A内容写进0809,0809中没有一个寄存器
能容纳A中内容,0809的输入通道是IN
0
—IN
7
,输出通道是D
0
—D
7
,因此,执行“MOVX@
DPTR,A”指令与A中内容无关,但DPTR地址应指向当前A/D的通道地址。
⑧EOC——A/D转换结束信号。当启动0809A/D转换后;EOC输出低电平;转换结束
后,EOC输出高电平,表示可以读取A/D转换结果。该信号取反后,若与MCS-51型单片
机引脚INT
0
或连接,可引发CPU中断,在中断服务程序中读A/D转换的数字信号。若
MC5—51型单片机两个中断源已用完,则EOC也可与P1口或四口的一条端线相连,不采用
中断方式,采用查询方式,查得EOC为高电平后,再读A/D转换值。
⑨VREF+、VREF- ——正负基准电压输入端。基准电压的典型值为+5v,可与电源电
压(+5v)相连,但电源电压往往有一定波动,将影响A/D精度。因此,精度要求较高时,
可用高稳定度基准电源输入。当模拟信号电压较低时,基准电压也可取低于5v的数值。
⑩Vcc——正电源电压(+5v)。GND——接地端。
ADC0809的A/D转换过程是在时钟信号的协调下进行的。ADC0809的时钟信号由CLOCK
端送入,其最高频率为640MHz,在这个最高频率下ADC0809的A/D转换时间为100uS左右。
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A/D转换结束后,A/D转换的结果(8位数字量)送到三态锁存输出缓冲器,此时A/D转
换结果还没有现在DB0—DB7八条数字量输出线上,单片机不能获取之。单片机要想读到
A/D转换结果,必须使ADC0809的允许输出控制端OE为高电平,打开三态输出锁存器,A/D
转换结果出现在DB0—DB7上。
图2.4 ADC0809的读、写、启动以及A/D转换时序图
图2.4中EOC为转换结束输出信号。在A/D转换期间,EOC维持高电平,当A/D转换结束
时,EOC变成高电平。ADC0809的START端收到下降沿后,并不立即进行A/D转换,EOC=1,而
是延迟10uS后,才开始A/D转换,EOC变为低电平。单片机读取A/D转换结果的方法有三种
(1)延迟法:单片机启动ADC0809后,延时130uS以上,可以读到正确的A/D转换结果。(2)查
询法:EOC必须接到AT89C51的一条I/O线上。单片机启动ADC0809后,延迟10uS,检测EOC,
若EOC=0则A/D转换没有结束,继续检测EOC直到EOC=1。当EOC=1时,A/D转换已经结束,单
片机读取A/D转换结果。(3)中断法:EOC必须经过非门接到AT89C51的中断请求输入线
INT0或INT1上,AT89C51的中断触发方式为下降沿触发。单片机启动A/D转换后可以做其
它工作,当A/D转换结束时,EOC由0—1经过非门传到INT端,AT89C51收到中断请求信号,
若AT89C51开中断,则进入中断服务程序,在中断服务程序中单片机读取A/D转换的结果。
数据采集的电路如图 2.5 所示。温度、烟雾、煤气、防盗传感器的输出分别接到
ADC0809 的 IN4、IN5、IN6 和 IN7。ADC0809 的通道选择地址 A,B,C 分别由 AT89C51
的 P0.0~P0.2 经地址锁存器 74LS373 输出提供。当 P2.0=0 时,与写信号 WR 共同选
通 ADC0809。图中 ALE 信号与 ST 信号连在一起,在 WR 信号的前沿写入地址信号,在其
后沿启动转换。例如,输出地址 7FF8H 可选通通道 IN4,实现对温度传感器输出的模拟
量进行转换;输出地址 7FF9H 可选通通道 IN1,实现对烟雾传感器输出的模拟量进行转
换。图中 ADC0809 的转换结束状态信号 EOC 接到 89C51 的 INT1 引脚,当 A/D 转换完成
后,EOC 变为高电平,表示转换结束,产生中断。在中断服务程序中,将转换好的数据
送到指定的存储单元。
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图 2.5 数据采集模块
2.1.7 键盘显示模块
单片机系统所用的键盘有编码键盘和非编码键盘两种。
编码键盘是只要按下它的某一个键,就能产生这个键的代码,与此同时还产生一个
脉冲信号,以通知CPU接收键码。编码键盘使用方便,也不用编写太复杂的程序。但硬
件电路复杂,比非编码简易键盘成本要高。
非编码键盘也称简易键盘,它的按键是排列成行、列矩阵形式的。按键的作用只是
简单地实现接点的接通或断开,因此必须有一套相应的程序与之配合,才能产生相应的
键码,它基本上不需要附加什么硬件电路。但需要通过软件来解决按的识别、防抖动以
及如何产生键码的问题。
为了节约成本,本系统选用简易键盘作为拨号输入。
单片机所用的显示有LED和LCD两种,从设计的难度和成本造价来说LCD都要高于LED。
本作品要显示的是要拨的号码和来电显示对方机子的号码,为数字显示。因此,本作品
选用了由LED组成的7段发光显示器,它有简单、经济、易于与单片机接口等优点。7段LED
选用的是共阳极的。
2.1.8CAN 总线协议
CAN(Controller Area Network)总线,又称控制器局域网,是 Bosch 公司在现代
汽车技术中领先推出的一种多主机局域网。由于其卓越的性能,极高的可靠性,独特灵
活的设计和低廉的价格,现已广泛应用于工业现场控制、智能大厦、小区安防、交通工
具、医疗仪器、环境监控等众多领域。
P0
ALE
89C51
/INT1
/WR
P2.7
/RD
74LS373
CLK A
D0~D7
B
C
EOC
V+
V-
ST
ALE OE
>=
>=
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