基于单片机的住宅安防控制器

李宜飞

摘 要 本文设计的住宅安防监控器以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分功能通过软件编程来实现，电路简单明了，系统稳定性高。实现了时间、温度、防火防盗、天然气监测、密码锁功能。同时，该时钟系统还具有功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性，而且系统具有一定的可扩展性。

关键词 单片机 硬件软件化 防火防盗 天然气监测 密码锁 声光报警

中图分类号：S611 文献标识码：A

1系统功能综述

本系统是通过查询方式实现，以显示程序和键盘浏览程序为主程序，其余如温度，时间调节，串口发送等均以子程序的方式进行调用。此种方法基本可以实现实验的基本要求，可以达到时间显示，温度显示，防火防盗，密码开锁，串口发送等功能。

2总体设计方案

（1）按照设计要求布防，除温度检测采用18B20外，其他安防检测传感器和火情检测传感器均为触发开关量，天然气报警为位置开关量，根据布防设计，为所有的报警事件发生的事件、类型、位置进行编码设计。当事件发生时，可以在LED数码管显示器上以编码的形式显示报警信息（位置、类型），并进行报警，除非报警事件自行解除或人工解除。当事件发生时，LED数码管显示报警信息，可以将此设置为一个子程序，同时主程序中进行查询事件是否发生，发生则调用子程序，不发生则继续查询。报警也设置为子程序，在显示报警信息的子程序中应该调用显示子程序，使得显示报警信息和报警同时发生。

（2）密码锁也是一个查询程序，当进入输入密码子程序时，子程序调用键值查询程序，若按下键值同设置值相同，则继续查询下一位，直至全部查询完毕，启动开门程序，否则跳出输入密码子程序，进入显示报警子程序。

（3）当报警事件发生时，把事件发生的时间、位置、类型等信息通过串口传递到监控器上。信息方式“€讇资眬讇追謤讇酌耄恢脌讇祝嘈蛝讇住薄？

当报警发生时将信息发送到监控器上，可以将发送程序做成一个子程序，通过查询判断是否发送。时钟发送程序和位置类型发送程序有所差别，发送时要对时间内容和位置内容进行调用。

（4）当报警事件解除后，把事件解除的时间、位置、类型、解除方式等信息通过串口传递到监控器上。信息方式“€讇资眬讇追謤讇酌耄恢脌讇祝？类型€讇祝绞絸住薄>ń獬⑺统绦蛴刖ǚ⑺统绦蚶嗨啤？

（5）无报警时，可作为钟表使用。并可以根据需要显示室温。钟表显示程序做为主程序，可以将时间调节程序作为子程序进行调用，显示室温也可以用查询方式来实现。

3硬件系统设计

本系统使用STC89C52RC单片机为主要控制器，辅以74LS138译码器、74LS245总线驱动器、温度传感器DS18B20、矩阵键盘以及LCD显示等电路，实现了时间时分秒的显示、实时温度的显示、时分秒参数的手动调整设置，防盗防火报警，并发送报警时间地点类型。该系统使用单片机的中断方式进行计时，能有效减少系统误差，再使用译码器进行片选，节省了单片机的I/O口，使用了矩阵键盘进行功能的选择。该系统具有设计简单，结构清晰，界面友好的特点，经测试，能够较好地实现题目所要求的基本和扩充功能。

用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD码即可，硬件接线有一定标准。软件译码是用软件来完成硬件的功能，硬件简单，接线灵活，显示段码完全由软件来处理。由于本次设计硬件电路较为简单，因此选择了动态显示，软件译码的驱动方式。

采用动态扫描法显示LED数码管，MCS-51的P1.0，P1.1，P1.2与74LS138的A，B，C连接74LS138通过74LS245与LED数码管的阴极相连来选择数码管，用P0口通过74LS245与数码管的阳极相连，P2口与键盘连接，传感器18B20与P1.3口相连构成温度控制。

4软件系统设计

当电路板上电之后，就会在LED上显示时间，可通过KEY1进行对小时调节，KEY2对分钟进行调节，KEY3对秒进行调节。按下KEY4，LED显示温度，按下KEY5——KEY7，向监视窗口发送相关信息，KEY8，KEY9，作为上档键，之后便可以再按KEY1——KEY7，即可显示并发送防盗或防火相关信息。将拨码开关1打开，启动天然气报警程序，将拨码开关2打开。

防盗装置停止（天然气监测正常进行），将拨码开关3打开，进入红外防盗系统（此系统在拨码开关2打开时无效）。

5设计亮点

本设计包含有以下几点同类程序不具有的优势：

（1）时、分、秒用小数点分开显示，带点字与不带点字使用不同字形表，使人在阅读时更为方便。

（2）防盗防火程序可以人为关闭，当家中有人时，主人可以选择关闭防盗防火监测，这就避免了因为主人原因造成的错误报警，此关闭不会影响天然气监测，当天然气泄漏时，报警程序依然会启动，直至天然气浓度小于额定值。

（3）通过查阅相关安防资料，将窗户防盗系统设置为二重监测，一为碎玻璃监测，一旦玻璃碎裂，即发出报警；二为红外监测，在玻璃不碎裂的情况下，若有人进入即可发生报警。

（4）此系统采用了防止红外错误报警的程序，在有鸟类、飞虫遮挡红外仪时可自动识别，与窃贼入侵进行区分，是一套真正可用的报警系统。

参考文献

[1] 段晨东.单片机原理及接口技术[M].清华大学出版社，2008.