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1、单片机课程设计报告智能家居报警系统设计 姓 名: 班 级: 学 号: 指导老师：王卫星、吴敏、姜晟日期： 2015.12.272015.12.29 华南农业大学电子工程学院摘 要二十一世纪是信息化的年代，在这样的大时代里， “智能”成为一种趋势。无论日常用品，数码产品，抑或犯罪手法，都以一种“智能”的姿态闯入人类的生活当中。而人类在享受“智能”带来的方便之时，也活在它所带来的各种隐患之中。而智能犯罪带来的家居安全问题，也逐渐引起人们的高度关注。为了解决此问题，本设计采用以单片机为控制核心，用 LCD 显示状态的密码锁模块为保护探测手段，并利用语音报警为阻吓方法，设计出应用范围较广，智能化水平较
2、高的智能家居报警系统，对各种意欲破坏家居安全的行为给予本地震慑，并通过报警通知为及时制止犯罪提供足够时间。关键词：智能；家居安全报警系统；单片机控制 1目 录1 方案比较与选择. .11.1 设计方案比较.11.2 方案最终选择.32 系统分析. .33 电路设计与硬件分析. .33.1 电路设计.43.2 硬件分析. .43.2.1 密码锁键盘输入模块. .53.2.2 AT24C02 密码存储模块. .63.2.3 LCD 显示模块. .63.2.4 报警模块. .73.2.5 下载模块. .73.2.6 流水灯模块. .84 改进方案. .85 课程设计心得. .8Abstract. .
3、10参考文献附件 1 任务分配表及元件清单附件 2 程序代码211 方案比较与选择1.1 设计方案比较方案一1 单片机控制电路STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 且具有以下标准功能： 8k字节 Flash，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断
4、结构，全双工串行口。2 LCD 显示模块采用 1602 液晶模块，它的每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。同时，能很方便的控制实现清屏、左移右移、光标显示等效果。而且其显示的字符在下一条指令为到来之前不会改变，能够维持显示的字符并且占用的系统资源也少。3 报警模块采用蜂鸣器和语音报警。4 下载模块串品通信则是用 USB 转串口线。方案二1 单片机控制电路用 AT89C52 作为单片机控制电路，可反复擦写，并且其功能强大，能应用于较复杂的控制场合。但 AT89C52 外围电路接线复杂；需要用并行编程器下载程序，并且每次烧写程序都需要握手操作，极不方便。2
5、 密码锁键盘输入模块通过判断用户输入的密码是否正确，三次错误就报警提示错误。3 LCD 显示模块采用利用发光二极管的特性组合而成的数码管，通过驱动电路驱动相应的段码，控制相应的二极管的状态显示相应的数字，其中静态显示方式只能显示单个数字，而动态显2示方式因其扫描时间会占用大量的系统资源。1.2 方案最终选择为实现本设计，处于各种现实因素如实用性、节能性以及可控性等方面因素的考量，结合上述对比，本小组最终决定采用方案一来完成各模块功能的实现，分别是: STC89C52 实现单片机控制模块，STC89C52 单片机的外设键盘实现密码锁模块, 1602 液晶模块实现 LCD 模块, 串口下载器实现下
6、载模块以及蜂鸣器、喇叭和流水灯模块实现报警功能。2 系统分析实现密码锁模块作为震慑犯罪的一道坚实防线，防止可疑人物接近以及阻止无关人员进入。在第一道安全防线被突破后，通过语音报警系统发出警报，阻吓犯罪继续进行，为屋主采取阻止犯罪的行为提供足够时间。其功能实现流程如图 1 所示。开始程序初 始化等待输入密码， LCD 提 示输入是 否正确错误语音报 警系统 启动， 流水灯 启动， 蜂鸣器 响开锁3 次错 误正确图 1 程序执行流程框图为实现此功能，本设计分为软件和硬件两部分，硬件电路方面主要由：密码门禁系统模块（包括键盘控制与 LCD 控制显示电路） 、单片机控制电路、报警器、语音报警模块、流水
7、灯报警模块以及下载模块组成，各部分之间关系如图 2 所示。3MCU显示模块显示模块报警模块报警模块程序下载模块程序下载模块密码锁键盘密码锁键盘 输入模块输入模块流水灯模流水灯模块块图 2 模块关系图3 电路设计与硬件分析3.1 电路设计为实现本组所设计的智能家居报警系统，电路图如图 3 所示,由密码锁模块、LCD 显示模块、报警模块、LED 流水灯模块、通信下载模块和外围功能电路等功能模块组成。4图 3 原理图 3.2 硬件分析3.2.1 密码锁键盘输入模块电路使用 44 键盘非编码键盘进行密码输入。键盘为 8 线，通过单片机 P1 口输入单片机内。行线接高电平，当没有按键按下时行线呈现高电平
8、，当按键按下时，行线电平输出由列线控制。使用扫描法逐列将列线置低电平并逐行扫面看有否行电平从高变低找出按下的键，并通过查表得出对应键的键值。如图 4 所示。图 4 4X4 键盘电路53.2.2 AT24C02 密码存储模块为了保存用户设置的密码，本系统使用 AT24C02 用来保存用户设置的密码，它的 SCL、SDA 端分别接单片机的 P2.1、P2.0 端,用于与单片机之间读写操作的数据传输；WP 接低电平表示单片机可以对器件进行正常的读/写操作；E0、 E1、E2 是器件地址输入端，都接低电平表示只有一个 AT24C02 被器件寻址。用户设置的密码存放在 AT24C02中，当需要更改或读取
9、用户密码时，只需对 AT24C02 里的数据更改或读取, 通过 IIC 总线写入及读取数据进行断电保存以及上电读取。AT24C02 储存密码电路如图 3 所示3.2.3 LCD 显示模块LCD 显示模块用于显示系统状态，密码锁操作状态。显示模块使用 LCD1602，是由液晶显示屏和其译码电路组成，能显示数字英文，两行显示，界面友好。16 个对外接口，8 根数据线使用并行连接方式，接单片机 P0 口，3 根控制线分别接单片机P2.0、P2.1、P2.2 引脚，另外 5 根线用于电源、接地以及控制背光，分别接电源、接地和可调电阻。如图 5 所示。图 5 LCD 显示电路63.2.4 报警模块语音报
10、警电路由 ISD1760 芯片、喇叭、麦克风和控制按钮组成，可进行语音的录入、擦除及播放，采用芯片的独立按钮模式。按 SW2 按键时开始录音，引脚 PLAYL 出现由低电平到高电平，控制播放当前录音，持续的高电平可使其循环播放。播放引脚与单片机的 P2.2 连接，当报警时，单片机的 P2.2 脚持续输出高电平，触发语音报警模块，使模块中预先录入的录音自动循环播放，实现语音报警。如图 6 所示。图 6 语音电路3.2.5 下载模块使用 USB 转 TTL 模块，支持 USB1.1 或 USB2.0 通信；全面支持 WIN98、WINME、WIN2000、WINXP、VISTA、WIN7 等操作系
11、统；采用 USB 口供电，板内带有 500mA 自恢复保险丝或保险电阻，保护电脑主板不被意外烧毁；在对芯片编程时可以使用目标系统本身电源，也可以使用编程器从 USB 口取电供给目标板，但应保证目标电流不大于 500mA，以免不能正常编程；编程完成不影响目标板的程序运行；支持 STC 全系列芯片烧录；编程器提供 3.3V 与 5V 的电压输出接口；速度比并口编程更快更稳定，更方便笔记本电脑用户使用；采用进口原装芯片，能进行高速稳定编程。如图 7 所示。图 7 串口通信下载电路73.2.6 流水灯模块 流水灯报警模块由单片机和八个 LED 灯组成，八个 LED 灯是共阴的接法。当密码输入三次错误时
12、，单片机通过 P3 的八个引脚循环输出高电平，使流水灯循环闪烁实现报警。如图 8 所示。图 8 流水灯4 改进方案 由于课程设计时间有限，本组虽实现了一个较为完善的智能家居报警系统，但在其实用性和功能上仍有进步和完善的空间：一、在实现了语音警报阻吓的基础上，增加摄像头录像功能。语音报警被启动的时候触发摄像头的开启，记录犯罪者的样貌，使其使用性大大增加。一方面能增加该报警系统的阻吓度，另一方面能够将数据交予公安机关协助公安机关捉拿惯犯。二、可以增加烟雾传感器，用以实现对火灾等突发情况的监控，为主人的生命和财产安全保驾护航。5 心得体会回顾这次课程设计，至今我们收获慨颇多，自从拿到题目到完成整个编
13、程，从理论到实践，在 整整一个多星期的日子里，可以学到很多很多的东西。不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论和知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实际相结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和8独立思考能力。刚开始，我们对整个设计都是云里雾里的，很多模块都没用过，甚至连用 C 语言写单片机程序还不熟悉。通过上网查资料，一步步从小程序开始调试，我们逐渐明白了如何用 C 语言来编写单片机程序。对于单片机外设，我们通过编写程序，学会了应用单片机的各个外设模块。比如说矩阵键盘，IIC 总线协议与 AT04C02 的结合。这加深了我们对单片机 IO 口以及总线扩展的知识。通过结合各个模块的综合使用，我们充分认识到了单片机系统设计的难处及克服方法。此次的课程设计，让我们深深的认识到了单片机在生活中的应用用是很广泛的。这次课程设计是对我们所学知识的一次
