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【摘 要】本文介绍了基于单片机的综合报警系统的设计方法。该报警系统以AT89S51芯片作为控制核心，硬件系统包括了AT89S51单片机模块、监测模块、报警显示模块。本系统通过控制编程与各部分之间的协调合作，实现了对烟雾、触摸、红外线、声音进行报警的功能。
【关键词】单片机；监测；报警
对于大型的仓储系统、商场、高级写字楼、宾馆等大型需要实时监控系统，综合报警系统是不可或缺的。而现代常用的自动报警系统智能化程度越来越高，灵敏度也越来越高，同时系统也越来越复杂，成本也越来越高。
本文介绍廉价实用的综合报警系统，采用AT89S51单片机，实现了对烟雾、触摸、红外线、声音进行报警的综合报警系统设计。
一、AT89S51单片机
AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，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，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。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。
由于系统控制方案简单 ，数据量也不大 ，考虑到电路的简单和成本等因素 ，因此在本设计中选用 A TMEL 公司的 A T89S51单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统是由于 A T89S51芯片内含有4 kB的 E2PROM ，无需外扩存储器 ，电路简单可靠 ，其时钟频率为 0～24 MHz ，并且价格低廉 ，批量价在 10元以内。
二、报警信号检测电路设计
1. 烟雾报警信号检测电路
烟雾报警信号检测电路如图1所示。烟雾传感器在无烟环境，为几十千欧，而在烟雾环境中，阻值可迅速下降到几千欧。故当传感器检测到烟雾时， A-B间的电阻迅速减小，IC2a翻转，OUT1输出低电平。
2. 触摸报警信号检测
触摸报警信号检测如图2所示。IC4及其外围电路构成单稳态触发器电路。当人体触摸TOUCH端时，人体上的低电平信号会加到555芯片的2脚，其3脚输出端输出高电平。调节Rp2可以调节触发时间。
3. 声音检测电路
声音检测电路如图3所示。话筒获得声音信号后经耦合放大整形滤波后，OUT3输出低电平信号。
4. 红外检测电路
红外检测电路如图4所示。红外检测电路：IC6a、IC6b、R26、R27及C11构成多谐振荡器推动HW1发射红外脉冲信号。红外信号被物体反射后被HW2接收，经VT6、VT7放大后，再经整形滤波后OUT4输出低电平信号。
三、综合报警系统设计
综合报警系统如图5所示。该设计中，AT89S51芯片的I/O口P0.2-P0.6共连接4个报警信号检测电路，芯片通过内部软件算法，循环检测端口P0.2-P0.6，对是否有报警信号产生进行检测，并通过P2、P3端口送出相应的报警和显示信号，音乐报警及显示电路如图6、7所示。
系统程序采用VC语言编写，部分程序如下：
4位数的数码显示器显示
void display（unsigned int k）
{
P2=0xfe； //即P2=1111 1110B，P2.0引脚输出低电平，数码显示器DS1接通电源
P0=Tab[k/1000]； //显示千位
delay（）；
P2=0xfd ； //即P2=1111 1101B，P2.1引脚输出低电平，数码显示器DS2接通电源
P0=Tab[（k%1000）/100]； //显示百位
delay（）；
P2=0xfb； //即P2=1111 1011B，P2.2引脚输出低电平，数码显示器DS3接通电源
P0=Tab[（k%100）/10]； //显示十位
delay（）；
P2=0xf7； //即P2=1111 0111B ，P2.3引脚输出低电平，数码显示器DS4接通电源
P0=Tab[k%10]；//显示个位
delay（）；
P2=0xff； //关闭所有显示器
}
void main（void） //主函数
{
TMOD=0x01； //使用定时器T0
TH0=（65536-46083）/256； //将定时器计时时间设定为46083×1.085微秒=50000微秒=50毫秒
TL0=（65536-46083）%256；
EA=1； //开启总中断
ET0=1； //定时器T0中断允许
TR0=1； //启动定时器T0开始运行
while（1）
{
display（x）； //调用检测结果的显示程序
}
}
结束语
本设计中，基于AT89S51单片机的综合报警系统，灵活、方便、可控性强且性价比高，有着监测范围广、类型多、可靠和设计简单的特点，可应用在大型的监控场所。
参考文献：
[1]何希才， 传感器及其应用电路，北京：电子工业出版社，2001。
[2]沙占友， 单片机外围电路设计，北京：电子工业出版社，2003。
[3]王忠飞，胥芳，MCS-51 单片机原理及嵌入式系统应用[M]，西安：西安电子科技大学出版社，2007。
[4]李林， 基于单片机的野外作业移动库房安防系统设计[J]， 工矿自动化，2011，（4）。
【关键词】单片机；监测；报警
对于大型的仓储系统、商场、高级写字楼、宾馆等大型需要实时监控系统，综合报警系统是不可或缺的。而现代常用的自动报警系统智能化程度越来越高，灵敏度也越来越高，同时系统也越来越复杂，成本也越来越高。
本文介绍廉价实用的综合报警系统，采用AT89S51单片机，实现了对烟雾、触摸、红外线、声音进行报警的综合报警系统设计。
一、AT89S51单片机
AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，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，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。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。
由于系统控制方案简单 ，数据量也不大 ，考虑到电路的简单和成本等因素 ，因此在本设计中选用 A TMEL 公司的 A T89S51单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统是由于 A T89S51芯片内含有4 kB的 E2PROM ，无需外扩存储器 ，电路简单可靠 ，其时钟频率为 0～24 MHz ，并且价格低廉 ，批量价在 10元以内。
二、报警信号检测电路设计
1. 烟雾报警信号检测电路
烟雾报警信号检测电路如图1所示。烟雾传感器在无烟环境，为几十千欧，而在烟雾环境中，阻值可迅速下降到几千欧。故当传感器检测到烟雾时， A-B间的电阻迅速减小，IC2a翻转，OUT1输出低电平。
2. 触摸报警信号检测
触摸报警信号检测如图2所示。IC4及其外围电路构成单稳态触发器电路。当人体触摸TOUCH端时，人体上的低电平信号会加到555芯片的2脚，其3脚输出端输出高电平。调节Rp2可以调节触发时间。
3. 声音检测电路
声音检测电路如图3所示。话筒获得声音信号后经耦合放大整形滤波后，OUT3输出低电平信号。
4. 红外检测电路
红外检测电路如图4所示。红外检测电路：IC6a、IC6b、R26、R27及C11构成多谐振荡器推动HW1发射红外脉冲信号。红外信号被物体反射后被HW2接收，经VT6、VT7放大后，再经整形滤波后OUT4输出低电平信号。
三、综合报警系统设计
综合报警系统如图5所示。该设计中，AT89S51芯片的I/O口P0.2-P0.6共连接4个报警信号检测电路，芯片通过内部软件算法，循环检测端口P0.2-P0.6，对是否有报警信号产生进行检测，并通过P2、P3端口送出相应的报警和显示信号，音乐报警及显示电路如图6、7所示。
系统程序采用VC语言编写，部分程序如下：
4位数的数码显示器显示
void display（unsigned int k）
{
P2=0xfe； //即P2=1111 1110B，P2.0引脚输出低电平，数码显示器DS1接通电源
P0=Tab[k/1000]； //显示千位
delay（）；
P2=0xfd ； //即P2=1111 1101B，P2.1引脚输出低电平，数码显示器DS2接通电源
P0=Tab[（k%1000）/100]； //显示百位
delay（）；
P2=0xfb； //即P2=1111 1011B，P2.2引脚输出低电平，数码显示器DS3接通电源
P0=Tab[（k%100）/10]； //显示十位
delay（）；
P2=0xf7； //即P2=1111 0111B ，P2.3引脚输出低电平，数码显示器DS4接通电源
P0=Tab[k%10]；//显示个位
delay（）；
P2=0xff； //关闭所有显示器
}
void main（void） //主函数
{
TMOD=0x01； //使用定时器T0
TH0=（65536-46083）/256； //将定时器计时时间设定为46083×1.085微秒=50000微秒=50毫秒
TL0=（65536-46083）%256；
EA=1； //开启总中断
ET0=1； //定时器T0中断允许
TR0=1； //启动定时器T0开始运行
while（1）
{
display（x）； //调用检测结果的显示程序
}
}
结束语
本设计中，基于AT89S51单片机的综合报警系统，灵活、方便、可控性强且性价比高，有着监测范围广、类型多、可靠和设计简单的特点，可应用在大型的监控场所。
参考文献：
[1]何希才， 传感器及其应用电路，北京：电子工业出版社，2001。
[2]沙占友， 单片机外围电路设计，北京：电子工业出版社，2003。
[3]王忠飞，胥芳，MCS-51 单片机原理及嵌入式系统应用[M]，西安：西安电子科技大学出版社，2007。
[4]李林， 基于单片机的野外作业移动库房安防系统设计[J]， 工矿自动化，2011，（4）。