摘 要
本设计以STC89C52单片机作为控制核心，应用多种传感器以及其他元器件，组成基于单片机的智能安防系统，其主要实现的功能包括有光电检测、温度传感器检测、烟雾传感器检测、密码锁等功能，并附有键盘输入以及用液晶显示输出的多功能智能安防系统。通过不同的传感器对不同的情况进行检测可有效地进行安全监控，从而实现智能安防。本设计采用无线信息传输技术实现单片机间通讯。从方案设计、硬件原理设计、软件编程设计、系统调试一步一步完成本设计，并基本实现了多功能智能安防系统的功能。 关键词 安防系统 单片机 多功能
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Abstract The design STC89C52 SCM as the control core, using a variety of sensors and other components to form a microcontroller-based intelligent security systems, to achieve its main features include a photoelectric detection, temperature sensor, smoke sensor, locks and other functions, and with keyboard input and output with LCD multi-function intelligent security systems. Through different sensors to detect different situations effectively for security monitoring, enabling intelligent security. The design uses a wireless information transmission technology to achieve communication between microcontroller. From program design, hardware design principles, software programming design, system debugging step by step through the design and the basic realization of multi-functional intelligent security system. Key words Security Systems SCM Multifunction
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目 录
摘 要 .......................................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................................... II 第1章 绪论 ................................................................................................................................... 1
1.1 智能安防系统概述 .......................................................................................................... 1 1.2 智能安防的应用 .............................................................................................................. 1 1.3 智能安防技术前景的探索 .............................................................................................. 2 1.4 本章小结 .......................................................................................................................... 2 第2章 智能安防系统设计的总体架构 ....................................................................................... 4
2.1 系统实现功能及要求 ...................................................................................................... 4 2.2 智能安防系统设计的总体方案 ...................................................................................... 4 2.3 本章小结 .......................................................................................................................... 5 第3章 智能安防系统硬件电路设计 ........................................................................................... 6
3.1 电路原件介绍 .................................................................................................................. 6 3.2 外围硬件电路设计 .......................................................................................................... 6
3.2.1 MQ-2传感电路设计 ............................................................................................... 6 3.2.2 光电检测电路设计 ............................................................................................... 7 3.2.3 24L01模块功能介绍 ............................................................................................. 8 3.2.4 密码锁电路设计 ................................................................................................... 9 3.2.5 LCD1602显示电路设计 ...................................................................................... 11 3.2.6 DS18B20温度传感器电路设计 ........................................................................... 13 3.2.7蜂鸣器的电路设计 .............................................................................................. 14 3.3 STC89C52单片机电路设计 .......................................................................................... 15
3.3.1 STC89C52单片机引脚介绍 ................................................................................ 15 3.3.2 单片机引脚接口 ................................................................................................. 16 3.3.3 单片机最小系统设计 ......................................................................................... 17 3.4本章小结 ......................................................................................................................... 18 第4章 PCB设计 ........................................................................................................................ 19
4.1 PCB板的做板过程 ........................................................................................................ 19 4. 2系统布局布线图 ............................................................................................................ 19
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4.3 本章总结 ........................................................................................................................ 20 第5章 硬件电路调试 ................................................................................................................. 21
5.1 硬件电路调试 ................................................................................................................ 21
5.1.1 稳压电源电路调试 ............................................................................................. 21 5.1.2 单片机及串口电路调试 ..................................................................................... 22 5.2 本章小结 ........................................................................................................................ 22 第6章 系统软件程序调试 ......................................................................................................... 23
6.1 软件程序调试 ................................................................................................................ 23 6.2 串口软件调试 ................................................................................................................ 23 6.3 软件调试 ........................................................................................................................ 24 6.4本章小结 ......................................................................................................................... 24 结 论 ........................................................................................................................................... 25 参考文献 ....................................................................................................................................... 26 致 谢 ........................................................................................................................................... 27 附录 ............................................................................................................................................... 28
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第1章 绪论
在经济科技迅猛发展的势头之下人们的生活质量、生活水平不断提高，与此同时，也滋生了比如盗窃（以城市为例）的问题，在经济利益的驱使下许许多多的务工人员涌向了城市谋求发展，这样一来虽说为城市的建设和发展做出了不少的贡献但同时也给城市的居民生活的安定和人身财产安全带来了不少威胁，相信现实生活中不少人身边都发生过一些入室盗窃的事件，为了社会的安定、国家的长治久安我们应该减少甚至杜绝盗窃事件的发生，而行之有效的方法就是发展和普及智能安防。切实将智能安防运用到人们的生活当中来，加快智能安防产业化，大众化。给人们的人身财产安全提供有力的保障。在人们对安防的意识日渐增强的今天，普及和发展智能安防产业是适应市场的发展需要，在信息科学技术发展的支撑下智能安防产业不断的壮大，在现实生活中人们对智能安防系统应用也越来越普遍、越来越广泛。
本章介绍智能安防系统的概述、应用及其发展前景，通过对智能安防系统的了解从而明白智能安防系统在生活中的重要意义。
1.1 智能安防系统概述
本次设计以基于单片机的智能安防系统题目，其主要是源自智能安防系统这一理念，所以在这里有必要对智能安防系统做一个简单的概述。
智能安防系统可简单地归纳成一个具备能对图像的传输、图像的存储、数据的存储和数据的处理准确而选择性操作的技术系统。通常情况下，一个功能齐全的智能安防系统主要由门禁、报警和监控这三个部分构成。智能化是区分智能安防与传统安防的判断依据，安防产业在我国的发展跟普及速度都比较快。相对于智能安防来说传统安防对人有着比较强的依赖性，而且所要耗费的人力也是非常大的，但是智能安防利用机器的智能判断就能摆脱对人的依赖，并且能轻易地达到人们所要的预期效果，所以为了摆脱传统安防对人的依赖发展智能安防非常有必要。
1.2 智能安防的应用
得益于科学技术的推动，信息技术的应用已牵涉到我们生活中的方方面面、并且在多个领域给我们带来的重大的影响，如今在物质经济条件充裕科学技术发达的现状下，人们对居住和办公的环境的要求已不仅仅局限于优雅舒适了，对他们来说一个安全可靠的办公
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或者生活环境才是他们所想拥有的，为了给大家架构一个安全舒适的环境我们就必须把智能安防引入到人们的生活中来。安全管理需要有一个实用有效的智能安防系统提供保障，市场上常见的安防系统一般具备监控和报警的功能，其报警是基于防盗、煤气泄漏、消防等警情来说的，而监控一般是视频监控，借助监控系统我们能快速地知道警讯发生的原因从而解除或者侦破案情。在我们的生活中，我们所需要的智能安防应该是能够通过自动监管来实行安全防范的一个智能化系统，比如针对生活中普遍存在的火灾，还原性及有毒气体的泄漏等情况能实施自动监管，并且能及时识别警情进而报警的这样一个系统基本上就构成了一个智能安防系统；其中火情大致上是以烟雾、温度以及可燃气体等探测器为主对其进行监控；而防盗的报警系统则是通过安装红外或激光等类型的报警探测器对其进行监管。
1.3 智能安防技术前景的探索
自从改革开放以来我国的经济不断腾飞，但这种腾飞是相对于某些城市来说的，正是由于这种局部的发展使得城乡差距逐渐浮现，为了寻找出路谋求发展许许多多的外来人口开始从乡下涌向了城市。这样一来一系列的犯罪案件也就相继在城市上演，其中最典型的就是——盗窃，为了给市民营造一个安全性的生活、工作环境，在这里我们有必要形成智能安防这一观念。在当今生活中的盗窃案件中主要有以下特点：作案手法种类繁多、作案手段越发高超、能熟练地借助高科技化解阻碍，这样那种依赖于人的传统防范方式就显得形同虚设了，因为它已经达不到最基本的防范的要求了，就拿传统的防盗措施来说：通过安装防盗门、防盗网来设防似乎起不到多大的作用了，而且这种安防措施也违背了防火的要求，最重要的还是这种防盗措施已经阻止不了窃贼对住宅的入侵了。基于上述缘故，在以后的防范工作中，我们需要借助科技的力量来帮助我们加以防范，智能安防就是科技发展的成果。鉴于智能安防能够及时而且准确地监测到各类警情，这就为防范工作提供有力支持，所以，人们对它的重视程度越来越高。所以说为了满足大众的安防需求，我们在科技发达、经济快速发展的背景下应该引入智能安防系统。智能安防是一种面向生活或者工作中许许多多个领域的安防系统，基于智能安防系统应用的广泛性的特点在未来的安防市场上智能安防应该是往后发展的主流。
1.4 本章小结
本章主要介绍了智能安防相关概念，应用，发展前景进行了相关的一些的探究。通过
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相关的论述探求发现了智能安防潜在的市场价值，为论文和“基于单片机的智能安防系统”的设计提供了强有力和特具意义写作背景。
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第2章 智能安防系统设计的总体架构
2.1 系统实现功能及要求
本系统命名为基于单片机的智能安防系统，要求实现如下功能： (1) 通过安装带有键盘装置的密码锁来实现一个相对简单的门禁系统；
(2) 利用MQ-2烟雾传感器对还原性气体进行检测，当检测到有还原性气体时实行远程报警；
(3) 利用激光对指定区域内的情况进行监管，一旦检测到有警情发生时就实施远程报警；
(4) 利用DS18B20温度传感器对温度进行实时检测，并且用LCD1602液晶显示屏进行显示；
(5) 利用24L01模块通过模拟SPI进行单片机间的无线通讯； (6) 通过对报警电路安装蜂鸣器对检测到的情况进行报警。
2.2 智能安防系统设计的总体方案
基于上述所要实现的功能，本系统确定设计以单片机为主控核心，基于24L01无线模块通过模拟SPI进而实行单片机之间通讯的远距离报警系统，考虑到采用STC89C52单片机就足以满足实现上述功能，而且STC89C52单片机也比较廉价，故在本设计中将以STC89C52单片机作为主控芯片。
下面将讲述系统元件设计框架图的设计，本系统原件主要有密码锁键盘输入，显示输出，传感器检测检测，密码认证，24L01无线模块通信，蜂鸣器等部分组成。具体系统的原件设计图2-1所示。
本系统以STC89C52单片机为控制中心，外接了：MQ-2烟雾传感器，激光对管，DS18B20温度传感器，附带按键输入设备的密码锁,该按键为一个4×4的矩形阵列其功能具备输入、设置密码、可以通过呼叫用户开门，输出设备采用LCD1602液晶显示屏，在显示屏可以显示温度，通过按键键入准确的密码之后，门将会被打开、若连续键入三次错误的密码后将不能再输入密码，这样能防止一些人通过不断输入来试验密码，从而形成简易的门禁。当MQ-2传感器和激光检测到异常情况，并确定有异常侵入时，单片机会触发报警。并且可以通过24L01模块模拟SPI进行无线通讯对报警信息进行传输，从而让用来监控的单片机对异
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常情况进行处理。
总的来说这样一个通过用单片机配置传感器进行工作的系统是非常实用的，因为它对险情探测，误报，抗干扰等方面都有着非常精准的效果。
24L01发送单元24L01接收单元密码锁STC89C52单片机1602显示器STC89C52单片机蜂鸣器1602显示器MQ-2烟雾检测光电检测18B20温度检测蜂鸣器发射系统接收系统
图2-1智能安防系统框架图
这样设计最突出的的特点就是：简易、可靠，在生活或者工作中的方方面面都有很实在的施行性。
2.3 本章小结
系统设计最重要的是对于实用性、可行性进行考虑，其次考虑用户的体验。在本章中，对“基于单片机的智能安防系统”的系统设计也是从这两方面展开的，从系统功能到系统工作原理，再到系统工作具体的设计细节，一层一层的剖析了该设计方案。
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第3章 智能安防系统硬件电路设计
经过第二章节的得出的系统设计方案，在我们脑海中一个设计系统明确的思路已经渐渐浮现出来了。在本章节中，主要对制作“智能安防控制系统”所用到的原件，硬件电路设计进行详尽的介绍。最后致力于制作出一个通过单片机为主控的智能安防系统。
3.1 电路原件介绍
在设计硬件电路中，我们选用原件的原则是：要充分实现系统所要达到的功能。原件价格便宜，以便控制制作成本。原件通用，降低制作时间和制作难度。
此设计用到的元器件主要包含有： 主芯片：STC89C52单片机
传感器：MQ-2烟雾传感器，DS18B20温度传感器，激光 无线模块：24L01模块
此外还包含有密码锁，蜂鸣器以及用来做显示屏的LCD1602
3.2 外围硬件电路设计
3.2.1 MQ-2传感电路设计
MQ-2烟雾传感器是一种可燃气体探测器，所以在安防领域应用十分广泛，二氧化锡半导体气敏材料是构成MQ-2 型烟雾传感器的主要素材，离子式N 型半导体主要依附在该传感器的表面。当温度介于二百摄氏度到三百摄氏度的时侯，MQ-2中的二氧化锡就会对自然空间中的氧进行吸附，这种吸附实质上是氧的负离子吸附，此时半导体中的所含的电子密度就会减少，而其电阻的在数值方面也相应的增长。当该传感器感触到有烟雾的存在的时，若晶粒间隔所在地方的势垒因为受到这些气体的调制而发生了变化，那么表而电导率也会相应地被引起变化。基于这一原理我们就可以探知还原性气体的烟雾是否存在了，另外如果烟雾越密集，就会造就较高的电导率这时会使得电阻值越小。根据其这一特性，所设计的电路如图3-1所示。
如图3-1所示该传感器主要是检测还原性气体的，其工作原理是：当检测到有高浓度还原性气体的时候通过比较器LM393比较正相、反相输入端的电压大小：正相大于方向的时候LM393就输出“1”，反之则输出“0”，所以探测到有烟雾的时候输出端为“0”，反之的话输出端为“1”。
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图3-1 MQ-2传感器电路
3.2.2 光电检测电路设计
基于激光在误报率、抗干扰、适应能力等方面的突出优点，所以将其引入到本智能安防系统设计中来，将其与一光敏电阻搭配从而形成一个光电检测电路，这样一来就为智能安防系统提供了一项良好的防御功能。激光的透射能力强，不会受空气干扰。
放射电路时I/O口驱动一个PNP的三极管控制，发射电路和接收电路如图3-2所示。
图3-2 光电检测电路
这一个接收头，其原理是通过感应不同的光线的阻值不同。当人走过门的时候，人就会挡住激光的射线，使光敏电阻的阻值瞬间升高，这时候引脚P1.6采集回来低电平进而触发报警，当没有物体遮挡的时候激光对射导通，这时候P1.6采集回来高电平。具体的控制流程图如图3-3所示。
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开始初始化光电检测NP1.6=0？Y报警 图3-3 光电检测控制流程图
3.2.3 24L01模块功能介绍
24L01无线芯片其引脚如下： CE：使能发射或接收；
CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引脚端，微处理器可通过此引脚配置nRF24L01： IRQ：中断； VDD：电源输入端； VSS：电源地：
XC2，XC1：晶体振荡器引脚；
VDD_PA：其输出的电压为1.8 V它是把电供给功率放大器的； ANT1,ANT2：天线接口; IREF：参考电流输入
其中跟单片机通信时要用到的引脚有：CE,CSN,SCK,MOSI,MISO以及IRQ。注意硬件上的电源不要超过3.3V。
52单片机是没有硬件的SPI通信的，只能通过软件模拟SPI的通信的协议。ＳＰＩ的通信相对比较稳定，同时接线也比较少，此外每当开始SPI写进一个数据都会读回来的都是状态值，通过这一个状态值知道24L01的工作状态，通过不同的工作状态，主控采用不同的指令。
24L01的时序图如图3-4所示。
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SPI读模式
SPI写模式 图3-4 24L01时序图
通过对上图的分析，不难发现当前面是高位的，后面是低位的时候处于发送时的状态，每当一个bit被写进去的时候，相应地一个状态字位就会被返回，每次写操作都可读回一个完整的状态字。
24L01模块通信能力是比较强的，拥有2.4GHZ频率；通信的速度最快为400K/S，这一款芯片双线传送的距离最远达到50M，能很好地满足智能安防系统的设计要求。还有这芯片的外围的电路比较简单，整个模块看起来是比较精致的。
3.2.4 密码锁电路设计
密码锁键扫相关架构图如图3-5所示。
如图3-5所示该电路采用键扫8个P2I/O口可以控制16个按键，这样一来节省了很多I/O口，在程序里面通过循环寻找已经按下的按键，其控制思想是当P2=0Xf0时使其高低。延时10ms的延时函数，当其P2采集回来的数据不等于0xf0，就进行一个延时20ms进行一个按键滤波。当采集P2口不等与0xf0时。就表示按键按下了。这时再通过P2=0x0f输出高低电平，再通过P2口采集一个数据。两次采集回来的数据通过一个位或门组合成一个按键的值。这一个按键的值是一个组合的数据的，在算法上可以运用一个数组来将组合的键码值转化成0到15，这个数组在程序中得到显现，关于键值的定义如下：0到9的数值定义0到9的数字按钮。密码键入定义在键值10上，呼叫按钮定义在键值11上，改密码定义在键值12上，删除键定义在键值13上，确定键定义在键值14上。
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图3-5 密码锁电路图
这一个设计特别是在小区中具有一个人性化的设计，按键这一个模块具有，呼叫住宅区的房号的功能，有输进正确密码的功能，有修改密码的功能。这一些的功能的操控都能在1602液晶显示屏上被同步显示，很大程度上迎合了大众化需求。
相关算法控制的讲述：
输密码功能，在程序中刚的初始密码是123456.刚开始上电单片机的在1602上面是\" CODE CALL RESET\"的三个选择。在按键中按下输密码键，这时就会进入一个输密码的界面，在1602显示屏上显示CODE:，现在可以按0到9的数字键，按出来的数值实时在1602上显示。按好你确定的密码之后，就按一下确定键。如果按下的密码是正确的，显示屏就会显示WELCOME PLEASE。但你按下的密码是错误的时候显示屏会显示OVER ERR0R。这一个密码的设置只有三次机会，如果你按下三次密码是错误就会终止你的密码输入功能。同时显示屏显示OVER THREE TIME，这样就很好就避免多次输入密码。
呼叫功能，这就很人性化。比如你是201房间的客人，想201主人为你开门。开始的时候选择呼叫键，输进你呼叫你要进的房间号，再按一下确定键。显示屏就会显示wait 。等2S过后显示屏就会进入\" CODE CALL RESET\"的界面，进入重新选择的功能。
改密码的功能，这一个提高系统的安全性。这样一来就很好防止密码的泄漏。刚开始按改密码按键进入改密码界面，改密码的前提是要输进正确密码才能转换到改密码的窗口。当输入的密码是被认可之后显示屏就会显示NECODE:，这时就设置你想要的密码，再
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按一下确定键就成功了。程序控制运行图如图3-6所示。
开始初始化接收信息扫描子程序NN开锁改密码N呼叫NYN密码正确N是否错误三次YNY输入原密码输入门号Y密码正确Y不能再输入同时报警Y输入新密码开门图3-6 密码锁控制流程图
3.2.5 LCD1602显示电路设计
显示模块采用LCD10602显示屏，要求显示密码，温度，是否有人进入门了面等各种信息。
LCD1602是一种被用作字符显示的液晶显示模块，它是由若干个点阵字符位构成，一个点阵字符位可相应地显示一个字符，位与位之间存在的间隔为一个点距，行与行之间亦有间隔存在，这样一来就发挥了字符间距以及行间距的效果。
LCD1602是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
目前绝大部分字符液晶都是HD44780液晶芯片，自言而言其有着一致的控制原理，由此市场中的大多字符液晶都可以借鉴HD44780写的控制程序进行控制。
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针对密码锁显示屏，只需显示简单的字符和数字，因此选择LCD1602就能满足要求。 LCD1602的基本参数如下： LCD1602显示容量：16*2个符； 芯片工作电压：4.5~5.5V； 工作电流：2.0mA(5V)； 最佳工作电压：5V；
字符尺寸：2.95*4.35(W*H)mm。 LCD1602引脚图如图3-7所示。
图3-7 LCD1602引脚图
LCD1602各个引脚功能入下表3-1所示。
表3-1 LCD1602引脚功能表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压信号 数据命令选择端（H/L） 读写数据端（H/L） 使能信号 DATAI/O DATAI/O 编号 9 10 11 12 13 14 15 16 符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 引脚说明 DATAI/O DATAI/O DATAI/O DATAI/O DATAI/O DATAI/O 背光源正极 背光源负极 其电路图如图3-8所示。
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图3-8 LCD1602电路图
3.2.6 DS18B20温度传感器电路设计
DS18B20引脚以及其电路图如图3-9所示。
图3-9 DS18B20引脚及其电路图
数字温度传感器DS18B20提供9位（二进制）的温度读数，因为信息是通过单线接口进出DS18B20的，因此从单片机到DS18B20仅需要一条线（和地线）在本系统设计中让温度传感器与单片机P3.5脚相连，DS18B20的测量值介于-55℃到+125℃之间，其增量值为0.5℃，DS18B20传感器能在1S内把温度变换成数字。
由于DS18B20是在一根IO口上完成读写的功能，所以读写的功能是比较严格的，这确
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保时序与通信协议的正确性与完整性。通信的系统可以分为几个模块：初始化，读模块，写模块。每一次读出一个温度的时候，都要进行写指令的操作的步骤。不过与大多数的通信系统不相同的是数据和指令的传输都是数据的地位在前。
其中控制的流程图为图3-10所示。
开始初始化写指令读温度
图3-10 DS18B20控制流程图
3.2.7蜂鸣器的电路设计
图3-11 蜂鸣器电路图
蜂鸣器电路中是负责报警的作用，普通I/O直接蜂鸣器两端是驱动不了，因为蜂鸣器要求驱动电流是比较大的，所以用一个三极管放大电路放大电流驱动蜂鸣器。不过P3.6口要接上拉电阻，为三极管的基极提供更大的驱动电流。但是在单片机的初始化中，P3.6口要设置为低电平,防止蜂鸣器乱叫。当有人把密码输了三次错误的密码的时候，蜂鸣器就会叫，当温度达到50度以上蜂鸣器也会叫。当有人进门的时候，但无有输进密码，蜂鸣器也会叫
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的。其电路设计为图3-11所示。
3.3 STC89C52单片机电路设计
3.3.1 STC89C52单片机引脚介绍
本次设计的系统核心控件为STC89C52单片机，针对其不同的功能所以在这里有必要剖析一下其引脚的功能：
P0口：P0口是一个的8位漏极开路的双向I/O口。通常被用作输出口，8个TTL逻辑电平能被每位驱动。当“1”被写到P0端口时，这时的引脚充当高阻抗输入。
当外部程序和数据存储器被访问时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这一模式下，P0具有内部上拉电阻。
在FLASH编程时，P0口也被用以接收指令字节；在对程序进行校验时，P0口被用作输出指令字节。另外在程序校验的过程中，需要添加外部上拉电阻来支持。
P1口：P1口是一个8位同时拥有内部上拉电阻的双向I/O口，P1口所输出的缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。当“1”被写到P1端口时，P1口内部上拉电阻就会把端口拉高，在这种情况下可以把P1口作为输入口来使用。当其被用作输入口使用时，那些被外部拉低的引脚会因内部电阻的缘故，从而输出电流。
此外，P1.0和P1.2则分别被用作定时器/计数器2的外部计数的输入（P1.0）和时器/计数器2的触发输入（P1.1）。在FLASH编程和校验时，P0口接收低8位地址字节。
P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行movx @dptr） 时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如movx @ri）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在FLASH编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3 口：P3口是一个具备内部上拉电阻的8位双向I/O口，由P2所输出的缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。当P3端口被写“1”时，其内部上拉电阻把端口拉高，此时P3口可被用作输入口使用。在被用作输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在这里有必要介绍一下P3口的第二功能。P3口作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表3-2所示。在FLASH编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
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表3-2 P3口第二功能介绍 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INT0(外中断0) P3.3 INT1(外中断1) P3.4 T0(定时/计数器0) P3.5 T1(定时/计数器1) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通) 另外，P3口亦用于某些FLASH闪存编程或程序校验控制信号的接收。
RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。
如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条movx和movc指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。
PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器的指令。
Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。
3.3.2 单片机引脚接口
在本设计中所要涉及到的STC89C52单片机的一些引脚接口介绍如图表3-3所示。
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表3-3 单片机引脚接口 VCC GND P1^0- P1^7 P0^1- P0^2 P0^3- P0^7 P2^0- P2^7 P3^1 P3^4 P3^6 RST/Vpd P3^0 +5V GND 1602数据端 1602控制端 24L01无线模块 密码锁按键 光电检测发射端 光电检测接收端 蜂鸣器 复位电路 烟雾传感器 3.3.3 单片机最小系统设计
单片机最小系统是能让单片机能够工作的最小电路，其电路设计如图3-12所示。
图3-12 单片机最小系统电路
本设计的单片机最小系统由STC51单片机、晶振电路、复位电路、供电电路四部分组成。本设计采用DC5V为单片机供电。晶振电路是为单片机提供一个工作的脉冲，这样就很好保证单片机工作稳定，只有晶振电路正常起振时才能保证单片机系统正常工作。复位通常有上电或者按键复位两种方式。虽说方式不同但效果却是一样的，都是让程序从开始跑起来。
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3.4本章小结
在这一章节中是对“基于单片机的智能系统”的硬件部分的设计，并且到这里为止，系统的硬件平台基本上已近显现出来了，硬件平台已经支持设计中要实现的功能。接下来的工作就是布板，接着进行软件设计来调配资源，从而实现其相关的功能。
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第4章 PCB设计
4.1 PCB板的做板过程
(1) 应用DSP画图软件，依照相关的布线规则进行PCB布线绘图； (2) 把已经画好的PCB电路图打印到转印纸上面去；
(3) 将转印纸上面的图案转印到与转印纸面积差不多的铜板上面去； (4) 对印有转印电路的铜板进行腐蚀；
(5) 对腐蚀好的铜板进行仔细检查看是否存在有短路跟断路的情况，若有上述情况出现要及时处理，以保障PCB板的质量；
(6) 利用相关工具对电路板打孔，打完孔之后接下来进行的就是过孔以及元器件的焊接工作了。
在日常的PCB板制作过程中一般包括上述步骤。
4. 2系统布局布线图
PCB电路图如图4 -1所示。
图4-1 整个智能安防系统的PCB图
由图4-1我们可以看出系统布局布线显示模块的电路图有所不同，所以将上下层的电路进行分拆。如图4-2所示。
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图4-2 各PCB布局图
4.3 本章总结
本章对PCB布局和布线原则进行阐述并对设计电路绘制PCB图，这是理论到实际的重要一步，因为专业又准确的布线关系到整个系统开发设计的成败，所以在PCB布线的时候要尤为小心谨慎，正确规范的布线对接下来的工作的展开提供了有力的保障。
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第5章 硬件电路调试
5.1 硬件电路调试
依照“先局部再整体”的调试原则对电路进行调试，逐一对稳压电源电路、单片机电路、24L01模块、键盘模块及整体调试。系统整机如下图5 -1所示。
图5-1 硬件整体电路
5.1.1 稳压电源电路调试
图5-2 稳压电路
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(1) 依照PCB的布局首先将稳压电源电路部分的元器件装上去焊接好。 (2) 用万用表测量输出端是否是3.3V，若果是的话就表示电路是没问题的。 (3)24L01需要的电压3.3V，现在市场上很多的微电子（低耗能芯片）都是3.3V供电，同时要求外围的电路比较简单，这一个电路比较稳定。稳压电路如图5-2所示。
5.1.2 单片机及串口电路调试
(1) 依照PCB的布局将单片机及元器件装上去焊接好，并从电路板的后面引出串口输出端用以进行对软件的调试。
(2) 使用万用表测试单片机上电后各个I/O口是否为高电平，如若为高电平则可推知单片机没问题，若果不是首要的任务就是要对电路进行检测，看电路是否存在错误的地方，电路出错通常包含有以下几种情况：连线错误、元器件焊接错误、虚焊等。
(3) 用开发板下载简单的测试程序到51单片机里面。“STC_ISP”软件界面如下图5–3所示。
图5- 3 程序下载软件
（4）如果单片机的基本程序没有跑起来，第一时间去检测电源有没有接上，再检查复位电路是不是存在问题，再去查看晶振电路是否完好。通过这些检测措施让最小系统最终跑起来。
5.2 本章小结
这一章内容是关系到本智能安防系统是否成功的重要一个环节，只有当硬件测试通过了，接下来的软件程序的调试就能顺利展开；所以这一步的程序调试工作至关重要。
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第6章 系统软件程序调试
软件的调试也是依照一个一个模块的程序逐步调出来的，其包括：串口功能，按键功能，24L01模块的程序调试，LCD1602显示屏程序，DS18B20等程序模块的调试。
6.1 软件程序调试
在本系统的软件调试过程中所采用的是C51语言的编程工具进行系统编程，相比于汇编语言代码来说，使用C语言来对系统进行程序设计虽说效率有所下降，但是采用C语言编程也有着不少的优点，例如它能让程序设计模块化轻易的实现，能让代码的结构更为清晰地呈现，还有就是C语言有着较强的可读性，其维护、更新以及移植相对来说也极其方便，基于上述这些特点在相对较大规模的单片机程序设计中运用C语言进行编程还是蛮适合的。在最近这些年来， C51语言的编译器性能逐渐被完善、不断被提高，在相当一大部分的应用环境中，运用C51语言编写出来的程序其执行效率相对于汇编语言已没有什么太大的区别了，因此，运用C51对单片机进行程序设计不知不觉中变成了单片机程序设计的不可忽略的一种选择，在本系统的程序调整过程中所运用到的工具是KEIL4。
6.2 串口软件调试
用串口调试程序的运行是一种最有效的方法，运用串口助手调试如图6-1所示。
图6-1 串口调试
这里运用串口通信，我是用一个USB转TLL的小模块做成串口的模块，把单片机的串口的发射端接到串口模块的接收端，同时单片机的接收端是接到串口模块上。这一种办法
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很好解决电脑上上没有9头的插头问题，达到很好的兼容性。
6.3 软件调试
无线模块的调试时有一定的技巧，无线模块是传送数据和接收数据的。在调试中我运用的方法串口调试，将接收模块接收的数据通过串口通信将数据发送到串口助手上显示接收到的数据。这一种方法是比较可靠也比较实用。
当时24L01模块的接口是就在单片机的P0口上，那时候P0是开漏的控制端，所以其中的驱动能是很差的。在电路中没有接上拉电阻的时候，导致程序运行不了。经过上网的查找，知道P0口驱动的电路一般是要接上拉电阻的，以此提高IO口的驱动能力。
24L01模块的发射模块的与接收模块的初始化是不同的，所以这两块板上控制24L01的程序是不同的。
24L01模块的电路端是接3.3V的电压，但是控制端口可以直接接上5V的IO控制端的电路，这样的24L01又达到低功耗，又同时达到兼容性强的效果的作用。
在程序的设计当中我每一次的发送完成之后我会对24L01芯片里面的FIFO的内存进行一个清零。达到上一次的数据不会干扰本次发送出的数据大少。
6.4本章小结
本章软件程序的设计目的在于使硬件能够根据我们的需要工作，进而实现其预期的功能，所以说完整正确的软件程序是整个系统能否实现目标功能的关键所在。
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结 论
随着科学技术的快速发展，基于单片机的智能安防系统逐渐成为研究的热点，技术也越来越成熟，普及程度也越来越高。本次“基于单片机的智能安防系统”设计出产品将具备的功能如下：
(1) 通过安装带有键盘装置的密码锁来实现一个相对简单的门禁系统；
(2) 利用MQ-2烟雾传感器对还原性气体进行检测，当检测到有还原性气体时实行远程报警；
(3) 利用激光对指定区域内的情况进行监管，一旦检测到有警情发生时就实施远程报警； (4) 利用DS18B20温度传感器对温度进行实时检测，并且用LCD1602液晶显示屏进行显示； (5) 利用24L01模块通过模拟SPI进行单片机间的无线通讯； (6) 通过对报警电路安装蜂鸣器对检测到的情况进行报警。
经过几个月的不懈努力，本次设计出来的智能安防系统基本上都实现了预期的功能，总的来的这次的设计是成功的!
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参考文献
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致 谢
时间在不知不觉中流逝，一眨眼3个多月的时间就过去了，回首过去的几个月的时光，毕业设计中的每一个环节都让人记忆犹新，经历了这次毕业设计我不但进一步巩固了我的专业知识，而且我查阅资料，自行解决问题的能力也得到了很大的提高，最重要的一点是令我感受到了从理论走向实践，走向生活的过程，用理论创造价值，用知识改善生活的乐趣。另外还让我明白了工作热情与工作态度是成就工作的必要前提，只有时刻保持锲而不舍的精神，才会使自己不断的接触新事物，不断学习，不断增值。所以，站在身为一名学生的角度来说，大学毕业设计是检验自我成就自我的一个过程。
大学毕业设计之所以能顺利完成，除了自身的努力外，还要感谢身边老师与同学的帮忙，尤其是我的毕业设计指导老师：李全老师。在思考课题方案，论文撰写阶段，李全老师向我提供了良好的指导和宝贵的建议，在对毕业设计作品和毕业论文的完善中，使我对本设计的认知和对事物的视野都变得极为开阔。在毕业设计进行的期间，李全老师还在繁重的教研工作中抽出时间与我交流，审阅我的毕业设计和毕业论文，促使我的毕业设计圆满完成之余，为我的大学生活画上了一个句号。
大学毕业后就是走出社会了，但大学里给予我们的将会一直陪伴我们，激励我们，只有不到的追求与拼搏，才会不断提高自己，实现自我，并在社会中将自身的价值最大化。
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附录
智能安防系统采集部分的电路图：
元器件列表清单：
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