基于單片機的小區安防控制系統設計

劉二棒，宋東亞

（鄭州工業應用技術學院，河南鄭州，451150）

0 前言

小區安防的操作設計開始于19 世紀末。當時，與最初設想，該項技術的企業提出的所有設備數據，在許多建筑物中實現所有的方案和智能環境誕生。直到20 世紀末，很多家電進入電子行業[1]。家電通過采用科技手段，接觸設備和安全設備供應設計。在20 世紀末，因為國外的科學和技術方案和數據采集的快速發展，智能產品制造。這種產品使用相結合的方案，使監控管理系統來完成的室內電器產品的監控，可靠性。自21 世紀初開始，國外許多國家已經制定一些家電產品[2]。

該設計為小區安防控制系統，首先查閱課題相關背景，了解相關設計背景資料，掌握現階段相關產品設計技術。然后對系統整體結構進行設計，完成系統架構圖，并對各個部分進行詳細的說明，為各個部分選擇具體的技術方案，明確具體的要選的原件以及器件的型號[3]。后按照第二部分明確的器件設計相關的硬件電路，繪制出各個部分的硬件電路圖，通過單片機對各個硬件電路進行連接，實現對各個功能的組合控制，對各部分電路原理進行說明。接著按照前面設計好的硬件電路，為單片機設計軟件代碼，完成重點功能模塊的軟件流程圖，實現系統軟件設計。最后進行聯合調試，驗證系統功能是否實現，通過調試優化設計，最終實現系統功能[4]。

1 系統整體方案設計

本文設計的小區安防系統設計，可實現小區安防控制,系統包括按鍵控制、小區安防檢測、指示模塊、聲音報警以及主控制器。選擇單片機為控制器，首先設計出系統方案，后分別對各個功能模塊進行方案設計，選擇最佳方案實現系統功能。方案確定后設計系統電路，對電路原理進行說明，按照硬件設計系統軟件流程圖，進行軟件編程，最終對系統進行調試，驗證硬件以及軟件的設計,完成系統設計。系統結構框圖如圖1 所示。

圖1 系統結構框圖

2 硬件設計

本測量儀的硬件系統主要由主控芯片AT89C52、按鍵控制模塊、安防檢測模塊、指示模塊、報警模塊五個主要模塊構成，整體電路原理圖如圖2 所示，每部分具體描述如下。

圖2 整體電路原理圖

■2.1 單片機最小系統

單片機最小系統包括AT89C51 芯片，時鐘電路和復位電路，通過P0、P1、P2、P3 口四個接口和外界進行信號的傳輸。

單片機運行代碼需要外部輸入信號，也就是時鐘信號，通過晶振器件輸入節拍時序，為單片機代碼的運行提供節拍，本設計選擇的晶振為12MHz。復位電路也是單片機最小系統的重要組成部分，復位的功能是讓單片機回到代碼初始位置重新開始運行，在系統開發階段以及系統使用階段復位功能都是必不可少的設計。該電路可以在電源通電瞬間進行復位，在器件啟動執行過程中實現復位，此功能硬件設計的器件有10k 電阻元件、按鍵元件、10μF 電解電容元件，控制器的復位信號要求至少維持兩個晶振頻率周期的有效信號，為單片機第9 接口RST 加載兩個晶振頻率周期的有效信號，就能夠完成單片機復位動作[5]。

■2.2 報警電路

主要由蜂鳴器實現報警，該設備可以發出蜂鳴聲，可以完成報警功能。該電路內部包括多諧振蕩部分、壓電部分、蜂鳴片等部件，蜂鳴器只要供電，接入信號，就會產生蜂鳴聲。本設計中通過單片機的P2.5 對蜂鳴器進行控制，單片機輸出低電平，蜂鳴器響。

■2.3 人體感應電路

人體感應電路主要由熱釋電紅外傳感器構成，傳感器感應到紅外信號后，經過放大后信號就有一定的電壓等級，為了保證電壓放大等級，模塊增加放大電路，再次將信號進行放大，使得輸出信號更加穩定。還設計了控制電路，主要包括光控以及延時功能，光控和比較器一同進行控制[6]。延時功能是在傳感器檢測到紅外信號后，如果沒有人體出現之后，進行一段時間延時后取消有效信號的輸出，以免無人情況下，信號立即消失。通過單片機P0.0 進行信號采集，如果有人體出現，則P0.0 采集到低電平，如果沒有人體，則P0.0 采集到高電平。

■2.4 指示燈電路

指示電路主要是發光二極管，由發光二極管實現指示。發光二極管的狀態可用于顯示報警，與聲音效果結合起來，報警效果更加明顯。顯示報警電路共連接3 個發光二極管，分別接至單片機的P0.1、P0.4、P0.7 引腳，低電平點亮。

■2.5 按鍵電路

按鍵選擇輕觸開關，一共使用3 個按鍵。K1 接單片機的P1.2 引腳，該按鍵為手動報警鍵，當人為控制的時候，可實現報警。K2 接單片機的P1.3 引腳，該按鍵為布防鍵，也可稱為啟動按鍵，按下啟動安控布防。K3 接單片機的P1.7 引腳，該按鍵為取消鍵，需要報警取消的時候，按下該鍵。

3 系統軟件設計

對于軟件設計語言的選擇，C 語言是最合適的開發語言，可以快速完成系統軟件設計，實現系統軟件功能。設計小區安防系統軟件程序，實現小區安防的設計,軟件設計針對按鍵控制、小區安防檢測、指示模塊、聲音報警以及主控制器等。通過按鍵啟動小區安防模式,如果檢測到小區安防信號,則啟動聲音報警,光報警。軟件流程圖如圖3 所示。

圖3 系統軟件設計流程圖

4 仿真調試

在硬件設計和軟件設計完成后，通過Keil 進行軟件測試，Keil 不僅僅有代碼編輯功能，還可以對設計好的代碼進行調試，可以利用此工具對所開發系統的軟件進行編輯、測試等操作，這個過程是為了驗證系統軟件設計是否正確，并且檢查出軟件中存在的問題，進一步優化代碼。

Proteus 是專門為電子技術提供仿真驗證的一款工具，軟件是由英國一家企業開發設計而成。用Keil 先完成程序設計后，通過Proteus 對單片機電路以及代碼進行調試，達到對設計進行驗證的效果。在Proteus 中按照系統設計要求完成系統電路圖，包括搶答功能、指示功能、數據顯示功能、報警功能。

用Proteus 對系統進行仿真，在仿真界面繪制系統各個模塊電路，繪制單片機最小系統、指示燈電路、按鍵電路、報警電路。由于仿真中沒有熱釋電紅外傳感器，所以選擇開關進行模擬。經過多次仿真調試，程序修改，達到了有關要求，可以實現相關功能。

5 結論

文中所設計的小區安防系統設計方案簡單，可行性高。利用單片機控制傳感器采集信號，并通過硬件電路進行信號的處理，進行有關處理進行顯示和報警。經過測試，該設計可以實現對環境的檢測和報警。操作簡單方便，可供給家庭、社區醫護人員使用，有利于社區安全防護。