原標(biāo)題：基于單片機(jī)的智能防盜防火及照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

引言

隨著智能家居和智能安全系統(tǒng)的普及，設(shè)計(jì)一套集防盜、防火及照明控制為一體的智能控制系統(tǒng)顯得尤為重要。本文介紹一款基于AT89C51單片機(jī)、BISS0001紅外傳感器、DS18B20溫度傳感器和ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器的智能防盜防火及照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較高的可靠性和靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境的智能監(jiān)控和控制。

1. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：

1. 主控芯片（AT89C51單片機(jī)）

2. 紅外傳感器模塊（BISS0001）

3. 溫度傳感器模塊（DS18B20）

4. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC0809）

5. 報(bào)警與控制模塊

1.1 系統(tǒng)框圖

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|    AT89C51 MCU     |
+--------------------+
         |
         +------ BISS0001
         |
         +------ DS18B20
         |
         +------ ADC0809
                 |
                 +------ 各種模擬傳感器
         |
         +------ 報(bào)警模塊
         |
         +------ 控制繼電器（照明）

2. 主要元器件介紹及其作用

2.1 AT89C51單片機(jī)

型號(hào)及特點(diǎn):

• AT89C51 是一款基于8051架構(gòu)的單片機(jī)，擁有4KB的Flash存儲(chǔ)器、128字節(jié)的RAM、32個(gè)I/O引腳、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和一個(gè)全雙工串行通信接口。

• 主要作用: 作為系統(tǒng)的核心控制單元，負(fù)責(zé)各傳感器數(shù)據(jù)的采集與處理、控制指令的執(zhí)行、報(bào)警信號(hào)的觸發(fā)以及對(duì)外部設(shè)備的控制。

2.2 BISS0001紅外傳感器

型號(hào)及特點(diǎn):

• BISS0001 是一種用于紅外感應(yīng)的IC，常用于被動(dòng)紅外傳感器（PIR）中。它具有高靈敏度和低功耗的特點(diǎn)，能夠檢測(cè)到人體的紅外輻射變化。

• 主要作用: 用于檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有人活動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到人體紅外輻射變化時(shí)，輸出高電平信號(hào)給單片機(jī)，從而觸發(fā)報(bào)警或照明控制。

2.3 DS18B20溫度傳感器

型號(hào)及特點(diǎn):

• DS18B20 是一種數(shù)字溫度傳感器，采用單總線接口，具有±0.5°C的測(cè)量精度，測(cè)量范圍為-55°C至+125°C。

• 主要作用: 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)單總線傳送給單片機(jī)，用于火災(zāi)檢測(cè)和環(huán)境溫度監(jiān)控。

2.4 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器

型號(hào)及特點(diǎn):

• ADC0809 是一款8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有8路模擬輸入，能夠?qū)⒛M信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供單片機(jī)處理。

• 主要作用: 將其他模擬傳感器（如煙霧傳感器、光敏傳感器等）的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，提供給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)主要包括各傳感器模塊與主控單元的連接、信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)以及報(bào)警與控制電路的設(shè)計(jì)。

3.1.1 傳感器連接

1. BISS0001與AT89C51連接: BISS0001的輸出端連接到AT89C51的外部中斷引腳，利用中斷機(jī)制檢測(cè)紅外信號(hào)變化。

2. DS18B20與AT89C51連接: DS18B20通過(guò)單總線接口連接到AT89C51的I/O引腳，單片機(jī)通過(guò)單總線協(xié)議讀取溫度數(shù)據(jù)。

3. ADC0809與AT89C51連接: ADC0809的數(shù)字輸出端口連接到AT89C51的I/O引腳，模擬輸入端口連接到各種模擬傳感器。

3.1.2 信號(hào)處理電路

• 紅外信號(hào)處理: BISS0001輸出的數(shù)字信號(hào)直接送入單片機(jī)，無(wú)需額外處理。

• 溫度信號(hào)處理: DS18B20輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)單總線協(xié)議傳輸，無(wú)需額外處理。

• 模擬信號(hào)處理: 模擬傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再送入單片機(jī)處理。

3.1.3 報(bào)警與控制電路

• 報(bào)警模塊: 包括聲光報(bào)警器，當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

• 控制繼電器: 通過(guò)單片機(jī)控制繼電器，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)備的開關(guān)控制。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要包括傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與判斷、控制信號(hào)輸出等模塊。

3.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

1. 紅外傳感器數(shù)據(jù)采集: 利用外部中斷檢測(cè)紅外傳感器的輸出信號(hào)。

2. 溫度傳感器數(shù)據(jù)采集: 通過(guò)單總線協(xié)議讀取DS18B20的溫度數(shù)據(jù)。

3. 模擬傳感器數(shù)據(jù)采集: 通過(guò)ADC0809采集模擬傳感器的數(shù)據(jù)。

3.2.2 數(shù)據(jù)處理與判斷模塊

根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的處理與判斷：

1. 防盜檢測(cè): 如果紅外傳感器檢測(cè)到有人活動(dòng)，判斷為有入侵行為，觸發(fā)報(bào)警模塊。

2. 防火檢測(cè): 如果溫度傳感器檢測(cè)到溫度異常升高，判斷為可能有火災(zāi)，觸發(fā)報(bào)警模塊。

3. 環(huán)境監(jiān)控: 根據(jù)溫度數(shù)據(jù)和其他環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)控和記錄。

3.2.3 控制信號(hào)輸出模塊

根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)：

1. 報(bào)警控制: 觸發(fā)聲光報(bào)警器。

2. 照明控制: 根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)和紅外傳感器數(shù)據(jù)，自動(dòng)控制照明設(shè)備的開關(guān)。

4. 系統(tǒng)測(cè)試與調(diào)試

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，需要進(jìn)行全面的測(cè)試與調(diào)試，確保各功能模塊的穩(wěn)定性和可靠性。

4.1 單元測(cè)試

對(duì)每個(gè)功能模塊單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試：

1. 紅外傳感器測(cè)試: 模擬人體移動(dòng)，檢測(cè)BISS0001輸出信號(hào)的變化。

2. 溫度傳感器測(cè)試: 在不同溫度條件下，讀取DS18B20的溫度數(shù)據(jù)，驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。

3. 模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試: 對(duì)ADC0809輸入不同的模擬信號(hào)，驗(yàn)證其數(shù)字輸出的正確性。

4.2 集成測(cè)試

將各模塊集成在一起，進(jìn)行整體測(cè)試：

1. 防盜功能測(cè)試: 模擬入侵行為，檢測(cè)系統(tǒng)能否正確觸發(fā)報(bào)警。

2. 防火功能測(cè)試: 模擬火災(zāi)環(huán)境，檢測(cè)系統(tǒng)能否正確觸發(fā)報(bào)警。

3. 照明控制測(cè)試: 模擬環(huán)境光強(qiáng)變化和人員活動(dòng)，檢測(cè)照明控制功能是否正常。

5. 總結(jié)

基于AT89C51單片機(jī)、BISS0001紅外傳感器、DS18B20溫度傳感器和ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的智能防盜防火及照明控制系統(tǒng)，具備高效的數(shù)據(jù)采集與處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境的全面監(jiān)控和智能控制。系統(tǒng)具有可靠性高、靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，適用于家庭、辦公場(chǎng)所等多種應(yīng)用場(chǎng)景。通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化與擴(kuò)展，該系統(tǒng)可以集成更多的傳感器與控制模塊，實(shí)現(xiàn)更加全面的智能家居解決方案。