基于单片机的小区安防控制系统设计

刘二棒，宋东亚

（郑州工业应用技术学院，河南郑州，451150）

0 前言

小区安防的操作设计开始于19 世纪末。当时，与最初设想，该项技术的企业提出的所有设备数据，在许多建筑物中实现所有的方案和智能环境诞生。直到20 世纪末，很多家电进入电子行业[1]。家电通过采用科技手段，接触设备和安全设备供应设计。在20 世纪末，因为国外的科学和技术方案和数据采集的快速发展，智能产品制造。这种产品使用相结合的方案，使监控管理系统来完成的室内电器产品的监控，可靠性。自21 世纪初开始，国外许多国家已经制定一些家电产品[2]。

该设计为小区安防控制系统，首先查阅课题相关背景，了解相关设计背景资料，掌握现阶段相关产品设计技术。然后对系统整体结构进行设计，完成系统架构图，并对各个部分进行详细的说明，为各个部分选择具体的技术方案，明确具体的要选的原件以及器件的型号[3]。后按照第二部分明确的器件设计相关的硬件电路，绘制出各个部分的硬件电路图，通过单片机对各个硬件电路进行连接，实现对各个功能的组合控制，对各部分电路原理进行说明。接着按照前面设计好的硬件电路，为单片机设计软件代码，完成重点功能模块的软件流程图，实现系统软件设计。最后进行联合调试，验证系统功能是否实现，通过调试优化设计，最终实现系统功能[4]。

1 系统整体方案设计

本文设计的小区安防系统设计，可实现小区安防控制,系统包括按键控制、小区安防检测、指示模块、声音报警以及主控制器。选择单片机为控制器，首先设计出系统方案，后分别对各个功能模块进行方案设计，选择最佳方案实现系统功能。方案确定后设计系统电路，对电路原理进行说明，按照硬件设计系统软件流程图，进行软件编程，最终对系统进行调试，验证硬件以及软件的设计,完成系统设计。系统结构框图如图1 所示。

图1 系统结构框图

2 硬件设计

本测量仪的硬件系统主要由主控芯片AT89C52、按键控制模块、安防检测模块、指示模块、报警模块五个主要模块构成，整体电路原理图如图2 所示，每部分具体描述如下。

图2 整体电路原理图

■2.1 单片机最小系统

单片机最小系统包括AT89C51 芯片，时钟电路和复位电路，通过P0、P1、P2、P3 口四个接口和外界进行信号的传输。

单片机运行代码需要外部输入信号，也就是时钟信号，通过晶振器件输入节拍时序，为单片机代码的运行提供节拍，本设计选择的晶振为12MHz。复位电路也是单片机最小系统的重要组成部分，复位的功能是让单片机回到代码初始位置重新开始运行，在系统开发阶段以及系统使用阶段复位功能都是必不可少的设计。该电路可以在电源通电瞬间进行复位，在器件启动执行过程中实现复位，此功能硬件设计的器件有10k 电阻元件、按键元件、10μF 电解电容元件，控制器的复位信号要求至少维持两个晶振频率周期的有效信号，为单片机第9 接口RST 加载两个晶振频率周期的有效信号，就能够完成单片机复位动作[5]。

■2.2 报警电路

主要由蜂鸣器实现报警，该设备可以发出蜂鸣声，可以完成报警功能。该电路内部包括多谐振荡部分、压电部分、蜂鸣片等部件，蜂鸣器只要供电，接入信号，就会产生蜂鸣声。本设计中通过单片机的P2.5 对蜂鸣器进行控制，单片机输出低电平，蜂鸣器响。

■2.3 人体感应电路

人体感应电路主要由热释电红外传感器构成，传感器感应到红外信号后，经过放大后信号就有一定的电压等级，为了保证电压放大等级，模块增加放大电路，再次将信号进行放大，使得输出信号更加稳定。还设计了控制电路，主要包括光控以及延时功能，光控和比较器一同进行控制[6]。延时功能是在传感器检测到红外信号后，如果没有人体出现之后，进行一段时间延时后取消有效信号的输出，以免无人情况下，信号立即消失。通过单片机P0.0 进行信号采集，如果有人体出现，则P0.0 采集到低电平，如果没有人体，则P0.0 采集到高电平。

■2.4 指示灯电路

指示电路主要是发光二极管，由发光二极管实现指示。发光二极管的状态可用于显示报警，与声音效果结合起来，报警效果更加明显。显示报警电路共连接3 个发光二极管，分别接至单片机的P0.1、P0.4、P0.7 引脚，低电平点亮。

■2.5 按键电路

按键选择轻触开关，一共使用3 个按键。K1 接单片机的P1.2 引脚，该按键为手动报警键，当人为控制的时候，可实现报警。K2 接单片机的P1.3 引脚，该按键为布防键，也可称为启动按键，按下启动安控布防。K3 接单片机的P1.7 引脚，该按键为取消键，需要报警取消的时候，按下该键。

3 系统软件设计

对于软件设计语言的选择，C 语言是最合适的开发语言，可以快速完成系统软件设计，实现系统软件功能。设计小区安防系统软件程序，实现小区安防的设计,软件设计针对按键控制、小区安防检测、指示模块、声音报警以及主控制器等。通过按键启动小区安防模式,如果检测到小区安防信号,则启动声音报警,光报警。软件流程图如图3 所示。

图3 系统软件设计流程图

4 仿真调试

在硬件设计和软件设计完成后，通过Keil 进行软件测试，Keil 不仅仅有代码编辑功能，还可以对设计好的代码进行调试，可以利用此工具对所开发系统的软件进行编辑、测试等操作，这个过程是为了验证系统软件设计是否正确，并且检查出软件中存在的问题，进一步优化代码。

Proteus 是专门为电子技术提供仿真验证的一款工具，软件是由英国一家企业开发设计而成。用Keil 先完成程序设计后，通过Proteus 对单片机电路以及代码进行调试，达到对设计进行验证的效果。在Proteus 中按照系统设计要求完成系统电路图，包括抢答功能、指示功能、数据显示功能、报警功能。

用Proteus 对系统进行仿真，在仿真界面绘制系统各个模块电路，绘制单片机最小系统、指示灯电路、按键电路、报警电路。由于仿真中没有热释电红外传感器，所以选择开关进行模拟。经过多次仿真调试，程序修改，达到了有关要求，可以实现相关功能。

5 结论

文中所设计的小区安防系统设计方案简单，可行性高。利用单片机控制传感器采集信号，并通过硬件电路进行信号的处理，进行有关处理进行显示和报警。经过测试，该设计可以实现对环境的检测和报警。操作简单方便，可供给家庭、社区医护人员使用，有利于社区安全防护。