摘要
在当代社会信息化浪潮翻涌卷席下，现代科技的发展巨轮不断向前滚动，人们的日常生活与工作学习也越来越离不开信息科技。大大小小的科技产品中所体现的功能型、娱乐型和家居性都各有不同。而近现代，随着人们精神需求增加，生活质量也在逐步提高，甚至对此有更高要求。人们对于自家的安全性有更高的安全意识，家庭安全体现在哪，就人身和财产安全来说，防盗、防火、智能安防自然必不可少。如何将这些需求结合在一起并实现相对应的功能布防在一个系统上还可以进行网络连接，这是我所思考的。于是，联系此次课题我想我需要设计一种建立在网络基础上的可以帮助住户真正做到防火防盗和进行合理监控、管理和控制的智能家居系统。使人们享受便捷的生活服务，增强生活体验感和舒适度。
关键词：信息科技；智能安防；家居系统
Design of indoor security and intelligent security system based on the Internet of Things
Abstract: In the contemporary social wave of information technology, the development of modern science and technology is rolling forward, people’s daily life and work and study are more and more inseparable from information technology.Large and small technology products reflected in the functional, entertainment and household are different.In modern times, with the increase of people’s spiritual demand, the quality of life is also gradually improving, and even have higher requirements.People have a higher safety awareness of their own safety, where is home safety reflected?In terms of personal and property safety, anti-theft, fire prevention and intelligent security are naturally essential.How to combine these requirements together and achieve the corresponding function to make a network connection on a system?This is what I think about.Therefore, when contacting this topic, I think I need to design a smart home system based on the network that can help residents truly achieve fire prevention and theft prevention and reasonable monitoring, management and control.So that people can enjoy convenient life services, enhance the sense of life experience and comfort.
Key words: information technology; intelligent security; home system
1 绪论
1.1 研究背景以及意义
1.1.1 研究背景
近年来，人们的物质生活水平伴随着科学技术的井喷和社会的鼎新进步而逐渐提升。正因为计算机、通信技术和云上技术的成熟，人们的工作生活方式与固有概念已然发生了深刻的转变。为了提高生活的质量，人们对居家生活的便捷、舒适、安全等性能都产生了更高的要求。而传统家居已然被时代的浪花卷入海底，其板滞、落后逐渐为年轻人所唾弃。这也让广大厂商放弃停步不前，向物联网进发。智能家居将家居控制、环境检测、安全告警、网络通信等模块集合起来，为用户提供更舒适安全的居家体验，其智能化也为广大年轻人所追捧。
1.1.2研究意义
家居安全系统业是现代物联网时代，由电子、自动化、及通信技术相辅而成的产物。它可以自动控制管理家庭设备，时刻监控家居安全，对家庭环境的突然变化进行报警，即使身处异处也可以实现即刻管理，给用户提供安全、有效便捷的环境。家居智能化系统则为实现这些将家庭信息、通信设备、家用电器和安防系统通过有线和无线方式紧密连接保持居住室的舒适。居住环境可发生质的改变，在现代家居设计针对舒适性和个人设计重视度较高的同时。加强家居安全设计的研究工作自然可以填补家居设计存在的缺陷，在给人们提供温馨安静的家居环境时也能提供安全保障，加强家居安全作用。
1.2 国内外研究现状
1984年，世界有一栋建筑在美国某州出现。本来它仅是一幢旧大楼，后经过计算机对内部设备进行改造控制，并反馈和提供信息化服务。从那以后某些发达国家已经观察到智能家居市场行业未来发展的缺口将会带来的巨大商业财富，所以在智能家居系统的研究中提供大量资源。1985年，“亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”在新加坡举办，展览会上，家庭智能系统功能多种多样，初具雏形。据统计，到2013年，智能家居业务经济已达上亿，使得越来越多的国家开始着手研究智能家居控制。人工智能不断发展，在人类历史上留下不可磨灭的一笔。即使是在电影、电视和文学创作中，人们的梦想也离不开擅长的先进机器，因为它们提供了更有效的生活质量，提高了劳动生产率和社会生产力。
与西方的知识产权领域研究相比，国内的研究起步则较晚开始，但已得到飞速发展的成效。自80年代开始引入智能家居概念至今，虽然不像一些发达国家那样对行业指定技术标准。但是在实践上，已经利用此概念进行建设智能化的住宅小区了。据悉，国家将投资上亿人民币用来将概念转变为现实。而某市建设的高达万数的网络社区已然发展起来。这必然促使智能化的建设从小区向家庭化发展。但制约因素依然存在，由于政府在房地产行业的调控，地产经济泡沫化所导致的不景气对整个住宅业和相对应的电子设备行业有所打压，所以必然使得智能家居市场所面对的客户群体减少。但机遇与挑战并存，某些政策将会加大控制，给智能家居的发展带来全新机遇。近阶段，智能家居系统的主要方向在网络连接上，建立一个多模块综合管理平台。只要通过移动终端用户就可以和家中各类设备联系，足不出户也可以享受智能家居系统提供的好处。
1.3 论文的主要工作
综合运用所学例如：电路分析、模电、数电、传感器和微机控制等，解决实际中遇到的种种问题，应做到如下工作:
(1)对软硬件的综合设计：熟练掌握某某软件工具的使用方法，编写软件驱动程序。熟悉硬件实物的原理及应用选择合适的主控芯片画出设计原理图，并使实现其家居智能安全系统的感知能力和处理能力。
（2）完成家居防盗监控功能：利用热释电红外探测器和振动传感器来感知防盗信号。
（3）完成智能家居安全监控系统：结合空气质量、烟雾和温度三者信号分析完成火灾报警系统。
（4）实现网络通讯功能：结合防盗、防火报警系统实时与网络连接，反馈家居安全信息。
本课题主要介绍基于物联网的智能家居安全系统，对相应的功能要求完成设计实现。利用它的可行性进行理论指导，然后使用硬件设计中提供的技术理论进行扼要分析，选择物联网家居安全系统下的组成和构建。针对现下存在的问题，包括功能需求全面结合，设计出各个功能模块以及该程序和电路设计图。即防盗监控模块和火灾报警系统模块。随后对两模块进行必要连接、调试，最后与网络通讯连接，实现网络功能。发现问题并及时解决问题，保证两模块的有机结合能够发挥出它们的实际应用功能，做到真正的家居安全系统的防控。最后，指出本次设计的不足和实物硬件的缺点之处，便于自我改进和后来者的拓展，以达到更进一步的高度和展望。
2 方案选择
2.1 单片机的选择
方案一：使用DSP，它是一种微处理器，可以利用数字信号进行信息的处理。其优势包括，对元件的容量尺度不敏感，容易达到积分效果，受到外界干扰因素较小，可以实现处理器的通用，处理器系数易调节以达到自适应的效果，可以更好的适用于低频信号。缺点是价格不合理，缺少可用的无源设备。
方案二：中央处理器采用单片机。近年来，单片机以其高可依赖性、低电压、低功耗、适中性能与价格等优点得到了迅猛的发展和普及。单片机的算术运算功能相对较强，软件应用灵活低耦，功能实现轻量明了，内部集成计数器与计时器，体积小，功耗低，计数技术成熟。最后提出了第二种方案，以STC12C5A60S2为中央控制单元。
2.2 防盗探测器的选择
方案一：热释电红外传感器。一般来说，物体的绝对温度为0℃情况下依然能产生热辐射，此时热光谱明显集中在红外区域，由此可见，自然界中的所有物体都在热光谱上成像。当物质呈现不同的物理化学性质和不同的温度，红外辐射的波长和距离会有所差异；温度越高，红外辐射越强。人的体温是恒定的，大约在36℃~37℃区间浮动,红外辐射相对稳定。可以通过把滤光片粘贴在硅片表面，将一部分波过滤，只允许波长7到10μM的波通过。从而获得了具有良好检测性能的红外传感器。它具有制作成本低、设计简单、电路简单等优点，得到了广泛的应用。缺点是检测错误率比较高，比较适合本设计的应用。
方案二：超声波传感器。超声波穿透强，人耳不可测得，强方向性和透射过程衰减小，反射能力强作为检测报警的检测源。但是超声波是通过空气传播的，因此房间的空气流通情况和温度湿度等条件都会影响其探测灵敏度。且超声波的驱动电压较高，很多时候需要脉冲变压器进行升压。由于其对坏境要求高和高昂的造价，并不选择它用于本设计。
方案比较及选择：对比以上二种防盗传感器的应用效果和特性，可以清晰明确的看出红外热释电传感器和震动传感器的优点有：自己无任何类型发生辐射、本身其损耗小、体积小隐蔽性能好。在价格上也是适中，经济承担小，使用寿命长。且本身具有非常高的抗干扰能力，例如抗灯光和电磁波干扰。准确灵敏捕捉外来物信息，有效的降低了报警系统的误报率。在正确的安装高度下，探测目标也一般集中在人身上，不出现对小动物报警状况。因此，本课题的设计中采用红外热释电传感器作为防盗监控系统核心采集信息器，以震动传感器为辅助探测信息的采集器。两者在同一工作条件下，分别发挥其不可缺少的作用。红外热释电传感器不排除一定的误报率，而发生不必要的意外。所以起辅助作用的震动传感器就不可或缺了。可对前者进行查缺补漏，做到真正的万无一失，确保家居防盗监控报警系统的完整性可实施性和安全性。
2.3 烟雾传感器的选择
方案一：接触式燃烧传感器。其缺陷尤为明显，探头电阻慢、烟雾中毒问题难以避免。因此，为了保证传感器的精度，有必要对传感器进行频繁的标定。一般情况下，传感器应在连续多次使用后重新校准。问题是，这种断断续续的检查无形中增加了人力资源的工作量，也增加了探测器的维护成本。
方案二：半导体烟雾传感器。其主要材料为氧化物半导体陶瓷，以此单晶半导体元件作为敏感点。该传感器对烟雾识别能力高度敏感，响应速度快，体积小，使用方便，结构简单，这也是它得到广泛应用的缘由。半导体烟雾传感器的性能要求很大程度上更注重于其灵敏度、抗干扰强度和使用寿命。所以这里我选择mq-2烟雾传感器。
2.4 显示方案的选择
方案一：LED数码管的价格极为合适。除了在显示数据的方面最为适合，包括与单片机连接的非静态扫描方式，需要占用单片机接口线数目也是极少的缺点也很明显，由于数码管的动态扫描依赖于74LS164移位寄存器进行移位，在芯片的电路调试中容易遇到无法解决的问题，这无疑加大了配置难度。
方案二：采用液晶显示，显示能力同样强大，可显示大量文字甚至简易图形。对于这种设计，一块1602液晶屏就足够了，而且价格比较合理。因此，此次设计计划使用LCD1602液晶屏作为显示部分。
3 系统硬件设计
3.1 整体方案设计
3.1.1 系统概述
本系统最终采用单片机STC12C5A60S2作为设计的核心部分，仅需5伏特USB供电，加以电阻电容晶振等辅助零件构成的旁支电路，组合成单片机内最小系统。其他功能模块也以其为中心设计展开，满足功能需求。因为烟雾采集的传感器选择了MQ-2，但囿于输出信号为模拟信号，将数据模通过数转换芯片进行适配，转换成单片机可以接受的数字信号；热释电红外传感器选择了HC-SR52。传感器表面的电荷密度会根据不稳定强度的红外光影响从而产生热释电电流，阻抗能将电流信号转换成所需的电压信号；另外，单片机与传感器通过引脚连接，温度模块方面由DS18B20数字传感器采集；显示装置选用1602液晶屏，可实时在屏幕上显示我所预置的安全预设内容和数值；另外，声光报警由蜂鸣器和LED灯组成，实时监控烟雾、温度和红外是否有告警需要，无论哪个数值超出预设数值，报警模块都会启动；本作品提供了5个按键提供键入操作，用户可以根据实际情况修改预设阈值。物联网层面，ESP8266模块内部设有STA/AP模式，能够与无线路由、热点连接，可以轻松接入网关，实现万物互联。
图3.1系统框图
3.2 STC12C5A60S2单片机介绍
图3.1 STC12C5A60S2实物图
STC12C5A60S2单片机是我研究此课题时接触到的一个全新51单片机种类，甚至在学校实验室也未曾见过。在全然不了解的情况下对它进行资料查阅、网络视频观看和不断的试验才开始慢慢有些皮毛了解。因此这里将我所学并结合百度百科做出详细介绍：本系列单片机属于采用技术生产的单次时钟和单机周期的单片机。它的抗干扰能力相对来说更高，消耗电能更低却拥有很快的运行速度。在具备了这些优点条件下，它成为了新一代8051单片机且指令代码与传统的8051相同，都可以完全集成支持串口程序进行烧写，且对开发前置的机械要求不高，运行速度却可以高上八倍甚至是十二倍。它的内部集成MAX810可以用来复位电路。综合来说此次选择的STC12C5A60S2单片机完全契合此次课题的设计要求，完成效果质量也大大提升。
当然，STC12C5A60S2也是隶属8051系列，但它与普通的51系列单片机略有不同,在以下列举出：
①在它与普通51同为晶振的前提下，它的速度可达普通51的8到12倍，既保证了工作质量又具有工作效率。近年来也是大热的单片机之一。②存有8路10位的AD，可将模拟量转化为数字量的一种电路结构，当然也达了它的精度要求，所以对集成电路的处理能力是比较强的，为我们设计制造实物提供硬件基础。③也比普通的51要多俩按时设定器效果，缩短周期。并且自带有PWM功能，不但可以简略化设计的硬件电路，而且可以减少所需硬件成品。④有串行外设接口总线（SPI）接口，可以在软件控制下构成各种系统。⑤有EEPROM（带电可擦可编程只读存储器），方便在于不需从计算机中取出来，可以即插即用。⑥具有1K大小的内部可扩展的RAM（随机存储器），因为是内部扩展的，所以定义成idata仿真器通不过。⑦有看门狗（watchdog）定时器电路，避免外部磁场干扰导致程序指针错误，陷入死区，使整个系统陷入无效状态，造成无法的后果。所以看门狗在程序中断中拥有最高优先级，从根本上解决问题。⑧比普通的51多了一个串口，也就是说可以分配多个串口/并口进行终端连接，这就保证了扩大计算机外部设备数量的最方便、最简单的解决方案。⑨可对I/O口定义，有准双向口输出：输入输出双向（标准）、仅为输出（高阻）、推挽输出（输出大驱动电流）、开漏输出四种状态。⑩可以定义四种中断优先级，即设备中断和屏障中断。如果计算机意外发生故障，内部自动故障检测装置将开始工作。CPU启动相应的中断处理请求，处理特殊故障问题；当满足定时检测和时间控制的请求时，使用实时时钟中断。内部CPU可以发出启动时钟电路的命令来开始计时。当设定时间结束时，发出时钟中断请求，然后CPU开始处理中断请求。这种情况通常应用在一些主流的自动控制系统中。
图3.2STC12C5A60S2管脚排列图
3.3 烟雾传感器的介绍
烟雾传感器是一种可以实现电转换的特殊组件，它可以接收空气中的易燃气体并分析浓度，然后将数据转换为电信号，然后通过AD转换电路将模拟量转换为实际可见的信号。更改数字量，然后将其发送到微机，以完成数据处理，浓度处理和警报控制，由于烟雾信号记录是烟雾检测和警报的一部分，因此传感器是整个烟雾检测模块的开始，你会发现选择符合要求的传感器非常重要。
由于烟雾种类的多样性，烟雾传感器不能做到有针对性，所以如果需要我们探测所有的气体，需要我们开发出各种能检测不同性质气体的烟雾。表3-1简要列出了已研究和开发的各种类型的烟雾传感器以及可检测的气体类型。
表3-1各种烟雾传感器可检测的烟雾种类
| 传感器种类 | C0 | CO2 H2S NH3 | HCN | HCI | COCI2 | CI2 NOX | SO2 | O2 | CH4 | C3H2 | H2 | H2O |
| 半导体气体 传感器 | ○ | ○ ○ | ○ ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||||
| 固体电解质传感器 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |||||||
| 接触燃烧式传感器 | ◎ | ○ | ○ | ○ | ||||||||
| 电化学式传感器 | ○ ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |||||
| 高分子电解质气体传感器 | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ |
注：○好◎不太好
3.3.1 MQ-2型烟雾传感器工作原理
导体烟雾传感器根据敏感机理可分为电阻型和非电阻型。半导体气体传感器又可分为两种即n、p两种类型。n型阻力随烟气浓度的增加而减小，p型则截然相反。半导体气敏传感器的分类如表3-2所示：
表3-2半导体气敏传感器的分类
| 类型 | 所利用特性 | 正常工作温度 | 被检测气体 | |
| 电阻型 | 电阻 | 表面电阻控制器 | 300～450°C | 可燃性气体 |
| 体电阻控制器 | 300～450°C 700°C以上 | 乙醇、可燃性气体 | ||
| 非电阻型 | 二极管整流特性 | 室温～200°C | H2、CO、乙醇 | |
| 晶体管特性 | 150°C | H2、H2S | ||
设计中采用的烟雾传感器主材料由二氧化锡制成，隶属N型半导体。其工作原理为:当传感器处于200到300°C温度区间，二氧化锡能够将空气中的氧气吸附上来，氧离子在空气中增多，由此导致半导体中的电子密度变小，于是二氧化锡电阻值明显增加。当与烟雾接触时，二氧化锡表面电导率发生变化。由此利用这一点就可以获得某种烟雾的浓度异常证明前置条件。
遇到可燃烟雾时，原来吸附的氧则会脱附，而由可燃烟雾以正离子状态吸附在二氧化锡半导体表面，烟雾以正离子状态吸附也要放出电子，氧脱附放出电子，二氧化锡半导体导带电子密度因此会明显增加，电阻值下降。而当空气中没有烟雾时，二氧化锡半导体又会自动吸附空气中的氧离子，将电阻值升高到警报前置状态，其外观如3.6所示。
图3.6MQ-2型传感器的外观
3.3.2 MQ-2型传感器的特性及主要技术指标
MQ-2型传感器的一般特点:
(a)它烷烃类烟雾高度敏感。
(b)具有良好的重复性和长期稳定性。
(c)具有良好的抗干扰能力，能准确不燃烟雾的干扰效果。
(d)电路电压范围宽，可在24V下工作，加热电压5±0.2伏。MQ-2型传感器的基本特性：
(a)灵敏度特性(b)初期稳定特性。(c)加热特性。
MQ-2型传感器的特性参数:
(a)回路电压：(Vc)5~24V(b)取样电阻：(RL)0.1~20K(c)加热电压：(VH)5±0.2V(d)加热功率：(P)约750mW
(e)灵敏度：以甲烷为例R0(air)/RS(0.1%CH4)＞5(f)响应时间：Tres＜10秒(g)恢复时间：Trec＜30秒
3.4 LCD1602液晶显示器介绍
图3.3LCD1602液晶显示器实物图
显示器件的重点要在于液晶体积、重量和功耗。LCD1602具有其功耗低、信息量大、无电磁辐射、使用寿命长等优点，在便携式电子产品中被广泛应用。它由LCD、HD44780和hd44100以及少量的电阻、电容和结构部件组成。它可以显示2行16个字符，英文字母、阿拉伯数字、常用符号等都可实现。当然也可通过特殊需求实现显示简单汉字功能。
我选用的1602是一款符合要求又便宜的液晶显示器。广泛应用于通信系统自动化、智能操作仪表和办公设备中。1602液晶显示器可分为有背光和无背光两种。有背光的比没有背光的厚，无论是否带背光，在应用上都没有区别。两者的大小差别如下所示：
图3-5液晶尺寸说明1602LCD
主要技术参数：
◆显示容量:16×2个字符
◆芯片工作电压:4.5—5.5V
◆工作电流:2.0mA(5.0V)
◆模块最佳工作电压:5.0V
◆字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm
3.4.1 液晶引脚说明
LCD1602采用标准14或16脚接口，各引脚接口说明见下表：
表3-31602液晶引脚说明
| 编号 | 符号 | 引脚说明 | 编号 | 符号 | 引脚说明 |
| 1 | VSS | 电源地 | 9 | D2 | 数据 |
| 2 | VDD | 电源正极 | 10 | D3 | 数据 |
| 3 | VL | 液晶显示偏压 | 11 | D4 | 数据 |
| 4 | RS | 数据/命令选择 | 12 | D5 | 数据 |
| 5 | R/W | 读/写选择 | 13 | D6 | 数据 |
| 6 | E | 使能信号 | 14 | D7 | 数据 |
| 7 | D0 | 数据 | 15 | BLA | 背光源正极 |
| 8 | D1 | 数据 | 16 | BLK | 背光源负极 |
3.4.2 指令说明
通过指令编程可实现LCD1602Y液晶显示模块的读写操作、显示屏操作和光标操作，分别介绍如下：
（1）清屏指令
指令如表3-4所示：
表3-4清屏指令功能表
（2）光标归位指令
表3-5光标归位指令功能表
（3）进入模式设置指令指令如表3-6所示
表3-6进入模式设置指令功能表
功能：当定入一位数据之后光标移动的方向将被设置，参数设定的情况如下：
（4）显示开关设置指令
表3-7显示开关设置指令功能表
功能：它可以控制显示器开关，光标开关，以及光标是否需要闪烁。参数设置如下：
（5）设定显示屏或光标移动方向指令指令如表3-7所示
表3-8设定显示屏或光标移动方向指令功能表
功能：移动光标或整个显示屏。参数设置如下：
（6）功能设定指令指令如表3-9所示
表3-9功能设定指令功能表
功能：将设置数据总线中的位数和显示的行数。参数设置如下：
（7）设定CGRAM地址指令指令如表3-10所示
表3-10设定CGRAM地址指令功能表
功能：将设置下次存储的CGRAM地址。
（8）设定DDRAM地址指令指令如表3-11所示
表3-11设定DDRAM地址指令功能表
4 单元电路的设计
4.1 最小系统电路
图4.1单片机最小系统
单片机的最小系统由晶体振荡器电路、复位电路和电源电路三部分组成，由上图4.1可示。
4.2 烟雾检测模块电路
烟雾检测模块的电路连接图如上图所示，由于mq-2这种传感器只能收集烟雾模拟量，所以我们必须要通过ADC0832芯片将输出结果转换成数字量，再传送给单片机接收然后再进行处理数字量最后显示在液晶屏上。这里简单介绍下此芯片它是NS公司生产的一种具有串行接口的8位A/D转换器。通过三线接口与单片机相连。特点是低功耗、高性能、高价格，但适用于体型小、易于携带的智能电子仪器中。
4.3 空气质量检测模块电路
图4.3MQ-135连接图
本设计采用mq-135空气质量传感器，它对于某气体敏感的主要成分是SnO2，因为一般条件下，空气中成分比较稳定也比较干净不会有什么杂质类的。二这种传感器特殊在它处于这种空气条件下时导电率是比较低的。我们知道，发生火灾时，有些物体燃烧会有气体分子溢出，然后环境被污染，空气中也会存在杂质气体，这样它的导电率相对增加，且随着空气中杂质不断增多也会不断变高。在我们这种设计的简略电路中，这种导电率的变化完全合适作为一种信号即将这种变化率作为气体浓度变化率转化为相应输出信号。这种空气质量传感器又恰好对氨气、硫化物和苯蒸气敏感，因此它再合适不过此电路的监视烟尘空气质量等的理想选择了。再一个，它的制造成本低，售卖价格也低。是一种适合各种应用的低成本传感器。
4.4 DS18B20（温度）传感器模块电路
图4.3DS18B20模块连接图
4.5 热释电红外传感模块电路
图4.5HC-SR501连接图
本课题选用的是HC-SR501，Hc-sr501是属于自动控制模块系统且自带红外感应技术的传感器。
4.6 液晶显示模块电路
图4.6液晶模块连接图
4.7 按键输入模块电路
本设计中使用到的按键数量有5个按键，分别是“切换键”“减量键”、“加量键”、“归位键”和“布防模式键”。故采用了较为简单的独立键盘的方式，按键的连接图如下：
图4.7按键电路
4.8 报警模块电路
4.8.1 蜂鸣器报警模块电路
蜂鸣器电路如图4.8所示。
图4.8蜂鸣器电路
4.8.2 LED报警模块电路
图4.9LED灯电路
5 软件设计
5.2 温度采集处理模块
温度转换流程图如下图5.1所示：
图5.1温度传感器程序流程图
图5.3液晶显示流程图
5.4 烟雾采集处理模块
本设计中由于为了求得烟雾浓度值必须得测出气敏感测量器的电阻值大小而传感器采集的是负载电阻的电压值，为了便于下一步的处理，首先采集电压值并进行标度变换，可得下列式子。
Ax=A0+(Am-A0)*(Nx-NO)/(Nm-N0)=0+(5-0)*(Nx-0)/(255-0)=Nx/51(5-3-2)
6 系统调试
6.1 电路的调试
调试是由于各种原因对系统错误的地方做出适当调节完善。首先在整个电路安装完毕基础上再对每个元器件的参数与工作状态进行测量，而在这种测量后进行纠正，弥补各种错误缺陷使其满足我的设计需求。调试之前的工作步骤应该是先按照调试要求列举出需要测试的项目以及各自的测试步骤、调试方法和所必需的仪器等。然后再进行一系列“测量、判断、再测量”，做到手中有方法，心中有数，让设计达到预想的功能和指标上，保证本次测试任务流畅完成。
6.2 调试方法
因为本设计的电路系统都较为简单，而我选择在每个模块焊接完成后才开始进行第一次预先测试。按照原理图功能分成几个单元大概是烟雾传感、红外传感、空气质量检测模块和报警模块等再安装调试。最后基于单元电路测试完毕后逐渐扩大范围进行整装调试，最后完成整机调试。
（1）通电前检查
有关于电路安全问题，更要谨慎处理。电路板焊接完毕后,不可立马通上电。第一步要仔细查看实物连线是否和电路原理图上所画一致，包括接错的线，漏掉的、多出来的线，和短路部分，短路部分一定要重视。当然还要检查元件两端参数，查线时最好用指针式万用表或数字万用表的蜂鸣器检查,避免出现接触不良现象。而且一定要先开电源再接电路，防止集成电路受到电压过大冲击。
（2）单元电路调试
先明确本单元的调试要求，在对单元电路进行调试，这是必须基本达到的。电路原理图的信号流向在哪儿，调试顺序就应根据它而定。以便于划分整个电路为几部分再对它们分步骤调试，可将之前调试电路结果的输出端作为下一个调试电路的输入端，这样就可保证此调试更加顺利与便捷。单元调试有两种，分为静态和动态。静态调试理论解释指在正常情况下测试有源元器件的静态工作点和电路的各个电位点。通过它们的测试情况，我们就可以即时发现被毁坏的重要部件。而利用上一级的输出信号或本身的信号，就可测试出单元电路的各项指标，如信号幅度值、机器上波形的形状、它们电位的相位关系以及频率赫兹等。最后，我们要将静动态各自测试的结果结合来观察，然后对照此设计的设计指标要求是否一致。求同存异、精益求精再深入分析，得出最合理的设计电路和参数修正的最终结果。最后在本次调试过程中应根据每阶段的结果做好详细分表记录。
（3）整机联调
在单个模块分步调试下，整体性能并不一定能达到预期的效果，基于此考虑，我必须对整个电路进行整个调量测试。主要做法是首先测试一下动态性能，手动观察测量并将测量结果与设计指标一一比较，然后找出相应问题和对应解决方案，最后每部分的电路和参数都要再进行调整修正一遍，直到所完成的电路性能完全符合设计所要求。
6.3 程序调试和分析
在硬件条件支持的情景下，将Proteus设计的电路和kei1编写的程序编译成可被芯片识别的s51文件。利用PC机将其写入Proteus程序框图芯片进行仿真测试，并对误差进行修正，表明最终调试成功。Kei1编译器成功地使用keil生成hex文件，然后Proteus调用keil的hex文件进行仿真。
（1）编译成功后，模拟开始进入火灾和防盗报警模式。
（2）当火灾温度大于或等于某一温度时，启动火灾警报。
（3）当烟雾浓度大于或等于某值时，启动火灾报警。
（4）当检测到非法入侵时，启动报警系统。
（5）当未检测到非法入侵或火灾警报时，LED亮起绿色，表示正常工作。
结论
通过这次毕业设计，我深刻认识到学好专业知识的重要性，理解了理论联系实际的意义，检验了大学四年的学习成绩。虽然在这个设计中，知识的运用和衔接还不够熟练。但我会继续努力，在今后的工作和学习中不断提高。今后，我将继续深化自己的理论基础和实践能力，在今后的工作和学习中取得更大的进步。在本次设计过程中由于时间仓促和本身实力不足，有很多地方难免不能顾全。但在以后的无论是学习还是工作，我都会以最严格的方式要求自己力求做到完美。回头再看看我的课题设计，不仅功能方面可以扩展。若可以加上其他功能例如：自动灭火设备、反馈信息通知给用户等，都可以提高本设计的用途广度。
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