基于单片机的火灾应急照明系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的火灾应急照明系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

统的工作原理是：先通过传感器将现场的温度、烟雾等非电信号转为电信号，调理电路将传感器输出的电信号进行调理（放大、滤波等），使之满足 烟雾 温度 信号处理电路 A/D 转换电路 单片机 火灾应急照明 数据采集模块 传 感 器 放 大 电 路 A/D转换 单片机 状态指示灯 应急灯 按键 通过串口通信发 送火灾信号 基于单片机的火灾应急照明系统设计 A/D 转换的要求，最后由 A/D 转换电路完成由温度传感器和烟雾传感器输出的模拟信号到数字信号的转换，单片机判断现场是否 发生火灾。 如果发生火，系统将打开应急照明。 系统软件总体构架 为了便于系统维护和功能扩充，采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。 本系统主要包括数据采集子程序、火灾判断与报警子程序等，系统程序流程如下图 24 所示。 图 24系统程序流程图 为了降低误打开应急照明率，系统采用多次采集、多次判断的方法。 每次数据采集后根据得到的数据对现场情况进行判断，然后综合多次判断结果做出最终的火情判断。 主程序是一个无限循环体 ，其流程是：首先在上电之后系统的各部分，包括单片机各个端口输入输出的设置、外围驱动电路和数据存储电路等完成初始化，其次是对芯片内的程序进行初始化，接下来执行火灾应急照明系统中的数据采集任务，数据通信任务和查询判断任务。 初始化 烟雾温度信号采集判断 应急照明 手动复位 是否正常 是 是 基于单片机的火灾应急照明系统设计 3 火灾应急照明系统硬件设计 系统核心芯片选择 传感器介绍 温度传感器 选择合适的温度和烟雾传感器是准确报警的前提，综合考虑各因素，本文选择集成温度传感器 AD590 和气体传感器 TGS202 用作采集系统的敏感元件。 由于 AD590 是电流型温度传感器，他的输 出同绝对温度成正比，即 1μA/k，而数模转换芯片 ADC0809 的输入要求是电压量，所以在 AD590 的负极接出一个 1kΩ的电阻 R和一个 100Ω的可调电阻 W ，将电流量变为电压量送入 ADC0809。 通过调节可调电阻，便可在输出端 VT 获得与绝对温度成正比的电压量，即 10 mV/K，应用电路如图 31所示。 图 31 AD590应用电路图 气体传感器 火灾中气体烟雾主要是 CO2 和 CO。 TGS202 气体传感器能探测 CO CO、甲烷、煤气等多种气体 ,他灵 敏度高 ,稳定性好 ,适合于火灾中气体的探测。 如图 32 所示 ,当 TGS202 探测到 CO2 或 CO 时 ,传感器的内阻变小 ,VA迅速上升。 选择适当的电阻阻值 ,使得当气体浓度达到一定程度 (如 CO 浓度达到 0106%)时 ,VA 端获得适当的电压。 基于单片机的火灾应急照明系统设计 图 32 TGS202应用电路图 芯片 图 33 为 80C51 的引脚图。 P 0. 0 /A D 039P 0. 1 /A D 138P 0. 2 /A D 237P 0. 3 /A D 336P 0. 4 /A D 435P 0. 5 /A D 534P 0. 6 /A D 633P 0. 7 /A D 732P 2. 0 /A 821P 2. 1 /A 922P 2. 2 /A 1023P 2. 3 /A 1124P 2. 4 /A 1225P 2. 5 /A 1326P 2. 6 /A 1427P 2. 7 /A 1528P 3. 0 /R X D10P 3. 1 /T X D11P 3. 2 /IN T 012P 3. 3 /IN T 113P 3. 4 /T 014P 3. 5 /T 115P 3. 6 /W R16P 3. 7 /R D17X T A L 119X T A L 218R S T9P S E N29A L E30EA31P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78... 图 33 80C51芯片的引脚图 下面按引脚功能分为 4 个部分叙述各个引脚的功能。 （ 1）电源引脚 VCC 和 VSS VCC（ 40脚）：接 +5V 电源正端； VSS（ 20脚）：接 +5V 电源正端。 （ 2）外接晶振引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 脚）：接外部石英晶体的一端。 在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时，对于 HMOS 单片机，该引脚接地；对于 CHOMS 单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。 XTAL2（ 18 脚）：接外部晶体的另一端。 在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。 当采用外部时钟时，对于 HMOS 单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。 对于 CHMOS 芯片，该引脚悬空不接。 （ 3）控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP 等 4种形式。 （ A） RST/VPD（ 9 脚）： RST 即为 RESET， VPD 为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。 当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两基于单片机的火灾应急照明系统设计 个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。 当 VCC 发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源 VPD（ +5V）为内部 RAM 供电，以保证 RAM中的数据不丢失。 （ B） ALE/ P （ 30脚）：当访问外部存储器时， ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在 P0口的低 （ C） PSEN(29 脚 ):片外程序存储器读选通输出端 ,低电平有效。 当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期 PESN 两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。 当访问外部数据存储器期间， PESN 信号将不出现。 （ D） EA/Vpp（ 31 脚）： EA为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。 当EA 端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器 4KB（ MS— 52 子系列为 8KB）。 若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。 当 EA 端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。 对于片内含有 EPROM的单片机，在 EPROM 编程期间，该引脚用于接 21V 的编程电源 Vpp。 （ 4）输入 /输出（ I/O）引脚 P0口、 P1 口、 P2口及 P3口 (A)P0 口（ 39脚～ 22 脚）： ～ 统称为 P0 口。 当不接外部存储器与不扩展 I/O 接口时，它可作为准双向 8位输入 /输出接口。 当接有外部程序存储器或扩展 I/O 口时， P0口为地址 /数据分时复用口。 它分时提供 8位双向数 据总线。 对于片内含有 EPROM 的单片机，当 EPROM 编程时，从 P0 口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。 (B)P1 口（ 1脚～ 8脚）： ～ 统称为 P1口，可作为准双向 I/O 接口使用。 对于 MCS— 52子系列单片机， 和 还有第 2功能： 口用作定时器 /计数器 2 的计数脉冲输入端 T2； 用作定时器 /计数器 2的外部控制端 T2EX。 对于 EPROM 编程和进行程序校验时， P0 口接收输入的低 8 位地址。 (C)P2 口（ 21脚～ 28 脚）： ～ 统称为 P2口，一般可作为准双向I/O 接口。 当接有外部程序存储器或扩展 I/O 接口且寻址范围超过 256个字节时， P2 口用于高 8位地址总线送出高 8 位地址。 对于 EPROM 编程和进行程序校验时， P2口接收输入的 8位地址。 (D)P3 口（ 10脚～ 17 脚）： ～ 统称为 P3 口。 它为双功能口，可以作为一般的准双向 I/O 接口，也可以将每 1位用于第 2 功能，而且 P3 口的每一条引脚均可独立定义为第 1功能的输入输出或第 2功能。 P3 口的第 2功能基于单片机的火灾应急照明系统设计 见下表 31 所示。 表 31 P3口的第 2功能 引脚 第二功能 RXD（串行口输入端） TXD（串行口输出端） INT0（中断 0请求输入端，低电平有效） INT1（中断 1请求输入端，低电平有效） T0（定时器 /计数器 0计数脉冲端） T1（定时器 /计数器 1计数脉冲端） WR(数据存储器写选信信号输出端，低电平有效 ) RD（数据存储器读选通信号输出端，低电平有效） 综上所述， MCS— 51 系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点： 1).单片机功能多， 引脚数少，因而许多引脚具有第 2 功能； 2).单片机对外呈 3总线形式，由 P P0 口组成 16位地址总线；由 P0口分时复用作为数据总线。 在单片机控制系统中，控制或测量对象的有关变量，往往是一些连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、位移、速度等物理量。 但是大多数单片机本身只能识别和处理数字量，因此必须经过模拟量到数字量的转换 (A/D 转换 )，才能够实现单片机对被控对象的识别和处理。 完成 A/D 转换的器件即为 A／ D转换器。 ADC0809 是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8通道 ， 8位逐次逼近式A/D 转换器，其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换，是目前国内应用最广泛的 8 位通用 A/D 芯片。 芯片引脚图如图 34所示 , 内部结构图如下图 35所示。 基于单片机的火灾应急照明系统设计 IN 026m s b 2 1212 220IN 1272 3192 418IN 2282 582 615IN 312 714ls b 2 817IN 42E O C7IN 53A D D A25IN 64A D D B24A D D C23IN 75A L E22re f。