基于单片机的智能火灾报警系统(本科毕业设计)(编辑修改稿)

基于单片机的智能火灾报警系统(本科毕业设计)(编辑修改稿)内容摘要：

XTAL1 也表示为时钟电路引脚，与 XTAL2 不同之处在于该引脚可以接到外部晶体和微调电容的另一端。 在单片机工作之中，它可以表示为电路反向放大器的输入端。 如果我们使用外部时钟的时候，这个引脚就必须接到地，该引脚一共有19 脚。 RST 可以表示为复位信号输入端引脚，该引脚在输入为高电平时才有效果，在低电平时无效。 所以只有在 RST 引脚的输入端的机器周期为高电平的时候， RST引脚才能够完成复位操作。 该引脚一共有 9 脚。 ALE/PROG 引脚可以表示为 地址锁存允许信号端。 该脉冲信号的值为正值。 当STC89C52 单片机访问片外 RAM 的时候，引脚 ALE 的 输 出信 号 为空之锁存地址低八位的信号。 在 STC89C52 单片机访问片外 ROM 的时候，每当 STC89C52 单片机取值一次就会失去一个脉冲。 通常情况下人们如果想知道该芯片是否损坏，就可以使用示波器查看 ALE引脚有没有输出脉冲信号，如果没有输出信号的，则 STC89C52芯片基本上来说是没有问题的。 该引脚一共有 30 脚。 PSEN 引脚我 们可以表示为程序存储允许输出信号，在访问片外 RAM 时，这个引脚的输出脉冲可以作为片外 ERROM/ROM 的选通信号，该输出脉冲信号值为负值。 STC89C52 单片机在从外部 ERROM/ROM 读取指令的期间中，在一个周期的过程之中PSEN 可以有效两次。 但是 STC89C52 单片机在访问片外 RAM 时，则需要少生成两次脉冲信号，该信号的值为负值。 通常的情况下我们如果要知道 AT89C52 系统上电后单片机到 ERROM/ROM 中能不能正常的读取指令码，就可以从示波器看 PSEN端有没有脉冲的输出。 如果有脉冲输出的话那么就基本上 能够说明 AT89C52 系统工作是正常。 该引脚一共有 29 脚。 EA/VPP 可以分别表示为外部程序存储器地址允许输入端的引脚和固化编程电压输入端引脚。 当外部程序 RAM 地址允许输入端的引脚接高电平的时候，STC89C52 单片机只会访问片内 ERROM/ROM 并执行指令。 但是当 STC89C52 单片机的数值超过 OFFFH 值的时候， STC89C52 单片机就将会自动转向执行片外 RAM 的程序。 当输入的信号存储器地址允许输入端的引脚接低电平时，那么 STC89C52 单片机就会只访问外部 ERROM/ROM 并且也会执行 外部程序 RAM 中的指令，而且并不用管单片机中是否有片内 RAM 程序。 然而如果对于对于 ROM 的 8031 或 8032 单片机，因为 ROM 的 8031 或 8032 单片机之中没有芯片，那么我们就必须向外扩展 ERROM，那么在这个时候我们就必须将 EA 引脚接到地。 但是如果我们使用的是有片内 ROM 的 STC89C52 单片机时，也要使 EA 引脚接地。 该引脚一共有 31 脚。 I/O 引脚可以表示为输入 /出端口引脚，该引脚中包括 P0， P1， P2， P3 四个端口。 P0 口可以表示为一个漏极开路的八位双向输入 /输出端口。 P1 口可以表示为一个八位准双 向输入 /输出端口。 P2 口不仅可以表示为地址总线输出地址高八位，而且也可以做为平常的输入 /输出端口使用。 P3 口可以表示为一个双功能口，该引脚不仅可以做为平常的输入 /输出口用而且该输入 /输出端口也可以按每位定义实现第二功能操作。 详情可以从以下的表中看出来。 表 1 P3 口的第二功能表 我们在测量温度的时候，需要设计测温电路，那么我们就需要用到温度传感器，对于温度传感器的选择是非常之重要的，在如今的社会，人们已经研发出了很多种的温度传感器，而每种温度传感器在不同的系统之中都有其不同的优点和缺点，以下我们针对两种温度传感器进行比较，其中一种为 PT100 温度传感器，另一种为 DS18B20 温度传感器，然后我们选择一种适用于本文设计的温度传感器。 方案 1： 方案一我们选择 PT100 温度传感器。 PT100 温度传感器测量温度的时候我们通常是利用铂电阻的阻值随温度改变而变化的思路 ,而且稳定性也非常的好、精确度也非常的精确，并且这种传感器可以忍受高压。 但是缺点就是这种温度传感器使用起来非常的复杂。 方案 2： 方案二我们选择 DS18B20 温度传感器。 DS18B20 温度传感器的输出总线的方式是通过 “ 一线 ” 总线这种独特的方式。 这种独特的输出总线的方式不仅可以使多个 DS18B20 温度传感器可以方便地形成一个传感器网络，而且 DS18B20 温度传感器在测温时候的精度方面、转换时候的时间等方面相对于其他的温度传感器都有了非常大的进步。 综上所述，我们通过两种温度传感器的比较， DS18B20 温度传感器不仅可以直接输出温度值，而且不需要进行过多的校正，因此，对于温度传感器的选择，我们选择 DS18B20 温度传感器。 3 系统的硬件电路 单片机最小系统 如果要使单片机进行正常的工作， 那么构成单片机电路最基础的的就是单片机最小系统，单片机最小系统如下图所示。 单片机最小系统的电路包括单片机电路、复位电路和时钟电路。 STC89C52 单片机的正常的工作电压为 ,因此我们通常在给单片机接入电源时一般接入的为 5V 的直流电源。 我们通常会通过单片机的电源端的 VCC引脚接入 +5V 电源，而单片机中的接地端的 VSS 引脚在通常情况下则会接地。 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1U1Y112MC2 C3 VCCGNDR1510KC1 10uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P23P24P25P26P27P32P33 图 3 单片机最小系统 复位电路一般来说就是确定单片机在开始工作时的状态，即使单片机完成启动的一个过程。 打开电 源的开关时单片机便会产生一个复位信号，从而进一步完成启动并且进一步确定单片机的起始工作状态。 当单片机系统在运行的过程之中，有时候单片机系统可能会因为某些原因从而导致死机或者跑飞的现象，通常在这个时候我们都会按下复位按钮使单片机系统中的程序从头开始执行。 复位通常有两种方法其中一种为上电自动复位另一种为外部按键手动复位，一般情况下单片机系统在时钟电路的工作之后，在复位端出连续的输出两个周期的高电平时，这时单片机系统就会完成复位操作。 而在本设计之中我们所采用的复位方法是外部手动复位。 单片机的 时钟电路与复位电路设计 我们在 本次设计的系统之中我们采用 STC89C52 系列的单片机， STC89C52 系列的单片机相对比其他系列的单片机来说具有很多的优点。 在该单片机中不仅资源相对比其他单片机要多的很多，而且对于系统的执行速度也要快得多。 STC89C52 单片机内部也集成了看门狗电路，使这种单片机具有很强的抑制干扰的能力。 如下图所示为本单片机系统的时钟电路和复位电路。 12XTAL30pFC130pFC2GND10uFCRST10KR1VCC GNDResX1X2 图 4 时钟电路 图 5 复位电路 由于 STC89C52 单片机输入 /输出端口中的 P0 端口没有上拉电阻，表示为高电阻状态， 从而并不能使 STC89C52 单片机正常地输出高 /低电平，因此该输入 /输出端 口在使用的过程之中必须外接一个上拉电阻。 烟雾检测 AD 采集电路 我们在烟雾检测的过程之中通过采用 MQ2 半导体烟雾传感器。 并且经过ADC0832 芯片经过采集之后便可以得到各种烟雾浓度下的信号。 因此我们根据这种设计可以设计出一种理想状态下的烟雾强度报警信号。 这种烟雾检测 AD 采集电路如下图所示： CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC81ADC0832GNDVCCP34P33P32123 456U2VCCR175GNDR141Kyinwuyinwu 图 6 烟雾浓度采集电路 显示模块 我们在 显示模块的过程之中通过数码管进行显示，显示模块的电路如下图所示： 图 7 数码管显示 声音报警电路 通常情况之下声音报警电路会经过三极管基极串连一个电阻并且会与单片机之中的 P3 端口之中的 端口进行连接，从而使单片机系统控制蜂鸣器是不是需要报警。 图 8 声音报警电路图 按键控制电路 在本次设计之中我们针对本电路一共设置了四个按键，一个设置键、一个加键、一个减键、一个紧急报警键，当我们在生活中遇到紧急的情况的时候，便可以迅速按下按键 之中的紧急报警键，在这个时候蜂鸣器便会进行报警。 按键控制电路的电路图如下图所示： 图 9 消音按键连接电路图 电源模块 因为在本次针对烟雾报警系统之中对于供电系统我们采用的事电池供电，因此我们比较了两种供电系统对本系统进行供电，它们都有各自的优缺点。 方案 1： 方案一中我们使用 5V 蓄电池为我们所设计的系统进行供电。 通常情况下蓄电池不仅具有很强大的电流驱动能力而且也具有很平稳的的电压输出的能力。 但是蓄电池的缺点及时体积相对于其他供电系统太过于庞大，在小环境的报警器中使用起来相当的不方便。 方案 2： 方案二中我们采用三节 V 的干电池互相串联那么便得到了共 的干电池做电源，我们通过实验验证该单片机系统在工作的时候，各种器件所需要的电压都能够满足该单片机系统的需求，而且电池更换起来也极为方便。 综上所述，我们针对单片机系统的供电系统采用第二种方案。 图 10 电源接口电路 温度传感器 (DS18B20)电路 DSl8B20 简介 DSl8B20温度传感器是全球著名的 DALLAS半导体公司生产并推出的一款新型的温度传感器，该温度传感器是继 DSl820 温度传感器之后最新推出一款新型的 智能温度传感器。 DSl8B20 温度传感器相对于传统的热敏电阻有很多的优点，这种温度传感器不仅可以直接读出被测量的温度，而且也能够根据系统的需要从而通过编程可以达到数字直读方式。 而且我们可以从 DSl8B20 温度传感器读出或者写入信息仅仅可以用一根口线 用来读写，温度变换功率来源于数据总线，而且总线也可以向 DSl8B20 温度传感器进行供电，并不需要加入其他的电源。 所以我们在应用 DSl8B20 传感器的过程之中不仅可以让单片机系统中的结构更加趋向于简单，而且在这种温度传感器的可靠性也非常的高。 本文设计不仅向我们介绍了基于 DS18B20 温度传感器的温度测量中所应用的单片机控制系统的构成、不且也向我们系统的介绍了设计的方案和所用到到的程序设计的过程。 DS18B20 温度传感器进行多点温度测量的单片机系统的控制的核心采用 AT89C52 单片机进行控制的，并且以 DS18B20 作为被控制的对象，单片机系统中熟知的显示我们采用数码管进行显示，并且在单片机系统的设计过程之中我们也用到了 C 语言来实现单片机系统所要求的各种功能。 DSl8B20 温度传感器我们用到了 3 脚 PR35 封装和 8 脚SOIC 封装 . 如下图所示我们可以看出 DS18B20 温度传感器中的各个管脚的排列： 图 11 DS18B20 的管脚 DS18B20 温度传感器的各个引脚说明如下： GND 引脚可以表示为接地引脚； DQ 引脚可以表示为数据 输入 /输出端口引脚； VDD 引脚可以表示为所接电源的引脚； NC 引脚可以表示为空脚； DSl8B20 的内部 RAM 包括两个 RAM，其中一个表示为高速暂存 RAM，另一个为可电擦除的 EEPRAM。 可电擦除的存储器。