基于單片機的煙霧報警器的設計

1、 本科畢業(yè)論文（設計）題目：基于單片機的煙霧報警器的設計姓 名： 韋阿俊 學 號： 1042051334 專 業(yè)： 電子信息工程 院 系： 電子通信工程學院 指導老師： 秦永平 職稱學位： 副教授碩士 完成時間： 2014年5月 教務處制安徽新華學院本科畢業(yè)論文（設計）獨創(chuàng)承諾書本人按照畢業(yè)論文（設計）進度計劃積極開展實驗（調查）研究活動，實事求是地做好實驗（調查）記錄，所呈交的畢業(yè)論文（設計）是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據我所知，除文中特別加以標注引用參考文獻資料外，論文（設計）中所有數(shù)據均為自己研究成果，不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本

2、研究所做的工作已在論文中作了明確說明并表示謝意。畢業(yè)論文（設計）作者簽名： 日期： 安徽新華學院2014屆本科畢業(yè)論文（設計）基于單片機的煙霧報警器的設計摘 要隨著社會和經濟的發(fā)展，防火工作無疑變得越來越重要了，但是目前國內的許多研發(fā)都在專注大型場所的火災報警。因此，我們很有必要設計一種結構簡單、經濟實用的家庭煙霧報警器來滿足市場的需求?；诠┘彝ナ褂玫臒熿F報警器應該具備的基本要求和功能，因此設計了一種比較合理適用的煙霧報警器。該設計以單片機stc89c52和傳感器mq-2作為煙霧報警器的核心元器件，并配合其它元器件來實現(xiàn)聲音報警等功能。設計中選用stc89c52單片機作為控制器，選用mq-2

3、型半導體可燃氣體敏感元件傳感器來實現(xiàn)煙霧的檢測。煙霧報警器主要由模數(shù)轉換電路、單片機控制電路、聲音報警電路、煙霧信號采集及前置放大電路、安全保護電路和顯示電路構成，設計比較合理并且價格低廉、簡單易懂，使單片機在整個煙霧報警器系統(tǒng)控制中得到了較為充分的應用，并且具有很高的的實用價值。論文主要針對煙霧報警的各個功能以及組成部分進行詳細的介紹和說明，并對其外圍設備電路和主控電路之間的接口連接方式，以及系統(tǒng)軟件設計進行了重點的講解和分析。關鍵字： 煙霧報警器；單片機；傳感器 the design of smoke alarm based on mcuabstractwith the developme

4、nt of society and economy, fire prevention is becoming more and more important. however, many of the r&d in china focus on fire alarm for large scale places at present. therefore, it is necessary to design a economical and practical family smoke detector of simple structure to meet the demand of the

5、 market. based on the basic requirements and functions of smoke alarm for family use, this applicable smoke alarm is designed.taking stc89c52 mcu and mq-2 sensor as the core components, the smoke alarm can realize the function of sound alarm and other functions with the help of other components and

6、parts.in this design, stc89c52 mcu is chosen as the controller and mq-2 semiconductor inflambale gas sensitive component is used to realize the smoke detection. the device is mainly composed of analog-to-digital conversion circuit, mcu control circuit, voice alarm circuit, smoke signal acquisition a

7、nd preamplifier circuit, protection circuit and display circuit. the design at a low cost is rational and easy to understand. by making full use of mcu in the system control of the device, the design is of great practical value. providing detailed introduction and explanation to the functions and co

8、mpositions of the smoke alarm, the paper elaborates on and analyzes the connection interface between the peripherals and major control circuits and the design of system software.key words：the smoke alarm；mcu； sensorii目 錄1 緒 論11.1 課題背景11.2 設計概述11.3 設計任務分析22 總體方案設計32.1 煙霧傳感器的介紹42.1.1 mq-2半導體氣體煙霧傳感器42.

9、2 stc89c52單片機簡介52.2.1 單片機的引腳功能描述52.3 溫度采集模塊63 系統(tǒng)的硬件電路83.1 單片機最小系統(tǒng)83.2 單片機的時鐘電路與復位電路設計93.3 煙霧檢測ad采集電路103.4 顯示模塊103.5 聲音報警電路113.6 按鍵控制電路123.7 電源模塊123.8 溫度傳感器(ds18b20)電路133.8.1 dsl8b20具體參數(shù)143.8.2 dsl8b20接口電路154 系統(tǒng)軟件的設計174.1 stc89c52系列單片機開發(fā)工具174.2 系統(tǒng)主程序設計及流程圖174.2.1 主程序初始化流程圖194.2.2報警子程序設計及流程圖194.2.3 按鍵

10、輸入設計子程序流程圖205 調試225.1 軟件調試的步驟225.2 硬件調試的步驟235.3 調試過程中遇到的問題及解決方法236 總 結25致 謝26參考文獻27附 錄28安徽新華學院2014屆本科畢業(yè)論文（設計）1 緒 論1.1 課題背景由于科技的發(fā)展以及工農業(yè)生產，越來越多的隱患也將隨之而產生。為了早期發(fā)現(xiàn)和通報火災，減少和防止火災危害，防止火災引起的燃燒和爆炸等事故，造成嚴重的人員傷亡以及經濟損失，以及影響社會主義現(xiàn)代化建設。為了預防和減少該事故的發(fā)生，那就一定要采用先進可靠的儀表進行安全檢測，實時檢測煙霧的濃度，才能及早地發(fā)現(xiàn)隱患，隨之采取強有力的措施，從而避免該類事故的發(fā)生，這樣

11、才能保證家庭及工業(yè)生產的安全。因此，智能煙霧檢測系統(tǒng)將成為一個重要的研究領域。1.2 設計概述煙霧報警器系統(tǒng)的兩大核心:單片機及煙霧傳感器。單片機在傳感器和報警器中起著橋梁樞紐作用，在工農業(yè)生產及人們的日常生活中已深入應用，隨著社會的發(fā)展需求，各種類型的單片機應運而生。單片機傳感器和報警電路設備的橋梁作用，其實是器件級計算機系統(tǒng)，也就是微控制器和微處理器。由于單片機成本低而且體積也較小，所以絕大數(shù)的電子系統(tǒng)中都有單片機的存在。同時，單片機也可以用在報警檢測系統(tǒng)中，及時發(fā)現(xiàn)隱患，讓人們有足夠的時間來采取相應措施，因此智能煙霧報警器在生活已經工業(yè)生產中起到了至關重要的作用。傳感器好比人的鼻子，是信

12、息時代的感官器件，“鼻子”的靈敏度直接導致了系統(tǒng)的反應速度。20世紀80年代曾被美國成為傳感器時代，而在日本，傳感器被稱為十大技術之一。因此，根據煙霧報警器的需求，選擇一款經濟實用，反應靈敏的單片機和傳感器是至關重要的。在該論文中，stc89c52單片機和mq-2半導體氣體煙霧傳感器是本設計的兩大核心器件。1.3 設計任務分析本篇論文是煙霧報警器的設計：(1) 對系統(tǒng)進行整體規(guī)劃和結構設計。(2) 以stc89c52單片機為中央處理器，對硬件電路進行設計和改進，讓其功能更加完善。系統(tǒng)硬件電路主要分為數(shù)據收集、聲音報警電路、狀態(tài)指示燈電路、數(shù)碼管顯示電路部分。 (3) 系統(tǒng)的軟件編制。按照軟件實

13、現(xiàn)的功能，主要分為主程序、初始化子程序、濃度顯示子程序、報警子程序、報警限值設置子程序。在程序的編寫過程中，為了方便后期的改進及維護，因此加了詳細的注釋。(4) 硬件電路和軟件的綜合調試。 2 總體方案設計煙霧報警器是能夠檢測出環(huán)境中的煙霧濃度過高時，并具有安全報警功能的儀器。該煙霧報警器的基本組成部分應包括：字符顯示電路、單片機控制電路、信號采集模數(shù)轉換電路、安全保護電路和聲光報警電路等部分組成。為了適應工業(yè)和家庭等場所對易爆易燃等安全性的要求，設計出來的煙霧報警器應該具有明顯的報警作用。報警器采用延時的工作方式，煙霧檢測報警器以stc89c52單片機為控制核心，選用mq-2半導體氣體煙霧傳

14、感器采集煙霧濃度信息，配合外圍電路構成煙霧報警系統(tǒng)。該設計包括軟件和硬件兩個部分。從設計的要求來分析該設計須包含如下結構：煙霧檢測部分、stc89c52單片機主控部分、報警部分，ad采集四大部分。電路總題框圖如圖2.1所示： 電源開關 電源 stc89c52 單片機ad采集電路顯示電路報警電路按鍵控制 圖2.1 總體設計框圖處理器是采用的51系列單片機stc89c52。整個系統(tǒng)都是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。煙霧檢測探頭能將檢測到的煙霧變成電信號，然后送出模擬信號，再給ad采集電路采集。在單片機內，經軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出煙霧報警狀態(tài)控制信號。驅動蜂鳴器及報警指示燈報警。2.1 煙霧傳感

15、器的介紹煙霧傳感器就是一個能將空氣中的煙霧濃度變量轉換成有一定對應關系的輸出信號的裝置2。而煙霧傳感器就是通過監(jiān)測環(huán)境中煙霧濃度來實現(xiàn)火災防范的。當煙霧探頭接觸到煙霧或者其他特定的氣體時，煙霧探頭內部阻值發(fā)生變化，產生一個模擬值，從而對其進行控制。煙霧傳感器利用煙霧敏感元件的電阻受煙霧（主要是可燃顆粒）濃度影響阻值變化的原理向單片機發(fā)送煙霧濃度相應的模擬信號，單片機從而對其進行控制9。2.1.1 mq-2半導體氣體煙霧傳感器mq-2半導體傳感器是以清潔空氣中電導率較低的金屬氧化物二氧化錫(sno2)為主體的n型半導體氣敏元件10。當空氣中的煙霧濃度增高時，傳感器的電導率也會隨之而增加。mq-2

16、傳感器具有一般半導體煙霧傳感器的一些優(yōu)點，如抗干擾能力強、輸出信號大、靈敏度高、響應和恢復時間短、電導率變化大、工作穩(wěn)定和壽命長等優(yōu)點，在市面上應用相當廣泛7。mq-2傳感器技術指標見表2-1。表2-1 mq-2的一些技術指標加熱電壓（vh） ac或dc 50.2v 回路電壓（vc）負載電陰（rl）清潔空氣中電阻 （ra） 靈敏度（s=ra/rdg）響應時間(trec)恢復時間(trec)元件功耗檢測范圍使用壽命最大dc 24v2k2000 k4(在1000ppmc4h10中)10s30s0.7w5010000ppm2年 由于測量范圍和物理量的不同，傳感器的結構和工作機理就不同。煙霧傳感器大多

17、數(shù)輸出的電信號是模擬信號。當輸入的信號強度符合a/d轉換器的輸入級別時，那么就不用放大器放大了；反之 ，就需要放大器對其進行放大。所以mq-2傳感器要想把采集到的信號發(fā)送給單片機，那就必須要經過a/d轉換器將其轉換成單片機可以識別的電信號。 設計時應注意，氣敏元件開機通電時，其內阻很小，但經過一段時間后，就能恢復到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，qm-2氣體傳感器需開機預熱幾分鐘，才可投入使用，以免造成誤報。2.2 stc89c52單片機簡介 stc89c52是一種高性能、低功耗的cmos8位微控制處理器，具有8k可編程flash存儲器15。使用非易失性的高密度儲器技術制造，并能夠與工業(yè)80c51產品引

18、腳和指令完全兼容。在單芯片上，不僅可以在系統(tǒng)可編程flash，而且擁有靈巧的8位cpu，使得stc89c52在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中不可缺少。stc89c52具有如下標準功能：256字節(jié)ram，8k字節(jié)flash，32位i/o 口線，2個數(shù)據指針，看門狗定時器，三個16位定時器/計數(shù)器，全雙工串行口，一個6向量2級中斷結構，片內晶振及時鐘電路16。另外，stc89c52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、串口、計數(shù)器/定時器、中斷繼續(xù)工作。在掉電保護模式下，ram內容能夠被保存，振蕩器被凍結，單片機停止一切工作，直到下一個硬件復位或中

19、斷為止。這一模塊以單片機為核心把程序燒進去然后外圍接上振蕩電路、復位電路、led顯示電路、鍵盤控制、報警電路等子模塊。2.2.1 單片機的引腳功能描述下面對stc89c52各引腳的功能進行較為詳細的介紹：(1) 電源引腳vcc和vssvcc(40腳)：電源端為+5v vss(20腳)：接地端。 (2) 時鐘電路引腳xtal1和xtal2xtal2(18腳)：接外部晶體和微調電容的一端。xtal1(19腳)：接外部晶體和微調電容的另一端。在片內，它是振蕩電路反向放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地。 (3) 控制信號腳 rst ，ale/psen 和ea。rst(9腳)：rst是復位

20、信號輸入端，高電平有效。在此輸入端保持兩個機器周期(24個時鐘振蕩周期)的高電平時，就可以完成復位操作。ale/prog（30引腳）：地址鎖存允許信號端。psen（29腳）:程序存儲允許輸出信號引腳。 ea/vpp（31腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。(4) i/o（輸入/輸出端口，p0，p1，p2，p3）p0口：p0口是一個漏極開路的8位準雙向i/o端口。p1口：8位準雙向i/o端口。p2口：即可以做地址總線輸出地址高8位，也可以做普通i/o用，（此時為準雙向口）。p3口：雙功能口，即可以做普通i/o口用（此時為準向口，也可以按每位定義實現(xiàn)第二功能操作）。見表2-2。

21、表2-2 p3口的第二功能表18引腳第二功能p3.0rxd （串行輸入口）p3.1txd （串行輸出口）p3.2int0（外部中斷0）p3.3int1（外部中斷1）p3.4t0（定時器0外部中斷）p3.5t1（定時器1外部中斷）p3.6wr（外部存儲器寫選通）p3.7rd（外部存儲器讀寫通）2.3 溫度采集模塊采用ds18b20作為溫度傳感器。ds18b20的數(shù)字溫度輸出通過 “ 一線 ” 總線(1-wire是一種獨特的數(shù)字信號總線協(xié)議，它將獨特的信號線和電源線復合在一起，僅使用一條口線；每個芯片唯一編碼，零功耗等待、支持聯(lián)網尋址等，是所需硬件連線最少的一種總線)這種獨特的方式，可以使多個 d

22、s18b20方便地組建成傳感器網絡，為整個測量系統(tǒng)的建立和組合提供了更大可能性14。它在測溫精度、傳輸距離、轉換時間、分辨率等方面比其他溫度傳感器有了很大的進步，給用戶的使用帶來了方便帶，并贏得了用戶的好評。3 系統(tǒng)的硬件電路3.1 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)由單片機、時鐘電路、復位電路構成。stc89c52 單片機的工作電壓范圍：4v5.5v,因此，我們通常用5v的直流電源給單片機供電。即單片機中的40腳vcc接+5v，而20腳vss接地17。復位電路：用來確定單片機的起始工作狀態(tài)，以便完成單片機的啟動過程。當單片機接通電源時，能夠產生一個復位信號，來確定單片機的起始工作狀態(tài)以及完成單片機

23、的啟動。當單片機系統(tǒng)處于正常運行時，受到來自外界的干擾，出現(xiàn)程序錯亂時，此時按下復位按鈕，其內部的程序會重新開始執(zhí)行。復位電路一般有兩種：上電自動復位和外部按鍵手動復位。該設計所采用的復位電路為外部手動按鍵復位電路，因此，需接一個上拉電阻，用來提高輸出高電平的值。時鐘電路：時鐘電路就像單片機的心臟，它能夠控制著單片機的工作節(jié)奏16。時鐘電路也可以說是振蕩電路，是它能向單片機提供正弦波信號，決定了單片機的執(zhí)行速度。xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內振蕩器。如采用外部時鐘源驅動器件，xtal2應不接。因為一個機器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個

24、振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12mhz，一個振蕩周期為1/12us。要使單片機能夠工作起來最基本的電路構成為單片機最小系統(tǒng)。如圖3.1所示： 圖3.1 單片機最小系統(tǒng)圖3.2 單片機的時鐘電路與復位電路設計本系統(tǒng)采用stc系統(tǒng)列單片機，相比其他系列單片機具有很多優(yōu)點。一般stc單片機資源比其他單片機要多，而且執(zhí)行速度快；stc系列單片機使用串口對單片機進行燒寫,下載程序較為方便；stc89c52單片機內部集成了看門狗電路；且具有很強抗干擾能力。本系統(tǒng)采用內部方式的時鐘電路和加電自復位的復位電路，如圖3.2時鐘電路及復位電路圖所示：(a) 時鐘

25、電路 (b) 復位電路圖3.2 時鐘電路及復位電路由于單片機p0口內部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高/低電平，因而該組i/o口在使用時必須外接上拉電阻5。3.3 煙霧檢測ad采集電路 煙霧檢測采用mq-2傳感器。經過adc0832采集后就可以得到各種煙霧濃度下的電壓值。從而設定出理想的煙霧強度報警值。電路如圖3.3所示： 圖3.3 煙霧濃度采集電路3.4 顯示模塊顯示采用數(shù)碼管顯示，顯示電路如圖3.4所示：圖3.4 數(shù)碼管顯示3.5 聲音報警電路電路通過三極管基極串連一個電阻與單片機p3.6端口連接從而達到控制蜂鳴器是否報警。聲音報警電路如圖3.5所示： 圖3.5 聲音報警電路圖 3

26、.6 按鍵控制電路本電路設計了四個按鍵，一個設置鍵、一個加鍵、一個減鍵、一個緊急報警鍵，當遇到緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進行報警。如圖3.6所示：圖3.6 消音按鍵連接電路圖3.7 電源模塊采用3節(jié)1.5 v干電池共4.5v做電源，經過實驗驗證系統(tǒng)工作時，單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求電源接口電路如圖3.7所示，其中p1為電池接口，sw1為電源開關，d1為電源指示燈。圖3.7 電源接口電路圖3.7 電源接口電路圖3.8 溫度傳感器(ds18b20)電路dsl8b20溫度傳感器是美國dallas半導體公司繼dsl820之后最新推出的智能改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏

27、電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據要求通過簡單的編程實現(xiàn)9l2位的數(shù)字直讀方式。溫度傳感器內部結構框圖如3.8所示： 圖3.8 dsl8b20的內部結構圖9ds18b20的內部結構主要有四部分組成：64位光刻rom、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器th和tl、配置寄存器9。ds18b20的管腳排列如圖3.9所示： 圖3.9 ds18b20的管腳ds18b20的引腳說明如下：gnd：地 dq：數(shù)據i/o vdd：電源 nc：空腳 3.8.1 dsl8b20具體參數(shù)參數(shù)特性12：(1) 多點綜合測溫能力使分布式溫度檢測應用得以簡化。(2) 獨特的單線接口只需l個接口引腳即可通信。(3)

28、需備份電源。(4) 不需要外部元件。(5) 以9位數(shù)字值方式讀出溫度。(6) 應用范圍包括恒溫控制工業(yè)系統(tǒng)消費類產品溫度計或任何熱敏系統(tǒng)。(7) 可用數(shù)據線供電。(8) 告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件溫度告警情況。(9) 在1秒(典型值)內把溫度變換為數(shù)字。(10) 測量范圍從-55至+125增量值為0.5。(11) 用戶可定義的非易失性的溫度告警設置。極限參數(shù)：(1) 運用溫度-55至+125。(2) 任何引腳相對于地的電壓-0.5v至+7.0v。(3) 焊接溫度260/l0秒。(4) 貯存溫度-55至+125。3.8.2 dsl8b20接口電路1. ds18b20控制方法

29、。ds18b20有六條控制命令：(1) 讀暫存器 beh 讀暫存器9個字節(jié)內容。(2) 溫度轉換 44h 啟動ds18b20進行溫度轉換 。(3) 復制暫存器 48h 把暫存器的th、tl字節(jié)寫到e2ram中。 (4) 讀電源供電方式 b4h 啟動ds18b20發(fā)送電源供電方式的信號給主cpu。 (5) 寫暫存器 4eh 將數(shù)據寫入暫存器的th、tl字節(jié)。 (6) 重新調e2ram b8h 把e2ram中的th、tl字節(jié)寫到暫存器th、tl字節(jié)。 2. ds18b20供電方式。ds18b20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時ds18b20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。

30、另一種是寄生電源供電方式，如圖3.1所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的ds18b20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個三極管來完成對總線的上拉。本設計采用電源供電方式， p2.3口接單線總線為保證在有效的ds18b20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個上拉電阻和stc89c52的p2.3來完成對總線的上拉。當ds18b20處于寫存儲器操作和溫度a/d變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10 s。采用寄生電源供電方式是vdd和gnd端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三狀態(tài)的。主機控制ds18b20完成溫度轉換必須經過3個步驟：(1) 初始化。(2) rom

31、操作指令。(3) 存儲器操作指令。dsl8b20接口電路如圖3.10所示：圖3.10 溫度傳感器接口電路圖4 系統(tǒng)軟件的設計4.1 stc89c52系列單片機開發(fā)工具 本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國keil software公司出品的keil c51，是51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢。 keil c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全windows界面。另外重要的一點，keil c51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 4.2 系

32、統(tǒng)主程序設計及流程圖本論文中，軟件解決的主要問題是檢測煙霧傳感器的煙霧濃度信號，然后對信號進行ad轉換，數(shù)字濾波，線性化處理，數(shù)碼管濃度顯示，按鍵功能設置，以及報警器蜂鳴警報13。 主程序流程圖如圖4.1所示：程序初始化傳感器預熱處理開始報警子程序 圖4.1 主程序流程首先要給傳感器預熱，因為mq-2型半導體電阻式煙霧傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時間預熱。程序初始化結束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。在整個報警系統(tǒng)工作中，將煙霧信號變成電信號，然后送出模擬信號，再給ad采集電路采集由單片機進行分析處理，判斷是否超過預設報警值，系統(tǒng)是否啟動報警。主程序

33、還包括led八段式數(shù)碼管濃度字符顯示功能、手動報警功能、報警濃度設定功能，中斷子程序等，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。4.2.1 主程序初始化流程圖主程序初始化流程圖如圖4. 2所示。給傳感器預熱后，程序開始執(zhí)行初始化子程序，這部分實現(xiàn)的功能包括各種i/o口輸入輸出狀態(tài)的設定、 寄存器初始化、中斷使能等。設置定時器0，選擇方式1允許外部中斷0關閉蜂鳴器結束開始熄滅數(shù)碼管圖4.2 主程序初始化流程圖4.2.2 報警子程序設計及流程圖 當煙霧濃度或溫度超過報警設定值時，報警器會發(fā)出蜂鳴聲，以提示操作人員采取安全對策，從而保障生產安全，避免火災和爆炸事故的發(fā)生。報警子程序流程圖如4.3所示：

34、ny開始信號采集讀取氣體濃度值a/d轉換是否大于預設值啟動報警蜂鳴器煙霧濃度及溫度顯示讀取溫度值圖4.3 報警子程序流程圖4.2.3 按鍵輸入設計子程序流程圖按鍵由于彈性作用的影響，在閉合及斷開均有抖動過程，從而使電壓也出現(xiàn)抖動，所以在識別按鍵時要消除抖動的影響。按鍵的識別方法采用掃描法，按鍵處理程序流程圖如圖4.4所示：n y 調用延時子程序，延時10ms去抖動調用鍵盤處理子程序提取鍵值按鍵是否閉合按鍵是否閉合結束開始y n 圖4.4 鍵盤掃描子程序流程圖5 調試5.1 軟件調試的步驟(1) 源文件的建立：使用菜單 “file-new”或者點擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項目窗口的右側打開一

35、個新的文本編輯窗口，在該窗口中輸入匯編語言源程序（4.2小節(jié)所示）。保存該文件，加上擴展名（.c），這里將文件保存為examl1.c。(2) 建立工程文件：點擊“project-new project”菜單，出現(xiàn)以個對話框，要求給工程起一個名字，我們輸入examl1，不需要擴展名，點擊保存按鈕，出現(xiàn)第二個對話框。這個對話框要求選擇目標cpu（即我們所使用的芯片型號80c51）點擊atmel前面的“+”號，展開該層，點擊其中的80c51，然后點擊確定按鈕?；氐街鹘缑?，此時，在工程窗口的文件頁中出現(xiàn)了“targ et1”，前面有 “+”號，點擊“+”展開，可以看到下一層的“source group

36、1”，這時的工程還是一個空工程，里面什么文件也沒有，需要手動把剛才編寫好的源程序加入，點擊“souce group”使其反白顯示，然后，點擊鼠標右鍵，出現(xiàn)一個下拉菜單。選中其中的“add file to group”souce group1”，對話框，要求尋找源文件，在列表框中找到examl1.c文件。雙擊examl1.c文件，將文件加入項目，注意，在文件加入項目后，該對話框并不消失，等待繼續(xù)加入其他文件，但初學時常會認為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時會出現(xiàn)對話框，提示你所選的文件以在列表中，此時點擊確定，返回前一對話框，然后，點擊”close”即可返回主界面，返回后，點擊“souce

37、goup 1”前的加號，會發(fā)現(xiàn)examl1.c文件以在其中。雙擊文件名，即打開源程序。(3) 工程的詳細設置：首先點擊左邊project窗口的target 1，然后使用菜單“proget-option for target target 1”即出現(xiàn)對工程設置的對話框，對這個對話框可謂非常復雜，共有8個頁面，要全部高清可不容易，好在絕大部分設置項取默認值就行了。設置完成以后安確認返回主界面，工程建立、設置完畢。(4) 編譯、連接：在設置好工程后，既可以進行編譯、連接。選擇菜單project-build target，對當前工程進行連接，然后在連接以產生目標代碼。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中

38、的build頁中，如果源程序有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定到出錯的位置，對源程序反復修改后，最終會得到名為examl1.hex的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中。(5) 下載examl1.hex文件到單片機中：首先，用usb轉串口數(shù)據線將單片機開發(fā)板與電腦相連，打開stc廠家的下載軟件，即stc-isp.exe，然后在step1中mcu type欄選擇單片機的型號，本設計選擇stc89c52rc，接著在step2中選擇主程序，即選擇之前生成的exam11.hex文件，然后在step3中選擇對應的com口，波特率為默認值，不對其進行操作1，在step4中值都為默認值，不對

39、其操作，最后，在step5中，點擊downlode/下載即可（注意：stc89c52rc是一款冷啟動的單片機，進行下載時必須是斷電狀態(tài)，也就是說先斷電，再點擊下載，然后再上電，在上電的一瞬間，它會監(jiān)測是否有程序下載，如果有程序下載，就進行程序下載，否則，就會執(zhí)行之前的程序）。5.2 硬件調試的步驟第一步為目測，單片機應用系統(tǒng)電路全部手工焊接在洞洞板上，因此對每一個焊點都要進行仔細的檢查。檢查它是否有虛焊、是否有毛剌等。第二步為萬用表測試，先用萬用表復核目測中認為可疑的連線或接點，查看它們的通斷狀態(tài)是否與設計規(guī)定相符，再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步為加電檢查。當系統(tǒng)加電時，首先

40、檢查所有插座或器件引腳的電源端是否有符合要求的電壓值，接地端電壓值是否接近零，接固定電平的引腳端是否電平正確。第四步是聯(lián)機檢查。5.3 調試過程中遇到的問題及解決方法在進入環(huán)境以后，遇到了很多問題，總結如下：(1) 在進入keil的調試環(huán)境以后，發(fā)現(xiàn)程序有錯。解決方法：將光標定位于需要修改的程序上，用菜單，debuginline assambly即可出現(xiàn)對話框，enter new 后面的編輯框內直接輸入需要修改的程序語句，輸入完之后鍵入回車將自動指向下一條語句，可以繼續(xù)修改，如果不在需要修改，可以點擊右上角的關閉按鈕關閉窗口。(2) 程序調試時，一些程序必須滿足一定的條件才能被執(zhí)行到。解決方法

41、：這些條件往往是異步發(fā)生或難以預先設定的，這類問題使用的單步實行方法是很難調試的，這時就要使用發(fā)哦程序調試中的另一種非常重要是方法-斷點設置。斷點設置的方法有多種，常用的是在某一程序行設置斷點，設置好斷點后可以全速運行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關變量值，以確定問題所在。在程序行設置/移除斷點的方法是將光標定位于需要設置斷點的程序行，使用菜單debug/insert/removebreakpoint設置或移除斷點（也可以用鼠標在該行雙擊實現(xiàn)同樣的功能）；debug/enable/disable breakpoint是開啟或暫停光標所在懂行的斷點功能；dubug/disale a

42、ll breakpoint暫停所有斷點；debug/kill all breakpoint清除所有的斷點設置。這些功能也可以用工具條上的快捷鍵進行設置。(3) 輸入程序時，有中文標點，用keil編譯時出現(xiàn)錯誤。解決方法：程序里有帶中文標點，用英文重輸入一遍。6 總 結煙霧檢測報警器可保障生產與生活的安全，避免火災和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產所必備的儀器，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。 本論文在對煙霧傳感器和報警技術進行深入研究的基礎上，全面比較國內外同類產品的技術特點，合理地確定系統(tǒng)的設計方案。并對儀器的整體設計和各個組成部分進行了詳細的分析和設計。 本論文設計的煙霧

43、報警器由單片機控制電路和煙霧信號采集電路兩大部分組成。根據使用環(huán)境、設計要求、成本等因素，選用mq-2型半導體電阻式煙霧傳感器。該傳感器是對以烷類煙霧為主的多種煙霧有良好敏感特性的廣譜型半導體敏感器件。它的靈敏度適中，具有恢復與響應特性好，長期工作穩(wěn)定性、抗溫濕度影響及不易受環(huán)境影響等眾多優(yōu)點。 在系統(tǒng)單片機控制電路的設計上，采用了高整合度、高性能的stc89c52單片機作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據處理能力和豐富的片內外設，實現(xiàn)了儀器的小型化和智能化。使儀器具有結構簡單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點。由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應越快，響應時間和恢復時間就越快。為提

44、高響應時伺，保證傳感器準確地、穩(wěn)定地工作，需要向煙霧傳感器持續(xù)供給5v的加熱電壓。煙霧報警器能在較寬的溫度范圍工作，可將煙霧濃度顯示用led數(shù)碼管顯示。當煙霧的濃度達到設定的濃度時，發(fā)出報警。到目前為止我的畢業(yè)設計也即將告一段落了，在這次的畢業(yè)設計中，自己也學習到了很多以前沒有經歷過的知識，讓我更加清楚了理論知識和實踐能力的差別了，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨立思考能力，進一步提高了自己在實際設計過程中研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，和一些問題的存在，并有待進一步學習和發(fā)展，讓自己在未來的工作和學習之中更快的適應和提高自己。致 謝在完成這次設計的寫作過程中，

45、我十分感謝我的指導老師。從選題到完成設計，老師一直都是很悉心的給我講解著在設計中遇到的各種問題，循循善誘，嚴格把關，幫助我開拓設計思路，并不斷地鼓舞著我，使我感到信心倍增，讓我非常積極地投入到設計中，不斷地完成設計中的一個個部分。在此，再次感謝老師在設計上不斷地給與我?guī)椭?，讓我在大學里的最后一次的學習過程中，充分感受到了自己對學習的興趣和熱情，使我能夠圓滿地完成自己的畢業(yè)設計。回想大學四年的時光，仿佛盡在昨天。最后，我還要感謝在我大學四年的學習期間給我極大關心和支持的家人、各位老師以及我的同學和朋友。是你們在生活和學習上不斷給與我支持、幫助和無微不至的關懷，是你們不斷地給與了我信心，讓我在人生

46、中一次次堅強地走下去。參考文獻 1 何利民單片機高級教程m北京：航空航天大學出版社，20062 李曉瑩傳感器與測試技術m北京：高等教育出版社，20043 何延治，楊海榮火災危險性評估在建筑防火設計中的應用j建筑設計管理，2006，16(33)4 胡顯華火災探測器誤報警的原因及改進方法j電腦開發(fā)與應用，2007，20(11)5 楊旭方，李慧，余金棟單片機控制與應用實訓教程m北京：電子工業(yè)出版社，2010 6 胡向東，彭向華傳感器與檢測技術m北京：機械工業(yè)出版社，20007 溫宗周單片機原理及接口技術m北京：中國電力出版社，2009 8 王煜東傳感器應用電路400例m北京：中國電力出版社，2008

47、9 張玉蓮傳感器與自動檢測技術m北京：機械工業(yè)出版社，2010 10 王桂榮傳感器原理及應用m北京：中國電力出版社201011 張佳薇，孫麗萍，宋文龍傳感器原理與應用m哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社，2003 12 伍業(yè)映基于c51單片機的煙霧報警器設計d安徽：安徽城市管理職業(yè)學院，201013 劉振貴綜合火災報警系統(tǒng)d湖北:武漢科技大學城市學院，200714 余涌基于單片機的火災報警系統(tǒng)d江蘇：常州信息職業(yè)技術學院，200915 李朝青單片機原理與接口技術m北京：航空航天大學出版社，200916 張溪單片機電子產品設計m北京：高等教育出版社，200917 李華mcs-51系列單片機實用接口技術m

48、北京：航空航天出版社，2000 18 張毅剛mcs-51單片機應用設計m哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，199719 唐文秀，孫麗萍，楊方，李天華模擬電子技術基礎m北京：中國電力出版社，200820 白雪冰，張延林，王克奇，謝永華單片機原理與應用m哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社，2006附 錄附錄1 原理圖： 附錄2 實物圖：附錄3 程序代碼：#include #include eepom52.h#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#include /數(shù)碼管段選定義 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9uchar code sm

49、g_du=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff; /斷碼/數(shù)碼管位選定義uchar code smg_we=0x7f,0xbf,0xdf,0xef;/uchar code smg_we=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;uchar dis_smg8 = 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8;uchar smg_i = 3; /顯示數(shù)碼管的個位數(shù)sbit scl=p34;/scl定義為p1口的第3位腳，連接adc0832scl腳sbit do=p33;/do定義為p1口的第4位腳，連接adc0832do腳sbit cs=p32;/cs定義為p1口的第4位腳，連接adc0832cs腳sbit dq = p35;/1