基于單片機的煙霧報警器

1、 基于單片機的煙霧報警器 2015屆本科生畢業(yè)設計 題 目: 基于單片的煙霧報警器 作 者 姓 名： 學 號： 學 院： 專 業(yè)： 指導教師姓名： 指導教師職稱： 摘 要社會的發(fā)展，樓層也越來越高，防火問題越來越大，但是目前國內的許多研發(fā)都針對于大型商場的火災報警。所以，我研制一種結構簡單、經(jīng)濟實用的家庭煙霧報警器以適應市場的需求，是非常可行的。基于單片機的煙霧報警器應該具備的基本煙霧報警功能。本設計以傳感器和單片機作為煙霧報警器設計的核心器件，配合其它器件即可實現(xiàn)聲光報警、自動排煙換氣和消防滅火等功能。設計中單片機選用ATC89C52作為控制器件，傳感器選用MQ-2型半導體可燃氣體敏感元件煙

2、霧傳感器實現(xiàn)煙霧的檢測。煙霧報警器主要由煙霧信號采集及前置放大電路、模數(shù)轉換電路、單片機控制電路、顯示電路、聲光報警電路和安全保護電路構成，設計完整、簡單完美、價格低，使單片機在煙霧報警系統(tǒng)的控制中得到充分應用，具有一定的市場價值。論文主要針對煙霧報警系統(tǒng)中的各個組成部分及功能進行了詳細的介紹和說明，并對其主控電路和外圍設備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分析和講解。關鍵字：傳感器； 單片機； 煙霧報警器ABSTRACTThe development of the society, more and more is also high floor, fire prevent

3、ion problem is more and more big, but the current domestic research and development of many of the large shopping malls in fire alarm. So, I developed a kind of simple structure, economical and practical household smoke alarm to adapt to the demand of the market, it is very feasible. Based on single

4、 chip microcomputer of smoke alarm should have the basic smoke alarm function.This design by sensor and single chip microcomputer as core components of smoke alarm design, in combination with other devices can be realized sound and light alarm, automatic exhaust ventilation and fire extinguishing, a

5、nd other functions. In the design of single chip microcomputer ATC89C52 chosen as the control device, sensor selection MQ - 2 type semiconductor gas sensitive element smoke sensor realizes the smoke detection. Smoke alarm is mainly composed of smoke signal acquisition and circuit, analog-to-digital

6、conversion circuit, single-chip microcomputer control circuit, display circuit, sound and light alarm circuit and safety protection circuit, reasonable design, simple and easy to understand, the price is low, make SCM are fully applied in the smoke alarm system control, has a certain practical value

7、. Thesis mainly to the various components of the smoke alarm system and function has carried on the detailed introduction and explanation, and its main control circuit and the interface between the peripheral circuit connection mode, and focuses on the system software design in the analysis and inte

8、rpretation.Key words: sensor; Single chip microcomputer; Smoke alarm1 緒論11.1選題背景11.2 設計描述11.3煙霧報警器的發(fā)展現(xiàn)狀22 總體設計方案32.1傳感器的選型32.2 MQ-2氣體煙霧傳感器42.3單片機的選型52.4 AT89C51單片機的介紹63 系統(tǒng)硬件電路93.1 單片機最小系統(tǒng)93.2 時鐘電路和復位電路介紹103.3煙霧檢測AD采集電路103.4顯示模塊113.5 聲音報警系統(tǒng)和按鍵控制電路123.6 溫度傳感器電路圖134 系統(tǒng)軟件的設計144.1主程序設計和流程圖145 總結15致 謝15參考

9、文獻16附錄一：總體原理圖設計17 附錄二：部分程序源代碼171 緒論1.1選題背景隨著時代的發(fā)展，越來越多的潛在隱患伴隨著人們的生活。為了早期發(fā)現(xiàn)和通報火災，防止和減少火災危害，保護人身和財產(chǎn)安全。保衛(wèi)社會主義現(xiàn)代化建設，防止火災引起燃燒、爆炸等事故，造成嚴重的經(jīng)濟損失，甚至危及生命安全。為了減少這類事故的發(fā)生，就必須對煙霧進行現(xiàn)場實時檢測，采用先進可靠的安全檢測儀表，嚴密監(jiān)測環(huán)境中煙霧的濃度， 及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取有效措施，避免事故發(fā)生，才能確保工業(yè)安全和 家庭生活安全。因此，基于單片機的煙霧報警器就成為傳感器技術發(fā)展領域的一個非常重要的課題。1.2 設計描述基于單片機的煙霧報警器的兩個

10、重大組成部分是單片機和傳感器。單片機為連接器，聯(lián)系著傳感器和報警電路設備。近些年來，單片機已廣泛運用于人類生產(chǎn)各部門及人們日常生活的各個方面。各種類型的單片機也根據(jù)社會的需求而開發(fā)出來。單片機是器件級計算機系統(tǒng)，實際上它是一個微控制器或微處理器。由于它功能全，體積較小，成本低廉，因此它可以應用到所有電子系統(tǒng)中。同樣，它也可以廣泛應用于報警技術領域，使各類報警裝置的功能更加完善，可靠性大大提高，以滿足社會發(fā)展的需要。而傳感器作為信息技術系統(tǒng)的觸手，如果沒有觸手感受信息，或者觸手不夠靈敏，都難以形成高精度、高速度的控制系統(tǒng)。美國把上世紀八十年代稱為傳感技術時代，日本更是把傳感技術列為十大技術之首。

11、所以，根據(jù)報警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟的煙霧傳感器和單片機芯片是至關重要的。在本論文中的最主要的設計是選AT89C51單片機和MQ-2半導體氣體煙霧傳感器為核心器件。 當前，高層群建筑都會有選擇地安裝不同功能的煙霧自動報警系統(tǒng)。因為煙霧自動報警系統(tǒng)是建筑物的神經(jīng)，它能夠感受、接收著發(fā)生火災的早期信號并及時報警，發(fā)出警報同時告知用戶和周邊居民。在火災的早期發(fā)生階段，及時發(fā)出警報，把火苗扼殺在搖籃中，這才是將損失降低到最低的最有效，成本最低的有效手段。1.3煙霧報警器的發(fā)展現(xiàn)狀國外上世紀30年代開始研究及探討煙霧傳感器，且發(fā)展迅猛，1是人們安全意識增強，對環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高，

12、2是因為傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動。隨著傳感器生產(chǎn) 工藝水平穩(wěn)步提高，傳感器日益小型化、集成化不斷增大，使得煙霧檢測 儀器的體積越來越小，提高了煙霧檢測儀器的便攜性，更加利于市場推廣和使用。 中國在70年代初期開始研制煙霧報警器，生產(chǎn)型號多樣、品種較齊全，應用范圍也由單一的煉油系統(tǒng)擴展到幾乎所有危險作業(yè)環(huán)境的各種類型報警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增長。但主要是在借鑒國外先進的傳感器技術和先進的生產(chǎn)工藝基礎上，進行研究與開發(fā)具有自我特色的產(chǎn)品。穩(wěn)定性越來越好。燃氣報警器可分為民用煙霧報警器、工業(yè)用煙霧報警器、 化學煙霧報警器三個大方向產(chǎn)品。(1)民用煙霧報警器 民用煙霧報警器為居民家庭用的火

13、災報警器,一般安裝在廚房，遇到火災產(chǎn)生的煙霧時時，報警器可發(fā)出高頻報警，。有的報警器可自動開啟排風扇，把煙霧排出室外 (2) 工業(yè)用煙霧報警器及化學煙霧報警器 工業(yè)用煙霧報警器及有毒有害煙霧報警器只是檢測探頭有差異，而在原理和應用中都很相近。工業(yè)用燃氣報警器及化學煙霧報警器根 據(jù)檢測環(huán)境的不同，也可分為檢漏儀、控制器和探測器。 檢漏儀的體積較小，可隨身攜帶或手持，主要應用于燃氣管理的查漏 與巡檢。若有燃氣泄漏，檢漏儀便會發(fā)出聲光報警，同時數(shù)字顯示煙霧濃 度，以便及時采取安全措施，防止爆炸等惡性事故的發(fā)生。 控制器與探測器結合使用，可在防爆現(xiàn)場長期監(jiān)測煙霧的濃度。探測器安裝在防爆現(xiàn)場，控制器壁掛

14、在值班室等有人值守的地方，二者采用屏 蔽電纜線連接。當在現(xiàn)場的探測器探測到燃氣泄漏之后，通過屏蔽電纜線將信號傳到控制器，控制器發(fā)出聲光報警，同時啟動排風裝置或關閉電磁閥切斷氣源，以確保安全。此種儀器廣泛應用于液化氣站、汽車加油站、等高危工業(yè)場所。2 總體設計方案 煙霧報警器是能夠檢測環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報警功能的儀器。該報警系統(tǒng)的最基本組成部分應包括：信號采集模數(shù)轉換電路、單片機控制電路、字符顯示電路、聲光報警電路和安全保護電路等部分組成。 為適應家庭和工業(yè)等場所對可燃性易爆煙霧安全性要求，設計的煙霧報警器具有顯示報警狀態(tài)。報警器采用延時的工作方式，煙霧檢測報警器以AT89C51單片機為控

15、制核心，選用MQ-2半導體氣體煙霧傳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)。本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。從設計的要求來分析該設計須包含如下結構：電路總題框圖如圖1所示： 電源開關 電源 AT89C51單片機AD采集電路顯示電路報警電路按鍵控制圖1 總體設計框圖處理器采用51系列單片機AT89C51。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設置在監(jiān)測點上的煙霧檢測探頭將檢測到的煙霧變換成電信號，送出模擬信號，給AD采集電路采集。在單片機內，經(jīng)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傳感器的選型煙霧傳感器是測量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。而

16、煙霧報警器的信號采集由煙霧傳感器負責。煙霧傳感器能夠將氣體的種類及其濃度有關的信息轉換為電信號，根據(jù)這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中存在的情況有關的信息，從而達到檢測、監(jiān)控、報警的功能。可以說，沒有精確可靠的傳感器，就沒有精確可靠的自動檢測、控制和報警系統(tǒng)。煙霧傳感器作為報警器中不可缺少的核心器件，它決定了所采集的煙霧濃度信號的準確性和可靠性。煙霧傳感器內部結構如圖2所示。圖2傳感器結構圖煙霧傳感器是模擬傳感器。它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。煙霧傳感器就是通過監(jiān)測環(huán)境中煙霧的濃度來實現(xiàn)火災防范的。當煙霧探頭碰到煙霧或某些特定的氣體，煙霧探頭內部阻值

17、發(fā)生變化，產(chǎn)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。2.2 MQ-2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。當傳感器所處環(huán)境中存在煙霧氣體時，傳感器的電導率隨空氣中煙霧氣體濃度的增加而增大。在設計報警器時只有使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。該傳感器具備一般半導體煙霧傳感器靈敏度高、電導率變化大、響應和恢復時間短、抗干擾能力強、輸出信號大、壽命長和工作穩(wěn)定等優(yōu)點，在市面上應用十分

18、廣泛。 MQ-2主要指標如下圖：圖3傳感器標準工作條件圖4傳感器環(huán)境條件圖5傳感器的靈敏度特性設計時應注意，氣敏元件開機通電時，其內阻很小，但經(jīng)過一段時間后，才能恢復到原來的穩(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。2.3單片機的選型單片機是煙霧自動報警系統(tǒng)的關鍵部件，在實際操作過程中接收火災信號并啟動報警裝置顯示和執(zhí)行相應的報警。在單片機實現(xiàn)的控制功能中，需要單片機有比較快的運算速度，使檢測人員和用戶在報警器系統(tǒng)正常工作時能夠及時地觀測到實時的煙霧濃度等級，并立即進行處理。在能夠滿足報警器系統(tǒng)設計的計算速度及接口功能要求的同類型單片機中，要考慮選擇價格低

19、且體積小的機型，在保證了報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎上，能夠不提高成本，盡量減小體積。由于單片機技術在各個領域得到越來越高的重視，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠商相繼推出了各種類型的單片機，在單片機家族的眾多成員中，MCS系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術及高可靠性和高性能價格比，被廣大消費者所接受，成為國內單片機應用領域中的主流。其中，51系列單片機的優(yōu)點是價錢便宜,I/O口多,程序空間大。所以使用51系列單片機是最理想的選擇，因此設計采用AT89C51。2.4 AT89C51單片機的介紹圖6AT89C51單片機1 與MCS-51 兼容2 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器3 壽命：100

20、0寫/擦循環(huán)4 數(shù)據(jù)保留時間：10年5 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz6 三級程序存儲器鎖定7 128×8位內部RAM8 32可編程I/O線9 兩個16位定時器/計數(shù)器10 5個中斷源11 可編程串行通道12 低功耗的閑置和掉電模式13 片內振蕩器和時鐘電路圖7AT89C51VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須

21、接上拉電阻。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址

22、“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計

23、時器0外部輸入）P3.5 T1（計時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR

24、8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反

25、向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：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。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3 系統(tǒng)硬件電路3.1 單片機最小系統(tǒng)圖8單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)包括三個部分分別為單片機、復位電路、時鐘電路。AT89C51單片機的工作電壓范圍：4V-5.5V,所以通常給單片機外界5V直流電源。連接方式為單片機中的40腳VCC

26、接正極5V，而20腳VSS接電源地端。復位電路就是確定單片機的工作起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。單片機接通電源時產(chǎn)生復位信號，完成單片機啟動確定單片機起始工作狀態(tài)。當單片機系統(tǒng)在運行中，受到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執(zhí)行。一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后，在RESET端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。本設計采用的是外部手動按鍵復位電路，需要接上上拉電阻來提高輸出高電平的值。 時鐘電路好比單片機的心臟，它控制著單片機的工作節(jié)奏。時鐘電路就是振蕩電路，是向單片機提供一個正弦波信號作為基準，決定單片機的執(zhí)行速度

27、。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。3.2 時鐘電路和復位電路介紹、圖9時鐘電路圖10復位電路本系統(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8圖9。3.3煙霧檢測AD采集電路圖11煙霧采集AD采集電路 煙霧檢測采用MQ-2傳感器。經(jīng)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。3

28、.4顯示模塊圖12數(shù)碼管顯示圖13顯示電路顯示采用數(shù)碼管顯示，顯示電路如圖133.5 聲音報警系統(tǒng)和按鍵控制電路圖14聲音報警電路圖電路通過三極管與單片機P3.6端口連接從而達到控制蜂鳴器是否報警。圖15 按鍵連接電路圖本電路設計了四個按鍵，一個設置鍵、一個加鍵、一個減鍵、一個手動報警鍵，當遇到緊急情況時，可按下手動報警鍵，蜂鳴器進行報警。如圖15所示3.6 溫度傳感器電路圖圖16溫度傳感器接口電路圖 （1） DS18B20控制方法DS18B20有六條控制命令： 溫度轉換 44H 啟動DS18B20進行溫度轉換 讀暫存器 BEH 讀暫存器9個字節(jié)內容 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、

29、TL字節(jié) 復制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中 重新調E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié) 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 （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。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DS18B2

30、0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(jīng)過3個步驟：l 初始化。l ROM操作指令。l 存儲器操作指令。4 系統(tǒng)軟件的設計4.1主程序設計和流程圖主程序流程圖如下圖所示。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

31、間預熱。程序初始化結束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。程序初始化傳感器預熱處理開始 單片機處理，判斷否超過設定報警值A/D轉換進入報警子程序 信號采集是否 圖17主程序流程圖在整個報警系統(tǒng)工作中，煙霧濃度信息經(jīng)ADC0832轉換處理后，由單片機進行分析處理，判斷系統(tǒng)是否啟動報警。主程序還包括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。5 總結 基于單片機的煙霧檢測報警器可以以最快的方式發(fā)現(xiàn)火災和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是預防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有無限的市場空間與發(fā)展前景。 本論文在對煙霧傳感器和報警技術進行深

32、入研究的基礎上，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完整設計。 本設計以傳感器和單片機作為煙霧報警器設計的核心器件，配合其它器件即可實現(xiàn)聲光報警。根據(jù)設計要求、使用環(huán)境、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，具有響應與恢復特性好，長期工作穩(wěn)定性，不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響等優(yōu)點。 在系統(tǒng)單片機控制電路的設計上，采用了高性能、高整合度的AT89C51單片機作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)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

33、構簡練、性能可靠、體積小、成本低廉等優(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。在這次的畢業(yè)設計中，自己也學習到了很多以前沒有的新知識，也把以前學習到的知識進行了更深一步的實踐和探索，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、解決問題的動手能力，同時，也發(fā)現(xiàn)了自己的

34、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的綜合素質。致 謝 在完成這次設計的過程中，我十分感謝我的指導老師縱榜峰縱老師。從選題到完成設計，老師一直都是耐心的指出設計中遇到的各種問題，然后指導我如何解決問題，幫助我開拓設計思路，并不斷地激勵著我，使我感到信心倍增，讓我非常積極地投入到設計中，不斷地攻堅設計中一個一個的難題。在此，再次感謝縱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，能夠完整的完成學校給我們的課題和挑戰(zhàn)，給四年大學生活畫上一個完美得句號?；叵氪髮W四年的時光，仿佛大一就在昨天，時間如白馬過隙。最后，我還要感謝在我大學四

35、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，希望我以后走上社會，能夠走得更好，走得更高。參考文獻1 李華.MCS一51系列單片機實用接口技術.北京航空航天大學出版社.2 張毅坤等.單片微型計算機原理及應用.西安電子科技大學出版社.2006.3 潘新民等.微型計算機控制技術.電子工業(yè)科技大學出版社.2003.4 陳偉.MCS一51系列單片機實用子程序集錦.清華大學出版社.1993.5 吳佑壽. Lab VIEW7實用教程.電子工業(yè)出版社.2007.6 朱明程等.一氧化碳傳感器MGS1100原

36、理及應用電子技術.1998年第1期.7 劉迎春.傳感器原理設計及應用.哈爾濱工業(yè)大學出社.8 趙負圖.數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng).北京科學技術出社.1987.9 王若鯨.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)入門.人民郵電出版社.1984.10 肖忠祥主編.數(shù)據(jù)采集原理.西北工業(yè)大學出版社.200311 劉廣玉.新型傳感器技術及應用.北京航空航天大學出版社.1989.12 張毅剛.MCS一51單片機應用設計.1990.13 陳偉.MCS一51系列單片機實用子程序集錦.清華大學出版社.1993.14 何立民.單片機實用文集.北京航空航天大學出版.1993.15 余成波.傳感器與自動檢測技術.高等教育出版社.2004. 附錄一：總

37、體原理圖設計 附錄二：部分程序源代碼#include <reg52.h> /調用單片機頭文件#define uchar unsigned char /無符號字符型 宏定義變量范圍0255#define uint unsigned int /無符號整型 宏定義變量范圍065535#include <intrins.h>#include "eeprom52.h"/數(shù)碼管段選定義 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9uchar code smg_du=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0

38、x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff; /斷碼/數(shù)碼管位選定義uchar code smg_we=0x7f,0xbf,0xdf,0xef;uchar dis_smg8 = 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8;sbit CS=P32;/CS定義為P3口的第2位腳，連接ADC0832CS腳 PCBsbit SCL=P33;/SCL定義為P3口的第3位腳，連接ADC0832SCL腳sbit DO=P34;/DO定義為P3口的第4位腳，連接ADC0832DO腳sbit dq = P35;/18b20 IO口的定義sbit bee

39、p = P36; /蜂鳴器IO口定義uint temperature,s_temp ; /溫度的變量uchar dengji,s_dengji; /煙物等級uchar shoudong; /手動報警鍵bit flag_300ms = 1;uchar key_can; /按鍵值的變量uchar menu_1; /菜單設計的變量/*1ms延時函數(shù)*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;i<q;i+)for(j=0;j<120;j+);/*小延時函數(shù)*/void delay_uint(uint q)while(q-);/*把數(shù)據(jù)保存到單片機內部e

40、eprom中*/void write_eeprom()SectorErase(0x2000);byte_write(0x2000, s_temp);byte_write(0x2001, s_dengji);byte_write(0x2060, a_a);/*把數(shù)據(jù)從單片機內部eeprom中讀出來*/void read_eeprom()s_temp = byte_read(0x2000);s_dengji = byte_read(0x2001);a_a = byte_read(0x2060);/*開機自檢eeprom初始化*/void init_eeprom() read_eeprom();/先

41、讀if(a_a != 1)/新的單片機初始單片機內問eeproms_temp = 50;s_dengji = 5;a_a = 1;write_eeprom(); /保存數(shù)據(jù)/*18b20初始化函數(shù)*/void init_18b20()bit q;dq = 1;/把總線拿高delay_uint(1); /15usdq = 0;/給復位脈沖delay_uint(80);/750usdq = 1;/把總線拿高 等待delay_uint(10);/110usq = dq;/讀取18b20初始化信號delay_uint(20);/200usdq = 1;/把總線拿高 釋放總線/*寫18b20內的數(shù)據(jù)*/

42、void write_18b20(uchar dat)uchar i;for(i=0;i<8;i+) /寫數(shù)據(jù)是低位開始dq = 0; /把總線拿低寫時間隙開始 dq = dat & 0x01; /向18b20總線寫數(shù)據(jù)了delay_uint(5); / 60usdq = 1; /釋放總線dat >>= 1;/*讀取18b20內的數(shù)據(jù)*/uchar read_18b20()uchar i,value;for(i=0;i<8;i+)dq = 0; /把總線拿低讀時間隙開始 value >>= 1; /讀數(shù)據(jù)是低位開始dq = 1; /釋放總線if(dq

43、 = 1) /開始讀寫數(shù)據(jù) value |= 0x80;delay_uint(5); /60us讀一個時間隙最少要保持60us的時間return value; /返回數(shù)據(jù)/*讀取溫度的值 讀出來的是小數(shù)*/uint read_temp()uint value;uchar low; /在讀取溫度的時候如果中斷的太頻繁了，就應該把中斷給關了，否則會影響到18b20的時序init_18b20(); /初始化18b20write_18b20(0xcc); /跳過64位ROMwrite_18b20(0x44); /啟動一次溫度轉換命令delay_uint(50); /500usinit_18b20();

44、 /初始化18b20write_18b20(0xcc); /跳過64位ROMwrite_18b20(0xbe); /發(fā)出讀取暫存器命令EA = 0;low = read_18b20(); /讀溫度低字節(jié)value = read_18b20(); /讀溫度高字節(jié)EA = 1;value <<= 8; /把溫度的高位左移8位value |= low; /把讀出的溫度低位放到value的低八位中value *= 0.0625; /轉換到溫度值 return value; /返回讀出的溫度 /*讀數(shù)模轉換數(shù)據(jù)*/請先了解ADC0832模數(shù)轉換的串行協(xié)議，再來讀本函數(shù)，主要是對應時序圖來理解

45、，本函數(shù)是模擬0832的串行協(xié)議進行的unsigned char ad0832read(bit SGL,bit ODD)unsigned char i=0,value=0,value1=0;SCL=0;DO=1;CS=0;/開始SCL=1;/第一個上升沿SCL=0;DO=SGL;SCL=1; /第二個上升沿SCL=0;DO=ODD;SCL=1; /第三個上升沿SCL=0; /第三個下降沿DO=1;for(i=0;i<8;i+)SCL=1;SCL=0; /開始從第四個下降沿接收數(shù)據(jù)value<<=1;if(DO)value+;for(i=0;i<8;i+)/接收校驗數(shù)據(jù)v

46、alue1>>=1;if(DO)value1+=0x80;SCL=1;SCL=0;CS=1;SCL=1;if(value=value1)/與校驗數(shù)據(jù)比較，正確就返回數(shù)據(jù)，否則返回0return value;return 0;/*數(shù)碼顯示函數(shù)*/void display()uchar i;P1 = 0xff; /消隱 P2 = smg_wei; /位選P1 = dis_smgi; /段選 i +;if(i >= 4)/4位數(shù)碼管顯示i = 0; /*定時器0初始化程序*/void time_init() EA = 1; /開總中斷TMOD = 0X01; /定時器0、定時器1工

47、作方式1ET0 = 1; /開定時器0中斷 TR0 = 1; /允許定時器0定時/*獨立按鍵程序*/uchar key_can; /按鍵值void key() /獨立按鍵程序static uchar key_new;key_can = 20; /按鍵值還原P2 |= 0x0f;if(P2 & 0x0f) != 0x0f)/按鍵按下delay_1ms(1); /按鍵消抖動if(P2 & 0x0f) != 0x0f) && (key_new = 1)/確認是按鍵按下key_new = 0;switch(P2 & 0x0f)case 0x0e: key_can

48、 = 4; break; /得到k1鍵值case 0x0d: key_can = 3; break; /得到k2鍵值case 0x0b: key_can = 2; break; /得到k3鍵值case 0x07: key_can = 1; break; /得到k4鍵值else /按鍵松開key_new = 1;/*按鍵處理數(shù)碼管顯示函數(shù)*/void key_with()if(key_can = 4) /緊急報警鍵 手動報警if(menu_1 = 0)shoudong = 1;if(key_can = 1) /設置鍵menu_1 +;if(menu_1 >= 3)menu_1 = 0;if

49、(menu_1 = 0)if(key_can = 2) | (key_can = 3)shoudong = 0; /取消手動報警if(menu_1 = 1)/設置高溫報警if(key_can = 2)s_temp + ;/高溫報警值加1 if(s_temp > 99)s_temp = 99;if(key_can = 3)s_temp - ;/高溫報警值減1 if(s_temp <= 10)s_temp = 10 ;dis_smg0 = smg_dus_temp % 10; /取個位顯示dis_smg1 = smg_dus_temp / 10 % 10; /取十位顯示dis_smg2 = 0xbf;d