基于C51單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì)

1、基于C51單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì)【摘要】 隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量正在逐年增加，家庭火災(zāi)發(fā)生的頻率越來越高，火災(zāi)煙霧報(bào)警器也隨之被廣泛應(yīng)用于各種場合。本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)而開發(fā)了這這一火災(zāi)煙霧報(bào)警系統(tǒng)。論文中主要煙霧報(bào)警器系統(tǒng)各個組成部分進(jìn)行了介紹，對它的主控電路和外圍設(shè)備電路之間的接口技術(shù)，還有軟件方面進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。 關(guān)鍵詞：報(bào)警器、80C51、聲光傳感器 Abstract: With the modern home with fire, electricity consumption increases, the frequency of home fires is gett

2、ing higher and higher. Smoke detectors have also been widely used in various occasions. This design is combined with the use of single-chip sensor technology development and design of the smoke alarm system. The main thesis of the smoke alarm system for the various components are introduced, its con

3、trol circuit and peripheral equipment circuit interface between technology and software have been the focus of introduction.Keywords: 80C51, smoke sensor alarm.設(shè)計(jì)任務(wù)：1.畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.畫出電路原理圖3.寫出詳細(xì)說明書，要求書寫工整，原理敘述正確，計(jì)算主要元器件的一些參數(shù)，并進(jìn)行元器件選擇4.畫圖要求：畫圖規(guī)范化，畫圖清晰，符號要求采用國標(biāo)統(tǒng)一，線條均勻，提倡用計(jì)算機(jī)畫圖5.寫出元器件明細(xì)表，并附在說明書后面目 錄1 緒論.11

4、.1聲光報(bào)警器的發(fā)展及現(xiàn)狀.11.1.1 火災(zāi)探測技術(shù).11.1.2 火災(zāi)探測器的發(fā)展趨勢.11.2 論文研究的目的及意義.21.3論文內(nèi)容.22基于C51單片機(jī)的聲光報(bào)警的設(shè)計(jì)方案.42.1 任務(wù)分析.42.2設(shè)計(jì)方案.42.2.1方案設(shè)計(jì)思想.42.2.2 總體框圖53.1主控電路設(shè)計(jì).63.1.1 80C51系列63.1.2 80C51的基本結(jié)構(gòu)63.1.3 80C51單片機(jī)的的封裝和引腳73.1.4 80C51單片機(jī)的時鐘.83.1.580C51單片機(jī)的復(fù)位93.2外圍接口電路設(shè)計(jì).103.2.1 NIS-09聲光傳感器簡介.103.2.2 AD574A簡介.123.2.3 AD574

5、A與80C51單片機(jī)接口電路.143.2.4聲光報(bào)警電路153.3總電路設(shè)計(jì).164 軟件實(shí)現(xiàn)184.1 編程KEIL環(huán)境介紹184.2 程序流程184.3 程序.195 調(diào)試225.1 調(diào)試的步驟.225.2調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法.23結(jié)束語.25謝 辭26參考文獻(xiàn).27第1章 緒論1.1聲光報(bào)警器的發(fā)展及現(xiàn)狀1.1.1 火災(zāi)探測技術(shù) 火災(zāi)作術(shù)為一種在時空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災(zāi)害，對人類生命財(cái)產(chǎn)和社會安全構(gòu)成了極大的威脅。由此引發(fā)的重大安全事故比皆是，所以人類一直也未停止過對它的研究?；馂?zāi)的發(fā)生和發(fā)展是一個非常復(fù)雜的非平穩(wěn)過程，它除了自身的物理化學(xué)變化以外還會受到許多外界的千擾，

6、火災(zāi)一旦產(chǎn)生便以接觸式(物質(zhì)流)和非接觸式能量流)的形式向外釋放能量。接觸式形式包括可燃?xì)怏w、燃燒氣體和煙霧、氣溶膠等。非接觸式如聲音、輻射等。火災(zāi)探測技術(shù)就是利用敏感元件將火災(zāi)中出現(xiàn)的物理化學(xué)特征轉(zhuǎn)換為另外一種易于處理的物理量。各種探測器對應(yīng)的火災(zāi)物理參量及探測器如圖1-1所示。圖1-1 各種探測器對應(yīng)的火災(zāi)物理參量及探測器1.1.2 火災(zāi)探測器的發(fā)展趨勢探測器朝新探測技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步拓展了火災(zāi)探測的應(yīng)用領(lǐng)域，為一些傳統(tǒng)探測器無法勝任的環(huán)境提供了有效的手段。相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，如傅立葉近紅外光譜技術(shù)弱信號處理技術(shù)、低功耗MCU技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了傳統(tǒng)探測技術(shù)的改進(jìn)，使得傳統(tǒng)探測器在技術(shù)和性能上有了顯

7、著的提高?；馂?zāi)著極早期探測、多傳感器復(fù)合探測和探測器小型化、智能化的方向發(fā)展邁出了更快的步伐。 近幾年來，單片機(jī)已逐步深入應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各部門及人們生活的各個方面。各種類型的單片機(jī)也根據(jù)社會的需求而開發(fā)出來。單片機(jī)是器件級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)際上它是一個微控制器或微處理器。由于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應(yīng)用到任何電子系統(tǒng)中去，同樣，它也可以廣泛應(yīng)用于報(bào)警技術(shù)領(lǐng)域，使各類報(bào)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。1.2 論文研究的目的及意義 目的：隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災(zāi)發(fā)生的頻率越來越高。家庭火災(zāi)一旦發(fā)生，很容易出現(xiàn)撲救不及時、滅火器材缺乏及在場人驚

8、慌失措、逃生遲緩等不利因素，最終導(dǎo)致重大生命財(cái)產(chǎn)損失。消防部門的統(tǒng)計(jì)顯示，在所有的火災(zāi)比例中，家庭火災(zāi)已經(jīng)占到了全國火災(zāi)的30%左右。家庭起火的原因林林種種，可能在我們注意得到的地方，也可能就隱藏在我們根本就注意不到的地方。在現(xiàn)代城市家庭里，許多人因不懂家庭安全常識引起火災(zāi)事故，使好端端的幸福家庭眼間毀于一旦,有的導(dǎo)致家破人亡,而且一旦發(fā)生居民家庭火災(zāi),處置不當(dāng)、報(bào)警遲緩,是造成人員傷亡的重要因素。所以說,人們應(yīng)該積極了解家庭火災(zāi)的主要起因，還有預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。這就是我們研究聲光報(bào)警器的目的。意義：在我國的一些大中城市，幾乎每天都發(fā)生家庭火災(zāi)，所以防火是每個家庭必須時刻注意的問題。假如能根據(jù)您

9、家的實(shí)際情況預(yù)先采取簡單的防火措施，一些悲劇是完全可以避免的。聲光報(bào)警器對防家庭火災(zāi)，減少火災(zāi)損失具有現(xiàn)實(shí)意義。一系列火災(zāi)造成的慘痛損失也使全國各界意識到了聲光報(bào)警器的必要性。據(jù)調(diào)查，在最近發(fā)生火災(zāi)的大多數(shù)房屋都沒有安裝報(bào)警器。所以，聲光報(bào)警器在預(yù)防火災(zāi)發(fā)生上有著非常重大的意義。1.3論文內(nèi)容第一章 緒論 本章本主要介紹了聲光報(bào)警器的發(fā)展史及發(fā)展趨勢。對聲光探測器進(jìn)行了系統(tǒng)性的闡述。還有論文研究的目的和意義進(jìn)行了簡單的解釋。第二章 基于C51單片機(jī)的聲光報(bào)警的設(shè)計(jì)方案 本章是根據(jù)論文的要求分析了論文的主要任務(wù)。繼而概括出整個設(shè)計(jì)的主要思想和確定出設(shè)計(jì)方案。第三章 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn) 本章針對的是系統(tǒng)

10、硬件是設(shè)計(jì)。在對整個系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時，我們主要從它的主控電路80C51（單片機(jī)的復(fù)位電路、時鐘電路）的設(shè)計(jì)和外圍電路（聲光報(bào)警電路、A/D轉(zhuǎn)換電路）的設(shè)計(jì)來具體介紹。還有對在設(shè)計(jì)中用到的聲光傳感器進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。第四章 軟件實(shí)現(xiàn) 本章是論文的軟件部分。其中，我們熟悉了整個程序設(shè)計(jì)的運(yùn)行環(huán)境keil。還有程序的編寫過程，對程序做了相應(yīng)的注釋。第五章 調(diào)試 本章著重與軟件的調(diào)試。在運(yùn)行環(huán)境中我們調(diào)試的步驟以及在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及解決的方法。最后附上結(jié)束語（我的感想）、謝辭和參考文獻(xiàn)。第2章 基于C51單片機(jī)的聲光報(bào)警的設(shè)計(jì)方案2.1 任務(wù)分析單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可以分為只能儀器表和工業(yè)測控系統(tǒng)兩大類，無論

11、哪儀類，都必須以市場需求為前提。所以，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，首先要進(jìn)行廣泛的市場調(diào)查，了解該系統(tǒng)的時常應(yīng)用概況，以分析系統(tǒng)當(dāng)前存在的問題，研究系統(tǒng)的時市場前景，確定市場開發(fā)設(shè)計(jì)的目的和目標(biāo)。簡單地說，就是通過調(diào)研克服舊缺點(diǎn)，開發(fā)新功能。 根據(jù)論文的設(shè)計(jì)要求：（1)、熟悉Keil編程環(huán)境；（2）、熟悉有關(guān)探測器的理論知識；（3）、給出設(shè)計(jì)方案；此次的設(shè)計(jì)先從硬件設(shè)計(jì)上著手。先要整理出聲光報(bào)警系統(tǒng)的整體思路。確定出方案設(shè)計(jì)中需要的硬件設(shè)備。我們在確定了大的方向基礎(chǔ)上，就應(yīng)該對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃。包括應(yīng)該采集的信號種種類、數(shù)量、范圍，輸出信號的匹配和轉(zhuǎn)換，傳感器的選擇，技術(shù)指標(biāo)的確定等。2.2設(shè)計(jì)方案2.2.

12、1方案設(shè)計(jì)思想此次設(shè)計(jì)是針對于單片機(jī)原理及其應(yīng)用展開的。其中包含了我們大學(xué)三年中所學(xué)到的相關(guān)知識，運(yùn)用我們所學(xué)的電工技術(shù)，傳感器技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)去設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的聲光報(bào)警系統(tǒng)。80C51單片機(jī)好比一個橋梁，聯(lián)系著傳感器和報(bào)警電路設(shè)備。當(dāng)周圍的環(huán)境達(dá)到我們設(shè)定的數(shù)值時，聲光傳感器把被測的物理量作為輸入?yún)?shù)，轉(zhuǎn)換為電量（電流、電壓、電阻等等）輸出。物理量和測量范圍的不同，傳感器的工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)就不同。通常傳感器輸出的電信號是模擬信號（已有許多新型傳感器采用數(shù)字量輸出）。當(dāng)信號的數(shù)值符合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級時，可以不用放大器放大；當(dāng)信號的數(shù)值不符合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級時，就需要放大器放大。而我們

13、選擇前者，不需要用放大器，選擇數(shù)值符合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級，這樣就可以簡化整個系統(tǒng)的設(shè)置。傳感器將物理信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為可以利用識別的電信號給單片機(jī)，這里我們選擇單片機(jī)的P1.0為輸入方式，接收到信號的單片機(jī)經(jīng)過程序的設(shè)定會由P2.0作為單片機(jī)的輸出直接啟動報(bào)警電路。此時，揚(yáng)聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時二極管發(fā)光，這就達(dá)到了聲光報(bào)警的效果。2.2.2 總體框圖根據(jù)方案的設(shè)計(jì)思想，我們從中就可以得到了聲光報(bào)警系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示下：圖2-1聲光報(bào)警系統(tǒng)的總體框圖使用80C51單片機(jī)，選用聲光傳感器作為敏感元件，利用AD574A轉(zhuǎn)換器和聲光報(bào)警電路，開發(fā)了可用于家庭或小型

14、單位火災(zāi)報(bào)警的聲光報(bào)警器。整個設(shè)計(jì)由4大部分構(gòu)成：聲光傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路、80C51單片機(jī)、聲光報(bào)警電路。其中，聲光傳感器是將現(xiàn)場溫度、聲光等非電信號轉(zhuǎn)化為電信號；轉(zhuǎn)換電路是將完成將聲光傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。聲光報(bào)警模塊由單片機(jī)和報(bào)警電路組成，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)不同的聲光報(bào)警功能。綜合考慮各因素，本文選擇NIS-09聲光傳感器用作采集系統(tǒng)的敏感元件。它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測。A/D轉(zhuǎn)換器選用AD574A轉(zhuǎn)換器。 第3章 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)3.1主控電路設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)中最核心的器件是單片機(jī)80C51，它一方面控制A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，另一方面，將

15、采集到的數(shù)字電壓值經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到相應(yīng)的二進(jìn)制代碼，與設(shè)定的值作比較。整個系統(tǒng)的軟件編程就是通過匯編語言對單片機(jī)80C51實(shí)現(xiàn)其控制功能。3.1.1 80C51系列  80C51系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成。多年來的應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，80C51的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)成熟，許多單片機(jī)芯片傾力于提高80C51系列產(chǎn)品的綜合功能，從而形成了80C51的主流產(chǎn)品的地位，近年來推出的與80C51兼容的主要產(chǎn)品有：ATMEL公司融入Flash存儲器技術(shù)推出的AT89系列單片機(jī)；Philips公司推出的80C51、80C552系列高性能單片機(jī)；華邦公司提出的W78C51、W77C51系列高速

16、低價(jià)單片機(jī)；ADI公司推出的AdC8系列高精度ADC單片機(jī)；LG公司推出的GMS90/97系列低壓高速單片機(jī)；Maxim公司推出的DS89420高速(50MIPS)單片機(jī)；Cygnal公司推出的C8051F系列高速單片機(jī)。由此可見，80C51已經(jīng)成為事實(shí)上的單片機(jī)主流系列，所以，本次設(shè)計(jì)選擇80C51單片機(jī)。3.1.2 80C51的基本結(jié)構(gòu)80C51的基本結(jié)構(gòu)如圖所示圖3-1 80C51的基本結(jié)構(gòu)由圖可見，80C51單片機(jī)主要由以下部分組成：（1）CPU系統(tǒng) 8位CPU，含布爾處理器；時鐘電路；總線控制邏輯。（2）存儲器系統(tǒng) 4KB的程序存儲器（ROM/EPROM/Flash，可擴(kuò)至64KB）

17、；128KB數(shù)據(jù)存儲器（RAM，可再擴(kuò)64KB）；特殊功能寄存器SFR。（3）I/O口和其他動能單元4個并行I/O口；2個16位定時/計(jì)數(shù)器；1個全雙工異步串行口；中斷系統(tǒng)（5個中斷源，2個優(yōu)先級） 3.1.3 80C51單片機(jī)的的封裝和引腳80C51系列單片機(jī)采用雙列直插式（DIP）.QFP44（Quad Flat Pack）和LCC（Leaded Chip Caiier）形式封裝。這里僅介紹常用的總線型DIP40封裝。如圖3-2所示。40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鐘、控制和I/O引腳(1) 電源:  VCC - 芯片電源，接+5V； VSS - 接地端；圖3-2

18、 80C51單片機(jī)的的封裝和引腳(2)時鐘:XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 (3) 控制線:控制線共有4根，ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖     ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 PSEN:外ROM讀選通信號。 RST/VPD:復(fù)位/備用電源。    RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。    VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電

19、源。  EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。      EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。      Vpp功能：片內(nèi)EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 (4) I/O線 80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。3.1.4 80C51單片機(jī)的時鐘(1)振蕩器和時鐘電路80C51內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時鐘脈沖，外部還

20、需附加電路。80C51的時鐘產(chǎn)生方法有以下兩種。a 內(nèi)部時鐘方式利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳XTALl和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路。外接晶振時，Cl和C2的值通常選擇為30pF左右；Cl、C2對頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在1.2MHz12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳XTALl和XTAL2靠近。圖3-3  80C51時鐘電路接線方法b 外部時鐘方式此方式是利用外部振蕩脈沖接入XTALl或XTAL2。HMOS和CHMO

21、S單片機(jī)外時鐘信號接入方式不同。表3-1 80C51單片機(jī)外部時鐘接入方法芯片類型接線方法XTAL1XTAL2HMOS接地接片外時鐘脈輸入端（引腳需接上拉電阻）CHMOS接片外時鐘脈沖輸入端懸空3.1.5 80C51單片機(jī)的復(fù)位 在整個聲光報(bào)警系統(tǒng)中，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須對整個系統(tǒng)先復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動運(yùn)行時，都需要先復(fù)位。其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，因而，復(fù)位是一個很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)。復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電復(fù)位和上電和按鍵均有效的

22、復(fù)位兩種。我們在設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位時，選用上電復(fù)位。上電復(fù)位上電復(fù)位利用電容器的充電實(shí)現(xiàn)。圖3-4是80C51單片機(jī)的上電復(fù)位電路。圖中給出了復(fù)位電路參數(shù)。圖3-5是80C51單片機(jī)的上電+按鍵復(fù)位電路。上電要求接通電源后，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動復(fù)位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻值和我電容參數(shù)為：晶振為12MHZ，電容值為10uF，電阻值為8.2K。圖3-4 上電復(fù)位電路 圖3-5上電+按鍵復(fù)位電路復(fù)位狀態(tài)：初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0R7）的狀

23、態(tài)，復(fù)位后80C51片內(nèi)各特殊功能寄存器的狀態(tài)如表所示，表中“x”為不定數(shù)。 表3-2復(fù)位后的內(nèi)部特殊功能寄存器狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HBSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL000HP0P3FFHSCON00HIPxx000000BSBUFxxxxxxxxBIE0x000000BPCON0xxx0000B復(fù)位時，ALE和成輸入狀態(tài)，即ALE= 1，片內(nèi)RAM不受復(fù)位影響。復(fù)位后，P0P3口輸出高電平且使這些雙向口皆處于輸入狀態(tài)，并將07H寫入堆棧指針SP，同時將PC和其余專用寄存器清

24、0。此時，單片機(jī)從起始地址0000H開始重新執(zhí)行程序。所以，單片機(jī)運(yùn)行出錯或進(jìn)入死循環(huán)時，可使其復(fù)位后重新運(yùn)行。3.2外圍接口電路設(shè)計(jì)3.2.1 NIS-09聲光傳感器簡介在設(shè)計(jì)中我們之所以選用NIS-09聲光傳感器，是因?yàn)樗妮敵瞿M量與我們所用的A/D轉(zhuǎn)換器輸入等級相符合。（NIS-09聲光傳感輸出電壓是5.6+0.4v，A/D轉(zhuǎn)換器的輸入量程是0+10V）聲光傳感器主要有以下兩種：(1)散射式 在發(fā)光管和光敏電阻之間設(shè)置遮光屏，無聲光時光敏元件接收不到信號，有聲光時使光敏元件發(fā)出信號。(2)離子式用放射性同位素镅Am241放射出微量的a射線，使附近空氣電離，當(dāng)平行平板電極間有直流電壓時，

25、產(chǎn)生離子電流Ik。有聲光時，微粒將離子吸附，而且離子本身也吸收a射線，其結(jié)果是離子Ik減小。若有一個密封裝有純凈空氣的離子室作為參比元件，將兩者的離子電流比較，就可以排除外界干擾，得到可靠的檢測結(jié)果。 在本次設(shè)計(jì)中，我們選用NIS-09聲光傳感器。它是離子式煙霧傳感器，是日本NEMOTO公司專為檢測延誤而精心設(shè)計(jì)的新型傳感器。檢測方式：離子型，一源兩室。放射參數(shù)：電源電壓是DC 9v，輸出電壓是5.6+0.4v 電流損耗是27+3pA ，靈敏度是0.6+0.1v。特性參數(shù)如下表所示：a靈敏度特性 （根據(jù)UL217標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速0.1M/秒）b電源電壓特性（25 60RH）c溫濕度特性 溫度特性（溫度

26、60）d溫度特性（溫度25）源： 放射元素是媚241，放射量是平均33.3KBq.=0.9uCi（29K37KBq）。工作環(huán)境： 電源電壓是DC6.0-18.0V，最大24V；溫度是0-50，最大-10-60，溫度95。保存溫度-25-80，溫度95。典型特性:表3-3 特性參數(shù)聲光強(qiáng)度 （%英尺）輸出電壓（V）誤差（V）05.6±0.4015.3±0.50.3±0.125.0±0.50.6±0.134.7±0.50.9±0.244.4±0.51.2±0.254.2±0.51.4±0.

27、2電源電壓輸出電壓（V）63.3±0.395.6±0.4128.0±0.71510.0±0.851813.0±1.0 （a） 靈敏度特性 （b）電源電壓特性溫度（）輸出（V）05.15±0.4255.6±0.4505.85±0.4濕度（%C）輸出（V）305.75±0.5605.6±0.4905.45±0.4 （C) 溫度特性 （d）溫度特性 長期穩(wěn)定性測驗(yàn)如下表所示：表3-4 長期穩(wěn)定性測驗(yàn)名稱方法標(biāo)準(zhǔn)高溫儲存特性高溫80±5不通電的情況下儲存72小時保持特性參數(shù)不變，不變

28、形、不變色、不產(chǎn)生裂紋低溫儲存特性低溫-300±5不通電的情況儲存72小時保持特性參數(shù)不變，不變形、不變色、不產(chǎn)生裂紋高溫儲存特性在40±5，85±5RH不通電的情況儲存72小時保持特性參數(shù)不變，不變形、不變色、不產(chǎn)生裂紋震動實(shí)驗(yàn)共振頻率10-35HZ，振幅5HZ0.25，如果不產(chǎn)生共振，則用頻率35HZ震蕩4小時保持特性參數(shù)不變，不變形、不變色、不產(chǎn)生裂紋跌落實(shí)驗(yàn)三個不同方向把器件從1M高度自由落體跌落到木板上保持特性參數(shù)不變，不變形、不變色、不產(chǎn)生裂紋3.2.2 AD574A簡介AD574A型快速12位逐次比較式AD轉(zhuǎn)換器為美國模擬器件公司產(chǎn)品。一次轉(zhuǎn)換時間為

29、25s，轉(zhuǎn)換速率為40MSPS，分辨率12位，非線性誤差小于±1/2LSB。采用28腳雙立直插式封裝，各引腳功能如圖3-6所示，圖3-7是其管腳圖。圖3-6 D574A引腳功能圖3-7 管腳圖 AD574A引腳功能:DB11DB0:12位數(shù)據(jù)輸出線。DB11為最高，DB0為最低，它們可由控制邏輯決定是輸出數(shù)據(jù)還是對外成高阻狀態(tài)。12/8：數(shù)據(jù)模式選擇。當(dāng)此引腳輸入為高電平時，12為數(shù)據(jù)并行輸出；當(dāng)此引腳為低電平時，與引腳A0配合，把12位數(shù)據(jù)分兩次輸入。應(yīng)該注意，此引腳不與TTL兼容，若要此引腳為高電平，應(yīng)直接按腳1；若要此引腳為低電平，應(yīng)接引腳15.A0：字節(jié)選擇控制。此引腳有兩個

30、功能，一個功能是決定方式是12位是8位。若A0=0，進(jìn)行全12位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間為25us；若A0=1,僅進(jìn)行8位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間為16us，另一個功能是決定輸出數(shù)據(jù)是高8位還是低4位。若A0=0，高8位數(shù)據(jù)有效；若A0=1，低4位有效，中間4位為“0”，高4位為高阻狀態(tài)。因此，低4位數(shù)據(jù)讀出時，應(yīng)遵循左對齊原則（即：高8位+低4位+中間4位的0000）。CS:芯片選擇。當(dāng)CS=0時，AD574A被選中；否則AD574A不進(jìn)行任何操作。R/C：讀/轉(zhuǎn)換選擇。當(dāng)R/C=1時，允許讀取結(jié)果；當(dāng)R/C=0，允許A/D轉(zhuǎn)換。CE：芯片啟動信號。CE=1時，允許讀取結(jié)果，到底是轉(zhuǎn)換還是讀取結(jié)果與R/C有關(guān)。

31、STS：狀態(tài)信號。STS=1表示正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，STS=0表示轉(zhuǎn)換已完成。REFOUT：+10V基準(zhǔn)電壓輸出。REIN準(zhǔn)電壓輸入。只有此腳把從“REFOUT”腳輸出的基準(zhǔn)電壓引入到AD574A內(nèi)部的12位DAC(AD565),才能進(jìn)行正常的A/D轉(zhuǎn)換。BIPOFF：雙極性補(bǔ)償。此引腳適當(dāng)連接，可實(shí)現(xiàn)單極性或雙極性輸入。10VIN：10V量程模擬信號輸入端。對單極性信號為10V量程的模擬信號輸入端，對雙極性信號為±5V模擬信號輸入腳。20VIN：20V量程輸入端。單極性信號為20V量程模擬信號輸入端，對雙極性信號為±10V量程模擬信號輸入腳。DG：數(shù)字地。各字電路（譯碼器

32、、門電路、觸發(fā)器等）及“+5V”的電源地。AG：模擬地。各模擬器件（放大器、比較器、多路開關(guān)、取樣保持器等）地及“+15V”和“-15V”電源地。VLOG：邏輯電路供電輸入端，+5V.VCC:正電源端，VCC=+12+15V。VEE：負(fù)電源端，VEE=-15-12V。AD574A的單極性和雙極性輸入如圖3-8所示 圖3-8 （a）單極性輸入 （b） 雙極性輸入單極性輸入電路：如圖3-8（a）所示是AD574A系列的模擬量單極性輸入電路。當(dāng)輸入電壓為VIN=0+10V時，應(yīng)從引腳10VIN輸入，當(dāng)VIN=020V，應(yīng)從20VIN輸入。數(shù)字量D為無符號二進(jìn)制碼，計(jì)算公式為D=4096VIN/VFS

33、。圖中電位器RP1用于調(diào)零，即保證在VIN=0時，輸出數(shù)字量D為零。雙極性輸入電路：電路圖如圖（b）所示。圖中RP2用于調(diào)整增益，其作用與圖（a）中RP2的作用相同。圖中RP1用于調(diào)整雙極性電路輸入零點(diǎn)。如果輸入信號VIN在-5=5V之間，應(yīng)從10VIN引腳輸入；當(dāng)VIN在-10=10V之間，應(yīng)從20VIN引腳輸入。根據(jù)聲光傳感器所輸出的電壓量，故選用單極性輸入。 3.2.3 AD574A與80C51單片機(jī)接口電路AD574A系列的所有型號和功能因腳和排列都相同，因而它們與單片機(jī)借口也相同。AD574A所有型號都有內(nèi)部始終電路，不需要任何外接器件和連線。圖3-9為AD574A與80C51單片機(jī)

34、的接口電路。該電路采用雙極性輸入方式。根據(jù)聲光傳感器輸出電壓是5.6+0.4v，在設(shè)計(jì)時我們選用單極性輸入方式。 圖3-9 AD574A與80C51單片機(jī)的接口電路當(dāng)AD574A與80C51單片機(jī)配置時，由于AD574A輸出12位數(shù)據(jù)，所以當(dāng)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，應(yīng)分兩次進(jìn)行：當(dāng)A0=0時，讀取高8位；當(dāng)A0=1時，讀取低4位。圖中AD574A的STS與80C51的P1.0線相連，故采用查詢方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。3.2.4聲光報(bào)警電路聲光報(bào)警電路由單片機(jī)P2.0口控制，輸出報(bào)警信號(高低電平間隔1 s的脈沖信號)，驅(qū)動聲光報(bào)警電路，直至按復(fù)位鍵RESET和開關(guān)鍵。聲光報(bào)警電路由555定時器、揚(yáng)聲器

35、和普通發(fā)光二極管組成，電路圖如圖3-10所示。其中555定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓出入端5腳與單片機(jī)80C51的P2.0端相連，受P2.0腳輸出的脈沖信號控制。由電容C4的充沖放電作用，當(dāng)P2.01時，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當(dāng)P2.00時，555輸出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經(jīng)隔置電容C2加到揚(yáng)聲器上，揚(yáng)聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時P2.0腳輸出的高低電平間隔1 s的脈沖信號經(jīng)電阻R1加到發(fā)光二極管LED上，LED將閃爍發(fā)光，達(dá)到聲光同時報(bào)警的效果。圖3-10 聲光報(bào)警電路3.3總電路設(shè)計(jì)根據(jù)要求，設(shè)計(jì)中我們選用80C51單片機(jī)。80C51單片機(jī)的主控電路包

36、括時鐘電路、復(fù)位電路。兩電路的接法在3.1.4和3.1.5中分別做了詳細(xì)的介紹，這里不再贅述。而傳感器是將非電量需要轉(zhuǎn)換成與非電量有一定關(guān)系的電量。當(dāng)今信息時代，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的非速發(fā)展，自動檢測，自動控制技術(shù)顯露非凡的能力，而大多數(shù)設(shè)備只能處理電信號，也就需要把被測，被控非電量的信息通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號?？梢?，傳感器是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。沒有傳感器對原始信息進(jìn)行精確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，就沒有現(xiàn)代自動檢測和自動控制系統(tǒng)。沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。設(shè)計(jì)中，傳感器我們選擇的是NIS-09聲光傳感器。必須利用微粒的特點(diǎn)檢測。而NIS-09聲光傳感器它的性能參數(shù)是我們選

37、擇它理由。聲光傳感器連接在A/D轉(zhuǎn)換器的輸入接口。我們將主控電路和外圍接口電路（80C51與A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路、80C51與聲光報(bào)警電路）連接起來，就得到了基于80C51的聲光報(bào)警總電路圖。當(dāng)外部環(huán)境達(dá)到一定值時，聲光傳感器就會產(chǎn)生模擬電壓，將它作為輸出的模擬信號經(jīng)AD574A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為80C51單片機(jī)所能識別的數(shù)字電壓量。通過P1.0檢測信號。當(dāng)有信號輸入時，經(jīng)程序設(shè)定就會驅(qū)動80C51單片機(jī)的P2.0。而P2.0是與聲光報(bào)警電路相連接的。綜上所述，得出總電路圖如圖3-11所示：圖3-11 聲光報(bào)警系統(tǒng)總電路圖第4章 軟件實(shí)現(xiàn)4.1 編程KEIL環(huán)境介紹Keil C51是美國

38、Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)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。KEILC51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為80C51微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時保留了匯編代碼高效,

39、快速的特點(diǎn)。C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編 器，實(shí)時操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。      C51 V7版本是目前最高效、靈活的8051開發(fā)平臺。它可以支持所有8051的衍生產(chǎn)品，也可以支持所有兼容的仿真器，同時支持其它第三 方開發(fā)工具。因此，C51 V7版本無疑是8051開發(fā)用戶的最佳選擇。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)

40、， uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。4.2 程序流程在整個程序流程中，

41、經(jīng)常要控制一部分指令重復(fù)執(zhí)行若干次，以便簡短的程序完成大量的處理任務(wù)。這種按某種控制規(guī)律重復(fù)執(zhí)行的程序稱為循環(huán)程序。循環(huán)程序有先執(zhí)行后判斷何先判斷后執(zhí)行兩種基本結(jié)構(gòu)。而我們要選用的是先判斷后執(zhí)行。因?yàn)槁暪鈧鞲衅鞯妮敵鲭妷毫繛?.66.0v之間。根據(jù)單極性輸入的轉(zhuǎn)換關(guān)系D=4096VIN/VFS，計(jì)算出它的數(shù)字量最小值:D1=4096×5.6/10=2294;最大值D2=4096×6/10=2458.然后把它們的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)。D1、D2轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)分別是、。由于AD574A輸出12位數(shù)據(jù)，所以當(dāng)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，應(yīng)分兩次進(jìn)行：當(dāng)A0=0時，讀取高8位；當(dāng)A0=1

42、時，讀取低4位。AD574A的STS與80C51的P1.0線相連，故采用查詢方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。我們將A/D轉(zhuǎn)換器讀取結(jié)果存入17H、18H、19H、20H單元中。其中17H存入的是較小數(shù)D1的高八位10011111，18H存入的是較小數(shù)D1的低四位0110；19H存入的是較大數(shù)的高八位10011001，20H存入的是較大值的低四位1010。將數(shù)值存入單元以后，接下來就是比較。當(dāng)被測的數(shù)值經(jīng)計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)換在比較范圍內(nèi)，經(jīng)程序設(shè)定80C51單片機(jī)的P2.0就會輸出脈沖啟動報(bào)警電路程序。程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1 流程圖4.3 程序ORG 0000HSTART: MOV DPTR, # 0FF

43、F8H ；送端口地址入DPTR MOVX DPTR, A ；啟動AD574A SET P1.0 ；置P1.0為輸入方式LOOP: JB P1.0, LOOP ；檢測P1.0口 INC DPTR ；使R/C為1MOVX A, DPTR ；讀取高8位數(shù)據(jù)MOV 41H, A ；高8位內(nèi)容存入41H單元INC DPTR ；使R/C、A0均為1INC DPTR MOVX A, DPTR ；讀取低4位MOV 40H, A ；將低4位內(nèi)容存入40H單元MOV 17H, #10001111B ；將比較的數(shù)值存入單元中MOV 18H, #0110BMOV 19H, #10011011BMOV 20H, #10

44、10BMOV AL, 40H ；將40H的內(nèi)容存入AL單元中MOV AH, 41H ；將41H的內(nèi)容存入AH單元中 01: CMP AH, 17H ；比較最小數(shù)值的高八位 JA LP1 JBE LP2 LP1: JMP 03 LP2: JMP 01 02: CMP AL,18H ；比較最小值的低四位 JA LP3 JBE LP4 LP3: JMP 01 LP4: JMP 04 03: CMP AH,19H ；比較最大值的高八位 JA LP5 JBE LP6 LP6: JMP 03 LP5: JMP 01 04 : CMP AH ,20H ；比較最大值的低四位 JA LP7 JBE LP8 LP

45、8: JMP 01 LP7: JMP 04 05: SET P2.0 ；報(bào)警 DEL: MOV R7,#200 ；延時50msDEL1: MOV R6,#123 NOPDEL2: DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 RET ；返回 END ；結(jié)束第5章 調(diào)試5.1 調(diào)試的步驟(1) 源文件的建立：使用菜單 “File-New”或者點(diǎn)擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項(xiàng)目窗口的右側(cè)打開一個新的文本編輯窗口，在該窗口中輸入?yún)R編語言源程序（4.2小節(jié)所示）。保存該文件，加上擴(kuò)展名（.asm或a51），這里將文件保存為examl1.asm。（2）建立工程文件：點(diǎn)擊“Project-New

46、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(kuò)展名，點(diǎn)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(biāo)CPU（即我們所使用的芯片型號80C51）點(diǎn)擊ATMEL前面的“+”號，展開該層，點(diǎn)擊其中的80C51，然后點(diǎn)擊確定按鈕?；氐街鹘缑妫藭r，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“Targ et1”，前面有 “+”號，點(diǎn)擊“+”展開，可以看到下一層的“Source Group1”,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(diǎn)擊“Souce Group”使其反白顯示，然后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個下拉菜單。選中其中的“Ad

47、d file to Group”Souce Group1”，對話框，要求尋找源文件，注意該對話框下面的“文件類型“默認(rèn)為C Souce file (*.c),也就是以C為擴(kuò)展名的文件，而我們的文件是以asm 為擴(kuò)展名的，所以在列表框中找不到examl1.asm,要將文件類型該掉，點(diǎn)擊對話框中”文件類型后的下拉列表，找到并選中“Asm Souce File(*.asm,*.a51)”,這樣，在列表框中就可以找到examl1.asm文文件了。雙examl1.asm文件，將文件加入項(xiàng)目，注意，在文件加入項(xiàng)目后，該對話框并不消失，等待繼續(xù)加入其他文件，但初學(xué)時常會認(rèn)為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這

48、時會出現(xiàn)對話框，提示你所選的文件以在列表中，此時點(diǎn)擊確定，返回前一對話框，然后，點(diǎn)擊”Close”即可返回主界面，返回后，點(diǎn)擊“Souce Goup 1”前的加號，會發(fā)現(xiàn)examl1.asm 文件以在其中。雙擊文件名，即打開源程序。（3）工程的詳細(xì)設(shè)置：首先點(diǎn)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(shè)置的對話框，對這個對話框可謂非常復(fù)雜，共有8個頁面，要全部高清可不容易，好在絕大部分設(shè)置項(xiàng)取默認(rèn)值就行了。設(shè)置完成以后安確認(rèn)返回主界面，工程建立、設(shè)置完畢。（4）編譯、連接：在設(shè)置好工程后，既可以進(jìn)行

49、編譯、連接。選擇菜單Project-Build target,對當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改軟件會先對該文件進(jìn)行比阿尼，然后在連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中，如果源程序有語法錯誤，會有錯誤報(bào)告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定到出錯的位置，對源程序反復(fù)修改后，最終會得到如圖5-1所示的結(jié)果，提示獲得了名為examl1.hex的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時還產(chǎn)生了一些其他相關(guān)文件可被用于KEIL的仿真與調(diào)試。 圖5-1 正確連接、編譯之后的結(jié)果5.2調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法在進(jìn)入環(huán)境以后，遇到了很多問題，總結(jié)如下：(1)提示無asm文件

50、編譯時候提示：F:.XX.asmFile has been changed outside the editor, reload ？解決方法：重新生成項(xiàng)目，產(chǎn)生examl1.asm即可。(2)在進(jìn)入Keil的調(diào)試環(huán)境以后，發(fā)現(xiàn)程序有錯解決方法：將光標(biāo)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(nèi)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(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗口。（3）程序調(diào)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：這些條件往往是異步發(fā)生或難以

51、預(yù)先設(shè)定的，這類問題使用的單步實(shí)行方法是很難調(diào)試的，這時就要使用發(fā)哦程序調(diào)試中的另一種非常重要是方法-斷點(diǎn)設(shè)置。斷點(diǎn)設(shè)置的方法有多種，常用的是在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn)，設(shè)置好斷點(diǎn)后可以全速運(yùn)行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關(guān)變量值，以確定問題所在。在程序行設(shè)置/移除斷點(diǎn)的方法是將光標(biāo)定位于需要設(shè)置斷點(diǎn)的程序行，使用菜單Debug/Insert/RemoveBreakPoint設(shè)置或移除斷點(diǎn)（也可以用鼠標(biāo)在該行雙擊實(shí)現(xiàn)同樣的功能）；Debug/Enable/Disable BreakPoint是開啟或暫停光標(biāo)所在懂行的斷點(diǎn)功能；Dubug/Disale All BreakPoint暫停所有斷點(diǎn)；Debug/Kill All Bre