煙霧報(bào)警器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、計(jì)算機(jī)與控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書目錄1引言12 設(shè)計(jì)要求12.1 課程設(shè)計(jì)目的12.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求12.3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求13 方案設(shè)計(jì)23.1設(shè)計(jì)原理24 電路器件介紹24.1單片機(jī)簡(jiǎn)介2 4.2 MQ-2氣體傳感器簡(jiǎn)介34.3 1602液晶顯示的介紹45 電路設(shè)計(jì)及原理分析45.1單片機(jī)引腳分配45.2時(shí)鐘電路45.3復(fù)位電路55.4蜂鳴器接口電路55.5燈光顯示電路56 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)57 實(shí)物圖68課程設(shè)計(jì)體會(huì)7參 考 文 獻(xiàn)8附錄A:主電路圖9附錄B:主程序11第14頁 共14頁1 引言煙霧報(bào)警器，是一種經(jīng)常使用的設(shè)備,本次實(shí)現(xiàn)利用單片機(jī)STC89C51和MQ-2煙霧氣敏

2、傳感器對(duì)房間的煙霧濃度進(jìn)行檢測(cè)、根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，如果超過設(shè)定濃度，可以進(jìn)行聲、光報(bào)警并對(duì)煙霧濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過設(shè)計(jì)，掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理、掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理。2 設(shè)計(jì)要求2.1 課程設(shè)計(jì)目的1.設(shè)計(jì)一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的煙霧報(bào)警器，可以對(duì)房間的煙霧濃度進(jìn)行檢測(cè)，如果超過設(shè)定濃度，可以進(jìn)行聲、光報(bào)警并對(duì)煙霧濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過設(shè)計(jì)，掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理、掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理。2.利用STC89C52完成控制要求。熟悉并了解單片機(jī)控制系統(tǒng)的詳細(xì)工作原理。3.利用Keil uVision、proetus、protel畫出硬件原理圖、軟件仿真圖。2.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求1.選擇

3、傳感器，設(shè)計(jì)接口電路，對(duì)房間的煙霧濃度進(jìn)行檢測(cè)，要求煙霧濃度的測(cè)量范圍是02000ppm。設(shè)計(jì)聲光報(bào)警電路，當(dāng)濃度超過1000 ppm時(shí)自動(dòng)報(bào)警。2.用protel設(shè)計(jì)硬件原理圖 3.選擇控制算法，編寫控制程序。用Keil uVision設(shè)計(jì)完整的控制程序（C語言或者匯編語言）4.編譯、下載、運(yùn)行5.用proetus給出軟件仿真結(jié)果，并顯示當(dāng)煙霧濃度2.3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求1根據(jù)題目要求的指標(biāo)，通過查閱有關(guān)資料，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)其硬件電路圖。2畫出電路原理圖，分析主要模塊的功能及他們之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制關(guān)系。3. 用Proteus軟件繪制硬件電路圖并仿真。4. 軟件設(shè)計(jì)包括流程

4、圖、用匯編語言或C語言對(duì)軟件進(jìn)行編譯，并能通過調(diào)試。 3 方案設(shè)計(jì) 利用單片機(jī)和煙霧傳感器構(gòu)造煙霧報(bào)警器，可以對(duì)房間的煙霧濃度進(jìn)行檢測(cè)。如果超過設(shè)定濃度，可以進(jìn)行聲、光報(bào)警并對(duì)煙霧濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.1設(shè)計(jì)原理 該煙霧傳感器原理框圖如圖3-1，總體原理為：利用STC89C51單片機(jī)和煙霧傳感器構(gòu)造，可以對(duì)房間的煙霧濃度進(jìn)行檢測(cè)，如果超過設(shè)定濃度，可以進(jìn)行聲、光報(bào)警并對(duì)煙霧濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過C語言對(duì)單片機(jī)的編程對(duì)相應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并作出響應(yīng)。STC89C51單片機(jī)LCD1602顯示器煙霧傳感器報(bào)警器燈光指示圖 3-1煙霧傳感器原理框圖4 電路器件介紹4.1單片機(jī)簡(jiǎn)介 STC89C51是一種帶4K字節(jié)

5、FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。STC89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。其引腳圖如圖4-1。圖 4-1 STC89C51引腳圖4.2 MQ- 2氣體傳感器簡(jiǎn)介圖 4-2 DAC0832引腳圖MQ- 2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度 的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該

6、氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。 MQ-2氣體傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器，如圖4-2。4.3 1602液晶顯示的介紹圖 4-3 LCD1602引腳圖液晶極其省電，1602液晶最多可以輸出32個(gè)字符，電路只需簡(jiǎn)單的連接即可，程序設(shè)計(jì)也很簡(jiǎn)單，可以移植現(xiàn)成的模板。但是使用有溫度范圍限制，且因是反光式的，在外界光線很明亮的情況下很容易看不清楚。 由于1602耗電量低且程序編寫簡(jiǎn)單，電路連接簡(jiǎn)單。顯示清楚。電路圖如圖4-3。5 電路設(shè)計(jì)及原理分析5.1單片機(jī)引腳分配XTAL1、XTAL2：外接電

7、路，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；RST：外接復(fù)位電路；P2：外接LCD1602顯示器；P3：外接蜂鳴器和煙霧傳感器；5.2時(shí)鐘電路 STC89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶休或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖5-2。 圖5-3 復(fù)位電路圖5-2 時(shí)鐘電路 5.3復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)單片機(jī)復(fù)位，根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)

8、復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開，也能使RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。如圖5-3。5.4蜂鳴器接口電路利用單片機(jī)發(fā)出PWM波形，三極管放大電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而使蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。如圖5-4。5.5燈光顯示電路如果超過設(shè)定濃度，可以進(jìn)行聲、光報(bào)警，利用發(fā)光二極管來進(jìn)行燈光顯示，并以一定頻率閃爍提醒人們警報(bào)。如圖5-5所示。 圖5-4 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路圖5-5燈光顯示電路6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)首先對(duì)程序初始化，然后判斷是否有煙霧產(chǎn)生，若有煙霧進(jìn)行報(bào)

9、警，并顯示煙霧濃度及聲光報(bào)警。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定編程思想，現(xiàn)程序流程圖如圖6-1所示。圖6-1 程序流程圖7 實(shí)物圖7.1實(shí)物圖 通過前面的軟硬件設(shè)計(jì)以后，整個(gè)電路的設(shè)計(jì)基本完成，系統(tǒng)在以Proteus這款軟件為平臺(tái)，通過仿真證明了電路軟硬件設(shè)計(jì)的正確性。最后就是進(jìn)行焊接實(shí)物圖并且測(cè)試實(shí)物圖的正確性。系統(tǒng)硬件的整體實(shí)物圖如下圖所示： 圖8-1 實(shí)物圖8課程設(shè)計(jì)體會(huì)通過此次課程設(shè)計(jì)，首先我學(xué)會(huì)了怎么去使用Proteus,并學(xué)到很多的東西。對(duì)單片機(jī)有了進(jìn)一步的了解。但是在做課程設(shè)計(jì)的過程中，也出現(xiàn)了一些問題，最主要還是實(shí)物制作中中，出現(xiàn)電路設(shè)計(jì)的一些問題。 通過這次課程設(shè)計(jì)，使我明白了自身的不足，

10、還有就是學(xué)習(xí)上存在的以應(yīng)試為目的的陋習(xí)，自己真正學(xué)到的知識(shí)還是相當(dāng)有限的，而且都是很死板的知識(shí)，并沒有做到活學(xué)活用。而且，在專業(yè)軟件學(xué)習(xí)方面還要有很大的提升的需要。 參 考 文 獻(xiàn)1 何立民.單片機(jī)高級(jí)教程.北京航空航天大學(xué)出版社.2001:40532 李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社. 2008.2:22233 童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）.北京：高等教育出版社.2001:761104 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京高等教育出版社.1998:1341385 梁宗善.新型集成塊應(yīng)用.武漢華中理工大出版社. 2004:15196 譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)

11、計(jì)(高職教材).清華大學(xué)出版社.2000.01:20887 華臻，陳書謙.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社.2005.8 李朝清.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：航空航天大學(xué)出版社，1994.9周勇，付大鵬，劉剛強(qiáng).新型家用密碼鎖的研究J.機(jī)械. 2002.9（贈(zèng)刊）：128-12910李珍，付植桐.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社.2003.11李明喜. 新型電子密碼鎖的設(shè)計(jì)J. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2004,(03) 12 董繼成. 一種新型安全的單片機(jī)密碼鎖J.電子技術(shù).2004.(03)13 王寬仁.可靠安全的智能密碼鎖J.電子技術(shù)應(yīng)用.2001年第2期14江志紅.

12、51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)M. 清華大學(xué)出版社. 200815 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版M.高等教育出版社.1998.1116 任艷艷.基于AT89C51單片機(jī)多功能密碼鎖的研究J.重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2008.517 周功明.基于AT89C2051單片機(jī)的防盜自動(dòng)報(bào)警密碼鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.綿陽師范學(xué)院學(xué)報(bào).2007.518 周鑫，何建新，劉琥.基于單片機(jī)的電子密碼鎖控制電路設(shè)計(jì)J.成都信息工程學(xué)院學(xué)報(bào).2009.8附錄A:主電路圖圖9-1 主電路圖設(shè)計(jì)圖9-2 PCB圖設(shè)計(jì)附錄B:主程序#include#include#define uchar unsigned char /定義一下方

13、便使用#define uint unsigned int#define ulong unsigned long#define DataPort P2 /液晶數(shù)據(jù)輸出sbit RS=P04; /寄存器選擇 數(shù)據(jù) 命令sbit RW=P05; /讀寫sbit EN=P06;/使能sbit spk=P37;/蜂鳴器sbit ger_led=P10;/led1 sbit red_led=P11;/led2 sbit MQ2=P35;void DelayUs(uchar t) /us級(jí)延時(shí)函數(shù) uchar a;while(t-) for(a=4;a0;a-);void DelayMs(uchar t)/

14、ms級(jí)延時(shí) uchar a,b,c; while(t-) for(c=8;c0;c-) for(b=197;b0;b-) for(a=2;a0;a-); void Check_Busy() /忙檢測(cè)RS=0; RW=1; EN=1; DataPort=0xff; while(DataPort&0x80)=0x80);/忙則等待 EN=0;void Write_Data(uchar Data) /寫入數(shù)據(jù)Check_Busy();RS=1;RW=0;EN=1;DataPort=Data;DelayMs(5);EN=0;DelayMs(5);void Write_com(uchar com) /寫

15、入命令Check_Busy();RS=0;RW=0;EN=1;DataPort=com;DelayMs(5);EN=0;DelayMs(5); void LCD_Write_String( uchar x,uchar y,uchar *s) / 寫入字符串函數(shù) if (y = 0) Write_com(0x80 + x); /表示第一行 else Write_com(0xC0 + x); /表示第二行 while (*s) Write_Data( *s); s +; void LCD_Write_Char(uchar x,uchar y,uchar Data) / 寫入字符函數(shù) if (y =

16、 0) Write_com(0x80 + x); else Write_com(0xC0 + x); Write_Data( Data); void ClrScreen()/清屏函數(shù) Write_com(0x01); DelayMs(1);void Init_lcd1602()/初始化EN=0;Write_com(0x38); /8位數(shù)據(jù)接口 兩行顯示 5*10點(diǎn)陣字符Write_com(0x0e); /顯示開關(guān) 光標(biāo)開關(guān) Write_com(0x06); /輸入方式設(shè)置 讀寫操作后AC自動(dòng)增1，畫面平移Write_com(0x01); /清屏void speak()DelayMs(5);spk=!spk;void light_red() ger_led=0; red_led=0; DelayMs(230); red_led=1; ger_led=1;void Alarm() LCD_Write_String(1,0,over 1000pm);/雙引號(hào)LCD_Write_String(1,1,dangerous !);/雙引號(hào)light_red()