基于單片機(jī)的防火防盜系統(tǒng)

1、本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 基于單片機(jī)的防火防盜系統(tǒng) 姓名 趙吉山 學(xué)號(hào) 2012416708 院系 工學(xué)院 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 黃金明 職稱 副教授 年 月 日曲阜師范大學(xué)教務(wù)處制目 錄摘要：1關(guān)鍵詞：1Abstract:1Keywords:11 緒論21.1 研究背景21.2 前景展望及意義22 防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)32.1 設(shè)計(jì)要求32.2 設(shè)計(jì)思路32.3 設(shè)計(jì)方案42.3.1 硬件設(shè)計(jì)方案42.3.2 軟件設(shè)計(jì)方案53 防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)53.1 單片機(jī)STC89C5263.1.1 使用的管腳及其作用63.2 溫度傳感電路83.2.1 溫度傳感器的介紹8

2、3.2.2 溫度傳感器的工作原理83.2.3 溫度傳感器的作用93.3 煙霧傳感電路93.3.1 煙霧傳感器MQ-2 及其工作原理93.3.2 煙霧傳感器的作用103.4 ADC0832介紹103.4.1 ADC0832的功能103.4.2 A/D轉(zhuǎn)換電路的作用113.5 蜂鳴器113.6 按鍵電路123.7 顯示電路123.7.1 液晶顯示器介紹123.8 紅外傳感電路133.8.1 光電傳感器134 防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)144.1 溫度采集處理模塊154.2 煙霧采集處理模塊154.3 顯示電路模塊17結(jié)論18致謝19參考文獻(xiàn)20附錄A 硬件原理圖21附錄B 主程序代碼22基于單片機(jī)

3、的防火防盜系統(tǒng)電氣專業(yè)學(xué)生 趙吉山指導(dǎo)老師 黃金明摘要：本文是以STC89C52單片機(jī)為核心，輔助以煙霧傳感電路、紅外傳感電路、溫度傳感電路、聲光報(bào)警電路、顯示電路以及按鍵電路的一種運(yùn)行系統(tǒng)可靠、操作也較為簡單的智能報(bào)警系統(tǒng)。防火主要以煙霧傳感電路檢測氣體濃度標(biāo)準(zhǔn)，溫度傳感電路檢測溫度標(biāo)準(zhǔn)是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到目的，當(dāng)煙霧和溫度超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)聲光電路報(bào)警提醒用戶注意；防盜主要是以紅外傳感電路檢測有無盜竊分子侵入來達(dá)到目的，當(dāng)有不法分子進(jìn)入時(shí)，阻擋紅外線傳播，產(chǎn)生信號(hào)送至單片機(jī)，單片機(jī)控制聲光報(bào)警電路報(bào)警。顯示電路的主要作用是顯示溫度及煙霧數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 防火 防盜 報(bào)警Microcontrol

4、ler-based fire alarm systemElectrical Majors ZhaoJishanTutor HuangJinmingAbstract:The study is based on STC89C52 microcontroller core, assisted by smoke sensing circuit, infrared sensor circuit, the temperature 

5、;sensing circuit, sound and light alarm circuit, display circuit and one of the runtime key circuit reliable, the operation is relatively simple smart alarm system. Mainly

6、0;in smoke fire sensing circuit senses the gas concentration levels, temperature sensing circuit senses the temperature of the standard meets the safety standards to achieve t

7、he purpose, when the temperature exceeds the standard smoke and sound and light alarm to alert the user circuit; burglar mainly infrared sensor circuit has detected non-i

8、nvasive molecules to achieve the purpose of theft, when criminals enter, the block infrared transmission, generates a signal sent to the microcontroller, microprocessor control sou

9、nd and light alarm circuit alarm. The main role is to display circuit data indicating the temperature and smoke. Keywords: Microcontroller Fireproof Theft Alarm system181 緒論1.1 研究背景我國現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們生活水品不斷提高，基于國家的

10、十三五發(fā)展計(jì)劃，在黨的領(lǐng)導(dǎo)下全面奔小康社會(huì)，隨著人們不斷提高的生活水平，隨之而來的使人們對(duì)生活質(zhì)量的提高。其中，防火防盜是重中之重。防火關(guān)系到人們自身的生命安全，防盜關(guān)系到人們的財(cái)產(chǎn)安全?，F(xiàn)在市面上的防盜措施仍然是以防盜門、防盜窗為主的傳統(tǒng)防盜措施，主要以增加盜賊進(jìn)入的難度來達(dá)到防盜的目的，但是它們不僅笨重，不容易安裝，還會(huì)影響美觀，更為出現(xiàn)事故時(shí)人們的逃生帶來諸多不便，因此這種防盜方式因?yàn)闀?huì)影響美觀還有及時(shí)性差已經(jīng)漸漸不能滿足人們對(duì)它的要求了。同理，防火也應(yīng)為人工的及時(shí)性差漸漸面臨淘汰。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，防火防盜的智能化漸漸登上社會(huì)舞臺(tái)。本文論述的報(bào)警系統(tǒng)就是基于這樣的一個(gè)目標(biāo)而作出的

11、一種基于單片機(jī)的，能滿足人們?nèi)涨吧钏璧囊环N能夠自動(dòng)檢測火災(zāi)和盜竊信息并報(bào)警的設(shè)備。1.2 前景展望及意義窗體底端智能住宅小區(qū)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是現(xiàn)代，便捷，高效的物業(yè)管理的必然選擇，以實(shí)現(xiàn)居住環(huán)境的安全舒適、信息通訊的方便快捷，達(dá)到智能家居和智能社區(qū)建設(shè)的目標(biāo)，這也是IT行業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果，是向人民生活和傳統(tǒng)的住宅產(chǎn)業(yè)化的信息技術(shù)滲透，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展和開拓更廣闊的市場的必然結(jié)果，人工智能最近幾年在世界以及在中國都在飛速發(fā)展?？梢灶A(yù)見的是隨著人們生活水平奔小康，生活質(zhì)量越來越高，家居的智能化會(huì)越來越普遍，不久的將來，人工智能將成為人們生活中不可或缺的部分。而設(shè)備的智能化是一方面，還有一方面是設(shè)備

12、的實(shí)用性和價(jià)格也是人們選擇的一個(gè)參考，本文的核心采用的是STC89C52這種單片機(jī)，它性價(jià)比高，易操作，且本文系統(tǒng)側(cè)重于報(bào)警的及時(shí)性，在災(zāi)情即將開始之前發(fā)出警報(bào)，以便于用戶能及時(shí)做出反應(yīng)，避免受到人身傷害或財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)于智能報(bào)警裝置的普及有一定的意義。2 防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求現(xiàn)如今人們的生活品質(zhì)都相比較于以往時(shí)候大大提高了，個(gè)人住戶的防火防盜意識(shí)也漸漸增強(qiáng)，就目前市場上來講，所擁有的最基本的防盜設(shè)備，像防盜門防盜窗等產(chǎn)品已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們目前的需求了，所以，新型防火防盜設(shè)備的出現(xiàn)也是十分必要的。本次設(shè)計(jì)的目的就是希望設(shè)計(jì)出一款基于單片機(jī)的，能夠滿足人們?nèi)涨吧钏枰囊?/p>

13、種能夠防火防盜報(bào)警的這樣的一種設(shè)備。功能要求：（1）能夠檢測溫度，若溫度超出了指定值時(shí)警報(bào)；（2）能夠檢測煙霧濃度，若煙霧濃度超標(biāo)時(shí)警報(bào)；（3）能夠紅外檢測遮擋信號(hào)，若檢測出非法入侵則警報(bào)。2.2 設(shè)計(jì)思路本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過單片機(jī)的控制，煙霧、溫度、紅外傳感電路對(duì)外界環(huán)境的信息采集來完成對(duì)周圍環(huán)境防火、防盜的預(yù)警以及對(duì)環(huán)境溫度、煙霧濃度的信息顯示。并且可以通過按鍵電路來控制設(shè)備的工作狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)由硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)共同組成，主要分為四部分：信息采集部分、中心處理控制部分、外部顯示部分及外部管理部分。從設(shè)計(jì)的要求來剖析須包羅如下構(gòu)造:溫度傳感電路、煙霧傳感電路和紅外傳感器電路、報(bào)警電路、單片

14、機(jī)、復(fù)位電路及相干的控制管理軟件,他們之間的形成框圖如下圖2.1所示:圖2.1 防火防盜報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖首先給單片機(jī)STC89C52設(shè)定好聲光報(bào)警信號(hào)的臨界值，安裝好各模塊，使用按鍵電路開啟設(shè)備工作。設(shè)備工作后由檢測傳感電路檢測并發(fā)送檢測到的信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)，當(dāng)檢測到有不法分子入侵的信號(hào)或者溫度及煙霧濃度信號(hào)超過設(shè)定的報(bào)警值時(shí)（我的這個(gè)設(shè)計(jì)中溫度界值是50度，煙霧濃度界值是百分之十五），單片機(jī)發(fā)送報(bào)警信號(hào)至聲光報(bào)警電路模塊與顯示電路模塊，實(shí)現(xiàn)顯示電路的溫度濃度顯示并實(shí)現(xiàn)報(bào)警電路的聲光報(bào)警功能。如果檢測到的信息沒有超過設(shè)定的界值，則單片機(jī)只發(fā)送信號(hào)至顯示電路，只顯示當(dāng)前的溫度和煙霧濃度。設(shè)計(jì)中當(dāng)

15、單片機(jī)接收到信號(hào)時(shí)設(shè)定了10ms的延時(shí)，主要是為了防止信號(hào)不穩(wěn)及按鍵時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤信號(hào)。所以單片機(jī)首先經(jīng)過10ms延時(shí)，再接收DS18B20和MQ-2的數(shù)據(jù)信號(hào)，再經(jīng)過10ms延時(shí)，處理發(fā)送至LCD1602液晶顯示器。2.3 設(shè)計(jì)方案2.3.1 硬件設(shè)計(jì)方案硬件系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分組成：（1）溫度傳感器電路：使用DS18B20溫度傳感器作為防火系統(tǒng)的其中一個(gè)部分，未設(shè)置時(shí)報(bào)警溫度顯示為0，可自行設(shè)置報(bào)警溫度，上限為95。當(dāng)溫度變化時(shí)，芯片內(nèi)部的高溫度晶振也隨著變化，從而引起一系列內(nèi)部變化產(chǎn)生震蕩信號(hào)，再經(jīng)過DS18B20計(jì)算，輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)。（2）煙霧傳感器電路:使用MQ-2煙霧傳

16、感器作為防火系統(tǒng)的其中一個(gè)部分,未設(shè)置時(shí)報(bào)警濃度值為百分之0,可自行設(shè)置報(bào)警濃度,上限為百分之100。其主要材料為二氧化錫。當(dāng)MQ-2工作時(shí),器件內(nèi)的SnO2材料會(huì)因?yàn)槲窖蹼x子或釋放吸附到的氧離子來調(diào)節(jié)器件的阻值大小。利用這一點(diǎn),MQ-2與煙霧接觸時(shí),電導(dǎo)率就會(huì)變大,煙霧濃度越大,電導(dǎo)率越大,輸出電阻越低,經(jīng)過信號(hào)的調(diào)整輸出當(dāng)前濃度值,發(fā)送至單片機(jī)。（3）顯示電路：使用LCD1602液晶顯示器。單片機(jī)每過10ms延遲，處理從溫度傳感器，煙霧傳感器發(fā)來的數(shù)字量，再經(jīng)過10ms延遲發(fā)送至顯示電路。（4）聲光報(bào)警電路：采用蜂鳴器加LED燈實(shí)現(xiàn)報(bào)警工作。預(yù)設(shè)報(bào)警溫度和煙霧濃度值，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，超出所設(shè)

17、置的報(bào)警值時(shí)，單片機(jī)發(fā)送高電平信號(hào)給報(bào)警電路，蜂鳴器和LED燈同時(shí)工作。（5）紅外傳感器電路：采用光電傳感器作為防盜系統(tǒng)的其中一個(gè)部分。當(dāng)防盜系統(tǒng)開啟時(shí)，傳感器發(fā)射一道檢測距離在530cm的光束，接收器接收到穩(wěn)定的光信號(hào)。當(dāng)有人入侵時(shí)，接收器接收到的紅外信號(hào)發(fā)生改變，提取這一段變化，經(jīng)過放大和適當(dāng)處理，發(fā)送至單片機(jī)。2.3.2 軟件設(shè)計(jì)方案C語言及其調(diào)試環(huán)境本次課題選用的編程語言時(shí)C，C語言是一種使用廣泛的程序設(shè)計(jì)語言，它擁有豐富數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)化的流程控制和較高效率的目標(biāo)代碼。C是一種既有高級(jí)語言功能又有許多低級(jí)語言功能，相對(duì)于其他高級(jí)編程語言功能更強(qiáng)大的高級(jí)語言，因此既可以用于編寫系統(tǒng)軟件，

18、又可以用于編寫應(yīng)用軟件作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言1。C語言可在Keil C51中進(jìn)行調(diào)試，C在功能、結(jié)構(gòu)性、可讀性以及可維護(hù)性上都具有相對(duì)于匯編來講很明顯的優(yōu)勢，容易掌握。3 防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)傳感器技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都有重要的作用。本文中防盜系統(tǒng)使用光電傳感器，由于它是不可見光，因此用它做防盜監(jiān)控器有非常好的隱蔽性，無論是白天還是黑夜均可使用，并且它的抗干擾能力也非常強(qiáng)。防火系統(tǒng)使用煙霧傳感器、溫度傳感器配合完成，以確?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，使用者可以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)火情并處理，令損失降至最低。3.1 單片機(jī)STC89C52本文的主控制核心使用STC89C52單片機(jī)。之所以選用STC89C52

19、單片機(jī)當(dāng)作該設(shè)計(jì)的主要控制核心部件，是因?yàn)樗邆淞?1單片機(jī)的功能，同是是一種性價(jià)比很高的微控制器，處理方案也相對(duì)靈活。而且可編程容量大足以可以應(yīng)對(duì)本次設(shè)計(jì)中的程序，指令簡單容易編寫，可在線編寫，也適用于傳統(tǒng)編程器。性能上具有8位的CPU與在系統(tǒng)可編程存儲(chǔ)。3.1.1 使用的管腳及其作用VCC為電源輸入引腳。連接電源電路為單片機(jī)提供工作所需的電源，GND接地。XTAL1、XTAL2為外接晶振引腳。兩個(gè)引腳用于連接時(shí)鐘電路，為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)。P0.0P0.7為一組可編程8位雙向I/O口。連接液晶顯示器的D0D7引腳，8位雙向數(shù)據(jù)線并連接一個(gè)上拉電阻。P1.0P1.7為一組準(zhǔn)雙向I/O口。

20、P1.0P1.3口連接4個(gè)獨(dú)立按鍵3，當(dāng)鍵盤按下時(shí)，發(fā)送一個(gè)高電平至相應(yīng)的I/O口。P2.0P2.7為一組準(zhǔn)雙向I/O口。P2.0端口連接報(bào)警電路，用于發(fā)送信號(hào)觸發(fā)報(bào)警電路，發(fā)送的是高電平，系統(tǒng)需要報(bào)警時(shí)，從P2.0口輸送對(duì)應(yīng)高頻率的電平信號(hào)，通過NPN三極管放大來觸發(fā)蜂鳴器，從而產(chǎn)生報(bào)警。P2.1端口連接紅外線傳感器的DATA引腳。P3.0P3.7為一組準(zhǔn)雙向I/O口。P3.0、P3.1連接USB接口的DATA引腳。P3.4P3.6連接ADC0823的時(shí)鐘引腳的兩個(gè)DATA引腳。P3.7連接DS18B20的DATA引腳。它的實(shí)物圖如圖3.1所示。圖3.1 STC89C52實(shí)物圖圖3.2 單片

21、機(jī)最小系統(tǒng)圖3.2 溫度傳感電路3.2.1 溫度傳感器的介紹我的這次設(shè)計(jì)使用DS18B20數(shù)字溫度傳感器作為測溫元件。這種傳感器可以顯示九位讀數(shù)，從現(xiàn)場采集到溫度讀數(shù)后可以直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且通過單線傳遞給單片機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲得現(xiàn)場溫度的效果。溫度器與外界交換信息可以通過一條單線與傳感器進(jìn)行信息傳遞，并且不需要電源進(jìn)行外部供電，只需要這條單線就可以完成。3.2.2 溫度傳感器的工作原理本設(shè)計(jì)DS18B20的DATA接口與單片機(jī)的P3.7相連，當(dāng)溫度變化時(shí)，DS18B20內(nèi)部的高溫度系數(shù)晶振也隨溫度的變化而變化，從而使其內(nèi)部的振蕩頻率也隨之發(fā)生大幅度的改變，因而產(chǎn)生的震蕩信號(hào)，經(jīng)過DS18

22、B20計(jì)算，輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)。單片機(jī)每10ms就與溫度預(yù)設(shè)報(bào)警值比較，如當(dāng)前溫度大于溫度預(yù)設(shè)報(bào)警值時(shí)，則發(fā)送高電平信號(hào)給P2.0連接的報(bào)警電路。LED燈點(diǎn)亮，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警，顯示器接收單片機(jī)發(fā)來的當(dāng)前溫度，給予顯示。如圖3.4所示為DS18B20的硬件原理圖。圖3.4 DS18B20硬件原理圖3.2.3 溫度傳感器的作用本設(shè)計(jì)使用DS18B20為溫度傳感器為了實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警，本設(shè)計(jì)測溫范圍為095，工作電壓為35.5V/DC。本設(shè)計(jì)中DS18B20采集當(dāng)前的室內(nèi)溫度，內(nèi)部高溫度系數(shù)晶振隨溫度發(fā)生改變，產(chǎn)生的震蕩信號(hào)經(jīng)過處理，由DS18B20直接輸出發(fā)送至單片機(jī)，當(dāng)室內(nèi)溫度大于設(shè)定的報(bào)警溫度5

23、0度時(shí)，單片機(jī)經(jīng)過處理，控制蜂鳴器和LED報(bào)警，使人們意識(shí)到出現(xiàn)非正常情況，及時(shí)做出相應(yīng)的處理。3.3 煙霧傳感電路3.3.1 煙霧傳感器MQ-2 及其工作原理我在煙霧傳感電路中采集壞境氣體濃度采用了煙霧傳感器。當(dāng)現(xiàn)場的傳感器檢測到煙霧中一些特有的氣體時(shí),影響著傳感器內(nèi)部的電阻大小,從而輸出大小不同的電壓,并且通過電路將電壓信號(hào)輸送到單片機(jī)內(nèi)部,再通過單片機(jī)內(nèi)部程序響應(yīng)發(fā)出信號(hào),能夠不斷對(duì)現(xiàn)場的火災(zāi)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。在這次設(shè)計(jì)中煙霧傳感電路中的傳感元件我選用了一種氣-電轉(zhuǎn)換器MQ-2型煙霧傳感器，因?yàn)槠涔ぷ鞣€(wěn)定不易出現(xiàn)偏差、靈敏度高、反應(yīng)速度快以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以選用了它作為這次報(bào)警系統(tǒng)煙霧

24、傳感電路中煙霧采集的主要元件。MQ-2氣體傳感器，此傳感器的檢測原理為SnO2吸附氧離子情況可以隨空氣中可燃?xì)怏w的濃度的變化而變化,從而可以引起氣體傳感器電導(dǎo)率的改變，從而可以對(duì)現(xiàn)行煙霧濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，這種傳感器電路比較簡單，適用范圍比較廣。對(duì)各種氣體都比較敏感,在傳感器中有很大的應(yīng)用范圍，通過不同的氣體濃度引起不同的電導(dǎo)率的改變。如圖3.5為煙霧傳感器的結(jié)構(gòu)圖，圖3.6為煙霧傳感器的實(shí)物圖。圖3.5 煙霧傳感器的結(jié)構(gòu)圖圖3.6 煙霧傳感器的實(shí)物圖3.3.2 煙霧傳感器的作用實(shí)物中煙霧傳感器是為了小范圍（10010000PPM）起火時(shí)，檢測環(huán)境中煙霧的非正常情況（煙霧濃度增加到百分之15），

25、通過A/D轉(zhuǎn)換電路發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)，使蜂鳴器和LED工作，進(jìn)行聲光報(bào)警。使人們在火勢擴(kuò)大之前，及時(shí)做出反應(yīng)，避免更大的損失。3.4 ADC0832介紹3.4.1 ADC0832的功能我的這次設(shè)計(jì)選用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器是ADC0832，它可以與三線接口接通，但是需要通過單片。和別的數(shù)模轉(zhuǎn)換器相比，它的優(yōu)勢在于價(jià)格不貴，較為穩(wěn)定，功耗不高且速度較為可觀，它最適宜用來作的智能儀表是袖珍式的。它作為A/D轉(zhuǎn)換芯片具有8種分辨率且最高可達(dá)256，很多的數(shù)模轉(zhuǎn)換的要求都可以適應(yīng)。雙數(shù)據(jù)輸出也是他的功能之一，正因?yàn)檫@樣，此轉(zhuǎn)換器可使誤差變小到可接受的范圍從而使數(shù)據(jù)傳輸更加精確。多器件溝通且更容易控

26、制處理器是獨(dú)立芯片的使能輸入。為更加簡單的選擇通道可使用DI數(shù)據(jù)輸入端，其不同之處在于： 具有八位分辨率，串行輸出；雙通道A/D轉(zhuǎn)換；電源和參考電壓復(fù)用；具有單獨(dú)的片選引腳；外部提供時(shí)鐘源，工作頻率為10400kHz。在這次設(shè)計(jì)中我將CLK、DI、DO作為ADC0832與單片機(jī)串行通信的數(shù)據(jù)口，由CLK來提供時(shí)鐘信號(hào)，DI用來做數(shù)據(jù)輸入選擇通道，DOU用作轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸出。其中由于DI和DO引腳通信時(shí)沒有同時(shí)工作，而且與單片機(jī)的接口還是雙向的，所以我將它們并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上了。當(dāng)/CS引腳置低電平時(shí)，ADC0832工作進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在前三個(gè)脈沖中DI輸入數(shù)據(jù)選擇通道功能，脈沖輸入結(jié)束

27、后/CS置高電平，ADC0832結(jié)束工作，然后單片機(jī)處理轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)。3.4.2 A/D轉(zhuǎn)換電路的作用 煙霧傳感器MQ-2是電阻型元件，所以需要一個(gè)參考電阻串聯(lián)，然后信號(hào)再通過一個(gè)放大電路的放大才發(fā)送到ADC0832進(jìn)行采集，經(jīng)過轉(zhuǎn)換模塊A/D轉(zhuǎn)換后送到處理單元單片機(jī)中經(jīng)行處理，電路圖如圖3.7所示：/CS14圖3.7 A/D轉(zhuǎn)換電路3.5 蜂鳴器在我的這個(gè)設(shè)計(jì)中我選用了蜂鳴器作為聲報(bào)警裝置。它主要是通過接收來自于煙霧傳感器、紅外傳感器和溫度傳感器的數(shù)據(jù)來判斷是否需要報(bào)警。實(shí)物圖如圖2.8所示。實(shí)物圖如圖3.8所示。硬件原理圖如圖3.9所示。圖3.8 蜂鳴器的實(shí)物圖 圖3.9 蜂鳴器報(bào)警電路我

28、設(shè)定的溫度報(bào)警值是50度， 當(dāng)單片機(jī)接收到大于等于溫度（50度）信號(hào)或氣體濃度（百分之15）信號(hào)又或者光電傳感器檢測到人員信號(hào)時(shí)，輸出腳輸出高電平，使蜂鳴器工作，發(fā)出報(bào)警聲，使人們得到報(bào)警信號(hào)，及時(shí)處理異常。3.6 按鍵電路按鍵電路的作用是認(rèn)為控制設(shè)備，這次設(shè)計(jì)中我共預(yù)留了四個(gè)按鍵位。如圖3.10所示：圖3.10 按鍵電路在實(shí)物中，按鍵電路是人與單片機(jī)互動(dòng)的核心。按鍵電路直接連接單片機(jī)引腳上，通過通斷控制向單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令，指導(dǎo)單片機(jī)程序的運(yùn)作。我設(shè)置的按鍵功能分別為：S1為設(shè)置按鍵，當(dāng)S1輸出一個(gè)高電平時(shí)，單片機(jī)向LCD1602發(fā)出指令，使其轉(zhuǎn)換至設(shè)置頁面，使用S2、S3控制控制參數(shù)以5

29、為單位的加或減，讓其報(bào)警的數(shù)值處在一個(gè)合理的位置上（溫度報(bào)警設(shè)定為50度，濃度報(bào)警設(shè)定為百分之15），然后由S4鍵確定保存，最后通過S2鍵開始執(zhí)行操作或S3鍵停止執(zhí)行操作。3.7 顯示電路3.7.1 液晶顯示器介紹這次設(shè)計(jì)中顯示電路的核心元件是LCD（液晶顯示器），它是一種平面超薄的顯示設(shè)備。我選用的是字符LCDLCD1602。工業(yè)字符型液晶顯示器LCD1602，顯示位數(shù)16*2(32位)。通過STC89C52單片機(jī)把煙霧傳感器模塊和溫度傳感器模塊傳來的數(shù)據(jù)，由D7D0引腳輸入LCD1602，在液晶屏中顯示出來。配合鍵盤，可看見設(shè)置的報(bào)警值，方便人為操作。顯示電路硬件原理圖如圖3.11所示：圖

30、3.11 顯示電路3.8 紅外傳感電路3.8.1 光電傳感器光電傳感器是為了實(shí)現(xiàn)防盜功能所選擇的部件，光電傳感器通過檢測不同光信號(hào)的大小然后通過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化為大小不等的電信號(hào)。光電檢測方法具有精度高，反應(yīng)快速，非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可以測量參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此，光電傳感器有非常廣泛的應(yīng)用在檢測和控制方面。實(shí)物中光電傳感器為了實(shí)現(xiàn)防盜功能。采用發(fā)射型光電傳感器，有效檢測范圍為5到30厘米。主人離開時(shí)，手動(dòng)設(shè)置開啟防盜系統(tǒng)，若有人員進(jìn)入，阻擋紅外線的直線傳播，光電脈沖電路產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大，整形后便形成脈沖列，傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)送指令使蜂鳴器和LED進(jìn)行聲光報(bào)

31、警。4 防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 在我的這次設(shè)計(jì)中，軟件需要解決額問題主要是檢測溫度傳感器、煙霧傳感器以及紅外傳感器輸出的信號(hào)，然后將這些信號(hào)與預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行比較，若這些信號(hào)超出了設(shè)定值則單片機(jī)輸出信號(hào)使報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警。主程序流程圖如圖4.1所示。. 圖4.1 軟件流程圖4.1 溫度采集處理模塊我的這次設(shè)計(jì)因?yàn)槭褂玫氖羌蓴?shù)字式的溫度傳感器，它不需要A/D轉(zhuǎn)換，所以它的工作流程比較簡單。首先將DS18B20初始化，然后寫入控制字，將報(bào)警溫度限度設(shè)定為50度，讀取當(dāng)前溫度送至單片機(jī)，當(dāng)超過報(bào)警溫度時(shí)發(fā)送報(bào)警信號(hào)。溫度采集轉(zhuǎn)換流程圖如圖4.2所示：開始寫控制字Temp=tp*0.0625*

32、100+0.5初始化DS18B20讀取當(dāng)前溫度返回圖4.2 溫度采集流程圖4.2 煙霧采集處理模塊標(biāo)度變換概念智能儀器檢測的物理量，在不同的智能儀器中一般是不同的數(shù)字量代表。因?yàn)槲锢砹恳话闶怯蓚鞲衅鬓D(zhuǎn)換，然后通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用后得到和被測量相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，所以會(huì)采納一定的處理技術(shù)來將代表不同物理量的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為代表不同綱量達(dá)物理量相同的數(shù)字量,這樣的技術(shù)稱為標(biāo)度變換。數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)的采集是由中斷程序完成的，首先運(yùn)用芯片ADC0809的IN0、IN1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后由單片機(jī)接收并處理已轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)信號(hào)，存到已經(jīng)指定好的存儲(chǔ)單元中。每進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換都等待外部中斷0，如果中斷到來則

33、說明轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成了，最后經(jīng)過中斷服務(wù)程序讀取經(jīng)過變換到的數(shù)據(jù)信號(hào)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)度變換。在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)需使用ADC0809的IN0、IN1；數(shù)據(jù)被單片機(jī)查收，轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)到預(yù)設(shè)的儲(chǔ)存器單元，這一系列動(dòng)作都是由中斷服務(wù)程序來實(shí)行的。無論哪一次驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換完成都需等待外部中斷0，轉(zhuǎn)換完成的表示就是外部中斷0的出現(xiàn)。由此讀取且轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)需有標(biāo)度變換這個(gè)動(dòng)作。注意：當(dāng)cs的電平由高變低時(shí)。需使用ADC0832。若此時(shí)為上升沿，ADC0832的多路地址移位寄存器需得到DI端口的數(shù)據(jù)輸出。剛出現(xiàn)CLK時(shí)，表示啟動(dòng)位的是DI高電平，隨后，會(huì)輸入2位配置位。若是配置位和啟動(dòng)位都得到了輸入，使用模擬通道，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。等待延遲1個(gè)時(shí)鐘周期，使被選的通道穩(wěn)定下來。在第4個(gè)時(shí)鐘下降沿時(shí)，ADC0832會(huì)把轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出。最高位D7是最先輸出的，次序?yàn)椋篋7D0；完成后，需使用最低位重新輸出，順序?yàn)镈7D0，最低位在這兩次的輸出是共享的。若cs是高電平，則ADC0832內(nèi)部寄存器會(huì)清0，輸出會(huì)是高阻態(tài)。假如要再一次的A/D轉(zhuǎn)換，cs的電平需要再次由高變低，接下來才對(duì)配置位和啟動(dòng)位進(jìn)行輸入。煙霧采集轉(zhuǎn)換流程圖如圖4.3所示：開始MQ-2 初始化延時(shí)10ms檢測當(dāng)前煙霧濃度是否超過設(shè)定最大值結(jié)束數(shù)據(jù)輸出ADC0832結(jié)束圖4.3 煙霧轉(zhuǎn)換流程圖4.3 顯示電路模塊LCD初始化經(jīng)過10ms延時(shí)，先設(shè)置顯示第一行內(nèi)