煙霧報警器控制系統(tǒng)的設(shè)計教材

計算機與控制技術(shù)課程設(shè)計說明書第頁共14頁計算機控制技術(shù)課程設(shè)計說明書第I頁共I頁目錄1 引言 12設(shè)計要求 12.1課程設(shè)計目的 12.2課程設(shè)計內(nèi)容和要求 12.3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求 13方案設(shè)計 23.1設(shè)計原理 24電路器件介紹 24.1單片機簡介 24.2MQ-2氣體傳感器簡介 34.31602液晶顯示的介紹 45電路設(shè)計及原理分析 45.1單片機引腳分配 45.2時鐘電路 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 57實物圖 68課程設(shè)計體會 7參考文獻 8附錄A:主電路圖 9附錄B:主程序 11引言煙霧報警器，是一種經(jīng)常使用的設(shè)備,本次實現(xiàn)利用單片機STC89C51和MQ-2煙霧氣敏傳感器對房間的煙霧濃度進行檢測、根據(jù)設(shè)計的要求，如果超過設(shè)定濃度，可以進行聲、光報警并對煙霧濃度進行調(diào)節(jié)。通過設(shè)計，掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理、掌握計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原理。2設(shè)計要求2.1課程設(shè)計目的1.設(shè)計一個由計算機控制的煙霧報警器，可以對房間的煙霧濃度進行檢測，如果超過設(shè)定濃度，可以進行聲、光報警并對煙霧濃度進行調(diào)節(jié)。通過設(shè)計，掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理、掌握計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原理。2.利用STC89C52完成控制要求。熟悉并了解單片機控制系統(tǒng)的詳細工作原理。3.利用KeiluVision、proetus、protel畫出硬件原理圖、軟件仿真圖。2.2課程設(shè)計內(nèi)容和要求1.選擇傳感器，設(shè)計接口電路，對房間的煙霧濃度進行檢測，要求煙霧濃度的測量范圍是0~2000ppm。設(shè)計聲光報警電路，當(dāng)濃度超過1000ppm時自動報警。2.用protel設(shè)計硬件原理圖3.選擇控制算法，編寫控制程序。用KeiluVision設(shè)計完整的控制程序（C語言或者匯編語言）4.編譯、下載、運行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)計工作任務(wù)及工作量的要求1．根據(jù)題目要求的指標，通過查閱有關(guān)資料，確定系統(tǒng)設(shè)計方案，并設(shè)計其硬件電路圖。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)計包括流程圖、用匯編語言或C語言對軟件進行編譯，并能通過調(diào)試。3方案設(shè)計利用單片機和煙霧傳感器構(gòu)造煙霧報警器，可以對房間的煙霧濃度進行檢測。如果超過設(shè)定濃度，可以進行聲、光報警并對煙霧濃度進行調(diào)節(jié)。3.1設(shè)計原理該煙霧傳感器原理框圖如圖3-1，總體原理為：利用STC89C51單片機和煙霧傳感器構(gòu)造，可以對房間的煙霧濃度進行檢測，如果超過設(shè)定濃度，可以進行聲、光報警并對煙霧濃度進行調(diào)節(jié)。通過C語言對單片機的編程對相應(yīng)狀態(tài)進行檢測并作出響應(yīng)。STC89C51STC89C51單片機LCD1602顯示器煙霧傳感器報警器燈光指示圖3-1煙霧傳感器原理框圖4電路器件介紹4.1單片機簡介STC89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。STC89C51提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。其引腳圖如圖4-1。圖4-1STC89C51圖4-1STC89C51引腳圖4.2MQ-2氣體傳感器簡介圖4-2DAC0832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)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。MQ-2氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器，如圖4-2。圖4-2DAC0832引腳圖4.31602液晶顯示的介紹圖4-3LCD1602引腳圖液晶極其省電，1602液晶最多可以輸出32個字符，電路只需簡單的連接即可，程序設(shè)計也很簡單，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單，電路連接簡單。顯示清楚。電路圖如圖圖4-3LCD1602引腳圖5電路設(shè)計及原理分析5.1單片機引腳分配XTAL1、XTAL2：外接電路，產(chǎn)生時鐘信號；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時鐘電路STC89C51中有一個用于構(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時鐘電路圖5-2時鐘電路5.3復(fù)位電路單片機的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時單片機復(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，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機自動復(fù)位，并且在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復(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)一段時間的高電平。當(dāng)單片機已在運行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現(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發(fā)出PWM波形，三極管放大電路進行驅(qū)動，從而使蜂鳴器發(fā)出警報。如圖5-4。5.5燈光顯示電路如果超過設(shè)定濃度，可以進行聲、光報警，利用發(fā)光二極管來進行燈光顯示，并以一定頻率閃爍提醒人們警報。如圖5-5所示。圖5-4蜂鳴器驅(qū)動電路圖5-4蜂鳴器驅(qū)動電路圖5-5燈光顯示電路6系統(tǒng)軟件設(shè)計首先對程序初始化，然后判斷是否有煙霧產(chǎn)生，若有煙霧進行報警，并顯示煙霧濃度及聲光報警。根據(jù)設(shè)計要求，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實物圖7.1實物圖通過前面的軟硬件設(shè)計以后，整個電路的設(shè)計基本完成，系統(tǒng)在以Proteus這款軟件為平臺，通過仿真證明了電路軟硬件設(shè)計的正確性。最后就是進行焊接實物圖并且測試實物圖的正確性。系統(tǒng)硬件的整體實物圖如下圖所示：圖8-1實物圖8課程設(shè)計體會通過此次課程設(shè)計，首先我學(xué)會了怎么去使用Proteus,并學(xué)到很多的東西。對單片機有了進一步的了解。但是在做課程設(shè)計的過程中，也出現(xiàn)了一些問題，最主要還是實物制作中中，出現(xiàn)電路設(shè)計的一些問題。通過這次課程設(shè)計，使我明白了自身的不足，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)到的知識還是相當(dāng)有限的，而且都是很死板的知識，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。

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