基于單片機(jī)的防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Ⅰ基于單片機(jī)的防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：樓房火災(zāi)和樓房漏水作為一種危害極大的災(zāi)害通常會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的損失，全國(guó)每年因?yàn)榛馂?zāi)造成的傷亡不計(jì)其數(shù)，嚴(yán)重的影響了人們正常的生產(chǎn)生活，因?yàn)闃欠柯┧?，出現(xiàn)水災(zāi)的情況也不勝枚舉，對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)損失也不計(jì)其數(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市的快速建設(shè)，城市高層、地下建筑等人口集中性強(qiáng)的建筑日益增多，由此火災(zāi)的隱患也就大大的增加。尤其是在大型的酒店，商場(chǎng)，以及學(xué)校的圖書(shū)館和辦公樓、人們居住的小區(qū)，往往是火災(zāi)和漏水發(fā)生的高頻區(qū)域。這些場(chǎng)所一旦發(fā)生火災(zāi)，勢(shì)必要給個(gè)人和甚至對(duì)社會(huì)帶來(lái)一定量的損失。基于上述情況，本課題設(shè)計(jì)了一套基于單片機(jī)防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)。以單片機(jī)為核心，通過(guò)煙霧傳感器MQ-2采集當(dāng)前煙霧值通過(guò)AD轉(zhuǎn)換提交單片機(jī)處理將檢測(cè)值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧的警報(bào)，利用水位傳感器檢測(cè)傳感器上水滴并將數(shù)據(jù)提交單片機(jī)處理以此來(lái)判斷是否有漏水現(xiàn)象發(fā)生，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的通過(guò)液晶LCD1602進(jìn)行顯示，一旦出現(xiàn)異常就會(huì)有蜂鳴器進(jìn)行警報(bào)。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)基本調(diào)試基本實(shí)現(xiàn)了煙霧檢測(cè)、漏水檢測(cè)、閾值設(shè)置、AD轉(zhuǎn)換、液晶顯示、蜂鳴器報(bào)警的功能。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；煙霧檢測(cè)；漏水檢測(cè)；液晶顯示；蜂鳴器報(bào)警Ⅲ目錄1緒論 頁(yè)共32頁(yè)1緒論1.1研究背景與意義現(xiàn)代建筑內(nèi)樓房一旦發(fā)生火災(zāi)通常會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的損失，而且全國(guó)每年因?yàn)榛馂?zāi)造成的傷亡和損失不計(jì)其數(shù)?；馂?zāi)這種極大的危險(xiǎn)性的災(zāi)難，輕則燒毀一些物品財(cái)產(chǎn)，重則直接影響人的生命安全。因此火災(zāi)一旦發(fā)生就會(huì)嚴(yán)重的影響人們正常的生產(chǎn)生活?，F(xiàn)代建筑的樓房漏水危害也不可輕視，小規(guī)模漏水對(duì)人們財(cái)產(chǎn)和生命安全隨不大，但是滴水卻有可以穿透石頭的力量，小規(guī)模漏水長(zhǎng)期以往肯定會(huì)對(duì)樓房?jī)?nèi)設(shè)施以及樓房建筑帶來(lái)傷害。現(xiàn)代建筑內(nèi)發(fā)生大規(guī)模的漏水現(xiàn)象，也是值得防控注意的，大規(guī)模漏水在一定程度上直接會(huì)危害人們的生命安全。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市的快速建設(shè)，城市高層、地下建筑等人口集中性強(qiáng)的建筑日益增多，由此火災(zāi)的隱患也就大大的增加。人口密度的增加，伴隨著人們生活的增多，同樣會(huì)出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象，影響人生活的情況。尤其是在大型的酒店，商場(chǎng)，以及學(xué)校的圖書(shū)館和辦公樓、人們居住的小區(qū)，往往是火災(zāi)和漏水發(fā)生的高頻區(qū)域。這些場(chǎng)所一旦發(fā)生火災(zāi)、水災(zāi)，直接會(huì)影響人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，甚至?xí)绊懮鐣?huì)的前進(jìn)發(fā)展。對(duì)于火災(zāi)，隨著人類文明的進(jìn)步，人類能夠正確有效的對(duì)火進(jìn)行控制和進(jìn)行利用，是人類現(xiàn)代文明的一個(gè)重要標(biāo)志。在人類進(jìn)程中，同火災(zāi)進(jìn)行斗爭(zhēng)的歷史是相伴的，人們?cè)谂c火災(zāi)斗爭(zhēng)的同時(shí)，也不斷的對(duì)如何避免火災(zāi)發(fā)生進(jìn)行了總結(jié)，進(jìn)而達(dá)到有效控制火的目的，從源頭上盡可能的減少火災(zāi)所帶來(lái)的危害。俗話說(shuō):“水火是無(wú)情的，但人是有情的”。當(dāng)今世界對(duì)于火災(zāi)的定義概念是時(shí)間以及空間上失去控制的燃燒從而造成的災(zāi)害。從古至今火災(zāi)一直是困擾人類的一個(gè)巨大的問(wèn)題，曾經(jīng)的我們無(wú)法預(yù)測(cè)因此更多的是只能被其迫害，人類一直在尋求方法去避免火災(zāi)的發(fā)生，以及發(fā)生后處理的問(wèn)題?；馂?zāi)給人類社會(huì)的社會(huì)發(fā)展造成了一定的阻礙，不僅僅是對(duì)于物質(zhì)的破壞，更嚴(yán)重的時(shí)直接對(duì)人們的性命進(jìn)行危害。隨著當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，社會(huì)財(cái)富日益增加,火災(zāi)所帶來(lái)的傷害在一定范圍內(nèi)上有著上升的趨勢(shì)規(guī)律【1】。據(jù)網(wǎng)上媒體資料顯示：2021年間全國(guó)的消防救援團(tuán)隊(duì)共接到報(bào)警74.8萬(wàn)起步，其中火災(zāi)中死亡的約1887人、不同程度受傷的人員2325人次，直接的財(cái)產(chǎn)損失為65.5億元。從這些駭人聽(tīng)聞的數(shù)字來(lái)看，火災(zāi)造成的傷害無(wú)論是人口還是經(jīng)濟(jì)上都是對(duì)人類一個(gè)巨大的打擊。這也一定意義上體現(xiàn)了預(yù)防的重要性，只有及時(shí)的防范，才能減傷一些非必要的傷害。對(duì)于漏水，由于現(xiàn)代人們居住的環(huán)境多以樓房為主，不少樓房因?yàn)橐恍┓饽z問(wèn)題會(huì)存在漏水的現(xiàn)象發(fā)生，一旦房屋漏水沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，會(huì)在一定程度上影響人們的住房體驗(yàn)。此外現(xiàn)代生活中人們居住密度較大，所以經(jīng)常有因?yàn)閭€(gè)人的操作失誤或者是房屋質(zhì)量原因會(huì)出現(xiàn)漏水，一旦出現(xiàn)漏水，往往會(huì)導(dǎo)致全屋子的家具受到損失、甚至一些較為寶貴的但防潮性差的物品都會(huì)受到損失。所以，在漏出的初期，能夠快速的檢測(cè)出并報(bào)警，才能夠一定程度上減輕危害、提高人們的住房體驗(yàn)、挽回不必要的損失，對(duì)人們的日常安全生活進(jìn)行保障。在現(xiàn)代生活中，消防的方針是“預(yù)防為主，防治為輔”，所以，對(duì)于火災(zāi)和房屋漏水，人們要時(shí)時(shí)刻刻的以預(yù)防為主，同時(shí)在火災(zāi)和漏水發(fā)生的初期要進(jìn)行有效的預(yù)警和解決，這樣能夠最大限度的減少危害的發(fā)生以及保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。綜上我認(rèn)為設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)的防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)是必要的，在設(shè)計(jì)中系統(tǒng)控制核心為STC89C52單片機(jī)，通過(guò)使用MQ-2煙霧傳感器來(lái)采集當(dāng)前室內(nèi)一氧化碳濃度與預(yù)定值進(jìn)行比較，一旦超過(guò)當(dāng)前所設(shè)定的一氧化碳正常濃度，系統(tǒng)會(huì)直接通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行警報(bào)。漏水采集通過(guò)WaterSensor水位傳感器來(lái)判斷是否有漏水的現(xiàn)象發(fā)生，一旦傳感器接觸水滴，蜂鳴器也會(huì)進(jìn)警報(bào)處理。1.2國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷的更新與換代的。在不斷的更替中對(duì)于火災(zāi)和漏水的判斷也越來(lái)越精準(zhǔn)，報(bào)警系統(tǒng)的升級(jí)對(duì)于人們的生命財(cái)產(chǎn)安全的保障在一步步提高。對(duì)于不同的房屋類型也有了不同的檢測(cè)與報(bào)警設(shè)計(jì)方案。人的生命是寶貴的，能夠預(yù)防的災(zāi)難一定要盡我們最大的努力去防止災(zāi)難的發(fā)生。隨著人類的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，人類在單片機(jī)和電子檢測(cè)技術(shù)方面的不斷探索，越來(lái)越多的先進(jìn)設(shè)備被人們所以應(yīng)用，特別是在智能系統(tǒng)，智能家居，遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)方面，單片機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)發(fā)揮了越來(lái)越多的作用【3】。在一些場(chǎng)合中，使用單片機(jī)作為控制器的系統(tǒng)越來(lái)越多，例如在醫(yī)療方面，借助于高端的智能單片機(jī)技術(shù)，智能傳感器技術(shù)為人們?cè)O(shè)計(jì)了多種診療儀器。由于電子技術(shù)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品穩(wěn)定性，可靠性，精確度不斷的提高，進(jìn)而為大規(guī)模的使用智能化提供了有利的保障【7】。從大的方面而言，電子技術(shù)推動(dòng)了人類的文明進(jìn)程，為人們從傳統(tǒng)的機(jī)械控制轉(zhuǎn)化為智能控制提供了解決方案。現(xiàn)代的樓宇建設(shè)領(lǐng)域中，智能的防火防漏水檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的進(jìn)行異常檢測(cè)，在異常時(shí)，能夠第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警。因?yàn)槿藗儗?duì)于災(zāi)害危險(xiǎn)意識(shí)的提高，所以人們對(duì)防火防漏水的發(fā)展關(guān)注就比較密切，而且國(guó)家對(duì)于防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)的研究與發(fā)展也十分重視，在不斷地發(fā)展與完善中現(xiàn)如今的防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)已基本發(fā)展穩(wěn)定。我國(guó)應(yīng)該加大推廣的力度，讓安全穩(wěn)定的報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其研究的價(jià)值。西方一些樓宇建設(shè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，他們發(fā)展發(fā)展智能檢測(cè)的時(shí)間較早，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)70年代就開(kāi)始對(duì)現(xiàn)有的樓宇防火防漏水檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改善。到21世紀(jì)的今天，其發(fā)達(dá)的檢測(cè)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)非常普及的應(yīng)用到了相關(guān)領(lǐng)域中【1】。因?yàn)橥鈬?guó)智能化的樓宇防火防漏水檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展較早，所以對(duì)于人們的服務(wù)范圍也較廣，為人們帶來(lái)便利的同時(shí)也提高了整個(gè)住房樓宇的安全水平。國(guó)外的火災(zāi)檢測(cè)已不單單是從一氧化碳濃度方面入手，而是可以從多方面多個(gè)因素來(lái)監(jiān)測(cè)當(dāng)前環(huán)境情況。與此同時(shí)，伴隨著同時(shí)伴隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片機(jī)技術(shù)的不斷和進(jìn)步，現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的發(fā)展、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展、以及專業(yè)系統(tǒng)技術(shù)等在檢測(cè)系統(tǒng)上的應(yīng)用，大大提高系統(tǒng)的先進(jìn)性，并且許多研究者都提出了新的控制思想和控制算法來(lái)改善檢測(cè)系統(tǒng)【15】。在國(guó)內(nèi)，隨著我國(guó)人民對(duì)于火災(zāi)和漏水的安全意識(shí)不斷的上升，以及智能樓宇防火防漏水檢測(cè)系統(tǒng)的重視不斷增加，與此同時(shí)更重要的是離不開(kāi)我國(guó)學(xué)者對(duì)防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)的不斷探索以及智能檢測(cè)設(shè)備的不斷發(fā)展與完善。我國(guó)現(xiàn)代建筑中，很多大型的開(kāi)發(fā)商在房屋建設(shè)的時(shí)候，就已經(jīng)安裝設(shè)計(jì)智能化的系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)與漏水的早期檢測(cè)與報(bào)警功能。1.3研究?jī)?nèi)容在了解到火災(zāi)和漏水現(xiàn)象對(duì)于現(xiàn)代建筑帶來(lái)的各種災(zāi)害，以及了解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀發(fā)展。本文以單片機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有火災(zāi)檢測(cè)功能、水滴檢測(cè)功能、按鍵功能、顯示功能以及報(bào)警功能的智能檢測(cè)系統(tǒng)。具體研究?jī)?nèi)容如下：①系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，以單片機(jī)為核心，煙霧傳感器收集煙霧濃度，漏水檢測(cè)傳感器檢測(cè)水量，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，液晶顯示屏顯示當(dāng)前室內(nèi)煙霧值與預(yù)設(shè)煙霧值，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)作來(lái)檢是否有火災(zāi)和漏水現(xiàn)象發(fā)生。②主要元器件選型，包含了單片機(jī)模塊，煙霧采集模塊，漏水采集模塊，按鍵模塊，顯示模塊，報(bào)警模塊。③硬件設(shè)計(jì)，對(duì)單片機(jī)，煙霧檢測(cè)，漏水檢測(cè)，液晶顯示，煙霧閾值，報(bào)警模塊，進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)。④軟件電路設(shè)計(jì)，為了使系統(tǒng)正常運(yùn)行，對(duì)單片機(jī)，煙霧傳感器，AD轉(zhuǎn)換，水位傳感器，煙霧閾值設(shè)定，液晶顯示進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。⑤實(shí)物制作與調(diào)試，讓整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試。⑥對(duì)論文已完成的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，指出不足之處與發(fā)展方向展望。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的論證與選擇2.1主要功能與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1.1主要功能要求據(jù)網(wǎng)上數(shù)據(jù)資料顯示，在我國(guó)每年火災(zāi)發(fā)生的案例就有74.8萬(wàn)起，因?yàn)闃欠柯┧畮?lái)的問(wèn)題影響也不計(jì)其數(shù)，不僅僅在我國(guó)，在全球范圍內(nèi)因?yàn)闃欠拷ㄖ谢馂?zāi)與水災(zāi)的引發(fā)問(wèn)題也會(huì)造成大量的財(cái)產(chǎn)流失與人員死亡。因此做好對(duì)于突發(fā)事件的災(zāi)難防范是非常有有必要意義的也是非常必要的。在此背景下，開(kāi)發(fā)一款了基于單片機(jī)的防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有很大的市場(chǎng)潛力，實(shí)用性、安全性較高且操作簡(jiǎn)易便捷。①利用煙霧傳感器采集當(dāng)前煙霧值，與設(shè)定的煙霧值上限進(jìn)行對(duì)比，超過(guò)上限時(shí)進(jìn)行警報(bào)。②利用水位傳感器檢測(cè)水，傳感器接觸到水滴后進(jìn)行警報(bào)。③利用AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。④利用液晶顯示器顯示當(dāng)前室內(nèi)煙霧值以及設(shè)定的煙霧報(bào)警上限值。⑤具有警報(bào)功能。⑥整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全可靠、功耗低。2.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)隨著當(dāng)今世界的科技的不斷發(fā)展時(shí)在不斷的更新?lián)Q代的，其功能越來(lái)越復(fù)雜，實(shí)用性能越來(lái)越好，環(huán)境適應(yīng)能力也越來(lái)越強(qiáng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也不斷的提高。對(duì)于不同的樓房建筑也有著不同的解決方案。為了確保設(shè)計(jì)的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性，需要在諸多元器件中選擇較合適的來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，在進(jìn)行系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要綜合考慮到硬件和軟件，首先是硬件設(shè)計(jì)，硬件物料的成本以及考慮元器件的精度和穩(wěn)定性。其二是系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，要考慮到選用的單片機(jī)是否合適，是否能夠完成數(shù)據(jù)的精確處理和傳感器數(shù)據(jù)的讀取。然后系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)，在整體方案設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需要考慮到軟硬件之間的相互結(jié)合，最終才能實(shí)現(xiàn)整體的系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)法，以單片機(jī)為核心，通過(guò)煙霧傳感器MQ-2采集當(dāng)前煙霧值通過(guò)AD轉(zhuǎn)換提交單片機(jī)處理將檢測(cè)值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧的警報(bào)，利用水位傳感器檢測(cè)傳感器上水滴并將數(shù)據(jù)提交單片機(jī)處理以此來(lái)判斷是否有漏水現(xiàn)象發(fā)生，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的通過(guò)液晶LCD1602進(jìn)行顯示，一旦出現(xiàn)異常就會(huì)有蜂鳴器進(jìn)行警報(bào)。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)基本調(diào)試基本實(shí)現(xiàn)了煙霧檢測(cè)、漏水檢測(cè)、閾值設(shè)置、AD轉(zhuǎn)換、液晶顯示、蜂鳴器報(bào)警的功能。調(diào)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。具體方案如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)圖單片機(jī)模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的信息處理，邏輯運(yùn)算。電源模塊：給整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電。按鍵模塊：對(duì)煙霧的上限進(jìn)行設(shè)置。蜂鳴器模塊：異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警。煙霧傳感器：與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)煙霧濃度的檢測(cè)。漏水傳感器：檢測(cè)是否有漏水現(xiàn)象發(fā)生。2.2系統(tǒng)模塊選型2.2.1控制器模塊方案一：選用較為傳統(tǒng)的可編程邏輯器件CPLD為設(shè)計(jì)使用的控制器。這種控制器的功能和特點(diǎn)是處理的邏輯功能強(qiáng)、穩(wěn)定性能好、有豐富的IO資源、雖然其體積小但是處理規(guī)模卻很大。該控制器采用了并行輸入與輸出方式，通過(guò)這種處理方式能將整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行處理系統(tǒng)都提高，因此通常用來(lái)作為大規(guī)模的控制系統(tǒng)的核心。其實(shí)物圖如2.2所示。圖2.2CPLD實(shí)物圖但在我的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不需要如此繁雜的邏輯處理功能，而且本設(shè)計(jì)對(duì)非常極速的運(yùn)行數(shù)據(jù)處理的速度也不是特別需要，此外再?gòu)慕?jīng)濟(jì)的角度出發(fā)考慮因此我舍棄了這種方案。方案二：將控制系統(tǒng)核心選擇為較為經(jīng)典的STC89C52單片機(jī)。選用這款單片機(jī)是非常適用于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。首先它的軟件編程非常的具有能動(dòng)性，控制能力較強(qiáng)，而且它的處理速率邏輯高于一般控制器，進(jìn)行處理運(yùn)算速度也較為出眾。考慮它的另一個(gè)方面是其不但體積小，成本低廉而且其功能消耗較小【2】。選用STC89C52單片機(jī)會(huì)給設(shè)計(jì)帶來(lái)很多便利，其技術(shù)發(fā)展已經(jīng)較為成熟，材料資源豐富，擁有可位尋址操作。其實(shí)物圖如2.3所示。圖2.3STC89C52實(shí)物圖由雖然本論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)與運(yùn)算處理能力具有一定要求但要求程度不是特別高且設(shè)計(jì)中從物件大小和經(jīng)濟(jì)性的方面考慮，顯然方案二更適合于用來(lái)作為本設(shè)計(jì)的控制器，其性價(jià)比要優(yōu)于方案一。2.2.2顯示模塊方案一：采用靜態(tài)的顯示方法.靜態(tài)的顯示方法制作過(guò)程較為復(fù)雜尤其是對(duì)于硬件的制作，靜態(tài)模塊顯示需要使用到多個(gè)移位寄存器，會(huì)試整個(gè)系統(tǒng)的功耗加大，但是其輸出的話只需要兩根串口線。其實(shí)物圖如2.4所示。圖2.4靜態(tài)模塊顯示實(shí)物圖方案二：采用LCD顯示的方法。LCD顯示非常適合用來(lái)進(jìn)行單片機(jī)的設(shè)計(jì)。其硬件的制作十分簡(jiǎn)易。LCDM1602可以直接顯示出32個(gè)字符，它的顯示內(nèi)容較多。它還可以與單片機(jī)的接口直接進(jìn)行對(duì)接。其性價(jià)比十分高，不僅所用的功耗小而且成本低廉不足之處就是亮度不是很高。其實(shí)物圖如2.5所示。圖2.5LCD模塊顯示實(shí)物圖經(jīng)過(guò)兩種方案的對(duì)比考慮，本設(shè)計(jì)所選用的為方案二中LCM1602模塊作為系統(tǒng)的液晶顯示。比較與方案一方案二更適合的優(yōu)點(diǎn)為其功耗小、顯示內(nèi)容多、易于操作以及成本低。2.2.3煙霧采集模塊本設(shè)計(jì)采用MQ-2煙霧傳感器，MQ系列傳感器是一款適用性非常高的傳感器。其使用范圍廣且價(jià)格便宜。MQ-2傳感器所使用的敏感材料活性很高的金屬氧化物半導(dǎo)體，其原理是傳感器加熱后在不同濃度的氣體中的導(dǎo)電率不同?？赏ㄟ^(guò)其導(dǎo)電率不同的性質(zhì)，將導(dǎo)電率的變化轉(zhuǎn)換成氣體濃度相對(duì)應(yīng)得信號(hào)，從而輸出達(dá)到檢測(cè)的目的。MQ-2煙霧傳感器的輸出方式為：模擬量的輸出即當(dāng)前傳感器前煙霧濃度高的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候AO引腳輸出的電壓值高，所以ADC采集出來(lái)的模擬量就會(huì)變高。數(shù)字量的輸出：通過(guò)設(shè)定濃度閾值，當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前環(huán)境的煙霧濃度超過(guò)設(shè)置的閾值的時(shí)候，通過(guò)數(shù)字引腳DO輸出低電平。MQ-2煙霧傳感器檢測(cè)的范圍是100-1000ppm。是這個(gè)傳感器是一款專門(mén)用來(lái)檢測(cè)室內(nèi)煙霧的傳感器，在設(shè)計(jì)中再輔以ADC0832轉(zhuǎn)換器就可以完成對(duì)室內(nèi)煙霧濃度的采集【3】。其實(shí)物圖如2.6所示。圖2.6MQ-2煙霧傳感器實(shí)物圖2.2.4漏水采集模塊方案一：選用較為廣泛使用的雨滴傳感器，這種傳感器一般多使用在汽車雨刮系統(tǒng)上，當(dāng)雨滴傳感器搜集到雨水的時(shí)候就會(huì)輸出一個(gè)數(shù)字信號(hào)，系統(tǒng)識(shí)別后會(huì)控制雨刮的開(kāi)關(guān)進(jìn)行工作。這種雨滴傳感器所使用的材料通常采用品質(zhì)較高的FR-0.4雙面材料，它具有面積大，而且其表面經(jīng)過(guò)鍍鎳處理后對(duì)于抗氧化方面性能非常強(qiáng)，其信號(hào)輸出形式還有模擬信號(hào)AO電壓的輸出。使用該傳感器較多的還是對(duì)室外的天氣狀況監(jiān)測(cè)，本系統(tǒng)主要是對(duì)于室內(nèi)的水量監(jiān)測(cè)，所以我舍棄了該傳感器。雨滴傳感器實(shí)物圖如下圖2.7所示。圖2.7雨滴傳感器方案二：在此次的設(shè)計(jì)中對(duì)漏水方案的檢測(cè)更偏向于采用sensorwater水位傳感器。這是一款簡(jiǎn)單易用且性價(jià)比較高的水位傳感器。該傳感器是通過(guò)一行行在外裸露的平行導(dǎo)線來(lái)測(cè)量當(dāng)前傳感器上水量的大小。該傳感器工作原理為使用暴露的導(dǎo)線可以感知到是否有液體以及所接觸液體量的大小，液體的量越大，則經(jīng)過(guò)導(dǎo)線并最終達(dá)到回路的電流越大，在此基礎(chǔ)上課完成從水量到信號(hào)的轉(zhuǎn)換。因此當(dāng)有較大的滴水觸碰到水位傳感器時(shí)就會(huì)檢測(cè)出來(lái)，所以用該傳感器來(lái)檢測(cè)該位置是否有漏水現(xiàn)象發(fā)生。sensorwater水位傳感器其實(shí)物如下圖2.8所示.圖2.8水位傳感器實(shí)物圖2.2.5報(bào)警模塊本設(shè)計(jì)中，采用的是蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)出現(xiàn)異常的時(shí)候進(jìn)行聲光報(bào)警處理。其實(shí)物如圖2.9所示。圖2.9蜂鳴器報(bào)警實(shí)物圖2.3本章小結(jié)本章主要闡述了對(duì)于整體設(shè)計(jì)的硬件使用與選擇思路，在考慮完多種因素的情況下，盡可能選擇最為合適的原件模塊進(jìn)行使用，同時(shí)兼顧了各個(gè)模塊的協(xié)調(diào)性，為之后的設(shè)計(jì)與選擇提供基礎(chǔ)。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1STC89C52單片機(jī)及其最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1單片機(jī)特點(diǎn)介紹本系統(tǒng)采用的是STC公司研發(fā)的STC89C52單片機(jī)。STC89C52是STC公司進(jìn)行設(shè)計(jì)和研發(fā)的一個(gè)低功耗高性能的單片機(jī)，雖然它的功耗很低，但是由于其采用C51架構(gòu)，使得其處理速度特別的快，同時(shí)還它還是一種8位的單片機(jī)，其片內(nèi)資源豐富，有常用的串口模塊，定時(shí)器模塊，以及多路的IO【4】。用戶在使用的時(shí)候，可以通過(guò)操作其位的方式進(jìn)行操作，完成所需要的功能，其操作簡(jiǎn)單，編程相對(duì)容易。STC89C52單片機(jī)，其功能強(qiáng)大，特點(diǎn)如下：①單片機(jī)外置32個(gè)I/O端口，每個(gè)IO都可以單獨(dú)使用，也可以復(fù)用其他功能。②外置2路的中斷，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外部信息的中斷輸入，形成事件優(yōu)先級(jí)。③具有多種調(diào)試模塊，串口調(diào)試模，JTAG調(diào)試模塊，進(jìn)而使得開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，操作方便。④單片機(jī)內(nèi)部有多路的定時(shí)器，系統(tǒng)可以進(jìn)行使用。STC89C52單片機(jī)，作為STC公司設(shè)計(jì)的一款嵌入式處理器，其功能強(qiáng)大，相比較于傳統(tǒng)的MC-51單片機(jī)，其功耗更低，處理速度更快，穩(wěn)定性好，因此得到了廣泛的使用。3.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)所謂單片機(jī)的最小系統(tǒng)，就是滿足當(dāng)前芯片處理運(yùn)行工作的最基本要求的單片機(jī)系統(tǒng)那這個(gè)系統(tǒng)就稱為單片機(jī)的最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)前需要充分地知道自己的單片機(jī)所想要滿足的功能，在確定自己的功能后再對(duì)單片機(jī)進(jìn)行能滿足芯片處理運(yùn)行工作的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，此時(shí)才能夠更有目的性的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到事半功倍的效果。通過(guò)閱讀STC89C52單片機(jī)的手冊(cè)，可以看到，在進(jìn)行單片機(jī)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的時(shí)候，進(jìn)行設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，這個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)包含，單片機(jī)本身，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，電源電路。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)單片機(jī)的手冊(cè)，設(shè)計(jì)出的最小系統(tǒng)原理圖如圖3.2所示。圖3.2STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)（1）電源電路根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)的供電要求，在本系統(tǒng)中，對(duì)單片機(jī)采用5V的直流電壓來(lái)進(jìn)行供電。采用USB接口進(jìn)行供電，當(dāng)按下接通電源的時(shí)候，此時(shí)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，開(kāi)始對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電。（2）復(fù)位電路本設(shè)計(jì)中采用的是按鍵復(fù)位，復(fù)位電路的主要功能是將電路重置的，就是讓單片機(jī)重新回到起始狀態(tài)。引腳與單片機(jī)的RST位相連。當(dāng)單片機(jī)的RST引腳連接10K電阻和電容時(shí)，上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位信號(hào)與電源接通后，此時(shí)信息已被初始化。當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，按動(dòng)復(fù)位鍵后信息初始化，重置信息。系統(tǒng)一般都有上電復(fù)位和外圍按鍵復(fù)位兩種模式，需要在時(shí)鐘電路開(kāi)啟后施加2個(gè)機(jī)器周期的高電壓在RESET上。其硬件電路圖如圖3.3所示。圖3.3復(fù)位硬件電路圖（3）晶振電路由于STC89C52內(nèi)部是沒(méi)有震蕩電路的，所以添加了一個(gè)12MHZ的晶振，為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。晶振電路又被成為時(shí)鐘電路，是一種振蕩電路。它能夠?yàn)閱纹瑱C(jī)提供一個(gè)正弦脈沖的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘的頻率決定了系統(tǒng)的運(yùn)行速率。時(shí)鐘電路的兩個(gè)引腳分別接在單片機(jī)的Xtal1和Xtal2處。Xtal1是反向放大器的輸入，反向放大器輸出則是Xtal2。此反向放大器可以設(shè)置為片內(nèi)的振蕩器。而當(dāng)器件被外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，此時(shí)Xtal2應(yīng)不連接。一臺(tái)機(jī)器的周期有6個(gè)狀態(tài)周期，其中2個(gè)振蕩周期組成1個(gè)狀態(tài)周期，所以12個(gè)振蕩周期被稱為機(jī)器周期。當(dāng)外接所使用的石英晶體振蕩器為12MHZ振蕩頻率，此時(shí)一個(gè)振蕩周期為1/12us，故一個(gè)機(jī)器周期為1us。其硬件電路圖如圖3.4所示。圖3.4晶振電路硬件圖3.2煙霧檢測(cè)電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，需要對(duì)室內(nèi)的煙霧濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢查，本設(shè)計(jì)中，采用的是MQ-2煙霧傳感器。MQ-2煙霧傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境中的煙霧檢測(cè)，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)可燃性其他的檢查，例如天然氣，液化氣等，所示使用煙霧傳感器來(lái)對(duì)火災(zāi)檢測(cè)是非常合適的。MQ-2煙霧傳感器具有較高的測(cè)試分辨率和測(cè)試的靈敏度，進(jìn)而能夠有效的準(zhǔn)確的檢測(cè)出煙霧濃度。本傳感器使用的壽命非常的長(zhǎng)，具有非常強(qiáng)的可靠性和穩(wěn)定性。在MQ-2煙霧傳感器的內(nèi)部，是由A12O3微型器件和陶瓷管以及半導(dǎo)體元件SnO2敏感層以及測(cè)試電極和加熱器件共同構(gòu)成的。由于MQ-2煙霧傳感器的輸出信號(hào)是模擬信號(hào)，單片機(jī)無(wú)法直接進(jìn)行識(shí)別，所以需要添加一個(gè)ADC轉(zhuǎn)換器。目前，常用的ADC轉(zhuǎn)換模塊有多種，從轉(zhuǎn)換位數(shù)上來(lái)區(qū)分，有8位的，有16位的，還有高精度的24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其位數(shù)越高，轉(zhuǎn)換的精度也越高。而從AD轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的器件上來(lái)看，又有比較型的AD轉(zhuǎn)換器，雙積分形式的AD轉(zhuǎn)換器以及主次比較型的轉(zhuǎn)換器。它們都是基于不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)將測(cè)試的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。從外部來(lái)看，是一個(gè)或者多次輸入接口，然后有數(shù)字輸出部分與單片機(jī)進(jìn)行連接【3】。在本設(shè)計(jì)中，選擇的是ADC0832模式轉(zhuǎn)換芯片。ADC0832一職中8位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它能夠?qū)崿F(xiàn)最高256級(jí)的電壓識(shí)別，也就是將測(cè)試的電壓分為256分，然后可以識(shí)別到的最小電壓為1/256。對(duì)于煙霧傳感器輸出的0-5V而言，其能夠識(shí)別最小分辨率0.0195V的電壓，所以其分辨率是非常高的，能夠識(shí)別傳感器輸出的微弱信號(hào)，這對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中的精度還是非常重要的【6】。同時(shí)，該信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，轉(zhuǎn)換速度非?？?。在電壓的輸入方面，該模塊具有兩個(gè)輸入通道，一個(gè)CH0和一個(gè)CH1，通過(guò)將傳感器的輸出引腳連接到這兩個(gè)通道的任意一個(gè)通道，就能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的采集并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在本設(shè)計(jì)中，采用的是通道0。單片機(jī)在對(duì)其進(jìn)行采用的時(shí)候，需要四個(gè)個(gè)IO，一個(gè)是時(shí)鐘信號(hào)，一個(gè)是片選信號(hào)，另外兩個(gè)是數(shù)據(jù)輸入和輸出引腳，如圖3-4所示為設(shè)計(jì)的ADC0832與單片機(jī)進(jìn)行通信的電路圖，本設(shè)計(jì)中，使用P1.0與ADC0832的CS進(jìn)行連接，P1.1與CLK進(jìn)行連接，P1.2與DO進(jìn)行連接，P1.2與DI進(jìn)行連接。通過(guò)這四個(gè)IO的共同協(xié)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)ADC0832的操作，讀取電壓轉(zhuǎn)換值【11】。其電路設(shè)計(jì)如圖3.6所示。圖3.6煙霧采集電路設(shè)計(jì)3.3漏水檢測(cè)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，需要對(duì)樓房的漏水進(jìn)行檢查，本設(shè)計(jì)中使用的是漏水檢測(cè)傳感器是WaterSensor，該傳感器是一款性價(jià)比較高的水位檢測(cè)傳感器，其操作起來(lái)十分簡(jiǎn)便。它的工作原理是通過(guò)很多排暴露的平行導(dǎo)線來(lái)感知水量的大小，當(dāng)水量越大的時(shí)候經(jīng)過(guò)導(dǎo)線并最終達(dá)到回路的電流越大，通過(guò)轉(zhuǎn)換傳感器可輕易完成水量到相關(guān)數(shù)字信號(hào)的輸出。本設(shè)計(jì)中，采用的WaterSensor漏水傳感器一共有是三個(gè)引腳，VCC為傳感器的供電引腳，GND為地引腳，OUT為數(shù)據(jù)輸出引腳，在本設(shè)計(jì)中，為了提高水位檢測(cè)的靈敏度，將水位傳感器的輸出連接到LM393比較器端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度的水位識(shí)別【3】，其電路設(shè)計(jì)如圖3.8所示。圖3.8漏水檢測(cè)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了一個(gè)水位傳感器，其中，水位傳感器接到J1端，然后如果此時(shí)檢測(cè)到水，則LM393的1號(hào)輸出引腳的電平就拉低，進(jìn)而單片機(jī)的P3.6就會(huì)被拉低，單片機(jī)就會(huì)判斷出此時(shí)與漏水的情況。3.4液晶顯示電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，對(duì)于患者按下按鍵時(shí)的號(hào)數(shù)顯示以及是否是緊急模塊還是普通模式，在護(hù)士站都是通過(guò)液晶來(lái)進(jìn)行顯示的。本設(shè)計(jì)中，采用的是液晶LCD1602，該顯示模塊具有的分辨率為12×2，該模塊的內(nèi)部是具有字符和數(shù)字存儲(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)，數(shù)字，英文進(jìn)行顯示。同時(shí)，通過(guò)特定的取模工具還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特殊圖形的顯示。該模塊還有一大特點(diǎn)就是低低功耗【7】。液晶LCD1602的基本參數(shù)如下：①低電壓供電，供電電壓為3V到5.5V。②高分辨率，分辨率為16*2。③內(nèi)置字符庫(kù)，方便進(jìn)行字符，數(shù)字的顯示。④內(nèi)置128個(gè)16*8的點(diǎn)陣字符，方便顯示各種字符。⑤2MHZ的時(shí)鐘晶振，保證了顯示的穩(wěn)定。⑥背光方式采用高亮的白色LED燈，通過(guò)VO引腳可以調(diào)整背光亮度。⑦通信方式分為串行和并行，方便進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和程序開(kāi)發(fā)。⑧內(nèi)置DC-DC模塊，無(wú)需額外電源。在本系統(tǒng)中，液晶LCD1602與STC89C52單片機(jī)的P0和液晶LCD1602的數(shù)據(jù)通信IO進(jìn)行連接，完成數(shù)據(jù)的通信，RS，RW，EN與單片機(jī)的P1.4，P1.5，P1.6，IO進(jìn)行連接，完成指令的通信，進(jìn)而控制數(shù)據(jù)顯示，其電路設(shè)計(jì)如圖3.10所示。圖3.10液晶顯示電路設(shè)計(jì)3.5按鍵設(shè)置電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，對(duì)于煙霧濃度的上限，采用的是按鍵來(lái)進(jìn)行輸入的，按鍵開(kāi)關(guān)是一種輕觸形式的按鍵開(kāi)關(guān)，通常也被人們稱為輕觸開(kāi)關(guān)。用戶在使用的時(shí)候，只需要清除，就能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)的閉合動(dòng)作。該開(kāi)關(guān)是一種電子開(kāi)關(guān)，屬于電子器件的一種，常被人用作輸入控制。用戶在使用的時(shí)候，只需要滿足外部的操作力，向開(kāi)關(guān)垂直方向施加一個(gè)力，就能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)內(nèi)部彈片的導(dǎo)通，繼而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入動(dòng)作。本設(shè)計(jì)中，采用的是常用的6*6*5mm按鍵開(kāi)關(guān)【8】。這種開(kāi)關(guān)經(jīng)常被人們所采用，用于進(jìn)行動(dòng)作的輸入。本設(shè)計(jì)中，采用的6*6*5mm按鍵開(kāi)關(guān)能夠承受-30度到70度的溫度，工作電壓為DC12V和0.5A，所以在本單片機(jī)系統(tǒng)中，完全的夠用。在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了3個(gè)按鍵用來(lái)進(jìn)行煙霧濃度上限輸入，其電路圖如圖3.11所示。圖3.11按鍵電路設(shè)計(jì)使用的是單片機(jī)的P3.2，P3.3，P3.4，當(dāng)對(duì)應(yīng)的按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)的IO被拉低，系統(tǒng)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的設(shè)置函數(shù)。3.6報(bào)警電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到漏水或者是有火情的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)控制蜂鳴器進(jìn)行發(fā)聲。本設(shè)計(jì)中，采用的是駐極體的蜂鳴器。駐極體蜂鳴器在操作的時(shí)候，特別的簡(jiǎn)單，當(dāng)在其兩端增加一個(gè)直流5V電壓時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲響，以此來(lái)對(duì)人們進(jìn)行提示。本設(shè)計(jì)中，【7】。其電路設(shè)計(jì)如圖3.13所示。圖3.13蜂鳴器電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，由于蜂鳴器在進(jìn)行發(fā)聲的時(shí)候，需要的電流較大，所以STC89C52單片機(jī)無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，本設(shè)計(jì)中，通過(guò)了NPN的三極管進(jìn)行發(fā)聲驅(qū)動(dòng)，當(dāng)STC89C52的P3.7IO輸出高電平的時(shí)候，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)輸出低電平的時(shí)候，三極管關(guān)閉，蜂鳴器不再發(fā)聲。3.7整機(jī)電路圖在前面的章節(jié)中，分別進(jìn)行了單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，煙霧檢測(cè)電路設(shè)計(jì)，漏水檢測(cè)電路設(shè)計(jì)，液晶顯示電路設(shè)計(jì)，蜂鳴器電路設(shè)計(jì)，按鍵設(shè)置電路設(shè)計(jì)，報(bào)警電路設(shè)計(jì)。在考慮各個(gè)元件之間的協(xié)調(diào)性的情況下，進(jìn)行了連接與排版。最終，利用AltiumDesigner設(shè)計(jì)出了相對(duì)較為合理的整機(jī)原理圖，如圖3.14所示。圖3.14整機(jī)電路設(shè)計(jì)3.8本章小結(jié)本章主要對(duì)設(shè)計(jì)中所使用的硬件進(jìn)行一一闡述。首先介紹了對(duì)于STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及對(duì)于系統(tǒng)電源電路、復(fù)位電路、晶振電路的設(shè)計(jì)。其次對(duì)MQ-2煙霧傳感器進(jìn)行了非常詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路闡釋并展示了煙霧采集電路設(shè)計(jì)圖。緊接著就是對(duì)漏水檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行解析，表述了設(shè)計(jì)思想并展示了漏水檢測(cè)電路設(shè)計(jì)圖。接著對(duì)顯示模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，展示了液晶顯示LCD1602的基本參數(shù)。然后對(duì)閾值電路的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的。報(bào)警模塊就是采用的蜂鳴器本章對(duì)蜂鳴器的電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)使用的處理。最后就是使用了Altiumdesigner對(duì)整機(jī)電路圖的設(shè)計(jì)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1開(kāi)發(fā)環(huán)境Keil在本設(shè)計(jì)中，對(duì)于程序的編寫(xiě)，使用的是Keil，這是一個(gè)集成了編輯器，工程管理，多種工具為一體的集成化工具。通過(guò)使用Keil的工程管理功能，系統(tǒng)對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行工程的建立，然后一步一步完成程序開(kāi)發(fā)與調(diào)試。在進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中，還有錯(cuò)誤提示，警告提醒等功能，方便進(jìn)行調(diào)試使用。開(kāi)發(fā)界面如圖4.1所示?；赟TC89C52單片機(jī)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的時(shí)候，采用的是Keil4編程軟件。Keil是一款兼容C語(yǔ)言進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)的軟件，它能夠提供C語(yǔ)言編譯器，鏈接器以及庫(kù)文件的鏈接，同時(shí)還能夠提供系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)。它支持在window環(huán)境下進(jìn)行程序的開(kāi)發(fā)【12】。Keil4是Keil的第四代軟件，該軟件相較于前幾代，其開(kāi)發(fā)環(huán)境大大改善，能夠更有效的進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)。它不僅僅是集成了編譯環(huán)境，還集成了項(xiàng)目管理器。是Keilfor51，是一款Keil專門(mén)為51內(nèi)核的單片機(jī)系列單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)的工具【9】。圖4.1Keil開(kāi)發(fā)界面4.2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)在系統(tǒng)進(jìn)行了整機(jī)的電路設(shè)計(jì)之后，利用Keil進(jìn)行了系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，首先是先分配每個(gè)模塊使用的IO，主要是對(duì)按鍵模塊和液晶LCD1602模塊以及蜂鳴器模塊進(jìn)行分配IO，然后書(shū)寫(xiě)分模塊，最終通過(guò)一個(gè)主函數(shù)，將分模塊引用添加，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能【10】?；趩纹瑱C(jī)防火防漏水報(bào)警系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)主要包含各個(gè)模塊的初始化和相應(yīng)的寄存器配置【13】，初始階段，為了提高系統(tǒng)的實(shí)用性，先對(duì)液晶進(jìn)行初始化，并顯示相應(yīng)的字符，同時(shí)單片機(jī)控制煙霧傳感器傳感器，漏水檢測(cè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集完成之后，進(jìn)行判斷如果出現(xiàn)異常，則進(jìn)行報(bào)警【14】。其系統(tǒng)的流程框圖如圖4-2所示，其系統(tǒng)主程序代碼如圖4.3所示。圖4.2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)框圖圖4.3系統(tǒng)主程序代碼圖系統(tǒng)主函數(shù)程序代碼包含了各個(gè)模塊基本的內(nèi)容，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的主要框架結(jié)構(gòu)，對(duì)各個(gè)模塊起到了一定的注釋作用，顯現(xiàn)了整篇代碼設(shè)計(jì)的整體思想。4.3煙霧檢測(cè)程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，使用的MQ-2煙霧傳感器，在輸出的時(shí)候采用的是模擬信號(hào)，本設(shè)計(jì)中，利用ADC0832進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。單片機(jī)上電之后，先進(jìn)行ADC00832的初始化，然后發(fā)送指令進(jìn)行啟動(dòng)，ADC0832完成轉(zhuǎn)換之后，單片機(jī)發(fā)送指令進(jìn)行讀取【15】。其程序流程圖如圖4-4所示，其程序代碼如圖4.5所示。圖4.4煙霧采集程序流程框圖圖4.5煙霧采集程序代碼圖 煙霧采集主要根據(jù)當(dāng)前ADC0832采集數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號(hào)，再將數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)讀取到數(shù)據(jù)后與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較從而判斷當(dāng)前煙霧濃度是否異常。4.4漏水檢測(cè)程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，通過(guò)漏水傳感器來(lái)對(duì)火災(zāi)進(jìn)行采集，而漏水傳感器的輸出為數(shù)字信號(hào)，所以單片機(jī)只需要判斷該IO的狀態(tài)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)漏水的檢測(cè)。程序流程框圖如圖4.6所示，程序代碼圖如圖4.7。圖4.6漏水檢測(cè)程序流程框圖圖4.7漏水檢測(cè)程序代碼圖漏水檢測(cè)主要判斷當(dāng)前傳感器輸出的代碼是否為低電平，從而進(jìn)一步判斷當(dāng)前檢測(cè)傳感器設(shè)備是否有水。4.5液晶顯示程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，采用液晶LCD1602進(jìn)行當(dāng)前煙霧濃度值，是否有水進(jìn)行顯示。單片機(jī)對(duì)其操作時(shí)，首先進(jìn)行初始化，然后發(fā)送指令，確定要在那個(gè)位置進(jìn)行顯示，然后發(fā)送信息，顯示數(shù)據(jù)，完成最后的顯示，其程序流程圖如圖4.8所示，其程序代碼如圖4.9所示。圖4.8液晶顯示程序流程框圖圖4.9液晶顯示程序代碼圖液晶顯示系統(tǒng)主要功能有液晶屏幕初始化、讀取指令、確定顯示位置、送入數(shù)據(jù)、進(jìn)行顯示。4.6本章小結(jié)本章主要是對(duì)設(shè)計(jì)中各個(gè)設(shè)計(jì)程序的邏輯展示。本章包括開(kāi)發(fā)環(huán)境的介紹、系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)、煙霧檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)、漏水檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)、液晶顯程序的設(shè)計(jì)。5系統(tǒng)制作與調(diào)試5.1實(shí)物制作在進(jìn)行完電路圖的設(shè)計(jì)之后，利用Keil進(jìn)行程序的編寫(xiě)，在沒(méi)有錯(cuò)誤之后，編譯成功。然后按照電路圖的電氣連接進(jìn)行了焊接，本設(shè)計(jì)中，采用的是PCB板進(jìn)行的焊接。實(shí)物圖如圖5.1所示。圖5.1焊接后的實(shí)物圖在焊接的過(guò)程中，主要用的工具有萬(wàn)用板，電烙鐵，斜口鉗，鑷子，萬(wàn)用表等。通過(guò)利用電烙鐵進(jìn)行焊接，利用萬(wàn)用表測(cè)試是否有虛焊和短路的情況，最終實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的焊接。5.2STC89C52最小系統(tǒng)調(diào)試在焊接完成實(shí)物之后，第一步就是對(duì)STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，因?yàn)閱纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心和關(guān)鍵。上電之后，首先看最小系統(tǒng)是否可以正常工作，是否有發(fā)熱短路的地方，如果有，要及時(shí)的改進(jìn)。實(shí)物如圖5.2所示圖5.2STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)調(diào)試5.3煙霧調(diào)試本系統(tǒng)通過(guò)液晶LCD1602對(duì)當(dāng)前的煙霧濃度值進(jìn)行顯示，如圖5.3所示。圖5.3煙霧采集調(diào)試5.4漏水檢測(cè)調(diào)試當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)到漏水的時(shí)候，液晶顯示W(wǎng)S，當(dāng)檢測(cè)到有水的時(shí)候，液晶顯示YS。如圖5.4所示。圖5.4漏水檢測(cè)調(diào)試5.5報(bào)警調(diào)試在本系統(tǒng)中，點(diǎn)煙一張紙巾之后，會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧，MQ-2煙霧傳感感應(yīng)到之后，會(huì)進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。其調(diào)試如圖5.5所示。圖5.5蜂鳴器報(bào)警5.6整機(jī)調(diào)試最終，在分別進(jìn)行了實(shí)物的焊接，短路，斷路的檢查，元器件的核對(duì)之后，將程序下載到了單片機(jī)進(jìn)行了調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)的系統(tǒng)，完成了調(diào)試，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書(shū)中的要求。其調(diào)試圖如圖5.6.1、5.6.2、5.6.3所示。圖5.6.1整機(jī)調(diào)試圖5.6.2整機(jī)煙霧協(xié)調(diào)檢測(cè)圖5.6.3整機(jī)水位協(xié)調(diào)檢測(cè)5.7本章小結(jié)實(shí)物制作的過(guò)程是對(duì)本設(shè)計(jì)的一項(xiàng)極大考驗(yàn)。從開(kāi)始的功能規(guī)劃，想要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中應(yīng)該包含哪些功能。元器件選型，對(duì)于實(shí)物的制作與購(gòu)買，既要考慮到所選擇的元器件的經(jīng)濟(jì)性，又要考慮到實(shí)用性還需要分析該物件是否適合用來(lái)制作設(shè)計(jì)。接著就是對(duì)各種元件的電路設(shè)計(jì)，不僅要確保設(shè)計(jì)電路沒(méi)問(wèn)題更需要在焊接的時(shí)候注意每一個(gè)焊點(diǎn)之間的連接，不能夠出現(xiàn)虛焊漏焊的現(xiàn)象。焊接完成后一定要對(duì)事物進(jìn)行調(diào)控，需要進(jìn)行反復(fù)的調(diào)試來(lái)確保設(shè)計(jì)的每一個(gè)功能正常的實(shí)