火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)專業(yè)

1、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)摘要：伴隨智能化建筑的持續(xù)出現(xiàn)，當(dāng)代建筑電氣科技也開始出現(xiàn)。在建筑電氣技術(shù)中，火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)是一個(gè)非常關(guān)鍵且必不可少的子系統(tǒng)，它是以電子通信、傳感器、計(jì)算機(jī)等技術(shù)為基礎(chǔ)的一個(gè)系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)主要將DS18B20溫度傳感器、MQ-2煙霧傳感器以及AT89C51單片機(jī)技術(shù)作為核心，與多樣電子技術(shù)相互結(jié)合，從而完成的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)重點(diǎn)由單片機(jī)主控處理、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)籌集、報(bào)警電路以及顯示等眾多模塊構(gòu)成。關(guān)鍵詞：煙霧；報(bào)警器；傳感器；單片機(jī)Research and Design of Fire Alarm SystemAbstract:With the advent of

2、 intelligent building, modern construction electrical technology also emerged. Fire alarm control system is a very key and indispensable subsystems in the building electric technology, it is electronic communications, sensor, computer and other technology on the basis of a system. Is designed in thi

3、s paper using DS18B20 temperature sensor technology, MQ - 2 smoke sensors and AT89C51 as the core, with a variety of electronic technology combined with each other, so as to complete the smoke alarm. The system is composed of single chip computer control module, A/D conversion module, data acquisiti

4、on module, alarm circuit module, display module five modules.Keywords：Smog; alarm apparatus; sensor; single chip目 錄1 引言(1)1.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的作用(1)1.2 選題的目的、價(jià)值及意義(2)1.3 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)(2)2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)(4)2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求(4)2.2 系統(tǒng)框圖及工作原理(4)3 系統(tǒng)主要元器件(5)3.1 單片機(jī)AT89C51(5)3.2 溫度傳感器(6)3.3 煙霧傳感器(7)3.4 液晶顯示屏(8)4 單元電路的設(shè)計(jì)(8)4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

5、(8)4.2 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路(10)4.3 鍵盤電路(11)4.4 顯示電路(12)4.5 時(shí)鐘模塊及接口電路(13)4.6 A/D轉(zhuǎn)換電路(14)5 軟件設(shè)計(jì)(16)5.1 主程序設(shè)計(jì)(16)5.2 A/D轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計(jì)(18)5.3 時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì)(19)6 系統(tǒng)仿真(20)6.1 初始狀態(tài)下的仿真效果(20)6.2 煙霧報(bào)警的仿真效果(20)6.3 溫度報(bào)警的仿真效果(20)7 結(jié)束語(22)致 謝(22)附 錄(22)參考文獻(xiàn)(47)1 引言進(jìn)入二十一世紀(jì)，人類社會(huì)也步入了一個(gè)空前壯大的發(fā)展階段，無論大小城市，各種各樣的建筑都開始拔地而起，然而在這種發(fā)展的同時(shí)所帶來的突發(fā)事故明顯增多

6、，突發(fā)事故給人們帶來了生命威脅和財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。在多樣的突發(fā)事故中火災(zāi)最為常見，而且造成的影響也較大，尤其是對(duì)人們生命的威脅和財(cái)產(chǎn)的大量損失，所以我們有必要加強(qiáng)消防的預(yù)防工作。在建筑中安裝強(qiáng)大的災(zāi)害自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠給人們帶來安全保障 丁璐，李春華，楊戍.火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的分析J.煤礦現(xiàn)代化.2007.4：29 31.。一個(gè)良好的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)災(zāi)害的發(fā)生并進(jìn)行滅火，從而防止因?yàn)?zāi)害發(fā)生而造成損失 吳龍標(biāo)，袁宏永.火災(zāi)探測(cè)與控制工程M.合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.1999.11：1 20.。1.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的作用火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系就是設(shè)定在現(xiàn)實(shí)建筑物中，用來完成災(zāi)害初期審查以及報(bào)警，并

7、向多種消防設(shè)施發(fā)放相關(guān)信號(hào)，最終完成預(yù)定消防作用的消防設(shè)備 范維澄.中國(guó)火災(zāi)科學(xué)基礎(chǔ)研究概況J.火災(zāi)科學(xué).2005.6:5762.。此系統(tǒng)對(duì)初期探究以及通報(bào)信息，按時(shí)告知相關(guān)人員疏散且實(shí)施滅火，在防范以及降低人員損害、管控火災(zāi)損失等部分具備顯著的現(xiàn)實(shí)影響。其主要功能包括：（1）自動(dòng)接收火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)首先會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧和較高的溫度在，火災(zāi)探測(cè)器檢測(cè)這些物理量并輸出電信號(hào)，再將電信號(hào)傳到控制器。 （2）記錄火災(zāi)方位以及發(fā)生時(shí)間?；馂?zāi)顯示盤能夠標(biāo)識(shí)具體方位，并記下災(zāi)害出現(xiàn)的具體時(shí)期。 （3）當(dāng)檢測(cè)到有火災(zāi)出現(xiàn)時(shí)，此報(bào)警系統(tǒng)開始對(duì)消防設(shè)施進(jìn)行管控，快速處理并排煙。&#

8、160;（4）系統(tǒng)能夠?qū)⑾离娫粗獾乃须娫催M(jìn)行切斷，降低火災(zāi)造成的損失。（5）系統(tǒng)能夠?qū)λ械南涝O(shè)施實(shí)施管控，保證基礎(chǔ)設(shè)施處于正常狀態(tài)。（6）系統(tǒng)可以給出消防設(shè)備所在平面圖，工作人員根據(jù)平面圖監(jiān)控火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況。1.2 選題的目的、價(jià)值及意義在所有突發(fā)災(zāi)難中，火災(zāi)對(duì)大眾人身以及財(cái)產(chǎn)安全的損害不言而喻?；馂?zāi)發(fā)生的頻率是比較高的，只要有心去關(guān)注火災(zāi)發(fā)生的新聞，可以發(fā)現(xiàn)每天都會(huì)有發(fā)生。火災(zāi)的破壞性也是非常強(qiáng)的，它會(huì)將所有的東西都燒的面目全非。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速進(jìn)步，以及高層智能化建筑的大量出現(xiàn)，火災(zāi)出現(xiàn)次數(shù)明顯增多，產(chǎn)生的損害也持續(xù)增加。為了能夠減少火災(zāi)發(fā)生的頻率，以及降低火災(zāi)造成的損害，在火災(zāi)

9、發(fā)生初期能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并將火撲滅是最好的方式。因此，應(yīng)該在可能出現(xiàn)災(zāi)害的地區(qū)裝置高效的報(bào)警系統(tǒng)。火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)λ趨^(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)檢測(cè)到有火災(zāi)發(fā)生時(shí)做到及時(shí)滅火，避免了因火災(zāi)的蔓延而造成的損失。設(shè)計(jì)出一款良好的報(bào)警系統(tǒng)是十分關(guān)鍵的。伴隨科技的發(fā)展，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)所代表的并非簡(jiǎn)單的報(bào)警設(shè)備，而是加入了多種科技形成的完善系統(tǒng)。目前使用的系統(tǒng)并不健全，也需要進(jìn)一步研發(fā)改進(jìn)。1.3 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)全球部分經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高的國(guó)家，他們對(duì)于火災(zāi)已經(jīng)有一套較為健全的消防系統(tǒng)，能夠做到對(duì)早期防范、報(bào)警、撲救以及后續(xù)處理等工作。在人員培訓(xùn)、消防設(shè)備維護(hù)以及消防設(shè)備的進(jìn)一步研究方面，政府提供了極大的幫助，每年

10、都會(huì)給消防工作提供大筆資金。這些國(guó)家使用了聯(lián)網(wǎng)的方式將計(jì)算機(jī)和客戶終端傳感器進(jìn)行了連接，能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)監(jiān)控以及故障的遠(yuǎn)端輸送。他們?cè)诖吮O(jiān)控系統(tǒng)部分的科技值得我們學(xué)習(xí)。他們的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)在消防工作中起到了重大作用，因?yàn)樵撓到y(tǒng)可以使他們的消防指揮中心迅速判斷出火災(zāi)的具體情況，從而做出最為正確的應(yīng)對(duì)方案，通知消防部隊(duì)及時(shí)到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火，解救人和降低財(cái)產(chǎn)損失，如今他們的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)有效運(yùn)行了多年。此外這些國(guó)家建立獨(dú)立的監(jiān)控服務(wù)體系，并進(jìn)行嚴(yán)格管理，來確?；馂?zāi)相關(guān)信息的傳訊能夠毫無阻礙，服務(wù)于用戶，與此同時(shí)傳遞準(zhǔn)確的火災(zāi)信息到消防部隊(duì)，同時(shí)消防部門對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)督和審查 陳悅，刁若菲，劉志

11、偉等.煙霧檢測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.北京：微計(jì)算機(jī)信息，2007，23(8 2)：93 95.。上述監(jiān)管模式在現(xiàn)在逐漸得到了相應(yīng)的發(fā)展。近期，國(guó)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)逐漸使用無線通信的方式。無線電通信技術(shù)在這種系統(tǒng)中起到了極其重要的作用，它取代了之前的有線通信方式，由于是無線連接方式將大量設(shè)備連接在一起，所以這種系統(tǒng)適合各式場(chǎng)所和建筑，但是在初期這種系統(tǒng)的價(jià)格比較高昂，所以起初僅僅在特殊場(chǎng)所使用，比如因布置線路之后而影響美觀或者破壞建筑的場(chǎng)所。而伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及所需元器件費(fèi)用的減少，上述系統(tǒng)研究以及制造費(fèi)用也出現(xiàn)減少，而且無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在性價(jià)比上具備顯著的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，具備較好的發(fā)展前景。

12、相較于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高的國(guó)家，國(guó)內(nèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)此類研發(fā)和生產(chǎn)在二十世紀(jì)的中后期才剛剛開啟。即使步入80年代之后，國(guó)內(nèi)也沒有自己真正意義上的核心技術(shù)，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是進(jìn)行模仿或者直接引進(jìn)國(guó)外的核心技術(shù)，同時(shí)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)開始起步。在研發(fā)此類產(chǎn)品部分，國(guó)內(nèi)本質(zhì)意義上的初始發(fā)展是在九十年代，因?yàn)閲?guó)家經(jīng)濟(jì)的逐步開放，許多生產(chǎn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品的國(guó)外企業(yè)也漸漸走入了國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)，國(guó)外企業(yè)的到來，也將他們的先進(jìn)技術(shù)帶到了國(guó)內(nèi)，因此也加快了國(guó)內(nèi)消防市場(chǎng)的發(fā)展。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)開始協(xié)作，并且進(jìn)步迅速，得到顯著成果。在這個(gè)年代凡是能夠抓住這次機(jī)會(huì)的企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)有了較強(qiáng)的實(shí)力，這些企業(yè)的一些

13、技術(shù)發(fā)展到了較高水平，基本達(dá)到了國(guó)際水平。隨著科技持續(xù)進(jìn)步，國(guó)內(nèi)逐漸開始重視起采用無線電通信方式的報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有無損作用、高靈活性、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，非常適合使用在不易于布置線路的場(chǎng)所，如博物館、景區(qū)、醫(yī)院等。此系統(tǒng)通常分為三種方式，即分散式、集中式以及分布式，該系統(tǒng)能夠進(jìn)行火災(zāi)判決以及統(tǒng)籌監(jiān)管。隨著火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展，智能管控越來越重要，而分布式系統(tǒng)符合該要求，它使用控制器與探測(cè)節(jié)點(diǎn)全部是智能型，這種系統(tǒng)將作為以后發(fā)展的主導(dǎo)部分。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求眾所周知，為了降低火災(zāi)造成的損失，在建筑中安裝火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是非常有必要的，它可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進(jìn)行滅火 陳汝全.電子技術(shù)常

14、用器件應(yīng)用手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004.10.。為了給人們相比平穩(wěn)的工作氛圍，消防工作是重中之重。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)展現(xiàn)出下面的作用：（1）運(yùn)用LCD顯示當(dāng)前溫度；（2）通過按鍵完成系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定；（3）探測(cè)火災(zāi)并進(jìn)行報(bào)警。2.2 系統(tǒng)框圖及工作原理系統(tǒng)框圖：如圖2-1所示。由系統(tǒng)框圖可以看出，系統(tǒng)組成有數(shù)據(jù)采集部分，按鍵設(shè)置部分，液晶顯示部分，聲光報(bào)警部分以及單片機(jī)主控部分。工作原理：當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)發(fā)生區(qū)域的溫度和煙霧傳感器將火災(zāi)產(chǎn)生的溫度和煙霧進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。再通過放大電路將微小電信號(hào)進(jìn)行處理。再把這些電信號(hào)實(shí)施A/D轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字類型。最后傳給主控部分，跟設(shè)置的報(bào)

15、警值進(jìn)行比較，如果超出設(shè)置值，那么系統(tǒng)及時(shí)給出報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行聲光報(bào)警并在顯示屏上顯示數(shù)據(jù)。單機(jī)片復(fù)位電路時(shí)鐘振蕩溫度、煙霧傳感器聲光報(bào)警液晶顯示按鍵圖2-1 系統(tǒng)框圖3 系統(tǒng)主要元器件3.1 單片機(jī)AT89C51本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)是AT89C51。AT89C51是獨(dú)特的帶有4k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)，它是一種高效微處理器，在單獨(dú)的芯片中將FLASH存儲(chǔ)器和多功能8位CPU進(jìn)行了組合 韓焱，張艷花，王康誼.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：電子工業(yè)出版社.2009.6.。AT89C51具有以下特性：可與MCS-51兼容；帶有4k字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器；可以進(jìn)行1000次的反復(fù)擦除；數(shù)據(jù)可

16、以存留10年之久；位內(nèi)部RAM；32個(gè)可編程I/O線；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；可編程串行通道；片內(nèi)振蕩器；時(shí)鐘電路。AT89C51的引腳圖如圖3-1所示。 圖3-1 ATC89C51單片機(jī)引腳圖3.2 溫度傳感器本設(shè)計(jì)使用了DS18B20數(shù)字溫度傳感器，可以直接讀取數(shù)據(jù)，沒必要再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行操作。這種傳感器體積小、抗磨抗撞、操作便利、封裝方式眾多，非常適合使用在多種狹窄空間 童長(zhǎng)飛.CSO5lF系列單片機(jī)開發(fā)與C語言編程M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2005.。DS18B20具有獨(dú)特的連接方式，僅僅使用一條線就能進(jìn)行雙向傳輸數(shù)據(jù)。供電電壓為3.0V5.5V，測(cè)量溫度的范圍是-55

17、+125。平面圖如圖3-2所示。 圖3-2 DS18B20平面圖3.3 煙霧傳感器現(xiàn)今火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)使用光電和離子感煙型兩個(gè)類型。煙霧傳感器適用于商店、倉庫、酒吧等場(chǎng)所。在火災(zāi)發(fā)生的初期，燃燒物大多進(jìn)行的是陰燃，因此會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧和少量的熱，在這種環(huán)境下煙霧傳感器比溫度傳感器起到的作用更大。煙霧傳感器主要是根據(jù)火災(zāi)初期出現(xiàn)大量煙霧這一特征而研發(fā)的。但是煙霧傳感器有一個(gè)明顯的缺陷，就是不能判斷所檢測(cè)的煙霧是因何產(chǎn)生的，從而增加了誤報(bào)幾率 范紅剛.51單片機(jī)自學(xué)筆記J.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.。本設(shè)計(jì)的探測(cè)部分采用了MQ-2型煙霧探測(cè)器。MQ-2可以檢測(cè)多種氣體。它的優(yōu)點(diǎn)：非常高的

18、敏銳度、較好的穩(wěn)定性、低費(fèi)用、使用時(shí)間長(zhǎng)以及單一的驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)煙霧傳感器遇到可燃?xì)怏w時(shí)傳感器的電導(dǎo)率會(huì)跟隨濃度大小的升降而出現(xiàn)變動(dòng)，電導(dǎo)率大，輸出的電阻會(huì)出現(xiàn)降低，從而輸出的模擬信號(hào)就越低。MQ-2型煙霧探測(cè)器如圖3-3所示。 圖3-3 煙霧探測(cè)器外觀圖3.4 液晶顯示屏本設(shè)計(jì)的顯示模塊采用了LCD1602，其理論是使用液晶的物理特點(diǎn)，利用電壓對(duì)其顯示區(qū)域?qū)嵤┕芸?，其中主要?nèi)容是數(shù)字、圖形和專用符號(hào)。隨著科技進(jìn)步，此類顯示屏的使用越來越普遍。其特點(diǎn)如下：（1）顯示質(zhì)量高。當(dāng)液晶顯示器上的點(diǎn)接到信號(hào)后會(huì)恒定顯示出該信號(hào)所對(duì)應(yīng)的色彩及亮度，不需要像有些顯示器一樣進(jìn)行不間斷刷新亮點(diǎn)。（2）數(shù)字式接口

19、。在數(shù)字接口與模擬接口之間，數(shù)字接口更適合液晶顯示器，使用數(shù)字接口，可以避免信號(hào)在轉(zhuǎn)換過程中的損耗，顯示更高質(zhì)量的圖像。（3）體積小、重量輕。液晶顯示器的顯示原理是通過電極將液晶分子進(jìn)行有序排列，所以體積要比CRT顯示器小，重量也較輕 王娜, 夏國(guó)榮. 智能小區(qū)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 微計(jì)算機(jī)信息, 2005(2):74-75.。（4）功耗低。液晶顯示器屬于低耗電產(chǎn)品，能夠做到完全不發(fā)熱，主要耗電在在內(nèi)部電極上。4 單元電路的設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振電路：將一個(gè)晶振連接在單片機(jī)內(nèi)反向放大器的兩端，再在晶振的兩端分別連接上電容，電容的兩端再進(jìn)行接地，形成了一個(gè)并聯(lián)諧振電路。反向放大器的輸入

20、端是XTAL1，輸出端是XTAL2。電容的取值設(shè)定為30pF。晶振為單片機(jī)準(zhǔn)備工作信號(hào)脈沖，上述脈沖是現(xiàn)實(shí)運(yùn)作速度。圖4-1 晶振電路復(fù)位電路：當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通電開始工作時(shí)，復(fù)位電路為系統(tǒng)提供復(fù)位信號(hào)，經(jīng)過一段時(shí)間之后，系統(tǒng)電源進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，解除復(fù)位信號(hào)。而實(shí)際的操作是當(dāng)電源穩(wěn)定之后需要等待一會(huì)，再撤掉復(fù)位信號(hào)，這樣做是為了預(yù)防開關(guān)閉合時(shí)形成的抖動(dòng)而影響到正常復(fù)位。為了讓整個(gè)系統(tǒng)都是從初始狀態(tài)進(jìn)行工作，在單片機(jī)每次啟動(dòng)時(shí)都要進(jìn)行復(fù)位 姜國(guó)強(qiáng), 孟慶春, 汪玉鳳. 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)J. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用, 2003, 22(9):12-14.。復(fù)位信號(hào)通過引腳RST傳到單片

21、機(jī)中。當(dāng)系統(tǒng)正常工作之后，引腳RST上經(jīng)過超出兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位的方式為：上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)復(fù)位方式。手動(dòng)復(fù)位方式是給C8并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容放電、REST被拉到高電平，而且由于電容充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來使系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位電路的電路圖如圖4-2所示。圖4-2 復(fù)位電路4.2 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路單片機(jī)的I/O口輸出的電流不大，達(dá)不到蜂鳴器順利運(yùn)作所需的電流，因此需要將輸出的電流經(jīng)過放大電路實(shí)施處理。實(shí)際運(yùn)用中是使用三極管代替放大電路。如圖4-3所示。圖4-3 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路4.3 鍵盤電路研發(fā)鍵盤電路較為簡(jiǎn)單，其主要是為了給系統(tǒng)設(shè)置一些標(biāo)

22、準(zhǔn)值以及控制報(bào)警設(shè)備。比如溫度報(bào)警值、煙霧濃度報(bào)警值和開關(guān)蜂鳴器等。按鍵的排列圖如圖4-4所示。由于按鍵不少，單片機(jī)的I/O口不夠使用，所以將按鍵進(jìn)行矩陣式排列。在此類鍵盤中，每條水平線與垂直線之間使用按鍵進(jìn)行連接，而不是馬上相連。這種方式可使一個(gè)端口構(gòu)成更多按鍵，如P0端口組成個(gè)按鍵，明顯比將端口線做成鍵盤按鍵的效果好。因此在按鍵較多，單片機(jī)I/O資源較少時(shí)，使用矩陣法來安排鍵盤是最為合理的。電路圖如圖4-5所示。圖4-4 按鍵功能圖圖4-5 鍵盤電路4.4 顯示電路將系統(tǒng)檢測(cè)到的溫度和煙霧濃度具體數(shù)據(jù)通過液晶顯示器公開圖4-6 顯示電路來。電路圖如圖4-6所示。4.5 時(shí)鐘模塊及接口電路D

23、S1302可以進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)，并且在閏年可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。所需工作電壓范圍是2.5V5.5V。它使用了三線接口的方式與中央處理器進(jìn)行了信息同步。它的內(nèi)部還有一個(gè)暫時(shí)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的RAM存儲(chǔ)器。DS1302可以與DS1202進(jìn)行兼容，前者比后者增加主要以及后備電源，后者也可以進(jìn)行緩慢充電。在DS1302的X1與X2引腳之間連接一個(gè)32.768kHz的晶振，利用將RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來開啟全部數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)RST處于高電平時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸被初始化，DS1302也可以開始操作。在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)期，如果RST轉(zhuǎn)變成低電平，那么數(shù)據(jù)傳輸將停止，同時(shí)I/O引腳變就是高阻態(tài)。上電運(yùn)作的時(shí)候，當(dāng)Vcc<2.0V時(shí)，R

24、ST只能處于低電平。當(dāng)SCLK處于低電平時(shí)，RST就與之相反。SCLK是時(shí)鐘輸入端。如圖4-7所示。圖4-7 時(shí)鐘電路4.6 A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨就是256級(jí)，可滿足普通模擬量轉(zhuǎn)換需要。芯片具備雙數(shù)據(jù)輸出可當(dāng)做數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以便降低數(shù)據(jù)失誤，轉(zhuǎn)換速度高此外穩(wěn)定作用顯著。單獨(dú)芯片使能輸入，讓多器件連接以及處理器控制更加便利。利用DI 數(shù)據(jù)輸入端，可直接完成通道作用的挑選。其主要特點(diǎn)如下：l 8位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓是5V；l 5V單電源供電；l 輸入模擬信號(hào)電壓范圍為05V；l 輸入和輸出電平與TTL和CMOS兼容；l 在250KHZ時(shí)鐘頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32us；l 具

25、備兩個(gè)可供挑選的模擬輸入通道；l 功耗低，15mW。 通常狀況下ADC0832和單片機(jī)的接口需要四條數(shù)據(jù)線，主要是CS、CLK、DO、DI。但是因?yàn)镈O端和DI端在通信時(shí)并不是同時(shí)有效且和單片機(jī)接口為雙向，因此電路設(shè)計(jì)時(shí)期可把DO與DI 聯(lián)系在相同數(shù)據(jù)線上使用。在ADC0832沒有運(yùn)作的時(shí)候其CS輸入端就是高電平，這個(gè)時(shí)候芯片不能使用，CLK 與DO/DI 的電平可隨意。在開展A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)候，需要把CS端置于低電平此外維持低電平直到轉(zhuǎn)換全面完結(jié)。這個(gè)時(shí)期的芯片正式開啟工作，此時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK準(zhǔn)備時(shí)鐘脈沖，DO/DI端就使用DI端輸入通道功能挑選的數(shù)據(jù)信號(hào)。在首個(gè)時(shí)鐘脈沖到來以

26、前DI端就是高電平，代表啟動(dòng)位。在第2、3個(gè)時(shí)鐘脈沖到來以前DI端需要輸入2位數(shù)據(jù)用來挑選通道功能，其功能項(xiàng)參考表一。參考表一內(nèi)容，在配置位2位數(shù)據(jù)是1、0時(shí)，對(duì)CH0 實(shí)施單通道轉(zhuǎn)換。在配置2位數(shù)據(jù)是1、1時(shí)，對(duì)CH1實(shí)施單通道轉(zhuǎn)換。在配置2位數(shù)據(jù)是0、0時(shí)，把CH0當(dāng)做正輸入端IN+，CH1是負(fù)輸入端IN-開展輸入。在配置2位數(shù)據(jù)是0、1時(shí)，把CH0當(dāng)做負(fù)輸入端IN-，CH1 是正輸入端IN+開展輸入。表一 ADC0832配置位輸入形式 配置位選擇通道CH0CH1CHOCH1差分輸入00+-01-+單端輸入10+11+到第3個(gè)時(shí)鐘脈沖來臨以后DI端的輸入電平就喪失輸入功能，之后DO/DI端

27、就逐漸使用數(shù)據(jù)輸出DO開展轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)時(shí)鐘脈沖開始讓DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位D7，之后每個(gè)脈沖DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。一直到第11個(gè)脈沖時(shí)輸送最低位數(shù)據(jù)D0，每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出結(jié)束。也就是從此位開始輸出下個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，也就是從第11個(gè)時(shí)鐘脈沖輸出D0。之后輸出8位數(shù)據(jù)，一直到第19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出結(jié)束，也表明一次A/D轉(zhuǎn)換的完結(jié)。最終把CS置高電平禁用芯片，直接對(duì)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。圖4-8為ADC0832時(shí)序圖。Proteus仿真軟件缺少煙霧傳感器，直接用滑動(dòng)變阻器取代，圖4-9就是A/D轉(zhuǎn)換電路。圖4-8 時(shí)序圖圖4-9 A/D轉(zhuǎn)換電路5 軟件設(shè)計(jì)5.1 主程序設(shè)計(jì)本設(shè)

28、計(jì)采用的煙霧傳感器有一個(gè)缺陷，就是不能斷電存放，如果斷電一段時(shí)間沒有使用，那么再次使用時(shí)，它不能馬上開始工作，首先需要對(duì)它進(jìn)行一段時(shí)間的預(yù)熱，然后才能對(duì)煙霧信息進(jìn)行采集。系統(tǒng)提前實(shí)施初始化，次貨開展監(jiān)控。 在感煙傳感器所在環(huán)境出現(xiàn)煙霧的時(shí)候，探測(cè)器開展?jié)舛葴y(cè)試，把最終的微小電壓信號(hào)放大，利用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832進(jìn)行處理，之后傳送到單片機(jī)中。將探測(cè)到的煙霧濃度跟設(shè)置的報(bào)警濃度值進(jìn)行比較，若低于設(shè)置的濃度報(bào)警值，那么LED燈保持原樣；若超出設(shè)置的濃度報(bào)警值，那么報(bào)警21程序初始化開始 傳感器預(yù)熱時(shí)鐘設(shè)置鍵盤掃描是否進(jìn)行設(shè)置? N Y設(shè)置報(bào)警值或時(shí)間等功能 濃度是否超過閥值LED發(fā)光蜂鳴器發(fā)聲

29、檢測(cè)煙霧濃度和周圍溫度 N Y 圖5-1 主程序流程圖 系統(tǒng)進(jìn)行蜂鳴報(bào)警此外LED燈進(jìn)行閃亮。如圖5-1所示。代碼見附錄。子程序調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換開始時(shí)鐘脈沖讀取數(shù)據(jù)讀取八位數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束 返回?cái)?shù)據(jù) 返回5.2 A/D轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計(jì) N Y圖5-2 A/D轉(zhuǎn)換器流程圖 將煙霧探測(cè)器探測(cè)到的數(shù)據(jù)輸入到ADC0832中，當(dāng)CS引腳處于低電平時(shí)，ADC0832進(jìn)入工作狀態(tài)，先進(jìn)行4個(gè)時(shí)鐘脈沖，然后D0開始工作，讀取后面連續(xù)的8位數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，把CS放到高電平，ADC0832暫停運(yùn)作，最終把處理之后的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)。流程圖如圖5-2所示。代碼見附錄。5.3 時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì)子程序調(diào)用DS1302初始化顯示時(shí)間讀取DS1302時(shí)間 返回