基于單片機(jī)的室內(nèi)安全報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析

1、.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文學(xué)號(hào)：基于單片機(jī)的室安全報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)Design and implementation of indoor safety alarm system based on single chip microcomputer學(xué)生：洋指導(dǎo)老師：所在院系：成人教育學(xué)院所學(xué)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化研究方向：電氣控制技術(shù)東北農(nóng)業(yè)大學(xué)中國·2017年11月摘要本設(shè)計(jì)采用89S52單片機(jī)結(jié)合MQ-2傳感器技術(shù)而開發(fā)設(shè)計(jì)了這一煙霧報(bào)警系統(tǒng)。論文中的煙霧報(bào)警器小巧輕便，適用于安裝在含有爆炸性氣體環(huán)境場所，還可使用于石油、化工等行業(yè)具有防爆要求的場所，可以安裝在家里，也可以安

2、裝在露天、室外使用，防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全。以89S52單片機(jī)和MQ-2煙霧傳感器為核心設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器可以實(shí)現(xiàn)煙霧報(bào)警、溶度顯示、看門狗自檢單片機(jī)狀態(tài)功能、手動(dòng)緊急報(bào)警等功能。本次設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。就有一定的使用價(jià)值。關(guān)鍵詞：煙霧；報(bào)警器；89S52；MQ-2傳感器。ABSTRACTThis design USES the 89S52 microcontroller combined with MQ-2 sensor technology and the development of design the smoke alarm s

3、ystem. In the paper the smoke alarm small and portable, designed for installation in contain explosive gases place, still can use in petroleum, chemical and other industries with the requirements of the explosion-proof place, can be installed in the home, can also be installed in the open air, outdo

4、or use, and prevent and reduce the danger of fire protection of personal and property security.In 89S52 single-chip microcomputer and MQ-2 smoke sensor as the core design of smoke alarm can realize smoke alarm, solubility display, manual emergency alarm functions. The design of the smoke alarm simpl

5、e structure, stable performance, easy to use, cheap price, etc. Have some use value.Key words: Smoke; alarm apparatus; 89S52; sensor. v.目錄摘要.IAbstract.II. v.1方案設(shè)計(jì)11.1設(shè)計(jì)任務(wù)要求11.2整體方案設(shè)計(jì)框架12室安全報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)32.1紅外傳感器部分設(shè)計(jì)32.1.1熱釋電紅外傳感器的工作原理32.1.2菲涅耳透鏡42.1.3BISS0001集成電路介紹42.2溫度傳感器部分52.2.1溫度傳感器52.2.2溫度傳感器工作原理62

6、.3煙霧傳感器部分62.4數(shù)碼管部分82.5聲光報(bào)警提示電路92.5.1燈光提示電路92.5.2聲音報(bào)警電路92.6無線遙控模塊102.7單片機(jī)部分設(shè)計(jì)112.7.1STC89C52單片機(jī)112.7.2單片機(jī)的最小系統(tǒng)122.7.3按鍵控制電路、指示燈報(bào)警電路152.7.4電源模塊163 室安全報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)173.1軟件結(jié)構(gòu)及功能173.2軟件程序調(diào)試18參考文獻(xiàn)20致 .22附錄A 電路圖21附錄B 程序源代碼22附錄C 實(shí)物圖29. v.1 方案設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)包含了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)這兩部分。模塊分為數(shù)據(jù)采集、按鍵的設(shè)置、報(bào)警設(shè)備、無線遙控裝置、數(shù)碼管顯示等等。室安全報(bào)

7、警系統(tǒng)是由紅外熱釋電紅外傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器、數(shù)碼管電路、蜂鳴器、單片機(jī)控制電路、無線遙控電路和軟件組件為主組成。室安全主要分為防盜和防火，針對(duì)于此本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能：人們出行前，利用無線遙控器打開報(bào)警系統(tǒng)的保護(hù)狀態(tài)，30秒后將傳感器設(shè)置為工作狀態(tài)進(jìn)行布防。在布防期間，紅外輻射探測器透過菲涅耳透鏡建立一個(gè)監(jiān)測區(qū)域，在該區(qū)域任何人員活動(dòng)都會(huì)觸發(fā)紅外輻射監(jiān)測電路，激活報(bào)警電路，紅色警示燈閃爍，數(shù)碼管顯示數(shù)字“1”，蜂鳴器長鳴報(bào)警；煙霧探測器會(huì)對(duì)室煙霧濃度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)室煙霧濃度過高，激活報(bào)警電路，黃色警示燈閃爍，數(shù)碼管顯示數(shù)字“2”，蜂鳴器長鳴報(bào)警；溫度探測器會(huì)對(duì)室溫度進(jìn)行監(jiān)控

8、，當(dāng)室溫度過高，激活報(bào)警電路，綠色警示燈閃爍，數(shù)碼管顯示數(shù)字“4”，蜂鳴器長鳴報(bào)警。1.2 整體方案設(shè)計(jì)框架本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的室安全系統(tǒng)主要包括以下結(jié)構(gòu)：復(fù)位電路、報(bào)警電路、熱釋電紅外傳感器電路、溫度傳感器電路、煙霧傳感器電路、無線遙控電路、數(shù)碼管顯示電路和相應(yīng)的軟件控制程序。本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的室安全系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為中央數(shù)據(jù)處理單元，配以紅外傳感監(jiān)測電路、溫度傳感監(jiān)測電路和煙霧傳感監(jiān)測電路作為數(shù)據(jù)采集端，系統(tǒng)啟動(dòng)與關(guān)閉采用無線遙控技術(shù)，報(bào)警方式分為紅、黃、綠彩燈閃爍和蜂鳴器長鳴以及數(shù)碼管數(shù)字顯示三種方式組合報(bào)警。第一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)上設(shè)置的紅外傳感器探測到身體散發(fā)的紅外線輻射時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)換為電

9、壓信號(hào)，經(jīng)過放大電路和一個(gè)比較器電路，最終由STC89C52單片機(jī)接收產(chǎn)生的TTL電平。在單片機(jī)部，由軟件來查詢和鑒別以確定最終是否發(fā)出警報(bào)信號(hào)。一旦發(fā)出了入侵的警報(bào)信號(hào)，報(bào)警電路將運(yùn)行并放大，使蜂鳴器、發(fā)光二極管等設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的聲音光線來配合。第二個(gè)監(jiān)測點(diǎn)上設(shè)置的溫度傳感器探測到室高溫時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)換為低電平信號(hào)，由STC89C52單片機(jī)接收產(chǎn)生的TTL電平。由軟件來查詢和鑒別以確定最終是否發(fā)出警報(bào)信號(hào)。一旦發(fā)出了高溫警報(bào)信號(hào)，報(bào)警電路將運(yùn)行并放大，使蜂鳴器、發(fā)光二極管以及數(shù)碼管等設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的聲音光線來配合。第三個(gè)監(jiān)測點(diǎn)上設(shè)置的煙霧傳感器探測到室煙霧濃度高時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)換為低電平信號(hào)，由S

10、TC89C52單片機(jī)接收產(chǎn)生的TTL電平。由軟件來查詢和鑒別以確定最終是否發(fā)出警報(bào)信號(hào)。一旦發(fā)出了煙霧警報(bào)信號(hào)，報(bào)警電路使蜂鳴器、發(fā)光二極管以及數(shù)碼管等設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的聲音光線來配合。當(dāng)人們出門后，報(bào)警系統(tǒng)變成運(yùn)行部署狀態(tài)，當(dāng)有人闖入檢測區(qū)域，熱釋電紅外傳感器就可以檢測到（或是出現(xiàn)高溫、煙霧時(shí)），進(jìn)而迅速轉(zhuǎn)換輸出方式，報(bào)警器啟動(dòng)，從而起到防盜防火作用。該報(bào)警器的最大特點(diǎn)是方便簡單，用戶操作靈活，智能化程度高，誤報(bào)率低，易于安裝和維護(hù)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的提高，人們的安全意識(shí)也飛速發(fā)展，在不久的將來報(bào)警系統(tǒng)將在更廣泛的領(lǐng)域和層次得到應(yīng)用。2 室安全報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)需求角度來分析，此設(shè)計(jì)包括如

11、下四個(gè)部分：無線遙控部分、傳感器部分、數(shù)碼管部分、單片機(jī)STC89C52和報(bào)警器的報(bào)警系統(tǒng)。電路原理如圖2.1所示。圖2.1 電路原理圖2.1 紅外傳感器部分設(shè)計(jì)2.1.1 熱釋電紅外傳感器的工作原理熱釋電紅外傳感器（簡稱PIR）是一種全新的高靈敏度的檢測儀器。熱電傳感器是利用熱電效應(yīng)的傳感器，具有敏感度高的特點(diǎn)。它是由一個(gè)電壓晶體元件和瓷氧化物部分組成。在監(jiān)測傳感器表面溫度變化時(shí),元件表面的電極由于熱電效應(yīng)而會(huì)產(chǎn)生電荷，在兩者之間形成弱電壓。其輸出阻抗高，具有一個(gè)阻抗轉(zhuǎn)換效應(yīng)晶體管FET。當(dāng)傳感器表面溫度恒定在監(jiān)視圍，傳感器沒有信號(hào)輸出。當(dāng)人體進(jìn)入監(jiān)視區(qū)域，室溫和體溫的溫度差，造成環(huán)境溫度變

12、化的，此時(shí)傳感器輸出信號(hào)；如果身體不移動(dòng)到監(jiān)視區(qū)域中，則環(huán)境溫度不發(fā)生變化，傳感器不會(huì)輸出信號(hào)。熱釋電紅外傳感器如圖2.2所示。圖2.2 熱釋電紅外傳感器2.1.2 菲涅耳透鏡菲涅耳透鏡片由聚烯烴材料制作，反射鏡的表面一側(cè)是光滑的，另一側(cè)是從小到大排列的同心圓。在許多情況下，菲涅耳透鏡對(duì)于紅外線和可見光透鏡效果良好，但比很多鏡片的平均價(jià)格都低。菲涅爾透鏡可以根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類。菲涅耳透鏡具有兩種功能：一是聚用，二是對(duì)所監(jiān)視的區(qū)域劃分成多個(gè)小區(qū)域，包括亮區(qū)和暗區(qū)，如果一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)入監(jiān)視區(qū)域，檢測溫度變化的熱釋電紅外傳感器將輸出紅外線信號(hào)。我們采用菲涅爾透鏡的目的是和熱釋電紅外傳感器

13、相結(jié)合使用，這樣可以有效地集中監(jiān)控紅外感應(yīng)區(qū)域1，菲涅耳透鏡如圖2.3所示。圖2.3 菲涅耳透鏡2.1.3 BISS0001集成電路BISS0001是一個(gè)很好的傳感信號(hào)處理集成電路，具有非常高的性能，被動(dòng)式熱釋電紅外開關(guān)由BISS0001、熱釋電紅外傳感器和少量的外部元件構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)新穎，性能可靠，3V5V的電壓圍，當(dāng)電壓為5V時(shí)，具有10mA的輸出驅(qū)動(dòng)電流。它是由16個(gè)管腳集成塊體，BISS0001的部框圖如圖2.4所示，紅外傳感電路實(shí)物如圖2.5所示。圖2.4 BISS部框圖圖2.5 紅外傳感器實(shí)物圖2.2 溫度傳感器部分2.2.1 溫度傳感器本文所使用溫度傳感器模塊可以檢測周圍環(huán)境的溫度

14、，具有靈敏度可調(diào)的特點(diǎn)，其工作電壓 3.3V5V，輸出形式為模擬量電壓輸出和數(shù)字開關(guān)量輸出（0 和 1）兩種，本文所用輸出形式為數(shù)字開關(guān)量輸出。該模塊接口為4 線制，其中VCC 外接 3.3V5V 電壓（直接與單片機(jī)相連），GND 外接 GND，D0為數(shù)字量輸出接口（0 和 1），A0為模擬量輸出接口。2.2.2 溫度傳感器工作原理熱敏電阻模塊對(duì)環(huán)境溫度最敏感，一般用來檢測周圍環(huán)境的溫度，模塊在環(huán)境溫度達(dá)不到設(shè)定閾值時(shí)，D0口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境溫度超過設(shè)定閾值時(shí)，模塊 D0輸出低電平；該模塊數(shù)字量輸出D0與單片機(jī)直接相連，通過單片機(jī)來檢測高低電平，由此來檢測環(huán)境的溫度改變；該模塊數(shù)字量輸出

15、D0直接驅(qū)動(dòng)繼電器模塊，由此組成一個(gè)溫控開關(guān)；該模塊模擬量輸出A0和A/D模塊相連，通過A/D 轉(zhuǎn)換，可以獲得環(huán)境溫度更精準(zhǔn)的數(shù)值2；熱敏電阻傳感器原理如圖2.6所示。圖2.6 熱敏電阻傳感器原理圖2.3 煙霧傳感器部分MQ-2型氣體傳感器用于以氫氣為主要成分的城市煤氣、天然氣、液化石油的測量，而且它抗干擾能力強(qiáng)，水蒸氣、煙等干擾氣體對(duì)它的影響小。其主為要部件MQ-2型氣敏元件，該氣敏元件采用燒結(jié)半導(dǎo)體所形成的敏感燒結(jié)體，具有穩(wěn)定的阻值(即器件在純潔空氣中的阻抗)，從而保證了長期工作的穩(wěn)定性，同時(shí)，該器件采用單電源供電，其功耗為0.7W左右，能夠?qū)λ鶞y試的氣體有極高的靈敏度和信噪比。器件的靈敏

16、度S=Ro/Rx為1030。Rx為器件在丁烷濃度為0.2%時(shí)的阻抗，MQ-2氣敏元件電路、結(jié)構(gòu)和外形如圖2.7、2.8所示。圖2.7 MQ-2型氣體傳感器電路圖圖2.8 MQ-2型元件外形結(jié)構(gòu)圖針對(duì)室安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，本文所采用的煙霧傳感器模塊的主要芯片是LM393、ZYMQ-2氣體傳感器，其工作電壓為直流5V，具有信號(hào)輸出指示燈，能夠提供雙路信號(hào)輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出，本文采用TTL低電平輸出），器件響應(yīng)時(shí)間：Tr10s，恢復(fù)時(shí)間：Tn60s，加熱電壓：V=5+0.2V，加熱功率約0.7W，工作環(huán)境要求丁烷濃度在0.2%時(shí)，在濕度小于85%RH，在-10+40溫度下不會(huì)引起誤報(bào)，能

17、夠滿足室安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，煙霧傳感器實(shí)物、電路原理如圖2.9、2.10所示。圖2.9 煙霧傳感器實(shí)物圖圖2.10 煙霧傳感器模塊電路原理圖2.4 數(shù)碼管部分當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成字樣。如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。本文所采用單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極組成共陽數(shù)碼管。為了區(qū)分不同傳感器報(bào)警，紅外傳感器對(duì)應(yīng)數(shù)字1，溫度傳感對(duì)應(yīng)數(shù)字2，煙霧報(bào)警對(duì)應(yīng)數(shù)字4。本文所設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示電路原理、實(shí)物如圖2.11、2.12所示。圖2.11 數(shù)碼管顯示電路原理圖圖2

18、.12 數(shù)碼管顯示電路實(shí)物圖2.5 聲光報(bào)警提示電路2.5.1 燈光提示電路LED即發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光；它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光3。本設(shè)計(jì)利用不同顏色的LED指示不同傳感器的報(bào)警，燈光提示電路如圖2.13所示。圖2.13 燈光提示電路2.5.2 聲音報(bào)警電路針對(duì)聲音報(bào)警電路，本文采用蜂鳴器、限流電阻和晶體管組成的聲音報(bào)警電路，蜂鳴器為發(fā)聲元件，是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于報(bào)警器、汽車電子設(shè)備、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件4。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴

19、器兩種類型，電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成，接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，本設(shè)計(jì)采用電磁式有源蜂鳴器，其中三極管Q1起開關(guān)作用，其基極的低電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲，聲音報(bào)警電路如圖2.14所示。圖2.14 聲音報(bào)警電路2.6 無線遙控模塊本設(shè)計(jì)利用PT2272模塊構(gòu)成的無線接收電路，在室安全系統(tǒng)中加入了無線遙控功能，該功能能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)室安全系統(tǒng)的布防、解除布防、停止報(bào)警等基

20、礎(chǔ)功能。PT2272無線接收電路、無線遙控實(shí)物如圖2.15、2.16所示。圖2.15 PT2272無線接收電路圖2.16 無線遙控電路實(shí)物圖2.7 單片機(jī)部分設(shè)計(jì)2.7.1 STC89C52單片機(jī)STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，

21、一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89C52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。單片機(jī)引腳如圖2.17所示。圖2.17 單片機(jī)引腳圖STC89C52引腳介紹如下：主電源引腳（2根）。VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源；GND(Pin20)：接地線。外接晶振引腳（2根）。XTAL1(Pin19)：片振蕩電路的輸入端；XTAL2(Pin20)

22、：片振蕩電路的輸出端?？刂埔_（4根）。RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位；ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)；PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)；EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從部程序存儲(chǔ)器讀指令?？删幊梯斎?輸出引腳（32根）。STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。2.7.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)

23、行狀態(tài)。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。STC89C52是片有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、可靠。用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可。單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖如圖2.18所示。圖2.18 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖時(shí)鐘電路。STC89C52單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常是部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式兩種方式。部時(shí)鐘方式如圖2.19所示。圖2.19 STC89C52部時(shí)鐘電路在STC89C52單片機(jī)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)

24、的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)5。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在530pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率圍在1.212MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。復(fù)位電路。當(dāng)在STC89C52單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)部就執(zhí)行復(fù)位操作,若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位電路工作就是確定單片機(jī)的完整的微控制器啟動(dòng)時(shí)的初始狀態(tài)。單片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)電源后，確定完成單芯片微控制器開始工作條件，以確定初始狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)行外部環(huán)境干擾單片機(jī)系

25、統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)生失控時(shí)，按程序中的復(fù)位按鈕會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)6。一般有上電復(fù)位和外部手動(dòng)復(fù)位按鈕，單片機(jī)在時(shí)鐘電路的工作電源啟動(dòng)后，鑒于RESET持續(xù)的高級(jí)別周期就可以完成復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用一個(gè)外部手動(dòng)復(fù)位電路按鈕，您需要連接一個(gè)上拉電阻，以提高輸出的電平值，STC89C52的復(fù)位電路如圖2.20所示。圖2.20 STC89C52復(fù)位電路STC89C52中斷技術(shù)概述。中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)中斷源提出的服務(wù)請(qǐng)求，并作出快速響應(yīng)、及時(shí)處理。這是由片的中斷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)中斷請(qǐng)求源發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，如果中斷請(qǐng)求被允許，單片機(jī)暫時(shí)中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處

26、理中斷服務(wù)請(qǐng)求7。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請(qǐng)求后，再回到原來被中止的程序之處（斷點(diǎn)），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序，中斷響應(yīng)和處理過程如圖2.21所示。圖2.21 中斷響應(yīng)和處理過程如果單片機(jī)沒有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時(shí)間可能會(huì)浪費(fèi)在查詢是否有服務(wù)請(qǐng)求發(fā)生的定時(shí)查詢操作上。采用中斷技術(shù)完全消除了單片機(jī)在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大提高了單片機(jī)的工作效率和實(shí)時(shí)性。最小系統(tǒng)圖如圖2.22所示。圖2.22 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖2.7.3 按鍵控制電路、指示燈報(bào)警電路該電路的設(shè)計(jì)是為了不同類型的控制電路和武裝以及緊急的狀態(tài)下的工作，當(dāng)你進(jìn)入布防狀態(tài)，按下布防鍵30秒后，當(dāng)有人走近時(shí)，熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到

27、的信號(hào)通過微控制器，單片機(jī)進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。當(dāng)遇到特殊緊急情況，立即按下緊急報(bào)警按鈕，蜂鳴器報(bào)警。在單片機(jī)（MCU）的I/O其中，電平P20、P21、P22連接到LED指示燈，P23連接到蜂鳴器外接一個(gè)外部晶體管8550，起到開關(guān)的作用，當(dāng)?shù)谌w管飽和時(shí)，立即啟動(dòng)蜂鳴器，按鍵控制電路、指示燈報(bào)警電路如圖2.23、圖2.24所示。圖2.23 按鍵控制電路圖2.24 指示燈報(bào)2.7.4 電源模塊外部電源采用直流干電池，利用電池盒串接而成，每個(gè)干電池1.5V左右，共計(jì)電壓約4.5V左右，通過電源連接線連到電源接口處。3 室安全報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件結(jié)構(gòu)及功能功能說明：按開關(guān)按鈕，遙控來控制布防

28、，取消布防。紅外報(bào)警時(shí)紅燈亮，數(shù)碼管顯示1111；煙感報(bào)警時(shí)，黃燈亮，數(shù)碼管都顯示2222；溫度報(bào)警時(shí)，綠燈亮，數(shù)碼管都顯示4444。主程序工作流程如圖3.1所示。圖3.1 主程序工作流程圖操作說明：先打開電源開關(guān)，摁遙控器1，此時(shí)電子屏顯示0000。按遙控器2，取消布防，電子屏無顯示。紅外報(bào)警時(shí)紅燈亮，數(shù)碼管都顯示1；煙感報(bào)警時(shí)，黃燈亮，數(shù)碼管都顯示2；溫度報(bào)警時(shí)，綠燈亮，數(shù)碼管都顯示4。存在兩種報(bào)警時(shí)顯示的是電子管亮暗的相加。例如，測試時(shí)注意盡量讓一個(gè)報(bào)警，就是如果單獨(dú)是紅外正在報(bào)警，顯示1111，如果此時(shí)煙感在報(bào)警，就會(huì)是反寫的6，就是上面數(shù)的電路相加，不是數(shù)字相加。如果避免這種情況，在

29、顯示1111時(shí)，取消布防，開啟布防，如此反復(fù)，知道顯示0000時(shí)，再測另外一個(gè)報(bào)警。3.2 軟件程序調(diào)試調(diào)試過程中首先要檢測的就是硬件電路的設(shè)計(jì)原理是否正確、能否達(dá)到預(yù)期效果以及實(shí)現(xiàn)方法是否簡便等等；其次在焊接好電路之后，認(rèn)真檢查電路的焊接情況。采用分塊調(diào)試的方法，煙霧探測電路、紅外檢測電路、溫度檢測電路、無線遙控電路、數(shù)碼管顯示電路和單片機(jī)控制電路進(jìn)行調(diào)試。在對(duì)每個(gè)模塊的進(jìn)行調(diào)試過程中又采用了由局部到整體，由簡單到復(fù)雜的調(diào)試方法，最后再將各個(gè)模塊總和成一個(gè)整體8。程序燒錄運(yùn)行，如圖3.2所示。圖3.2程序燒錄運(yùn)行圖在完成對(duì)程序的調(diào)試及燒錄之后，還需要對(duì)其進(jìn)行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對(duì)

30、應(yīng)的接口，完成供電及下載。分別對(duì)煙霧探測電路、紅外檢測電路、溫度檢測電路、無線遙控電路、數(shù)碼管顯示電路和聲光報(bào)警電路進(jìn)行測試。測試能否達(dá)到報(bào)警。經(jīng)過測試，完全可行。因而簡單的實(shí)現(xiàn)了對(duì)無線遙控、溫度、煙霧、紅外和報(bào)警的控制。參考文獻(xiàn)1軍. 傳感器與檢測技術(shù). 電子科技大學(xué), 2003: 263315 2永生, 莉玲. 半導(dǎo)體氣敏元件的選擇性研究. 傳感器技術(shù), 2002(3): 133Yoon D h, Yu J h, Choi Gm. CO Gas Sensing Properties of Zn0-CuO Composite. Sensors and Actuators. 1998(46):

31、 1523 4蔡文齋. 專業(yè)級(jí)串口調(diào)試器設(shè)計(jì). 現(xiàn)代電子技術(shù), 2006(23): 6972 5Wang Xi huai，Xiao Jian mei，Bao Minzhong. Multi-sensor Fire Detection Algorithm for Ship Fire Alarm System Using Neural Fuzzy Network. Signal Processing Proceedings. 2000(3):16021605 6鵬翼, 羅衛(wèi)兵, 樓超英. 基于STC單片機(jī)的無人飛機(jī)控系統(tǒng)設(shè)計(jì). 設(shè)計(jì)參考, 2006, 18: 2325 7科技. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)

32、實(shí)例導(dǎo)航. 人民郵電, 2003.8何衍慶. 控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)和應(yīng)用. 化學(xué)工業(yè), 2003.9郁正. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 大學(xué),2003: 2556 10N kansah F D. Technology and reliability of submicron 1 T2 flash EEPROM. UMI Number :9995534. Bell &Howell Information and Learning Company, 2001: 2 11De Salvo B, Ghibaudo G. Pananakak is Getal. Experimental and theore

33、tical investigation of nonvolatile memory data-retention. IEEE Trans Electron Devices, 1999, 46 (7): 1518 12黃再銀. 帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯MAX813L.電子世界, 2003(3): 3940 13黃新友, 高春華.燒結(jié)溫度對(duì)大功率超薄型壓電蜂鳴器用壓電瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響. 中國瓷工業(yè). 2003,10(2): 2224 14 于冶會(huì). 對(duì)調(diào)整儀表用蜂鳴器振動(dòng)規(guī)的探討. 傳感器世界,2000 (1): 3538 15邵子揚(yáng), 黃保明, 海濤. Keil軟件仿真的串口調(diào)試技巧.

34、單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用, 2006(7): 7678 16Keil Software. Cx51 Complier Users Guide. Keil Software, 2001 17Keil Software. Macro Assembler and Utilities Users Guide. Keil Software, 200118曉莉, 俊濤. KEIL C51單片機(jī)仿真器的設(shè)計(jì).微計(jì)算機(jī)信息(嵌入式與SOC),2006,2(2): 1920致在本次論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。感我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我很多的素材，還在爐溫撰

35、寫和排版過程中提供熱情幫助，由于我的水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師們給予批評(píng)和指正，三年的大學(xué)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃傷一個(gè)句話，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開始，三年來的求學(xué)生涯，在老師、同學(xué)們的幫助下，走得辛苦卻也收獲頗豐?？墒俏腋鼻械匾盐业木匆夂唾澝阔I(xiàn)給每一位教過我的老師，在相處的日子中，老師們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)，淵博的學(xué)識(shí)，深邃的思想，雄闊的視野，為我營造了一種良好的精神氛圍，授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo)，經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥，再經(jīng)思考

36、后的領(lǐng)悟，常常讓我有山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村。再次感自控系的所有老師，祝愿你們?cè)诮窈蠊ぷ魃钪幸环L(fēng)順，心想事成。附錄A電路圖圖A1 電路匯總圖附錄B程序源代碼*include <reg52.h> /調(diào)用單片機(jī)頭文件*define uchar unsigned char /無符號(hào)字符型宏定義變量圍0255*define uint unsigned int /無符號(hào)整型宏定義變量圍065535*define key_io P1uchar key_can;/ 紅外熱釋電平時(shí)為0 有輸出為1sbit beep = P23; /蜂鳴器定義sbit red = P22; /紅色發(fā)光二極

37、管定義sbit green = P21; /綠色發(fā)光二極管定義sbit yellow = P20; /黃色發(fā)光二極管定義sbit hw = P13; /紅外熱釋傳感器定義bit flag_300ms = 0;sbit yaokong1 = P24;sbit yaokong2 = P25;/sbit RST = P26;sbit yw = P32; /煙霧sbit gw = P33;/高溫sbit S1 = P17;/千位的位選信號(hào)sbit S2 = P16;/百位sbit S3 = P15;/十位sbit S4 = P14;/個(gè)位sbit a = P00;sbit b = P01;sbit c

38、 = P02;sbit d = P03;sbit e = P04;sbit f = P05;sbit g = P06;sbit p = P07;/sbit key1 = P24;/sbit key2 = P25;/sbit key3 = P26;/sbit key4 = P27;uchar code N10 = 0xC0, 0xf9 ,0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90; /共陽極段碼0, 1, 2, 3, .8, 9/*獨(dú)立按鍵處理函數(shù)*/ void key()static uchar key_new = 0,key_old = 0,

39、key_value = 0;if(key_new = 0) /按鍵松開if(key_io & 0x07) = 0x07)key_value +;else key_value = 0;if(key_value >= 5) /按鍵松開松手檢測key_value = 0;key_new = 1;/按鍵松開后進(jìn)入等待按鍵狀態(tài)else if(key_io & 0x07) != 0x07) /按鍵按下key_value +;else key_value =0;if(key_value >= 5)/按鍵按下消抖key_value = 0;key_new = 0; /按鍵松開后進(jìn)入

40、等待松開按鍵狀態(tài)key_can = 20;if(key_new = 0) && (key_old = 1)switch(key_io & 0x07)case 0x06: key_can = 1; break; /得到按鍵值case 0x05: key_can = 2; break; /得到按鍵值case 0x03: key_can = 3; break; /得到按鍵值 key_old = key_new; /*定時(shí)器0初始化程序*/void time_init() EA = 1; /開總中斷TMOD = 0X01; /定時(shí)器0工作方式1ET0 = 1; /開定時(shí)器0中斷

41、TR0 = 1; /允許定時(shí)器0定時(shí)uchar flag_alarm ; /報(bào)警標(biāo)志位uchar flag_bufang ; /布防標(biāo)志位uchar flag_yanwu;uchar flag_wendu;uchar flag_bufang_en ; /布防標(biāo)志位使能uint flag_value; /用做定時(shí)器的變量/*紅外報(bào)警處理*/ void hongwai_dis()if(flag_alarm = 1) /報(bào)警red = red; /紅燈報(bào)警beep = beep; /蜂鳴器報(bào)警if(flag_bufang_en = 1) /準(zhǔn)備開始布防green = green; /綠燈閃 if(flag_bufang = 1) /確認(rèn)布防green = 0; /如果延時(shí)布防成功綠燈長亮if(hw = 1) /紅外有輸出flag_alarm = 1;/*對(duì)應(yīng)不同按鍵處理*/ void key_with()if(key_can = 1) /按鍵緊急報(bào)警flag_alarm = 1; /報(bào)警標(biāo)志位 ; if(key_can = 2) /布防按鍵flag_bufang_en = 1;if(key_can = 3) /取消報(bào)警把變量清零flag_alarm = 0; flag_bufang = 0; flag_bufang_en = 0;flag_value = 0;P2 = 0xff; /*