智能建筑報警系統(tǒng)設計論文

1、1桂林電子科技大學職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計說明書題 目： 智能建筑火災報警系統(tǒng) 院 （系）：專 業(yè)： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱： 題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設計 工程技術研究 軟件開發(fā) 年月 日桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙摘 要隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災發(fā)生的頻率越來越高。煙霧報警器也隨之被廣泛應用于各種場合。本課題所研究的無線多功能火災報警器采用STC89C51為核心控制器，利用氣體傳感器MQ-2、ADC0809模數(shù)轉換器等實現(xiàn)基本功能。通過這些傳感器和芯片，當環(huán)境中煙霧濃度或可燃氣體濃度等發(fā)生變化時系統(tǒng)會發(fā)出相應的燈光報警信

2、號和聲音報警信號，以此來實現(xiàn)煙霧報警，當煙霧達到一定的范圍時，系統(tǒng)還可以加上驅動繼電器工作，繼電器可以驅動負載，如換氣風扇、報警信號燈、消火栓水龍頭開關等。實現(xiàn)智能報警控制。關鍵詞：氣體傳感器MQ-2；火災報警；單片機；智能控制第 0 頁 共 32 頁桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙AbstractAlong with the modernhome with fire,electricity consumptionincreases,the frequency of home fires is gettinghigher and higher.Smoke detectors have

3、also been widely used in various occasions. This topic research the multi-function wireless fire alarm the STC89C51 as the core controller, using gas sensor MQ - 2, realize the basic functions such as ADC0809 adc. Through these sensors and chips, when the smoke concentration in the environment or co

4、mbustible gas concentration change system have a corresponding light alarm signals and voice alarm signal, in order to realize the smoke alarm, when smoke reaches a certain scope, the system can also add drive relay work, relay can drive load, such as ventilation fan, alarm lights, fire hydrant wate

5、r faucet switch, etc. Intelligent alarm control.Key words: MQ-2 gas sensor;fire alarm;MCU;intelligent control畢業(yè)設計（論文）報告用紙目 錄摘要1Abstract21 緒論11.1 課題的研究背景11.2 課題的研究目的與意義11.3 火災報警器的發(fā)展與現(xiàn)狀21.4課題的研究內容22 火災報警器的總體方案設計32.1系統(tǒng)的功能要求32.2 系統(tǒng)的技術要求32.3 系統(tǒng)的組成及方案設計33 系統(tǒng)的硬件設計43.1 主控電路53.2 煙霧探測電路的設計83.2.1 MQ-2介紹93.2.2

6、ADC0809介紹103.3 數(shù)碼管顯示電路設計133.4 聲光報警提示電路143.4.1 燈光提示電路143.4.2 聲音報警電路153.5 按鍵電路164 系統(tǒng)的軟件設計174.1 軟件介紹174.2 系統(tǒng)程序流程圖195火災報警器的測試結果及結論205.1 調試205.2 結論21致謝22參考文獻23附錄124附錄225附錄3261 緒論1.1 課題的研究背景火災作為一種在時空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災害，對人類生命財產和社會安全構成了極大的威脅。由此引發(fā)的重大安全事故比皆是，所以人類一直也未停止過對它的研究。火災早已成為我國常發(fā)性和破壞性以及影響力最強的災害之一。隨著經濟和城市建設的快

7、速發(fā)展，城市高層、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災隱患也大大增加，火災發(fā)生的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢。 在過去的很長一段時間，人類不得不進行專題研究火災過程中爆發(fā)，截至目前，已形成一個較為成熟的概念?；馂牡陌l(fā)生和發(fā)展過程是一個復雜的物理和化學過程，但也與環(huán)境很強的相關性。正常情況下，發(fā)生火警，伴隨著煙霧，溫度，光照，信號產生的過程。產生不同的環(huán)境和不同的火燃燒成分，煙霧粒度組成，溫度分布和光譜的氣體成分是不同的，所以火過程中涉及多個物理和化學參數(shù)，特點是強大的，一般的騷亂有著本質的不同?；谏鲜鎏攸c，早起的火災探測技術應運而生，特別是多的火災探測技術被廣泛采用在火災探測領域，如

8、復合材料的物理參數(shù)復合煙氣溫度探測器，使用不同的帶光傳感器的復合雙波段火焰探測器。 在我國，隨著經濟的發(fā)展和生活水平的提高，工業(yè)與民用建設日趨增多，火災發(fā)生的可能性也隨之大幅提高。另外，現(xiàn)代建筑物中塑料制品和玻璃的大量應用使火場內外部的求援行為困難重重?，F(xiàn)代建筑，尤其是在大型酒店，賓館，商場，圖書館，博物館，檔案館和辦公樓及其他公共場所，對于火災報警系統(tǒng)也提出了更高的要求。一旦發(fā)生火災將很難及時救助，勢必要給國家和個人帶來不可估量的損失。 基于上述情況，火災自動報警技術便應運而生，火災自動報警系統(tǒng)是始終警惕火災報警和輸出聯(lián)動忠實的哨兵火災信號的有力手段，是一種早期預警。1.2 課題的研究目的與

9、意義目的：隨著現(xiàn)代家庭用火，用電增加，家庭火災發(fā)生的頻率越來越高。家庭火災，很容易撲滅不及時，有著缺乏消防設備和在場的人戰(zhàn)斗驚慌失措逃離緩慢的不利因素，最終導致的生命和財產的重大損失。消防部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，所有的火災比例中，家庭火災占全國火災的30。家庭火災的原因是多方面的，可能把我們的注意力，也可能隱藏在我們沒有注意到的地方。綜上所述，許多人因不懂家庭安全常識引起火災事故，使好端端的幸福家庭眼間毀于一旦,有的導致家破人亡,而且一旦發(fā)生居民家庭火災,處置不當、報警遲緩,是造成人員傷亡的重要因素。所以說,人們應該積極了解家庭火災的主要起因，還有預防火災的發(fā)生。這就是我們研究聲光報警器的目的。意

10、義：在中國的一些大、中型城市，幾乎每一天發(fā)生家庭火災，所以每一個家庭必須始終關注防火。如果能根據(jù)你家的實際情況，提前采取簡單的防火措施，有些悲劇是完全可以避免的。聲音和視覺的報警，對減少火災損失具有現(xiàn)實意義。 一系列悲劇性的損失，由國家從社會各界意識到，聲光報警對火災的報警的必要性。據(jù)調查，在最近的火災大部分的房子里還沒有安裝報警器。因此聲光報警，對發(fā)生火災預防具有重要意義。1.3 火災報警器的發(fā)展與現(xiàn)狀近年來，無線火災報警系統(tǒng)在國外已被開發(fā)，并走向實用。起初，無線火災報警系統(tǒng)不僅是價格貴，還必須連接布線，這是只適合一些特殊的地方，檢測設備的一部分。今天，幾乎所有的電氣裝置，可以通過無線遙控改

11、變，可廣泛應用于各類建筑和場所。美國松柏公司（ITI）成立于1981年，是美國最大的無線報警系統(tǒng)制造商制造，其產品占90的無線報警器在北美市場的年銷售額已接近一億美元。該公司生產的無線火災報警系統(tǒng)還通過了中國的“國家消防電子產品質量監(jiān)督檢驗測試中心”的監(jiān)測，該系統(tǒng)可作為火災報警系統(tǒng)，但也可作為一個安全的系統(tǒng)，兩者的結合，是一個高科技的無線安全系統(tǒng)。火災報警系統(tǒng)在中國相對較晚，與發(fā)達國家相比， 20世紀70年代末的十年間，中國開始研制生產的火災報警系統(tǒng)。 20世紀80年代后，國內各大廠商也大多是模仿國外產品，或引進國外技術生產的，沒有真正意義上的核心技術，市場剛剛開始發(fā)展。真正的火災報警產品的發(fā)

12、展也促進了市場的成熟，政府逐步開放的大門，在同一時間，外國公司開始進入中國的防火市場，帶來先進的技術在20世紀90年代。此期間，中國生產的火災報警產品的企業(yè)也得到了快速發(fā)展，在一些企業(yè)中，技術合作，合資生產，并取得了不菲的成績，但今天在市場上創(chuàng)造了許多強大的企業(yè)，有些技術已接近或趕上國際標準。1.4課題的研究內容煙霧報警器，主要檢測可燃氣體和煙霧，再通過單片機控制相應的聲光報警。通過數(shù)碼管顯示當前的煙霧值，通過按鍵設定相應的閥值。該項目主要是為了完成任務，包括：硬件部分：包括傳感器的選擇，顯示模塊的選擇，煙霧信號轉換電路的設計，報警驅動電路的設計。（2）軟件部分：包括微處理器控制程序的編制和原

13、理圖的繪制。（3）系統(tǒng)的綜合調試與分析：在軟硬件完成以后，要對系統(tǒng)進行綜合的測試與實驗，分析系統(tǒng)的可靠性與實用性，調整系統(tǒng)的不足。2 火災報警器的總體方案設計本課題主要是實現(xiàn)煙霧報警和火災發(fā)生時的報警及控制，下面分別對系統(tǒng)功能要求、系統(tǒng)技術要求及系統(tǒng)實現(xiàn)方案總體闡述。2.1系統(tǒng)的功能要求本系統(tǒng)的研制主要包括以下幾項功能：(1)火情探測功能：為了提高火災報警的準確性和及時性，火災報警系統(tǒng)需要使用各種方法進行火災探測。在實際使用中，根據(jù)不同的防火場所，用戶可以選用溫度探測法、可燃氣體檢測法及煙霧探測法等合適的火災探測方法，來有效的探測火災；(2)燈光報警功能：當室內煙霧濃度過大、有火情產生、故障等

14、異常情況發(fā)生時，報警器要進行燈光報警。當煙霧超過最大設定值時，可以驅動火災控制負載工作。2.2 系統(tǒng)的技術要求在了解這個系統(tǒng)的工作原理以及功能之后，我們就可以基本確定系統(tǒng)的技術要求。系統(tǒng)采用的單片機處理器成本都比較低，可以滿足批量生產和各類工程的需求。對于完整的一個系統(tǒng)而言，為提高市場的競爭力，這個系統(tǒng)應符合體積小、功耗低、數(shù)傳性能可靠和成本低廉等技術要求。具體指標和參數(shù)如下:(1)體積小：探測器的體積要盡可能的小，這樣占用的空間才能減少，使用和更換才會方便；(2)功耗低：系統(tǒng)可以采用三節(jié)5號干電池供電或5v電源供電。(3)可靠性高:由數(shù)碼管顯示，可以燈光報警，也可以聲音報警，二者同時進行。提

15、高報警可靠性。2.3 系統(tǒng)的組成及方案設計本設計主要由煙霧探測傳感器電路、單片機、燈光報警電路、負載驅動電路、控制程序和編解碼程序等組成。系統(tǒng)的組成結構如下：聲光報警提示模塊煙霧模數(shù)轉換模塊數(shù)碼管顯示模塊按鍵模塊晶振電路單片機復位電路圖2-1 系統(tǒng)的組成結構圖3 系統(tǒng)的硬件設計總體電路如圖3-1所示，下面的圖為protel99se所畫，實時顯示當前的煙霧值，共有3個按鍵來設置報警值。圖3-1 總體電路3.1 主控電路STC89C51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STC89C

16、51為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外 STC89X51 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、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選。STC89C51主要功能如表1

17、所示，其DIP封裝如圖2所示表1：STC89C51主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)4K可反復擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能STC89C52引腳介紹 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)：片內振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）RST/

18、VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內部程序存儲器讀指令。可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin

19、21Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7作頻率35Mhz，6T/12T可選。 圖3-2 STC89C51 DIP封裝圖最小系統(tǒng)包括單片機及其所需的必要的電源、時鐘、復位等部件，能使單片機始終處于正常的運行狀態(tài)。電源、時鐘等電路是使單片機能運行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應用系統(tǒng)的核心部分，通過對其進行存儲器擴展、A/D擴展等，使單片機完成較復雜的功能。STC89C51是片內有ROM/EPROM的單片機，因此，這種芯片構成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用STC89C52單片機構成最小應用系統(tǒng)時，只要將單片

20、機接上時鐘電路和復位電路即可，結構如圖3-3所示，由于集成度的限制，最小應用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。時鐘電路復位電路STC89C5單片機I/O口圖3-3單片機最小系統(tǒng)原理框圖(1) 時鐘電路STC89C51單片機的時鐘信號通常有兩種方式產生：一是內部時鐘方式，二是外部時鐘方式。內部時鐘方式如圖3-4所示。在STC89C51單片機內部有一振蕩電路，只要在單片機的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構成了自激振蕩器并在單片機內部產生時鐘脈沖信號。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的振蕩頻率范圍在1

21、.212MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。圖3-4 STC89C51內部時鐘電路(2) 復位電路當在STC89C51單片機的RST引腳引入高電平并保持2個機器周期時，單片機內部就執(zhí)行復位操作(若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài))。最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充放電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復位。除了上電復位外，有時還需要按鍵手動復位。本設計就是用的按鍵手動復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位是通過RST(9)端與電源Vcc接通而實現(xiàn)的。圖3-5 STC89C51復位電路（3） ST

22、C89C51中斷技術概述中斷技術主要用于實時監(jiān)測與控制，要求單片機能及時地響應中斷請求源提出的服務請求，并作出快速響應、及時處理。這是由片內的中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)的。當中斷請求源發(fā)出中斷請求時，如果中斷請求被允許，單片機暫時中止當前正在執(zhí)行的主程序，轉到中斷服務處理程序處理中斷服務請求。中斷服務處理程序處理完中斷服務請求后，再回到原來被中止的程序之處（斷點），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。主程序響應中斷請求中斷服務程序斷點繼續(xù)執(zhí)行主程序返回主程序圖3-6 中斷響應和處理過程如果單片機沒有中斷系統(tǒng)，單片機的大量時間可能會浪費在查詢是否有服務請求發(fā)生的定時查詢操作上。采用中斷技術完全消除了單片機在查詢方式中的

23、等待現(xiàn)象，大大地提高了單片機的工作效率和實時性。3.2 煙霧探測電路的設計圖3-7 煙霧探測電路如圖3-7所示，在這個電路中，有兩個部分，主要是煙霧傳感器檢測煙霧，將電壓信號給ADC0809，模數(shù)轉換電路將模擬信號轉換成數(shù)字信號給單片機，單片機再讀取相應的數(shù)值和處理。3.2.1 MQ-2介紹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，水蒸氣、煙等干擾氣體對它的影響小。MQ-2型氣敏元件具有以下特點：(1) 采用燒結半導體所形成的敏感燒結體，具有穩(wěn)定的R (即器件在純潔空氣中的阻抗)阻值，從而保證了長期工作的穩(wěn)定性。(2) 單電源供電，其功耗僅

24、0.7W左右。(3) 對所測試的氣體有極高的靈敏度和信噪比。MQ-2型氣敏元件有兩種型號。MQ-2A型適用于天然氣、城市煤氣、石油液化氣、丙丁烷及氫氣等;MQ-2型適用于煙霧等減光型有害氣體。器件的靈敏度：S=Ro/Rx為1030。常見為QM系列的S值僅8左右。Rx為器件在丁烷濃度為0.2%時的阻抗。電路如下圖所示： 圖3-8 MQ-2型氣敏元件電路器件的主要參數(shù)如下:表3.2.1 MQ-2型氣敏元件主要參數(shù)響應時間Tr10s恢復時間Tn60s加熱電壓V=5+0.2V加熱功率約0.7W抗干擾能力丁烷濃度在0.2%時在濕度小于85%RH，在-10+40溫度下不會引起誤報工作環(huán)境溫度-10+50

25、濕度85%RH下圖是元件外形結構圖，基座采用耐高溫酚醛塑料壓制，引腳為鍍鎳銅絲，上罩采用雙層密紋不銹鋼網(wǎng)壓制，有較高的強度和防爆能力。圖3-9 MQK-2型元件外形結構圖MQ-2氣敏元件的結構和外形如上圖所示, 由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有只針狀管腳，其中個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。圖3-10 MQ-2型元件典型氣體濃度測試特性曲線上圖是MQ-2型元件典型氣體濃度測試特性曲線，在丁烷濃度0.6%以下有極高的靈敏度。 圖3-11 MQ-2型元件通電時間特性

26、曲線上圖是MQ-2型元件通電時間特性曲線。可看出，通電后6090s，元件即進入穩(wěn)定待測工作狀態(tài)。MQ-2的特點和工作參數(shù)如下特點： 廣泛的探測范圍 高靈敏度快速響應恢復 優(yōu)異的穩(wěn)定性長壽命 簡單的驅動電路 3.2.2 ADC0809介紹ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能。(1) IN0IN7：8路模擬量輸入端。(2) 2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。 (3) ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路(4) ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。(5) START： A/D轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至

27、少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉換）。(6) EOC： A/D轉換結束信號，輸出，當A/D轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。(7) OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。(8) CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。(9) REF（+）、REF（-）：基準電壓。(10) Vcc：電源，單一+5V。(11) GND：地。首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近

28、寄存器復位。下降沿啟動 A/D轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A/D轉換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉換后得到的數(shù)據(jù)應及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關鍵問題是如何確認A/D轉換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時傳送方式對于一種A/D轉換器來說，轉換時間作為一項技術指標是已知的和固定的。例如ADC0809轉換時間為128s，相當于6MHz的MCS-51單片機共64個機器周期。

29、可據(jù)此設計一個延時子程序，A/D轉換啟動后即調用此子程序，延遲時間一到，轉換肯定已 經完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉換芯片有表明轉換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可確認轉換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。3.3 數(shù)碼管顯示電路設計圖3-12 數(shù)碼管顯示電路設計LED數(shù)碼管（LED

30、 Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數(shù)碼管分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示驅動兩種，靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58=40根I/O端口來驅動，要知道一個STC89C52的I/O端口才32個呢：），實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的

31、一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管

32、并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。本設計利用三極管驅動數(shù)碼管，用4.7k電阻起到限流作用，使得數(shù)碼管亮度適中。3.4 聲光報警提示電路3.4.1 燈光提示電路圖3-13燈光提示電路LED英文單詞的縮寫，主要含義：LED = Light Emitting Diode，發(fā)光二極管，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光；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。據(jù)分析，LED的特點非常明顯，壽命長、光效高、輻射低與功耗

33、低。作為目前全球最受矚目的新一代光源，LED因其高亮度、低熱量、長壽命、無毒、可回收再利用等優(yōu)點，被稱為是21世紀最有發(fā)展前景的綠色照明光源。我國的LED產業(yè)起步于20世紀70年代，經過近40年的發(fā)展，產品廣泛應用于景觀照明和普通照明領域，我國已成為世界第一大照明電器生產國和第二大照明電器出口國。近幾年來，隨著人們對半導體發(fā)光材料研究的不斷深入，LED制造工藝的不斷進步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)和應用，各種顏色的超高亮度LED取得了突破性進展，其發(fā)光效率提高了近1000倍，色度方面已實現(xiàn)了可見光波段的所有顏色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出現(xiàn)，使LED應用領域跨越至高效率照明光

34、源市場成為可能。曾經有人指出，高亮度LED將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后，最偉大的發(fā)明之一。 本設計利用LED指示煙霧報警。3.4.2 聲音報警電路圖3-14聲音報警電路蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。1壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧

35、振蕩器由晶體管或集成電路構成。當接通電源后（1.515V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞蜂鳴器驅動電路一般都包含以下幾個部分：一個三極管、一個蜂鳴器、一個限流電阻。蜂鳴器為發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴

36、器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅動方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來選擇。本設計采用有源蜂鳴器。三極管Q1起開關作用，其基極的低電平使三極管飽和導通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。 3.5 按鍵電路本設計采用按鍵接低的方式來讀取按鍵，單片機初始時，因為為高電平，當按鍵按下的時候，會給單片機一個低電平，單片機對信號進行處理單片機鍵盤有獨立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨立鍵盤每一個I/O 口上只接一個按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復雜，但是占用的

37、I/O少。根據(jù)本設計的需要這里選用了獨立式鍵盤接法。獨立式鍵盤的實現(xiàn)方法是利用單片機I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個I/O 口，程序開始時將此I/O口置于高電平，平時無鍵按下時I/O口保護高電平。當有鍵按下時，此I/O 口與地短路迫使I/O 口為低電平。按鍵釋放后，單片機內部的上拉電阻使I/O口仍然保持高電平。我們所要做的就是在程序中查尋此I/O口的電平狀態(tài)就可以了解我們是否有按鍵動作了。在用單片機對鍵盤處理的時候涉及到了一個重要的過程，那就是鍵盤的去抖動。這里說的抖動是機械的抖動，是當鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并不是我們在

38、按鍵時通過注意可以避免的。這種抖動一般10200毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動時間對于人來說太快了，而對于時鐘是微秒的單片機而言則是慢長的。硬件去抖動就是用部分電路對抖動部分加之處理，軟件去抖動不是去掉抖動，而是避抖動部分的時間，等鍵盤穩(wěn)定了再對其處理。所以這里選擇了軟件去抖動，實現(xiàn)法是先查尋按鍵當有低電平出現(xiàn)時立即延時10200毫秒以避開抖動（經典值為20毫秒），延時結束后再讀一次I/O 口的值，這一次的值如果為1 表示低電平的時間不到10200 毫秒，視為干擾信號。當讀出的值是0時則表示有按鍵按下，調用相應的處理程序。硬件電路如圖3.12所示：圖3-15 按鍵電路4 系統(tǒng)的軟件設計4.1

39、軟件介紹Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 Keil_c軟件界面如圖圖4-1 Keil_c軟件界面Protel99SE是PORTEL公司在80年代末推出