地下室火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì)

1、1、 緒論1.1 課題描述地下室常作為人們的雜物間使用，或者充當(dāng)飯店的酒窖功能，里面經(jīng)常擺放著很多易燃物品，由于地下室經(jīng)常潮濕和經(jīng)常飄散的灰塵會(huì)使普通的煙霧報(bào)警器誤報(bào)1。所以設(shè)計(jì)此種地下室火災(zāi)報(bào)警器。1.2 方案設(shè)計(jì)方案一：火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候會(huì)有光亮，會(huì)使昏暗的地下室光強(qiáng)出現(xiàn)變化，故采用光敏電阻設(shè)計(jì)此報(bào)警器；方案二：火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量熱量，會(huì)使陰冷的地下室溫度變化，故采用溫度傳感器設(shè)計(jì)此報(bào)警器；方案三：由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生光和熱，同時(shí)采用光敏電阻和溫度傳感器級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)此報(bào)警器。1.3 方案比較：方案一只采用光敏電阻，電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，但是如果地下室入口沒(méi)有密封好，或者地下室開(kāi)有透光窗，外界光強(qiáng)變

2、化時(shí)，容易出現(xiàn)報(bào)警器誤報(bào)；方案二采用溫度傳感器設(shè)計(jì)，電路上和方案三相當(dāng)，但是如果地下室密封性好，地下室的一些容易發(fā)酵的酒水或者其他糧食蔬菜之類的發(fā)酵產(chǎn)生的大量熱量，也會(huì)使報(bào)警器出現(xiàn)誤報(bào)；方案三綜合光強(qiáng)變化和溫度變化，電路設(shè)計(jì)上只比方案二多一個(gè)光敏傳感器，但是卻同時(shí)具備了光強(qiáng)和溫度傳感。如果地下室密封性好，溫度升高的時(shí)候并沒(méi)有光照變化，避免誤報(bào)；如果地下室密封性不好或者開(kāi)有透光窗，光強(qiáng)變化的時(shí)候，發(fā)酵產(chǎn)生的熱量及時(shí)的散出地下室，報(bào)警器也不會(huì)誤報(bào)。只有火災(zāi)時(shí)候瞬間產(chǎn)生高溫不會(huì)及時(shí)散去，而且有大量光照，報(bào)警器才會(huì)工作。綜合以上方案，故采用方案三。1.4 基本工作原理及框圖1.4.1 工作原理：溫度傳

3、感器測(cè)溫，在lcd1602上實(shí)時(shí)顯示溫度。當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，打開(kāi)外部中斷。如果沒(méi)有中斷，主程序繼續(xù)檢測(cè)溫度報(bào)警開(kāi)關(guān)K1是否打開(kāi)，如果溫度報(bào)警開(kāi)關(guān)關(guān)閉，則程序返回開(kāi)始位置繼續(xù)測(cè)溫。如果溫度報(bào)警開(kāi)關(guān)打開(kāi)，則出現(xiàn)提示音“地下室溫度過(guò)高，請(qǐng)及時(shí)通風(fēng)”。在溫度過(guò)高時(shí)，同時(shí)出現(xiàn)了光照，光敏電阻阻值減小，電壓拉低，則出現(xiàn)外部中斷，提示音“地下室有火情”。1.4.2程序流程圖：主程序：中斷處理程序：1.4.3框圖：按鍵1：設(shè)置報(bào)警溫度+；按鍵2：設(shè)置報(bào)警溫度-；按鍵3：設(shè)置每次加減的大?。?或者5）；按鍵4：退出設(shè)置；開(kāi)關(guān)1：打開(kāi)/關(guān)閉溫度報(bào)警；2、 相關(guān)芯片、傳感器及硬件電路設(shè)計(jì)2.1 STC89

4、C52RC芯片STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一款8051內(nèi)核芯片，內(nèi)部含有Flash EEPROM，為CMOS產(chǎn)品，內(nèi)部有8KB的程序存儲(chǔ)空間，512B的RAM。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警，因此要選用溫度范圍-40至+85的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。外部晶振最高可接入40MHz，雙列直插式封裝。需要為維持51單片機(jī)運(yùn)行搭建最小系統(tǒng)，硬件連接如圖。2.2 DS18B20 溫度傳感器使用DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1） 和微處理器連接時(shí)，僅需要一個(gè)I/O口就可實(shí)現(xiàn)。單總線具有經(jīng)濟(jì)性好、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)；（2） 測(cè)溫范圍寬，測(cè)量精度高：DS18B20測(cè)溫范圍為-55到+125

5、；在-10至+85范圍內(nèi)，精度為±0.5。（3） 測(cè)量參數(shù)可配置：DS18B20測(cè)量分辨率可通過(guò)程序設(shè)定9-12位。（4） DS18B20體積小、適用電壓寬。DS18B20連接如圖：測(cè)溫電路實(shí)圖：2.3 LCD1602字符型液晶LCD1602是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)的點(diǎn)陣型液晶模塊。它是由若干個(gè)5x7或者5x11的點(diǎn)陣字符位組成，一共可顯示2行，每行可顯示16個(gè)字符，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以用顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。LCD1602的電路圖如圖液晶連接實(shí)物圖：2.4 光敏電阻光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一

6、種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的一種電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測(cè)器，入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻部分的電路如圖：總電路圖如圖：總電路實(shí)圖：3、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)23.1溫度傳感器控制程序3.1.1頭文件名“ds18b20.h”#ifndef _DS18B20_H_#define _DS18B20_H /定義ds18b20.h#include <reg52.h>#ifndef uchar#define uchar unsigned char#endif /定義uchar為類型unsigned char#ifndef uint#define uint unsigned int

7、#endif /定義uint 為類型unsigned intsbit DSIO = P23; /將P23命名為DSIOvoid TempDelay1ms(); /聲明一個(gè)延時(shí)1ms的函數(shù)void TempDelay100ms(); /聲明一個(gè)延時(shí)100ms的函數(shù)uchar Ds18b20Init(); /聲明DS18B20的初始化函數(shù)void Ds18b20WriteByte(uchar dat); /聲明一個(gè)函數(shù)將一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)寫(xiě)入DS18B20uchar Ds18b20ReadByte(); /聲明一個(gè)函數(shù)讀取DS18B20的一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)void Ds18b20ChangTemp(

8、)； /聲明一個(gè)函數(shù)寫(xiě)入溫度轉(zhuǎn)換命令到DS18B20void Ds18b20ReadTempCom(); /聲明一個(gè)函數(shù)發(fā)送讀取溫度命令到DS18B20int Ds18b20ReadTemp(); /聲明一個(gè)函數(shù)讀取溫度并返回#endif3.1.2源文件名“ds18b20.c”#include"ds18b20.h"void TempDelay1ms() uchar a,b,c; for(c=1;c>0;c-) for(b=142;b>0;b-) for(a=2;a>0;a-);void TempDelay100ms() uchar a,b,c; for(c

9、=19;c>0;c-) for(b=20;b>0;b-) for(a=130;a>0;a-);uchar Ds18b20Init()uint i;DSIO=0; /拉低總線i=70;while(i-); /延時(shí)DSIO=1; /釋放總線while(DSIO)i+;if(i>5)return 0; /初始化失敗 return 1; /初始化成功void Ds18b20WriteByte(uchar dat)uint i,j;for(j=0;j<8;j+)DSIO=0; /拉低總線i+; /延時(shí)DSIO=dat&0x01; /從最低位開(kāi)始送數(shù)據(jù)到ds18b20

10、i=6; while(i-); /延時(shí)DSIO=1; /釋放總線dat>>=1; /數(shù)據(jù)移位，準(zhǔn)備送下一位uchar Ds18b20ReadByte()uchar byte,bi;uint i,j;for(j=8;j>0;j-)DSIO=0; /拉低總線i+; /延時(shí)DSIO=1; /釋放總線i+;i+; /延時(shí)bi=DSIO; /讀ds18b20傳到總線的數(shù)據(jù)，從最低位開(kāi)始byte=(byte>>1)|(bi<<7); /移位，準(zhǔn)備讀取下一位i=4;while(i-); /延時(shí)return byte; /返回讀取到的數(shù)據(jù)void Ds18b20Cha

11、ngTemp()Ds18b20Init(); /初始化TempDelay1ms(); /延時(shí)Ds18b20WriteByte(0xcc); /跳過(guò)ROM操作Ds18b20WriteByte(0x44); /發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令TempDelay100ms(); /延時(shí)void Ds18b20ReadTempCom()Ds18b20Init(); /初始化TempDelay1ms(); /延時(shí)Ds18b20WriteByte(0xcc); /跳過(guò)ROM操作Ds18b20WriteByte(0xbe); /發(fā)送讀取溫度命令int Ds18b20ReadTemp()uint temp=0;uchar t

12、mh,tml;Ds18b20ChangTemp(); /發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令Ds18b20ReadTempCom(); /發(fā)送讀取溫度命令tml=Ds18b20ReadByte(); /讀取溫度（共16位），先讀低8位tmh=Ds18b20ReadByte(); /讀取溫度高8位temp=tmh;temp<<=8;temp|=tml; /將16位溫度數(shù)據(jù)保存到16位變量tempreturn temp; /返回溫度值3.2 液晶屏控制程序3.2.1頭文件名“l(fā)cd1602.h”#ifndef _LCD1602_H_#define _LCD1602_H_ /定義lcd1602.h#incl

13、ude<reg51.h>#ifndef uchar#define uchar unsigned char /定義uchar為類型unsigned char#endif#ifndef uint#define uint unsigned int /定義uint 為類型unsigned int#endif#define GPIO_LCD P1 /定義GPIO_LCD替換P1，作為lcd1602的輸入sbit RS=P20; /聲明RS為I/O口P20sbit RW=P21; /聲明RW為I/O口P21sbit E=P22; /聲明E為I/O口P22void LcdDelay5ms();

14、/聲明一個(gè)延時(shí)5ms的函數(shù)void LcdWriteCom(uchar com); /聲明一個(gè)函數(shù)給lcd1602寫(xiě)入命令void LcdWriteData(uchar dat); /聲明一個(gè)函數(shù)給lcd1602寫(xiě)數(shù)據(jù)void LcdInit(); /聲明一個(gè)函數(shù)lcd1602初始化#endif3.2.2源文件名“l(fā)cd1602.c”#include"lcd1602.h"void LcdDelay5ms() uchar a,b; for(b=19;b>0;b-) for(a=130;a>0;a-);void LcdWriteCom(uchar com)RS=0;

15、 /操作命令RW=0; /寫(xiě)操作E=0; /關(guān)閉使能GPIO_LCD=com; /命令送到P1口LcdDelay5ms(); /延時(shí)（大于40ns）E=1; /開(kāi)使能LcdDelay5ms(); /延時(shí) （大于150ns）E=0; /寫(xiě)命令結(jié)束，關(guān)閉使能void LcdWriteData(uchar dat)RS=1; /操作數(shù)據(jù)RW=0; /寫(xiě)操作E=0; /關(guān)閉使能GPIO_LCD=dat; /將數(shù)據(jù)送到P1口LcdDelay5ms(); /延時(shí)（大于40ns）E=1; /開(kāi)使能LcdDelay5ms(); /延時(shí)(大于150ns）E=0; /寫(xiě)數(shù)據(jù)結(jié)束，關(guān)閉使能void LcdInit(

16、)LcdWriteCom(0x38); /設(shè)置顯示模式（8位總線，雙行顯示，5*7點(diǎn)陣字符）LcdWriteCom(0x0c); /顯示開(kāi)關(guān)控制（整屏顯示開(kāi)，不顯示光標(biāo)）LcdWriteCom(0x06); /設(shè)置輸入模式，讀/寫(xiě)一個(gè)字符，地址指針加1，整屏顯示不動(dòng)LcdWriteCom(0x01); /清屏LcdWriteCom(0x80); /設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（第一行第一位）3.3主程序 “main.c”#include <reg51.h>#include "lcd1602.h"#include "ds18b20.h"sbit Key1

17、=P27;sbit Key2=P26;sbit Key3=P25;sbit Key4=P24;sbit K1=P30;sbit Alm=P31;sbit LED=P36;sbit BZ=P37;int temp100;void TempDisplay(int temp)int a;uchar datas=0,0,0,0,0;float tp;a=temp;if(temp<0)LcdWriteCom(0x86);LcdWriteData('-');a-=1;a=a;tp=a;a=tp*0.0625*100+0.5;elseLcdWriteCom(0x86);LcdWrite

18、Data('+');tp=a;a=tp*0.0625*100+0.5;temp100=a;datas0=a/10000;datas1=a%10000/1000;datas2=a%1000/100;datas3=a%100/10;datas4=a%10;LcdWriteCom(0x87);LcdWriteData(datas0+'0');LcdWriteData(datas1+'0');LcdWriteData(datas2+'0');LcdWriteData('.');LcdWriteData(datas3+

19、9;0');LcdWriteData(datas4+'0');void main()uchar i,step,set;uchar code st="STD:"uchar code wd="TEMP:"uchar code sp="STEP:"uchar sets=0,0,0;int temp;Ds18b20Init();Ds18b20ChangTemp();LED=0;BZ=0;LcdInit();EA=1;/中斷允許EX0=0;/外部中斷0關(guān) set=24;step=1;P2|=0xf0;K1=1;while

20、(Key4)LcdWriteCom(0xc0);for(i=0;i<4;i+)LcdWriteData(sti);/顯示字符stdLcdWriteCom(0xc8);for(i=0;i<5;i+)LcdWriteData(spi);/顯示字符stepsets0=set/100;sets1=set%100/10;sets2=set%10;LcdWriteCom(0xc4);for(i=0;i<3;i+)LcdWriteData('_');/std的溫度閃爍LcdDelay5ms();LcdWriteCom(0xc4);for(i=0;i<3;i+)LcdWriteData(setsi+'0');/顯示std的設(shè)定溫度LcdDelay5ms();LcdDelay5ms();LcdDelay5ms();LcdDelay5ms();LcdDelay5ms();LcdWriteCom(0xce);LcdWriteData(step+'0');/顯示步長(zhǎng)if(Key1=0)LcdDelay5ms();if(Key1=0)if(set<100)s