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1、-本科毕业论文基于单片机的火灾自动报警系统-第 23 页郑州大学本科毕业论文基于单片机的火灾自动报警系统Based On SCM Automatic Fire Alarm System毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名
2、： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人
3、完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日河南大学2010届毕业论文（设计、创作）开题报告（由学生本人认真填写）学号姓名导师姓名职称开题时间课题题目基于单片机的火灾自动报警系统课题来源导师指定 自定 其他来
4、源课题的目的、意义以及和本课题有关的国内外现状分析：1目的：本系统以单片机为主控单元，能够及时监测到系统故障和环境中有无火灾，火灾一旦发生将实现声光报警，并采取有效措施控制火情的发展，将火灾消灭在萌芽状态，以确保人身财产安全，最大限度地减少损失。2意义：本系统是一个由单片机控制的火灾烟雾浓度、温度检测系统，它将传感器输出地电压信号进行A/D转换、滤波、线性化，由单片机将电压值转换为气体浓度和温度送LED显示，并判断是否超过报警上限，若超过，则发出声光报警。同时用户可以自己设定报警上限和定时时间，使用户可以根据实际情况方便的掌握安全状况。3现状：自本世纪80年代开始，随着电子产品在人类生活中的使
5、用越来越广泛，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活的四周到处潜伏着火灾隐患。智能化火灾报警系统已并非传统意义上的简单的报警设备，而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。伴随着科学技术的不断进步，火灾报警系统必将得到更快的发展。研究目标、研究内容和准备解决的问题：1目标：通过设计一个以AT89S52单片机为核心的火灾报警器可以实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。2内容：对该检测与报警系统进行整体功能分析，主要实现硬件和主要软件程序方面
6、的设计，对其所选择的主要芯片作简单介绍，分模块来实现其各个部分的功能，做出相应的整体原理图3准备解决的问题：如何设计一种火灾检测与报警系统，可以通过气体传感器实时获取可燃气体浓度、温度传感器获得火灾现场温度，并通过LED显示，当浓度或温度超过限定值时则报警。以方便人们更好的掌握安全状况，提高生活质量。拟采取的方法、技术或设计（开发）工具：本设计将实现基于单片机的火灾自动报警系统的硬件设计和主要的软件程序设计，采用Protel 99 SE 进行硬件原理图设计，采用keil Uvision2仿真开发系统进行软件程序的开发。预期成果：1毕业设计成果系统整体框图、整体原理图、模块原理图、主要程序模块2
7、毕业论文进度计划：2009.12.1 - 2010.3.5： 查找资料、搜集相关素材2010.3.6 - 2010.3.26：完成需求分析2010.3.27 - 2010.4.7： 完成概要设计2010.4.8 - 2010.4.15：完成详细设计2010.4.16 - 2010.4.28：完成编码2010.4.29 - 2010.5.4： 完成软件测试2010.5.5 - 2010.5.15：整理资料、撰写毕业论文2010.5.16 - 2010.5.20：根据导师要求，完善毕业设计和论文指导教师对选题报告的意见：指导教师签名： 2009年12月1日河南大学2010届毕业论文（设计、创作）任
8、务书题目名称 火灾报警系统学院计算机与信息工程学院学生姓名苏雅莉所学专业自动化学号06023085毕业论文(设计、创作)要求1、硬件设计：完成系统的硬件电路图设计2、软件设计：完成主程序及各模块程序流程图3、撰写论文：完成论文撰写毕业论文(设计、创作)进度安排2009.12.1 - 2010.3.5： 查找资料、搜集相关素材2010.3.6 - 2010.3.26：完成需求分析2010.3.27 - 2010.4.7： 完成概要设计2010.4.8 - 2010.4.15：完成详细设计2010.4.16 - 2010.4.28：完成编码2010.4.29 - 2010.5.4： 完成软件测试2
9、010.5.5 - 2010.5.15：整理资料、撰写毕业论文2010.5.16 - 2010.5.20：根据导师要求，完善毕业设计和论文三、需收集的资料和指导性参考文献1 孙育才，MCS-51系列单片微型计算机及其应用，第4版，东南大学出版社，20062 王庆，Protel 99 SE&DXP电路设计教程，电子工业出版社，20083 康华光，电子技术基础模拟部分，第4版，高等教育出版社,2006 4 刘军，单片机原理与接口技术，华东理工大学出版社，20065 赖寿宏，微型计算机控制技术，机械工业出版社，20096 李中望，一种智能火灾报警系统的设计方案，安防科技，20087 王忠民，基于单片
10、机的语音数字联网火灾报警器设计，现代电子技术，2004，27（10）8 Atmel Corporation 8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash AT89S52指导教师签名：2009年12 月 8 日河南大学2010届毕业设计（论文、创作）中期检查表题目名称：火灾报警系统学院计算机与信息工程学院学生姓名苏雅莉所学专业自动化学号06023085一、毕业论文(设计、创作)进展情况现已搜集了大量有关系统硬件及软件设计的资料，并查阅了有关的书籍，画出了系统硬件的整体框图及电路原理图，并画写出了一些主要程序模块的
11、程序流程图。后续工作是写出系统软件代码二、毕业论文(设计、创作)存在问题及解决方案存在的问题：已画出的系统原理图还不够完善，不能实现按键复位功能，软件部分按键扫描子程序的程序流程图还存在问题。解决方案：继续查找有关资料，完善硬件原理图及解决子程序中出现的问题。三、指导教师对学生毕业论文(设计、创作)进展方面的评语该生在做毕业设计的期间，积极认真，能够及时分析和解决遇到的各种问题。但是在数据捕获模块的数据显示存在界面冻结现象，希望在后续的工作期间，很好的解决这些问题。指导教师签名 2010年 4 月 10日河南大学2010届毕业论文（设计、创作）综合成绩表（一）学院名称：计算机与信息工程学院学
12、号06023085姓名苏雅莉专业自动化指导教师杜海顺综合得分论文题目基于单片机的火灾自动报警系统指导教师评语及得分指导教师评语该生的课题选择立意新，论文叙述条理清晰、详略得当，并按时完成了项目所要求的功能，是一篇优秀的本科论文。评分项目分值指导教师对毕业论文（设计、创作）评分撰写开题报告、文献综述15调查研究查阅整理资料10学习态度与规范要求10数据处理、文字表达10论文（设计、创作）质量和创新意识55合计100得分指导教师签名 2010年5月20日评阅教师评语及评分评阅教师评语该生论文语句流畅，论点明确，思路清晰，符合本科论文的要求。评分项目分值评阅毕业论文（设计、创作）评分撰写开题报告、文
13、献综述15调查研究查阅整理资料10学习态度与规范要求10数据处理、文字表达10论文（设计、创作）质量和创新意识55合计100得分评阅教师签名 2010年5月22日此表由教师填写河南大学2010届毕业论文（设计、创作）综合成绩表（二）学号06023085姓名苏雅莉所在学院计算机与信息工程学院答辩委员会评语及评分答辩委员会评语该生答辩过程中思路清晰，反应敏捷，论文结构合理，条理清楚，达到本科毕业设计和毕业论文要求的标准，经答辩小组评议，同意通过论文答辩。答辩委员签字： 2010年5月25日评分 项目 分值论文答辩小组评分答辩情况论文质量合计（100）内容表达情况（15）答辩问题情况（25）规范要求
14、与文字表达（20）论文（设计、创作）质量和创新意识（40）得分答辩委员会主任签字： 2010年5月25日毕业论文（设计、创作）成绩综合评定： 分综合评定等级：备注：一、论文的质量评定，应包括对论文的语言表达、结构层次、逻辑性理论分析、设计计算、分析和概括能力及在论文中是否有新的见解或创新性成果等做出评价。从论文来看学生掌握本专业基础理论和基本技能的程度。二、成绩评定采用结构评分法，即由指导教师、评阅教师和答辩委员会分别给分（以百分计），评阅教师得分乘以20%加上指导教师得分乘以20%加上答辩委员会得分乘以60%即综合成绩。评估等级按优、良、中、差划分，优90-100分；良76-89分；中60-
15、75分；差60分以下。三、评分由专业教研室或院组织专门评分小组（不少于5人），根据指导教师和答辩委员会意见决定每个学生的分数，在有争议时，应由答辩委员会进行表决。四、毕业论文答辩工作结束后，各院应于6月20日前向教务处推荐优秀论文以汇编成册，推荐的篇数为按当年学院毕业生人数的1.5%篇。五、各院亦可根据本专业的不同情况，制定相应的具有自己特色的内容。须报教务处备案。六、书写格式要求：1. 目录；2. 内容提要须书写200左右汉字，开题报告（文科除外）的内容要根据不同专业的课题任务要求，阐述查阅文献、文案论证、解题思路、工作步骤等；3. 正文（含引言、结论等）；4. 参考文献（或资料）河南大学本
16、科生毕业论文（设计、创作）承诺书论文题目基于单片机的火灾自动报警系统姓 名苏雅莉所学专业自动化学 号06023085完成时间2010年5 月20日指导教师姓名职称杜海顺（副教授）承诺内容：1本毕业论文（设计、创作）是学生 苏雅莉 在导师 杜海顺 的指导下独立完成的，没有抄袭、剽窃他人成果，没有请人代做，若在毕业论文（设计、创作）的各种检查、评比中被发现有以上行为，愿按学校有关规定接受处理，并承担相应的法律责任。2学校有权保留并向上级有关部门送交本毕业论文（设计、创作）的复印件和磁盘。备注：学生签名： 指导教师签名： 2010 年 5 月 20 日 2010 年 5 月 20 日说明：学生毕业论
17、文（设计、创作）如有保密等要求，请在备注中明确，承诺内容第2条即以备注为准。目 录摘 要1ABSTRACT2第1章 绪 论11.1 选题背景及意义11.2 本文所做的工作1第2章 火灾自动报警系统的工作原理22.1 系统总体功能概述22.2 火灾报警系统的类型22.3 火灾探测器的原理3第3章 系统硬件设计53.1 核心芯片选择53.2 单片机外围接口电路83.3 信号处理电路93.4 A/D转换模块103.5 声音报警电路113.6 数码管显示电路123.7 状态指示灯及控制键电路133.8 报警器故障自诊断14第4章 系统软件设计154.1 主程序流程图154.2 主程序初始化流程图164
18、.3 滤波子程序164.4 线性化子程序174.5 报警子程序194.6 键盘处理子程序21结论22致谢23参考文献24摘 要目前，随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活得四周到处潜伏着火灾隐患。为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，我们必须按照“隐患险于明火，防患胜于救灾，责任重于泰山”的概念设计和完善火灾自动报警系统，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。本系统可安装在各防火单位，它负责不断地向所监视的现场发车巡检信号，监视现场的温度、浓度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定火灾。当发生火灾时，可
19、实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾传感器，具有一定的实用价值。关键词 单片机 火灾报警 传感器ABSTRACTNow, with electronic products used in human life more and more widely, the resulting fire, more and more, we live in fire hazards lurking around everywhere. To avoid fires and reduce fire losses
20、, we must follow the hidden dangers fire in prevention is better than disaster relief, the responsibility is extremely heavy, the concept design and improvement of automatic fire alarm system, fire nipped in the bud, the maximum reduce the loss of social wealth.The system can be installed in all fir
21、e units, which is responsible for continuously monitoring the site to start the inspection signal, monitor the site of temperature, concentration, and continuous feedback to the alarm controller, the controller will receive the signal and the normal memory setting value was determined by comparing t
22、o determine the fire. When fire occurs, can achieve sound and light alarm, fault diagnosis, concentration display, alarm limit settings, delay alarm and serial communication with the host computer is a simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive, intelligent smoke sensor, has some
23、 practical value. Keywords ： SCM fire alarm sensor第1章 绪 论1.1 选题背景及意义火灾是可燃物在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，是威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。火，在给人类带来文明进步、光明和温暖的同时也在其失去控制之时给人类造成了巨大的灾难。据统计，我国70年代火灾平均损失不到2.5亿元，80年代火灾平均损失接近3.2亿元。进入90年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接损失上升到年均十几亿元，年均死亡2000多人。严峻的事实证明，随着社会和经济的发展，社会财富日益增加，火灾给人类、社会和自然造成的危害范围不断扩大，它不
24、仅毁坏物质财产，造成社会秩序的混乱，还直接威胁生命安全，给人们的心灵造成极大的伤害。残酷的现实让人们逐渐认识到监控预警和消防工作的重要性，良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低人员的上网，为社会减少不必要的损失。随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活的四周到处潜伏着火灾隐患。智能化火灾报警系统已并非传统意义上的简单的报警设备，而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。伴随着科学技术的不断进步，火灾报警系统必将得到更快的发展。1.2 本文所做的工作本文采用气体传感器、温度传感器、AT89S52单片机以及LED显示灯模块设计
25、了一种智能火灾报警器，可以实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。本系统采用ATMEL公司的AT89S52单片机作为处理器，主要完成以下工作：1. 基于AT89S52的火灾报警检测设计方案。2. 温度传感器AD590、烟雾传感器TGS202、A/D转换芯片ADC0809的选择以及与单片机的接口电路设计。3. LED数码管驱动芯片ICM7218与单片机的接口电路及其与数码管的硬件连接。4. 设计主要软件程序模块，完成软件设计。第2章 火灾自动报警系统的工作原理2.1 系
26、统总体功能概述火灾报警系统一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成。火灾探测器通过对火灾发出的物理、化学现象气（燃烧气体）、烟（烟雾粒子）、热（温度）、光（火焰）的探测，将探测到的火情信号转化成火警电信号传递给火灾报警控制器。区域报警器将接收到火警信号后经分析处理发出声光报警信号，警示消防控制中心的值班人员，并在屏幕上显示出火灾的房间号。集中报警是将接收到的信号以声光形式表现出来，其屏幕上也显示出着火的楼层和房间号，利用本机专用电话还可迅速发出指示和向消防队报警。此外，也可以控制有关的灭火系统或将火灾信号传输给消防控制室。整体电路的框图如图2-1所示：图2-1 系统原理及组成框图传感器放大
27、电路A/D转换单片机状态指示灯声音报警浓度显示按键串口通信2.2 火灾报警系统的类型 根据火灾报警系统中所使用的探测器种类的不同，火灾报警系统可以分为以下四种：（1）感温型火灾报警系统 由于火灾发生时燃烧物会产生大量的热量，使得周围温度迅速变化。感温型火灾报警系统就是通过判断周围温度变化而产生响应的火灾报警系统，再把温度的变化转换为电信号以达到判断报警的目的。根据探测温度参数的不同，一般可以将感温型火灾报警系统分为定温式、温差式等几种。(2)感烟型火灾报警系统烟雾是早期火灾的重要特征之一。在火灾发生的初期，由于温度比较低，许多物质都处于阴燃阶段，产生大量的烟雾。感烟型火灾报警系统就是对空气中可
28、见或不可见的烟雾粒子进行探测，然后将烟雾浓度的变化转换为电信号来触发报警。感烟型火灾报警系统主要有激光感烟式、光电感烟式和离子感烟式等。（3）感光型火灾报警系统 物质燃烧不但会产生烟雾和热量，同时也会产生可见或不可见的光辐射。感光型火灾报警系统就是通过响应火灾中产生的光特性，即扩散火焰的光强度和闪烁频率，来触发报警系统的。根据感应的敏感波长，可以将感光型火灾报警系统分为对波长较短的光辐射敏感的紫外报警系统和对波长较长的光辐射敏感的红外报警系统。（4）复合型火灾报警系统 如果报警系统同时对温度、烟雾和光辐射中的两种或两种以上参数做出响应，那么它就是复合型火灾报警系统。目前复合型火灾报警系统有感温
29、感烟型、感烟感光型、感温感光型等多种形式。2.3 火灾探测器的原理火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾、高温和火光，探测器对这些都很敏感。当有烟雾、高温、火光产生的时候，它就改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分发生变化或位移，再通过放大、传输等过程发出警报声，有的还能同时发出灯光信号并显示发生火灾的部位、地点。火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类：（1）感烟探测器。一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正负离子，在电场的作用下各向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室，干扰了带电粒子的正常运动，电流、电压就有
30、所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是就发出了信号。还有一种叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件，平常光源发出的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的光就显著减弱，于是光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路向人们报警。还有一种叫管道抽吸式感烟探测器，他的工作原理与光电感应探测器中另一种散射型相似，通过烟雾的反射或散射产生光敏电流，主要用在船舶上。近年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光电感应原理，不同的是光源改用激光束。这种探测器采用半导体器件，体积小、价格低、耐震动、寿命长，很有发展前途。（2）感温探测器。一种是运用金属热胀冷
31、缩的特性。正常的情况下，探测器的电路断开，当温度升到一定值时，由于金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。一种是利用某些金属易熔的特性，在探测器里固定一块低熔点合金，当温度升到它的熔点（7090）时，金属熔化，借助弹簧的作用力，使触头相碰，电路接通，发出信号。这两种探测器都属定温型，即当外界温度超过某一限值时就会报警；还有一类是差温型，升温的速度超过特定值时，便会感应报警。如将两者结合起来，便成为差定温组合式。（3）光辐射探测器。一种是红外光辐射探测器。物质在燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外光辐射使硫化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。另一种是紫外光辐射探测器，则利
32、用有机化合物燃烧时，火光中的紫外光，使紫外光敏管的电极激发出离子，通过继电器等，就能打开开关电路报警。火灾报警器是重要的安全设备，一切重要的场所，如大型物资仓库、隧道、大型船舶、高层建筑都应该安装。它还可以与自动灭火设备一起组成自动报警、自动灭火的“自动消防队”。第3章 系统硬件设计3.1 核心芯片选择1. 芯片AT89S52 在火灾报警器的设计中，单片机是其核心部件。它一方面要接收来自传感器送来的温度、烟雾对应的模拟信号和故障检测信号，另一方面要对这两种信号分别进行处理，以控制后续电路进行相应动作；与此同时查询是否有键按下的请求。在单片机完成这些工作的过程中，尤其是信号处理中，比较浓度值后送
33、入显示的软件实现比较复杂，要求单片机具备较快的运算速度，使检测人员能够较准确地观测到烟雾浓度，并根据情况进行相应的处理。并且也要考虑选择低价实用的机型，并为研制同一系列的低功耗产品做准备。根据多方面的比较，本设计选用ATMEL公司的AT89S52单片机作为控制器。AT89S52是一个低功耗、高性能的CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储
34、单元，功能强大的计算机AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52片内集成256字节程序运行空间、8K字节Flash存储空间，支持最大64K外部存储扩展。根据不同的运行速度和功耗的要求，时钟频率可以设置在0-33M之间。片内资源有4组I/O控制端口、3个定时器、8个中断、软件设置低能耗模式、看门狗和断电保护。可以在4V到5.5V宽电压范围内正常工作。不断发展的半导体工艺也让该单片机的功耗不断降低。根据本次设计的具体情况，采用双列直插DIP-40封装。AT89S52的引脚图如图3-1所示：图3-1 DIP-40封装AT89S52引脚图2、 集成温度传感器AD59
35、0图3-2 AD590应用电路 AD590是美国Analog Devices公司生产的一种电流型二端传感器，电路如图所示。由于AD590是电流型温度传感器，它的输出同绝对温度成正比，及1AK，而数模转换芯片ADC0809的输入要求是电压量，所以在AD590的负极接出一个10千欧的电阻R1和一个100欧的可调电阻W，将电流量变为电压量送入ADC080。通过调节可调电阻便可在输出端V获得与绝对温度成正比的电压量，即10mVK,温度0时输出为0，温度25时输出为2.982V。这样便于A/D转换器采集数据。AD590的应用电路如图3-2所示。3、 气体传感器TGS-202图3-3 TGS202检测电路
36、火灾中气体烟雾主要是CO和CO，TGS202气体传感器能探测CO，CO，甲烷，煤气等多种气体，它灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。如上图所示，当TGS202探测到CO或CO时，传感器的内阻变小，V迅速上升。选择适当的电阻阻值，使得当气体浓度达到一定程度（如CO浓度达到0.06）时，V端获得适当的电压（设为3V）。电路图如图3-3所示。4、 数码管驱动芯片ICM7218ICM7218 是INTERSIL公司生产的一种性能价格比较高的通用8 位L ED 数码管驱动电路, 28 脚双列封装,是一种多功能L ED 数码管驱动芯片,可与多种单片机接口使用。ICM7218 的输出可直接驱动L E
37、D显示器,不需外接驱动电路,工作电压为+5V,其构成的显示电路结构简单,使用方便。同样由单片机向ICM7218写控制字及数据，编程部分像给外部RAM写数据一样简单。当单片机写入模式控制字后，ICM7218以约定的方式接收显示数据并将数据写入静态显示RAM中。数据接收结束，ICM7218在扫描控制电路的控制下，按设定的译码模式，以动态扫描显示方式向段显示驱动器和位控驱动器发出控制信号，直到下一个控制字写入前，不停地进行动态显示工作。其引脚图和内部框图如图3-4所示。图3-4 ICM7218引脚图及内部框图3.2 单片机外围接口电路AT89S52单片机外围接口电路如图3-5所示，主要包括： 1.晶
38、振电路：内部时钟电路的晶振频率一般选择在4MHZ12MHZ之间（该设计选用6MHZ），外接两个谐振电容。该电容的典型值为30pF,该设计选用33pF。 2.复位电路：单片机复位采用按键高电平复位，而单片机在平时则复位端为低电平0. 3.直流电源图3-5 单片机外围接口电路3.3 信号处理电路图3-6 信号处理电路对于传感器输出的模拟信号，一般要用运算放大器对其进行调理或放大，以满足A/D转换器对输入模拟量幅值及极性的要求。在本报警器电路中，同样要对两类传感器的输出信号进行放大调理。电路图如上图3-6所示，运算放大器接成电压放大电路。从传感器采集过来的微弱电压信号，经过电压放大器的放大，得到较强
39、的模拟电压信号。采样时，把相应的模拟电压信号从Vi端送进LM324A进行放大处理后，从Vo端输出送入A/D转换电路。3.4 A/D转换模块经气敏传感器所检测的电压信号为模拟信号，无法直接被单片机所识别，所以在经过放大电路后对信号进行A/D装换，将模拟信号转化为数字信号输入单片机。A/D转换电路采用了常用的8位8通道数模转换常用芯片ADC0809，烟雾、温度传感器的输出端分别接到ADC0809的IN0和IN1。 ADC0809的通道选择地址由AT89S52的P0.0P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7=0时，与写信号WR共同选通ADC0809。其中ALE信号与ST信号连在一起，
40、在WR信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。图中ADC0809转换结束状态信号EOC接到AT89S52的INT1引脚，当A/D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。由于ADC0809片内无时钟，故利用8051提供的地址锁存使能信号ALE经D触发器二分频后获得时钟。因为ALE信号的频率是单片机时钟频率的1/6，如果时钟频率为6MHZ，则ALE信号的频率为1MHZ，经二分频后为500KHZ，与ADC0809的典型值吻合。电路图如图3-7所示。 图3-7 A/D转换电路3.5 声音报警电路由AT89S52的21脚实现声音报警控制
41、。当可燃性气体浓度或温度超过限定值时，将P2.0置为低电平，三极管导通，扬声器发出鸣叫报警。其电路原理图如图3-8所示。 图3-8 声音报警电路图3.6 数码管显示电路 数据采集进来并被成功地由模拟量转化为数字量后，就被传送到系统的显示模块，让人们更直接地观察到相关数据。在本系统中，对LED进行的是动态扫描，除了给显示器提供段的输入之外，还要对显示器进行位控制。显示器的第一位显示所选择的通道号，而后三位则显示该通道传送进来的相应的数字量。 本系统显示用的4位七段数码管由数码管专用驱动芯片ICM7218A驱动，27、3、1、25、2、24、26脚分别接数码管的a、b、c、d、e、f、g，15、1
42、6、23、20脚为位选，分别控制4位数码管的亮灭，ID07为数据线，接单片机P0口，WRITE、MODE是写控制位和模式控制位，分别接单片机P3.6、P2.6。其电路图如图3-9所示。图3-9 数码管显示电路图3.7 状态指示灯及控制键电路图3-10 状态指示灯电路 图3-11 控制按键连接示意图状态指示灯及控制键电路如图3-10、3-11所示，单片机AT89S52的P2.2、P2.3、 P2.4控制输出的状态指示灯。绿灯亮表示正常状态，环境中没有火灾危险。黄灯亮表示传感器加热丝发生断线或者接触不良。红灯亮表示环境中烟雾浓度、温度超过报警限值，提醒用户尽快采取相应措施。 控制键电路采用独立式按
43、键设计。4个按键分别接到片。P1.0、P1.1、 P1.2和RST，对于这种键各程序可以采用中断查询的方法，功能就是：检测是否有键闭合，如有键闭合，则去除键抖动，判断键号并转入相应的键处理。4个键定义如下：P2.1：S1功能转换键，按此键则开始键盘控制。P2.5：S2加，按此键则温度设定值加一度或烟雾浓度增加0.01。P2.6：S3减，按此键则温度设定减少一度或烟雾浓度减少0.01。RST： S4复位键，使系统复位。3.8 报警器故障自诊断判断传感器电源连接情况。在传感器的地端串联一个电阻R，当传感器正常连接时，电阻和传感器分压，此时电阻两端有微弱的电压，单片机可以通过P2.1口检测到：如果如
44、果传感器电源连接不正常，则会产生断路，检测到电阻两端电压为0。第4章 系统软件设计4.1 主程序流程图 主程序流程图如图4-1所示：Y开始初始化传感器预热、故障检测键盘处理报警限设置报警子程序平均值法滤波线性化处理设置指示灯状态YN是否按下模式切换A/D转换N是否超过报警限浓度显示 图4-1 主程序流程图首先要给传感器预热三分钟，因为传感器需要预热一段时间才能正常采集烟雾和温度信息。预热同时，对传感器加热丝故障检测，采用软件方式检测传感器加热丝或电缆线是否断线或者接触不良。程序初始化结束后，系统进入监控状态。AT89S52单片机对传感器检测到的烟雾浓度和温度信号进行A/D转换、平均值法滤波、线性化处理后，将检测值与报警限设定值相比较，判断是否报警。同时送入显示器显示通道及相应的数字量。主程序还包括状态指示灯及按键功能，中断子程序等，使报警器功能更加完善，给用户带来便利。4.2 主程序初始化流程图主程序初始化流程图如图3-2