基于單片機的火災(zāi)器論文

1、基于單片機的火災(zāi)報警器 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè) 班 級： 指 導(dǎo) 教 師： 摘 要隨著“信息時代”的到來，作為獲取信息的手段傳感器技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，對其要求越來越高，需求越來越迫切。本課題是基于單片機的火災(zāi)報警器的設(shè)計的。火災(zāi)探測器是用煙霧探測器，主要是利用單片機技術(shù)、傳感器技術(shù)和電子技術(shù)而開發(fā)設(shè)計的一種煙霧監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用的是Intel公司生產(chǎn)的AT89S51單片機，選用煙霧傳感器作為敏感元器件，并利用多傳感器信息融合技術(shù)，開發(fā)了可用于小型單位火災(zāi)報警的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)報警，煙霧傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且價格低廉，使用壽命長等等

2、特點。關(guān)鍵詞：單片機；傳感器；煙霧傳感器目 錄摘 要I目 錄II第1章緒論41.1火災(zāi)探測技術(shù)41.1.1火焰41.1.2燃燒產(chǎn)物51.2火災(zāi)探測器的發(fā)展趨勢51.3火災(zāi)探測器類型61.4火災(zāi)探測原理及功能6第2章設(shè)計要求及方案72.1設(shè)計要求72.2設(shè)計方案7第3章AT89S51單片機和ADC0832轉(zhuǎn)化器選擇93.1主控制器AT89S5193.1.1MSC-51芯片資源簡介93.1.2單片機的引腳103.1.3 89S51單片機的控制線133.1.4 89S51單片機復(fù)位方式133.2ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換電路143.2.1功能特點143.2.2外部引腳及其說明143.2.3單片機對ADC

3、0832的控制原理153.2.4 ADC0832典型應(yīng)用16第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計184.1單片機的最小系統(tǒng)184.2數(shù)模轉(zhuǎn)化程序設(shè)計184.3煙霧采集模塊及接口電路194.4聲光報警模塊及接口電路204.5狀態(tài)指示燈及控制鍵電路21第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計225.1簡介KeilUvison2225.2主程序設(shè)計級流程225.3調(diào)試結(jié)果23結(jié) 論24致 謝25參 考 文 獻(xiàn)26第1章 緒論1.1 火災(zāi)探測技術(shù)火的使用是人類最重要的發(fā)明之一，但是一旦失去控制就會發(fā)展成為火災(zāi)，嚴(yán)重威脅到人的生命財產(chǎn)和自然環(huán)境。由于火災(zāi)的突發(fā)性且發(fā)生頻繁，它所造成的破壞僅僅次于干旱和洪澇災(zāi)害。為了減少火災(zāi)損失，人們逐漸發(fā)展了

4、多種主動探測預(yù)防火災(zāi)的方法，以期將其扼殺在尚未造成太大破壞發(fā)生的早期。火災(zāi)是人們常見的災(zāi)害，作為一種在時空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災(zāi)害，對人類生命財產(chǎn)和社會安全構(gòu)成了極大的威脅。由此引發(fā)的重大安全事故比比皆是，所以人類一直也為停止過對火災(zāi)的研究。據(jù)我國公安消防局2012統(tǒng)計，近年來，全國每年發(fā)生家庭火災(zāi)5萬起，死亡1000余人，占全國火災(zāi)死亡人數(shù)的70%以上。直接經(jīng)濟損失超過20億元。還逐年呈上升態(tài)勢?；馂?zāi)它的發(fā)生和發(fā)展是一個極為復(fù)雜的非平穩(wěn)的過程，火災(zāi)除了自身的物理和化學(xué)變化之外還受到了許多外界的干擾，火災(zāi)一旦產(chǎn)生它便以非接觸式即能量流和接觸式即物質(zhì)流的兩種形式向外界釋放自身包含的能量。非接

5、觸式如聲音、輻射等。接觸式形式包括可燃?xì)怏w、燃燒氣體和煙霧、氣溶膠等。火災(zāi)探測技術(shù)就是利用敏感元件將火災(zāi)中出現(xiàn)的物理化學(xué)特征轉(zhuǎn)換為另外一種易于處理的物理量。各種探測器對應(yīng)的火災(zāi)物理參量及探測器,如圖1.1所示。火災(zāi)火焰（非接觸式）輻射火焰探測器形狀圖像探測器燃燒音（非接觸式）聲音傳感器燃燒產(chǎn)物（接觸式）溫度感溫傳感器氣體產(chǎn)物氣體傳感器固體產(chǎn)物煙霧形態(tài)圖像傳感器微粒靜電探測器感煙探測器離子式光電式圖1.1各種探測器對應(yīng)的火災(zāi)物理參量及探測器1.1.1火焰火災(zāi)燃燒是一種復(fù)雜的放熱化學(xué)反應(yīng)過程，火焰的溫度通常能到。在這個過程中通常會產(chǎn)生大量的熾熱微粒。正是這些熾熱微粒的存在，使火焰發(fā)出電磁波輻射，包

6、括可見光，這些光學(xué)特性為遠(yuǎn)距離探測火災(zāi)提供了可行性。（）火焰輻射：包括能量輻射和輻射光譜，在可見光和紅外波段都有體現(xiàn)，但在紅外波段尤為強烈，這是共鳴的原子團發(fā)光光譜。（）火焰形狀：火焰中熾熱的發(fā)光微粒的集合就勾畫出火焰形狀。一般火災(zāi)中，由于燃燒狀況不穩(wěn)定，火焰邊緣通常表現(xiàn)鋸齒型，且在火災(zāi)發(fā)展過程中區(qū)域增大。（）火焰閃爍：火災(zāi)火焰具有閃爍的物理特性，這不僅表現(xiàn)在輻射強度以的頻率波動，而且也反映在火焰形狀的波動上。1.1.2燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物即通常所說的煙氣，包括氣態(tài)燃燒產(chǎn)物和固態(tài)高溫產(chǎn)物，運動速度為每秒幾米到幾十米。（）氣態(tài)燃燒產(chǎn)物：主要成分為，和。由于環(huán)境濕度的影響，通常不把作為火災(zāi)探測參數(shù)。一

7、般情況下，空氣中和的含量極低，而在火災(zāi)燃燒時才會大量出現(xiàn)使空氣中這兩種氣體含量急劇增加。氣態(tài)燃燒產(chǎn)物的典型物理特征是氣體特征光譜、氣體濃度和氣體溫度。不過針對氣體濃度和溫度的探測都很容易受到擴散流動的影響。（）固態(tài)高溫產(chǎn)物：固態(tài)高溫產(chǎn)物來源于可燃物中的雜質(zhì)以及高溫狀態(tài)下可燃物裂解所形成的物質(zhì)，粒徑在微米到微米，溫度在數(shù)百到上千攝氏度。高溫微粒通常表現(xiàn)出來的物理特征有：對光線的散射和吸收作用、對離子的俘獲和阻擋作用、在流動中保持相當(dāng)?shù)臏囟?、帶靜電荷。1.2 火災(zāi)探測器的發(fā)展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，火災(zāi)探測技術(shù)也在不斷進(jìn)步?？v觀火災(zāi)探測器的發(fā)展史，火災(zāi)探測器的發(fā)展主要有兩個方向，一是縱向延伸，

8、發(fā)展新的火災(zāi)判據(jù)、新的火災(zāi)識別模式和基于此的火災(zāi)探測器或復(fù)合探測器；一是橫向延伸，基于現(xiàn)有的探測器原理方法與其他技術(shù)交叉，通過改進(jìn)信息采集和處理方法來改進(jìn)系統(tǒng)性能，多參數(shù)/多數(shù)據(jù)的復(fù)合探測器可使火災(zāi)探測的時間縮短，實現(xiàn)早期報警。二十多年前，中國的消防報警產(chǎn)品剛剛起步，無論產(chǎn)品技術(shù)含量、產(chǎn)品系列完整性、使用性，還是社會影響程度都是相當(dāng)?shù)偷?。國外的產(chǎn)品和品牌一統(tǒng)天下，占領(lǐng)中國的大部分市場。由于中國的建設(shè)正在飛速發(fā)展，市場大的驚人，難道這由中國發(fā)展帶來的成果只能由外國企業(yè)來瓜分？可幸的是中國企業(yè)抓住了機遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國家的科研院所，后是一批國營企業(yè)、民營企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國內(nèi)的技

9、術(shù)和管理精英，花了十多年時間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國際水平，并且奪回了大部分國內(nèi)市場，使得現(xiàn)在大多國外產(chǎn)品只有招架之功，這是典型的自力更生，走自己的路。當(dāng)然目前而言，我們基本占據(jù)的是國內(nèi)市場，對外還剛啟動。中國企業(yè)正虎視眈眈，準(zhǔn)備進(jìn)軍海外市場。1.3 火災(zāi)探測器類型火災(zāi)現(xiàn)象是與環(huán)境條件密切相關(guān)的，因此火災(zāi)探測技術(shù)可以認(rèn)為是一種特殊的在噪聲環(huán)境中，根據(jù)火災(zāi)的相關(guān)基本物理特征，檢測和識別早期火災(zāi)特征信號的技術(shù)。根據(jù)火災(zāi)探測原理的不同有不同類型的火災(zāi)探測器。1、空氣離化探測法2、光電探測法3、熱（溫度）探測法4、火焰光探測法5、可燃?xì)怏w探測法6、復(fù)合式火災(zāi)探測法1.4 火災(zāi)

10、探測原理及功能火災(zāi)探測能力是火災(zāi)信號強度和傳感器靈敏度的函數(shù)。本文采用高靈敏度的氣體傳感器作為探測器，報警系統(tǒng)將傳感器輸出的電信號經(jīng)濾波放大處理后送入A/D轉(zhuǎn)換器，得到的數(shù)字信號由單片機進(jìn)行處理分析，當(dāng)程序判斷存在火災(zāi)危險時啟動聲光報警。本文研制的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要包括火災(zāi)探測器、報警控制器等部分。主要實現(xiàn)以下功能：利用煙霧傳感器對室內(nèi)煙霧及溫度突變進(jìn)行報警，能進(jìn)行區(qū)域報警；上述這種傳感器中一種動作，表明有異?，F(xiàn)象，發(fā)生異常報警信號；如同時動作說明有火災(zāi)，發(fā)生火災(zāi)報警。第2章 設(shè)計要求及方案2.1 設(shè)計要求單片機在各種電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，很多的電子產(chǎn)品利用單片機所取得的便利性得到

11、了人們的好評，針對多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求提出了以下的方案：通過傳感器對當(dāng)前的溫度、煙霧進(jìn)行實時采集，通過ADC0832轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸?shù)絾纹瑱C中，通過對預(yù)先設(shè)定的閥值進(jìn)行對比，當(dāng)超過閥值時，進(jìn)行聲光報警。本系統(tǒng)的工作原理和實現(xiàn)的功能如下：多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有以下幾大功能：（1）實時采集當(dāng)前的溫度和煙霧濃度（2）報警系統(tǒng)能通過聲音和光提示人們當(dāng)前數(shù)據(jù)異常。2.2 設(shè)計方案在本系統(tǒng)設(shè)計中，將提出一種基于AT89S51單片機的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計方案，以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集并超過設(shè)定的閥值是報警的功能。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示：圖2.1多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖各模塊的功能如下：A/D

12、轉(zhuǎn)換器：將電信號（模擬信號）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。煙霧采集模塊：對實時煙霧濃度的采集，將煙霧信號轉(zhuǎn)換為電信號并傳輸?shù)絾纹瑱C中。第3章 AT89S51單片機和ADC0832轉(zhuǎn)化器選擇3.1 主控制器AT89S513.1.1MSC-51芯片資源簡介89S51是MCS-51系列單片機的典型產(chǎn)品，我們就這一代表性的機型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。89S51單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：如圖3.1所示圖3.1單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖A.中央處理器中央處理器(CPU)是整個單片

13、機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。B.數(shù)據(jù)存儲器(RAM)89S51內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。C.程序存儲器(ROM)89S51共有4KB掩膜ROM，最大可擴展64K字節(jié)，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。D.定時/計數(shù)器：89S51有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，

14、以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。E.并行輸入輸出(I/O)口：89S51共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。F.中斷系統(tǒng)89S51具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。如圖3.2所示圖3.2 89S51連接圖3.1.2單片機的引腳89S51單片機內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的. 89S51有40條引腳, 與其他51系列單片機引腳是兼容的. 這40條引腳可分為I/O接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分. 89S51單片機為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu), 如

15、圖3.3所示.圖3.3 89S51引腳分配圖引腳功能說明如下：VCC：電源電壓。GND：地。P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用口。作為輸出口時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端。在訪問外部數(shù)據(jù)儲存器或程序儲存器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。FLASH編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部

16、的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。作為輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。FLASH編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。P2口：P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。作為輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序儲存器或16位地址的外部數(shù)據(jù)儲存器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)儲存器（例如執(zhí)行MOVXR

17、I指令）時，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。FLASH編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其他控制信號。P3口：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。作為輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。P3除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，具體功能說明如表3.1所示。表3.1 89S51單片機的外接晶體引腳端口引腳第二功能P3.0RXD(穿行輸出口)P

18、3.1TXD(穿行輸入口)P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0(定時/計數(shù)器0)P3.5T1(定時/計數(shù)器0)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)讀選通)（1）XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個引腳。（2） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。外接晶體引腳。89S51單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，分別是80C51的19腳和1

19、8腳。在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。如圖3.4所示：圖3.4振蕩電路石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個3V左右的正弦波，使MCS-51片內(nèi)的OCS電路按石英晶振相同頻率自激震蕩。通常，OCS的輸出時鐘頻率fosc為0.5MHZ16MHZ，典型值為12MHZ電容器C1和C2通常取30pF左右，對震蕩頻率有微調(diào)作用。調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)震蕩周期fosc的目的。3.1.3 89S51單片機的控制線（1） RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。（2） ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線。（3） PSEN：外部程序存儲器的讀選通線。（4） EA/Vp

20、p：片外ROM允許訪問端/編程電源端。3.1.4 89S51單片機復(fù)位方式復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把程序計數(shù)器PC值初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動單片機。RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個震蕩周期（即兩個機器周期）以上。若使頻率為6MHZ的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間超過4s才能完成復(fù)位操作。復(fù)位操作由上電復(fù)位和按鍵手動復(fù)為兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖所示。只要電源VCC的上電時

21、間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動復(fù)位分為電平方式和脈沖方式兩種。其中，電平復(fù)位是復(fù)位端通過電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的。脈沖復(fù)位是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的。復(fù)位電路雖然簡單，但其作用非常重要。一個單片機系統(tǒng)能復(fù)正常運行，首先要檢查是否能復(fù)位成功。單片機在開機時或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復(fù)位. 復(fù)位的作用是使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)重新開始工作.89S51單片機的復(fù)位靠外部電路實現(xiàn),信號由RESET(RST)引腳輸入,高電平有效,在

22、振蕩器工作時,只要保持RST引腳高電平兩個機器周期,單片機即復(fù)位. 復(fù)位后,PC程序計數(shù)器的內(nèi)容為0000H,片內(nèi)RAM中內(nèi)容不變. 復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動開關(guān)復(fù)位和自動復(fù)位電路3種, 如圖3.5所示.a.上電復(fù)位電路 b. 手動復(fù)位電路 c. 自動復(fù)位電路 圖3.5單片機復(fù)位電路3.2 ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC0832 簡介：ADC0832是NS(National Semiconductor)公司生產(chǎn)的串行接口8位A/D轉(zhuǎn)換器，通過三線接口與單片機連接，功耗低，性能價格比較高，適宜在袖珍式的智能儀器儀表中使用。ADC0832 為8位分辨率8位串行A/D轉(zhuǎn)換器ADC08323.2

23、.1功能特點A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件連接和處理器控制變得更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。其主要特點如下：8位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為5V；5V單電源供電；輸入模擬信號電壓范圍為05V；輸入和輸出電平與TTL和CMOS兼容；在250KHZ時鐘頻率時，轉(zhuǎn)換時間為32us；具有兩個可供選擇的模擬輸入通道；功耗低，15mW。3.2.2外部引腳及其說明ADC0832有DIP和SOIC兩種封裝，DIP封裝的ADC0832引腳

24、排列如圖3.6所示。各引腳說明如下：CS片選端，低電平有效。CH0，CH1兩路模擬信號輸入端。DI兩路模擬輸入選擇輸入端。DO模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端。CLK串行時鐘輸入端。Vcc/REF正電源端和基準(zhǔn)電壓輸入端。GND電源地。圖3.6 ADC0832引腳圖3.2.3單片機對ADC0832的控制原理一般情況下ADC0832與單片機的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任

25、意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，須先將CS端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK提供時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖到來之前DI端必須是高電平，表示啟動位。在第2、3個時鐘脈沖到來之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項如表3.2所示。表3.2ADC0832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+如表3.2所示，當(dāng)配置位2位數(shù)據(jù)為1、0時，只對CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置2位數(shù)據(jù)為1、1時，只對CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置2

26、位數(shù)據(jù)為0、0時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)配置2位數(shù)據(jù)為0、1時，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3個時鐘脈沖到來之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個時鐘脈沖開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位D7，隨后每一個脈沖DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)D0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個時鐘脈沖輸出D0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高

27、電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。如圖3.7所示為ADC0832時序圖。圖3.7ADC0832時序3.2.4 ADC0832典型應(yīng)用SPI串行接口方式SPI是MOTOROLA公司推出的一種同步串行外設(shè)接口，允許MCU也各個廠家生產(chǎn)工具的標(biāo)準(zhǔn)外圍設(shè)備直接接口，以串行方式交換信息。SPI使用4條線與主機（MCU）連接：串行時鐘SCK，主機輸入/從機輸出數(shù)據(jù)線SO，主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線SI和低電平有效的從機選擇線CS。SPI串行擴展系統(tǒng)的主器件單片機，可以帶有SPI接口，也可以不帶SPI接口，但從器件必須具有SPI接口。如圖3.8所示圖3.8AT89S51與ADC0832的SPI

28、方式連接第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1 單片機的最小系統(tǒng)如圖4.1所示圖4.1單片機的最小系統(tǒng)4.2 數(shù)模轉(zhuǎn)化程序設(shè)計由溫度、煙霧和光強傳感器采集的數(shù)據(jù)，送至A/D轉(zhuǎn)換器，在CS為低電平時，啟動A/D轉(zhuǎn)換器,經(jīng)過四個時鐘脈沖后，由DO開始一位一位的讀取并由函數(shù)存儲數(shù)據(jù)，讀完8位數(shù)據(jù)后，CS為高電平，此時關(guān)閉A/D轉(zhuǎn)換器，將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)返回，送至單片機。模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計流程圖如圖4.2所示。圖4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計流程圖4.3 煙霧采集模塊及接口電路氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。它的應(yīng)

29、用主要有：一氧化碳?xì)怏w的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂（R11、R12）的檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。它將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號，根據(jù)這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息，從而可以進(jìn)行檢測、監(jiān)控、報警；還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統(tǒng)。煙霧傳感器的特點：廣泛的探測范圍高靈敏度快速響應(yīng)恢復(fù)優(yōu)異的穩(wěn)定性壽命長簡單的驅(qū)動電路應(yīng)用：可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置， 適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。煙霧傳感器的模塊外形和特性曲線及原理圖如圖4.3所示、如圖4.4所示和如圖4.5

30、所示：圖4.3煙霧傳感器模塊外形圖圖4.4 氣敏傳感器特性曲線圖4.5煙霧傳感器原理圖4.4 聲光報警模塊及接口電路聲光報警電路在AT89S51的控制下，可以根據(jù)不同的情況（火災(zāi)、異常、故障)，發(fā)出不同的聲光信號報警。由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的I/O 口是無法直接驅(qū)動的，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來放大電流就可以了。聲報警電路由單片機的P10引腳進(jìn)行控制，當(dāng)P10輸出的電平為高電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音報警；否則，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音10。聲音報警器原理圖如圖4.6所示：圖4.6蜂鳴器報警原理圖4.5 狀態(tài)指示燈及控制鍵電路狀態(tài)

31、指示燈及控制鍵電路圖如圖3.5所示。單片機AT89S51的21腳(P2.0)、22腳(P2.1)，控制輸出的狀態(tài)指示燈。綠燈常亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃煙霧濃度極低。紅燈亮表示環(huán)境中可燃煙霧濃度超過報警限值，提醒用戶盡快作相應(yīng)安全措施。如圖4.7和圖4.8所示圖4.7狀態(tài)指示燈電路圖圖4.8控制緊急按鍵連接示意圖第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1 簡介KeilUvison2Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（UVISION）將這些組合在一起。Keil有以下幾個特點：l 全功能的源代碼編輯器；l 器件庫用來配置開發(fā)工具設(shè)

32、置；l 項目管理器用來創(chuàng)建和維護(hù)用戶的項目；l 集成的MAKE工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式應(yīng)用；l 所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對話框形式的；l 真正的源代碼級的對CPU和外圍器件的調(diào)試器；l 高級GDI(AGDI)接口用來在目標(biāo)硬件上進(jìn)行軟件調(diào)試以及和Monitor-51進(jìn)行通信5.2 主程序設(shè)計級流程傳感器送來的煙霧濃度對應(yīng)的微小的電壓信號經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號送入ADC0832；然后，在ADC0832內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換、然后送入單片機進(jìn)行濃度比較，并判斷濃度值是否超出報警限，當(dāng)濃度處于正常狀態(tài)綠燈長亮，當(dāng)煙霧濃度超出預(yù)設(shè)閥值時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈亮。如圖5.1所示5.1主程序流程圖

33、5.3 調(diào)試結(jié)果這個系統(tǒng)是一個的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)調(diào)試以程序為主，硬件調(diào)試應(yīng)先檢測電路的焊接是否正確，然后用萬用表檢測或通電檢測其是否有短路或斷路。軟件調(diào)試包括調(diào)試程序和對硬件準(zhǔn)確性的調(diào)試。通過軟件設(shè)置，當(dāng)煙霧弄超過預(yù)設(shè)閥值時, 進(jìn)行聲光報警。由于時間緊迫和個人能力有限，本文設(shè)計的火災(zāi)報警系統(tǒng)還存在許多需要完善和作進(jìn)一步研究的問題，如：如怎樣增加其它不同的傳感器共同來檢測火災(zāi)。怎樣增加時鐘模塊。用戶不能根據(jù)自己的需要設(shè)定數(shù)據(jù)異常報警閾值。結(jié) 論煙霧檢測報警器可保障生產(chǎn)與生活的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。 本論文在對煙霧傳感器和報警技