【正文】 .............................................................................................. 21 第 6 章 總結(jié) ................................................................................................................ 22 致 謝 ............................................................................................................................. 23 IV 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 24 第 1 章 緒 論 選題背景及意義 火，給人類帶來了文明的進(jìn)步、光明以及溫暖，但與此同時(shí)，當(dāng)火失去控制時(shí)，又會(huì)給人類帶來巨大災(zāi)難。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 我國 70 年代火災(zāi)平均損失不到 億元， 80 年代火災(zāi)平均損失接近 億元。進(jìn)入 90 年代，特別是 1993 年以來，火災(zāi)造成的直接損失上升到年均十幾億元，年均死亡 2020 多人。 隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)財(cái)富日益增加，火災(zāi)給人類社會(huì)帶來的危害不斷增加，它不僅能毀壞財(cái)產(chǎn)，還會(huì)威脅人的生命。于是人類逐漸意識(shí)到火災(zāi)預(yù)防和預(yù)警的重要性。良好的監(jiān)控以及報(bào)警機(jī)制能答復(fù)減少火災(zāi)的發(fā)生，并降低不必要的損失。 人類自從進(jìn)入電氣時(shí)代以來，便多了一項(xiàng)火災(zāi)隱患，那就是由電能所產(chǎn)生的熱能所導(dǎo)致的火災(zāi)。因此，一個(gè)可靠穩(wěn)定而又及時(shí)的報(bào)警系統(tǒng)顯得尤為重要了。 本文所做的工作 本文中所采用的方案是選用美國 DALLAS 公司推出的高精度溫度傳感器DS18B STC89C52 單片機(jī)以及 LCD1602 液晶顯示器等元件來設(shè)計(jì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器。可實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)顯示以及溫度達(dá)到限定值后自動(dòng)報(bào)警功能。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、硬件電路簡單、價(jià)格較低，故有一定的應(yīng)用前景。 為了完成本文所做的工作為： 1 . 圍繞 STC89C52 來設(shè)計(jì)硬件電路。 2 . 用 DS18B20 來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 3 . 用 LCD1602 實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)顯示。 4 . 實(shí)現(xiàn)溫度達(dá)到限定值后自動(dòng)報(bào)警。 5. 完成程序的編寫。 國外的相關(guān)研究 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在國外已有百年以上的發(fā)展史。最早的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是 19世紀(jì) 40 年代美國人發(fā)明的火災(zāi)報(bào)警 系統(tǒng)。而 90 年代初，英國成功研制溫度式的 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，并將其正式應(yīng)用于火災(zāi)探測(cè)工作中。此后，隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，火災(zāi)的偵測(cè)技術(shù)也逐步趨于完善。越來越多的火災(zāi)偵測(cè)系統(tǒng)逐步進(jìn)入市場(chǎng)?；馂?zāi)的偵測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展大致可分為以下幾個(gè)階段： 第一階段，從 19 世紀(jì) 40 年代到 20 世紀(jì) 40 年代左右，是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的初級(jí)階段。主要以溫度傳感器作為探測(cè)器。系統(tǒng)通過溫度傳感器采集溫度信號(hào)，然后通過判斷溫度是否達(dá)到限定的溫度值來判斷是否發(fā)生火災(zāi)。系統(tǒng)都較為簡單，且僅靠溫度一個(gè)參數(shù)來判斷火災(zāi)容易收到其他因素的影響，產(chǎn)生誤報(bào)警現(xiàn)象。 第二階段，從 20 世紀(jì)末到 20 世紀(jì) 70 年代末。在 20 世紀(jì)的 40 年代末，瑞士物理學(xué)家研究出埃姆斯特梅利研究出離子煙感探測(cè)器，從此之后煙感探測(cè)器被廣泛應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中，并使得溫度傳感器的報(bào)警器的市場(chǎng)份額大幅減小。到了 70 年代末，煙感探測(cè)器已經(jīng)不僅僅局限于離子式的，而是在光電技術(shù)的基礎(chǔ)上得到了蓬勃發(fā)展。光電式探測(cè)器一經(jīng)面世，便獲得了大力發(fā)展以及大量應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長，且沒有離子探測(cè)器的輻射問題。因此，光電式的煙感探測(cè)器逐漸取代離子式的探測(cè)器，正式登上歷史舞臺(tái)。 第三階段是從 20 世紀(jì) 80 年代末。在此階段中，總線式的報(bào)警系統(tǒng)興起，獲得了廣泛應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是布線的工作量顯著減少，且易于安裝和調(diào)試。但是由于其采用有線連接，因此對(duì)工程的要求較高。 第四階段則是從 20 世紀(jì) 80 年代中后期至今。在這段時(shí)間中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路技術(shù)以及傳感器技術(shù)飛速發(fā)展，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)逐步進(jìn)入智能化時(shí)代。模擬量可尋址技術(shù)的應(yīng)用使得報(bào)警系統(tǒng)的安全性、智能型和準(zhǔn)確性有了質(zhì)的飛躍。近年來，采用無線通信方式的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在國外的市場(chǎng)中呈現(xiàn)出欣欣向榮的狀態(tài)。這種系統(tǒng)應(yīng)用了無線通信技術(shù)，從而代替了傳統(tǒng)的有線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了將大多數(shù)電 氣裝置通過無線通信的方式連接起來，并加以控制或是傳輸數(shù)據(jù)。其適用范圍非常寬廣，各種建筑都適用。起初這種報(bào)警器緊緊適用于如名勝古跡或是博物館等不適宜大規(guī)模布線的場(chǎng)所，但由于電子元件成本的降低，無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置也如舊時(shí)王謝堂前燕一般，開始飛入尋常百姓家。 第 2 章 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器原理 一般而言，火災(zāi)報(bào)警器主要由火災(zāi)探測(cè)器、單片機(jī)、傳感器接口電路、報(bào)警器等組成?；馂?zāi)探測(cè)器是通過對(duì)火災(zāi)產(chǎn)生的物理或化學(xué)現(xiàn)象，例如氣體、煙霧、溫度等要素進(jìn)行檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī)，然后通過單片機(jī)執(zhí)行相關(guān)判決程序來判定是否發(fā)生火 災(zāi)，若發(fā)生火災(zāi)，則由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)報(bào)警器發(fā)出警報(bào)來進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警。 而對(duì)于本文所設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)而言，其原理為：先通過單片機(jī)控制程序設(shè)定一個(gè)報(bào)警的溫度值，然后讓 DS18B20 不停地采集溫度數(shù)據(jù)，并送入單片機(jī)。單片機(jī)將溫度值實(shí)時(shí)顯示在 LCD1602 液晶顯示屏上，并將采集到的溫度值與預(yù)設(shè)報(bào)警溫度值進(jìn)行比較，若采集到的溫度值小于報(bào)警溫度值，則重復(fù)上述步驟。若高于或等于報(bào)警溫度值，則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。電路的整體框圖如圖 所示 圖 系統(tǒng)框圖 DS18B20 溫度傳感器 單片機(jī) 液晶顯示屏 蜂鳴器 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)選擇 在一個(gè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器中，單片機(jī)是其中的核心部件，它需要接受來自傳感器的信號(hào)，還需要將其與預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度值進(jìn)行比對(duì)、將溫度信息輸出至LCD1602 液晶顯示屏、驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。綜合多方面考慮，本設(shè)計(jì)中采用的是STC 公司出品的 STC89C52RC 單片機(jī)。 STC89C52RC 是一家深圳的公司 —— STC 公司（宏晶科技）生產(chǎn)的一種高性能但低功耗的 8 位 CMOS 處理器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 flash 存儲(chǔ)器。STC89C52RC 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多改進(jìn)，是的芯片具有傳統(tǒng)的51 單片機(jī)所不具有的功能。它具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 512 字節(jié) RAM、 8k 字節(jié) flash存儲(chǔ)器、 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路， 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外， STC89C52 可將至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2 中軟件可選擇的節(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 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，知道下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。其最高工作頻率為 35MHz， 6T/12T 可選。封裝有 LQFP44 和 DIP40 封裝可供選擇。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需求，采用 DIP40 封裝。其引腳圖如圖 所示 圖 STC89C52RC 引腳圖 單片機(jī)知識(shí) 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成如圖 所示 圖 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 由圖可見，該系列單片機(jī)主要由隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）、程序存儲(chǔ)器（ ROM）、中央處理器（ CPU）、輸入輸出口、串行口、內(nèi)置的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷控制、總線控制、以及時(shí)鐘電路通過總線連接而成。 CPU 是單片機(jī)內(nèi)部的核心器件，分為運(yùn)算器和控制器兩大部分，此外還有面向控制的未處理功能。 STC89C52中有 512字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，可通過片外擴(kuò)展來提升 RAM容量。 存儲(chǔ)器 (ROM)，是用來存儲(chǔ)程序的存儲(chǔ)器，在 STC89C52 中集成了 8K字節(jié)的FLASH 存儲(chǔ)器，如果片內(nèi)的容量不夠，還可擴(kuò)展至 64KB。 中斷系統(tǒng)：具有 5個(gè)中斷源， 2 級(jí)中斷優(yōu)先權(quán) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器： 片內(nèi)集成了 3 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T T2，具有四種工作方式 串行口：一個(gè)全雙工異步串行口，具有四種工作方式，可進(jìn)行串口通信，擴(kuò)展并行 I/O 口，還可以與多個(gè)單片機(jī)相連以構(gòu)成多級(jí)系統(tǒng)。 特殊功能寄存器 (SFR)：共有 26 個(gè)特殊功能寄存器，用于 CPU 對(duì)片內(nèi)各功能部件進(jìn)行管理和監(jiān)視。特殊功能寄存器實(shí)際上是片內(nèi)各個(gè)功能部件的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，這些特殊功能寄存器映射在片內(nèi) RAM 區(qū) 80HFFH的地址區(qū)內(nèi)。 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所必需的 控制信號(hào)。 STC89C52 單片機(jī)的內(nèi)部電路正是在時(shí)鐘電路的控制下嚴(yán)格按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作的。 在執(zhí)行指令時(shí)， CPU 首先到程序存儲(chǔ)器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并由時(shí)鐘電路產(chǎn)生一系列控制信號(hào)完成指令所規(guī)定的操作。 CPU 發(fā)出的時(shí)序信號(hào)有兩類，一類用于對(duì)片內(nèi)各個(gè)