【正文】 泉 州 師 范 學(xué) 院畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目 基于單片機的遠(yuǎn)程火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計 物信 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專 業(yè) 07級 1 班學(xué)生姓名 黃晉森 學(xué) 號 070303001 指導(dǎo)教師 蔡植善 職 稱 副教授 完成日期 教務(wù)處 制基于單片機的遠(yuǎn)程火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計物理與信息工程學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 070303001 黃晉森指導(dǎo)老師：蔡植善 副教授摘要：系統(tǒng)以STC89C51為控制器，選用溫度傳感器DS18B煙霧傳感器MQ2為火災(zāi)探測的敏感元件，采用TC35發(fā)送短信到指定手機的報警方式，設(shè)計出適用于住房、辦公室、餐廳等場所簡單實用的火災(zāi)自動報警器。關(guān)鍵字：單片機STC89C5DS18BMQTC3TLC54火災(zāi)報警目錄摘要………………………………………………………………………………………………21引言………………………………………………………………………………………………42系統(tǒng)基本方案選擇………………………………………………………………………………4 …………………………………………………………………………4 ………………………………………………………………………………4 …………………………………………………………………………4 …………………………………………………………………………4 GSM模塊的選擇……………………………………………………………………………4 ……………………………………………………………………53主要元器件功能介紹……………………………………………………………………………5 ……………………………………………………………… 5 …………………………………………………………………6 …………………………………………………………………… 8 LCD1602液晶顯示介紹……………………………………………………………………10 TC35短信收發(fā)模塊介紹………………………………………………………………… 114 主要程序流程圖……………………………………………………………………………… 135 系統(tǒng)調(diào)試……………………………………………………………………………………… 146 設(shè)計總結(jié)……………………………………………………………………………………… 16參考文獻………………………………………………………………………………………… 16附錄……………………………………………………………………………………………… 18程序清單………………………………………………………………………………………… 191 引言火災(zāi)指燃燒引起的在任何環(huán)境中發(fā)生的難以控制的災(zāi)害，可由自然原因和人類活動引起，有的大火甚至能橫掃整個城市。國內(nèi)外的實踐表明，火災(zāi)對城市的威脅很大，它能造成城市人口嚴(yán)重傷亡，使社會財富大量被毀，甚至能導(dǎo)致城市癱瘓。歷史上的莫斯科市、倫敦市、芝加哥市、舊金山、東京市、橫濱市都發(fā)生過毀滅性火災(zāi)，我國北京、武漢、長沙、杭州等市歷史上屢次被燒，重慶市1949年9月2日大火，三晝夜大火熊熊、濃煙蔽空、日月無光，數(shù)千人葬身火海，數(shù)十萬居民無家可歸。據(jù)瑞士——保險公司調(diào)查報告，1970年~1985年世界平均每周發(fā)生3起大火，15年共造成150萬人喪生，使全球5000萬人無家可歸，如果說天災(zāi)是人類共同面對的大敵，那么在尚不發(fā)達的發(fā)展中國家則是天災(zāi)與人禍并重，火災(zāi)隱患日益嚴(yán)重。火災(zāi)是日常生活中一種常見的災(zāi)害，所以準(zhǔn)確的預(yù)報是極其重要的。很多因為沒有在火災(zāi)發(fā)生的初期做出及時的補救而火勢蔓延，造成極大的災(zāi)害。[1] [2]本系統(tǒng)利用GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣、信號穩(wěn)定、保密性好、數(shù)據(jù)傳輸量大、可以把現(xiàn)場采集到的信息及時傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，遠(yuǎn)端也可以及時發(fā)出相應(yīng)的處理信號的優(yōu)點。將GSM網(wǎng)絡(luò)與火災(zāi)報警器相結(jié)合，即使主人不在家時也能第一時間將火災(zāi)情況通過短信發(fā)送到手機上，以降低火災(zāi)造成的損害。2系統(tǒng)基本方案選擇 單片機芯片的選擇采用STC89C51芯片。STC89C51功能強，速度快，壽命長，價格低。可直接將編好的程序用偉福軟件配帶的STCISP V39軟件下載到STC89C51中，MCU則可執(zhí)行相應(yīng)的功能，而且STC89C51芯片還可以反復(fù)的進行擦寫，斷電不丟失。 顯示模塊選擇采用LCD1602液晶顯示。LCD1602具有顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點。而且LCD1602液晶能夠同時顯示32個字符（16列2行），1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，使用起來更加快捷方便。 溫度傳感器的選擇采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此傳感器是僅需要一條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字式傳感器，與單片機連接簡單，不需要再添加A/D模塊，簡化硬件電路同時降低成本。而且，數(shù)字式溫度傳感器測量精度高、測量范圍廣。 煙霧傳感器的選擇采用可燃?xì)怏w、煙霧傳感器MQ2，適用于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。此傳感器具有探測范圍廣、高靈敏度/快速響應(yīng)恢復(fù)、驅(qū)動電路簡單、壽命長等優(yōu)點。 GSM模塊的選擇TC35是Siemeils公司推出的新—代無線通信GSM模塊。自帶RS232通訊接口,可以方便地與PC機、單片機連機通訊。它具有體積小、重量輕、低功耗等特點?？梢钥焖?、安全、可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)(Short Message Service)和傳真，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)和設(shè)計。 電路設(shè)計最終方案決定 綜上各方案所述,對此次作品的方案選定: 采用STC89C51RC作為主控制系統(tǒng)；LCD1602液晶作為顯示；數(shù)字式溫度傳感器DS18B20；可燃?xì)怏w、煙霧傳感器MQ2；采用TC35為GSM模塊。給出的系統(tǒng)方框圖如下：STC89C51控制模塊溫度采集模塊GSM短信發(fā)送模塊煙霧探測模塊聲光報警模塊LCD顯示模塊圖21 硬件組成如圖21，本系統(tǒng)主要由單片機控制模塊、溫度采集模塊、煙霧探測模塊、LCD顯示模塊、聲光報警模塊、GSM短信發(fā)送模塊組成。設(shè)計原理：單片機巡回檢測溫度、煙霧并在LCD上顯示其值，如果其中一項發(fā)生異常（即超過設(shè)定值時），發(fā)出聲光報警，并通過GSM模塊發(fā)送溫度、煙霧值到指定手機。[3]3主要元器件功能介紹 主控制器STC89C51RC STC89C51RC單片機是宏晶科技推出的新一代抗干擾、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機。STC89C51RC是40引腳的雙列直插芯片，有P0，P1，P2，P3四個I/O口，每條I/O口都能夠獨立作為輸出或者輸入。單片機最小系統(tǒng)如圖31所示，第18引腳和第19引腳接時鐘電路，XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一段，在片內(nèi)是振蕩器倒相放大器的輸入，XRAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)是振蕩器和倒相放大器的輸出。第9引腳是復(fù)位輸入端，接上電容、電阻及開關(guān)后構(gòu)成電復(fù)位電路。第20引腳為接地端，第40引腳為電源端。 圖 31 單片機最小系統(tǒng)圖 溫度傳感器DS18B20DS18B20測溫原理如圖32所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。[4]圖32 DS18B20測溫原理圖根據(jù)DS18B20通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換須經(jīng)過三步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60us左右，后發(fā)出60～240us的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。表32 ROM指令表指 令約定代碼功 能讀ROM33H讀DS1820ROM中的編碼（即64位地址）符合ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的DS1820使之響應(yīng)，為下一步對該DS1820的讀寫作準(zhǔn)備。搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS1820的個數(shù)和識別64位ROM地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS1820發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。開始 延時初始化DS18B20 寫入OXCC (跳過讀序列號操作) 寫入OXCC指令 發(fā)送64位ID檢驗（跳過讀序列號操作） 寫入OX44 指令 寫入OXBE指令 （ 啟動溫度轉(zhuǎn)換 ） （讀取溫度寄存器） 讀出8字節(jié)數(shù)據(jù) 延時 初始化DS18B20 結(jié)束 圖33 DS18B20程序流程圖 圖34 溫度傳感器DS18B20與單片機的接口電路DS18B20的性能特點:1．可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：~； 2．測溫范圍：55~+125℃；3．無須外部器件，獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； 4．多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；5．零待機功耗；6．用戶可定義