【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的遠程火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計 泉 州 師 范 學(xué) 院 畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 基于單片機的遠程火災(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 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 職 稱 副教授 完成日 期 教務(wù)處 制 基于單片機的遠程火災(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) 指導(dǎo)老師： 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 STC89C5 DS18B MQ TC3 TLC54火災(zāi)報警 目錄 摘要???????????????????????????????????? 2 1 引言???????????????????????????????????? 4 2 系 統(tǒng) 基 本 方 案 選擇?????????????????????????????? 4 單 片 機 芯 片 的 選擇???????????????????????????? 4 顯 示 模 塊 選擇?????????????????????????????? 4 溫 度 傳 感 器 的 選擇?????????????????? ?????????? 4 煙 霧 傳 感 器 的 選擇???????????????????????????? 4 GSM 模 塊 的 選擇????????????????????????????? 4 電 路 設(shè) 計 最 終 方 案 決定?????????????????????????? 5 3 主要元器件功能介紹????????????????????????????? 5 主控制器 STC89C51RC 介紹???????????????????????? 5 溫 度 傳 感 器 DS18B20 介紹????? ???????????????????? 6 煙霧傳感器 MQ2 介紹?????????????????????????? 8 LCD1602 液 晶 顯 示 介紹?????????????????????????? 10 TC35 短 信 收 發(fā) 模 塊 介紹????????????????????????? 11 4 主 要 程 序 流 程圖?????????????????????????????? 13 5 系統(tǒng)調(diào)試????????????????????????????????? 14 6 設(shè)計總結(jié)?? ??????????????????????????????? 16 參考文獻?????????????????????????????????? 16 附錄???????????????????????????????????? 18 程序清單?????????????????????????????????? 19 1 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)隱患日益嚴重。火災(zāi)是日常生活中一種常見的 災(zāi)害，所以準確的預(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端，遠端也可以及時發(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 STC89C51中斷電不丟 失能夠同時顯示 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：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等 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。可以快速、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；可燃氣體、煙霧傳感器 MQ2；采用 TC35 為 GSM 模塊。給出的系統(tǒng)方框圖如下： 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 DS18B20 DS18B20 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 500，然后釋放， DS18B20 收到信號后等待 16～ 60 左右，后發(fā)出 60～ 240 的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復(fù)位成功表 ROM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820ROM 中的編碼（即 64位地址） 符合 ROM 55H 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 的讀寫作準備。 搜索 ROM 0F0H 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備。 跳過 ROM 0CCH 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 的可數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： ~； 測溫范圍： 55~+125；可編程的分辨率為 9~12 位，對應(yīng)的可分辨 溫度分別為 、 ；負壓特性：電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 Vc 回路電壓 ≤ 15V AC or DC VH 加熱電壓 177。 V AC or DC RL 負載電阻 可調(diào) R