【正文】 .............................................................................................................................. 31 附 錄 .............................................................................................................................................. 33 一、英文原文 ................................................................................................................................ 33 二、英文翻譯 ................................................................................................................................ 37 三、 Keil C51 調(diào)試代碼圖 ............................................................................................................. 41 四、源程序 .................................................................................................................................... 42 （一）主程序 ............................................................................................................................. 42 （二） 1602 控制程序 ................................................................................................................ 43 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來越多，在我們生活的四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。隨著信息 化發(fā)展程度的加深，火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的智能化也普遍受到重視，并開發(fā)了相應(yīng)的各種各樣的產(chǎn)品。 本文先闡述了火災(zāi)預(yù)警的背景、發(fā)展歷史和國內(nèi)外現(xiàn)狀 ，然后擬定了一份煙霧檢測(cè)報(bào)警器的方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)， 利用 keilC51 進(jìn)行代碼調(diào)試和 Proteus 仿真測(cè)試，最后 設(shè)計(jì) 出 一套結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、具有一定實(shí)用價(jià)值的火災(zāi)自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)。 在我國，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，火災(zāi)的危害也隨之大幅升高。為了確保人身安全，最大限度地減少 社會(huì)財(cái)富的損失。 20 世紀(jì)初，定溫探測(cè)器漸漸得到改進(jìn)和發(fā)展，同時(shí)采用低熔金屬的新 型探測(cè)器也被研制出來，隨后人們相繼研制出了雙金屬差溫火災(zāi)探測(cè)器、熱熔電阻差溫探測(cè)器，膜盒差溫火災(zāi)探測(cè)器、半導(dǎo)體差溫火災(zāi)探測(cè)器和兼有差溫、定溫兩種功能的差定溫火災(zāi)探測(cè)器等。 由于離子式探測(cè)器探測(cè)火災(zāi)比感溫探測(cè)器快得多?？偩€制火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)蓬勃興起，它同以前的產(chǎn)品相比有了很大的飛躍，布線工作變的減少，安裝調(diào)試變的容易，降低了安裝和維修費(fèi)用，其最大優(yōu)點(diǎn)是施工簡單并能精確定位報(bào)警部位，因而得到了較廣泛的應(yīng)用。誤報(bào)的嚴(yán)重程度，用誤報(bào)率大小來衡量，誤報(bào)率越小越好。 三、智能復(fù)合型 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 由于采用了設(shè)有單片機(jī)的模擬量探測(cè)器，大大的提高了智能化程度，并且可以通過軟件對(duì)靈敏度根據(jù)使用場合、時(shí)間進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。發(fā)生火災(zāi)的情形種類繁多，產(chǎn)生的原因也紛繁復(fù)雜，僅僅對(duì)某一特定的火災(zāi)參考量進(jìn)行探測(cè)，難免會(huì)發(fā)生漏報(bào)或誤報(bào)的現(xiàn)象。西方發(fā)達(dá)國家都把各個(gè)用戶的終端傳感器和信號(hào)采集設(shè)備連接起來，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，從而對(duì)自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作和監(jiān)控，將故障進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。 我國火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)起步較西方發(fā)達(dá)國家晚， 90 年代以后火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品才真正開始發(fā)展，隨著政府的改革開放，國外企業(yè)開始大量進(jìn)入中國市場，帶來了先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)也促進(jìn)了重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 市場的成熟。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。 當(dāng)前，國外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警應(yīng)用技術(shù)漸漸向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多樣化、和小型化發(fā)展。我們國家的火災(zāi)報(bào)警器經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的發(fā)展過程，簡單至復(fù)雜。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 ADC0809將從煙霧檢測(cè)電路 送出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)。由此可見，傳感器的選型時(shí)非常重要的 ]6[ 。 （二）煙霧傳感器應(yīng)滿足的基本條件 一個(gè)煙霧傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的 。自 1962 年半導(dǎo)體金屬氧化物煙霧傳感器問世以來，由于具有靈敏度高、響應(yīng)快、輸出信號(hào)強(qiáng)、耐久性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單。 固體電解質(zhì)煙霧傳感器使用固體電解質(zhì)氣敏材料作為氣敏元件，其原理是利用氣敏材料在通過煙霧時(shí)產(chǎn)生電阻，測(cè)量其形成電動(dòng)勢(shì)從而測(cè)量氣體濃度。 傳感器 當(dāng)易燃煙霧接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時(shí)會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而燃燒，故得名接觸燃燒式傳感器。高分子氣敏材料由于具有易操作、工藝簡單、常溫選擇性好、價(jià)格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合，在毒性煙霧和食品鮮度等方面的監(jiān)測(cè)中具有重要作用。它的優(yōu)點(diǎn)是：反映速度快、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測(cè)，但壽命較短（大約兩年）。它的測(cè)量原理是：將加熱后的鉑電阻線置于目標(biāo)煙霧中，由于向目標(biāo)煙霧傳送熱量造成溫度降低，引起電阻值變化，傳感器即測(cè)量電阻值的變化情況。未吸收的紅外探測(cè)器 NDIR（ nondispersive IR）是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴(kuò)散和損耗被記錄下來。例如氧化物半導(dǎo)體煙霧傳感器主要檢測(cè)各種還原性煙霧，如 CO、 H C2H5OH、 CH3OH 等。阻緩在 當(dāng)在煙霧與空氣的混合物中含有硫化氫等含硫物質(zhì)的情況下，則有可能在無焰燃燒的同時(shí)，有些固態(tài)物質(zhì)附著在催化元件表面，阻塞載體的微孔，從而引起響應(yīng)緩慢反應(yīng)滯緩，靈敏度降低。因此，經(jīng)常對(duì)傳感器進(jìn) 行標(biāo)定，是保證其準(zhǔn)確性的必要的途徑。 經(jīng)過對(duì)比上述兩種煙霧傳感器的應(yīng)用特性，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體煙霧傳感器的優(yōu)點(diǎn)更加突出：靈敏度高、響應(yīng)快、抗 干擾性好、使用方便、價(jià)格便宜，且不會(huì)發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護(hù)成本較低等。按敏感機(jī)理分類，可分為電阻型和非電阻型。 本設(shè)計(jì)中采用的 MQ2 型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料，屬于表面離子式 N重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 型半導(dǎo)體。 遇到可燃煙霧（如 CH4 等）時(shí)，原來吸附的氧脫附，而由可燃煙霧以正 離子狀態(tài)吸附在二氧化錫半導(dǎo)體表面；氧脫附放出電子，煙霧以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使二氧化錫半導(dǎo)體帶電子密度增加，電阻值下降。初始穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間短，長時(shí)間工作性能好。 0/RRSK? (11)式中， R0為煙霧傳感器潔凈空氣條件下的重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 電阻值， RS 為煙霧傳感器在一定濃度的檢測(cè)煙霧中的電阻值。 半導(dǎo)體煙霧傳感器在不通電狀態(tài)存放一段時(shí)間后，再通電時(shí)，器件并不能立即投入正常工作。一般情況下，不通電時(shí)間越長，初期穩(wěn)定時(shí)間也越長，當(dāng)不通電存放時(shí)間達(dá)到 15 天左右時(shí)，初期穩(wěn)定時(shí)間一般需要5 分鐘左右。為避免出現(xiàn)這種情 內(nèi)。當(dāng)加熱絲斷路時(shí)，由于熱惰性況，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣敏元件的故障，需要設(shè)計(jì)加熱絲故障診斷報(bào)警電路。 （一）單片機(jī)的分類 單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支領(lǐng)域，根據(jù)發(fā)展情況，從不同角度，單片機(jī)大致可以分為通用型 /專用型、總線型 /非總線型及工控型 /家電型?？偩€型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成 在 一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省 了 封裝成本和芯片 的 體積，這類單片機(jī) 我們 稱為非總線型單片機(jī)。例如， 80C51 類單片機(jī)既是通用型又是總重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 線型，還可以 作工 控用。 單片機(jī) ATMEL 公司的 8 位 單片機(jī) 有 AT8 AT90 兩個(gè) 系列， AT89 系列是 8 位 Flash 單片機(jī)，與 8051 系列單片機(jī)相兼容，靜態(tài)時(shí)鐘模式 ； AT90 系列單片機(jī)是增強(qiáng) RISC 結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程 Flash 的單片機(jī)，也叫 AVR 單片機(jī) 。 TMS370 系列單片機(jī)是 8位 CMOS 單片機(jī)，具有多種存儲(chǔ)模式、多種外圍接口模式，適用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場合；重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 MSP430 系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較高的 16 位低功耗單片機(jī)，特別適用于要求功耗低的場合。它一方面要接收來自傳感器送來的溫度、煙霧對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)和故障檢測(cè)信號(hào)，另一方面要對(duì)這兩種信號(hào)分別進(jìn)行處理，以控制后續(xù)電路進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作；與此同時(shí)查詢是否有鍵按下的請(qǐng)求。其性能雖然較之于標(biāo)準(zhǔn)的 8OC52有了很大提高，資源卻不與 80C52產(chǎn)生沖突，可與標(biāo)準(zhǔn)的 8OC52兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。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 ， 直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 ]8[ 。對(duì) P0 端口寫“ 1”時(shí)，引腳用 作高阻抗輸入。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 引腳第二功能： 1 28 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 10 AT89S52 31 11 30 12 29 13 28 14 27 15 26 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 RST (RXD) (TXD) ( 0INT ) ( 1INT ) (T0) VCC (AD0) (AD4) (AD6) (AD7) EA /VPP ALE/PROG RSEN (A15) (A14) (A12) (T1) (WR) (RD) XTAL2 XTAL1 GND (A13) (A11) (A10) (A9) (A8) (AD5) (AD3) (AD2) (AD1) 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的 捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） ●P2 口 P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在這種應(yīng)用中， P2 口 使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用。 ●RST 復(fù)位輸入。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE 脈沖。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 第二節(jié) 單片機(jī)外圍接口電路 一、 AT89S52 單片機(jī)外圍接口電路 AT89S52 單片機(jī)外圍接口電路如圖 所示，主 要包括： ① 晶振電路 內(nèi)部時(shí)鐘電路的晶振頻率一般選擇在 4MHZ～ 12MHZ 之間（該設(shè)計(jì)選用 12MHZ）外接兩個(gè)諧振電容。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān) ，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信 號(hào) ]10[ 。 ●單個(gè) +5V 電源供電。 （二） ADC0809 引腳功能 ADC0809 引腳如圖 所示，功能說明如下： ●IN0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 。 ●ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入端，高電平有效。 ●EOC： A/