基于單片機(jī)的煙感警報器畢業(yè)設(shè)計論文(編輯修改稿)
2024-07-24 19:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 PU）和Flash存儲單元，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。40個引腳， 2個全雙工串行通信口。芯片可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程，其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，能反復(fù)擦寫有效地降低開發(fā)成本。要性能參數(shù)如下：本設(shè)計主要采用AT89C51芯片。AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 AT89C51芯片的引腳圖 A/D轉(zhuǎn)換電路采用的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片是ADC0809，ADC0809是8位8通道的，由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、8位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成。 ADC0809芯片的引腳圖ADC0809具有以下功能:（1）8位分辨率。（2）1LSB的不可調(diào)誤差范圍。（3）供電電壓為+5v，外部提的供基準(zhǔn)電壓，+5v是典型值，此時允許輸入模擬電壓范圍為0—5V。（4）多路開關(guān)可選通8個模擬通道,允許8路模擬信號分時輸入。（5）輸出鎖存器可存放和輸出轉(zhuǎn)化得到的數(shù)字量。（6）轉(zhuǎn)換時間為100μs左右,。3 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 信號放大和濾波電路由于傳感器輸出的模擬信號比較微弱，且含有干擾信號，所以需要把感應(yīng)到的信號進(jìn)行放大和濾波。溫度傳感器使用的是高精度模擬輸出CMOS溫度傳感器LM94022，該傳感器的末級為推挽輸出，檢測的溫度與輸出的電壓成反比關(guān)系，也就是輸出電壓越低溫度越高；℃，所以LM94022的GS0和GS1端口都接地。 溫度傳感器的放大和濾波電路電路設(shè)計中要求高輸入低輸出，故放大電路、濾波電路的前置電阻RR8的阻值設(shè)為10K。由于運(yùn)放LM324的輸入級是差動放大電路，它的兩端輸入回路參數(shù)要求對稱，即，故。依據(jù)運(yùn)算放大器“虛短”、“虛斷”特性，知。故電壓放大倍數(shù)為：， （31）選擇的NIS09C煙霧傳感器輸出電壓較大，所以不需要放大煙霧信號，所以對信號只進(jìn)行濾波處理就可以了。由于溫度、煙霧信號調(diào)理電路運(yùn)放LM324接直流電源，電路中有直流，所以在電路中設(shè)計了起隔直通交的電容。系統(tǒng)采用固定門限檢測法判斷火災(zāi)是否發(fā)生，溫度限制值設(shè)定為57℃，%每英尺，超過此值就會報警。 煙霧信號濾波電路低通濾波器LPF電路的電壓放大倍數(shù)為： （32） 用取代s，且令，得出電壓放大倍數(shù)為： （33） 由于為信號頻率二次冪的函數(shù)式，故為二階LPF。設(shè)帶通截止頻率為，則當(dāng)時，上式的分母的模等于，可解出二階LPF的上限截止頻率為： ， （34）二階低通濾波電路的衰減斜率可達(dá)40dB/十倍頻，但是又由于遠(yuǎn)離，即在處，信號的放大倍數(shù)已急劇下降，所以該濾波電路以降低濾波器通頻帶為代價來獲得濾波器衰減斜率。晶振電路視為單片機(jī)AT89C51工作提供時鐘信號的，芯片中有一個高增益反相放大器，該放大器的輸入端引腳是XTAL1,輸出端引腳是XTAL2。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。電路中的外接石英晶體這一感性原件及電容c1,c2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩回路。由于外接電容CC2的容量大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容的容量大小范圍為；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為。本設(shè)計中使用石英晶體，電容的容值設(shè)定為30pF。 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)硬件初始化操作,經(jīng)復(fù)位操作后,，這樣CPU和系統(tǒng)各部件就處于需要的初始狀態(tài)以便從初始狀態(tài)開始工作。AT89C51的復(fù)位信號由芯片的REST引腳輸入。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)兩個機(jī)器周期以上的高電平時為有效則這時CPU就可以完成系統(tǒng)的復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位操作比較簡單,只有兩種復(fù)位方式,即手動復(fù)位和加電復(fù)位，本設(shè)計采用的是手動復(fù)位方式。手動按鈕復(fù)位通過專用的復(fù)位電路來實現(xiàn), Vcc當(dāng)人為按下按鈕時，產(chǎn)生的復(fù)位信號通過REST引腳送入單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位操作。復(fù)位電路中s2為手動復(fù)位開關(guān)，電容C1可避免高頻諧波對電路的干擾。 晶振電路與復(fù)位電路聲光報警電路在AT89C51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(jī)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(jī)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，蜂鳴器響；否則，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音。 蜂鳴器報警，由單片機(jī)的P2口進(jìn)行控制，～，予以光報警，如圖所示?！?火災(zāi)信號燈)、紅色(異常信號燈) 、黃色(故障信號燈)和綠色(正常信號燈) ?！瑢?yīng)的信號燈便會發(fā)光報警。 光報警 數(shù)據(jù)采集電路本設(shè)計中的A/D轉(zhuǎn)換器使用的是通用8位芯片ADC0809，芯片的幾個重要管腳功能如下：(1)ALE:地址鎖存允許信號，對應(yīng)ALE上跳沿，A,B,C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。(2)地址鎖存與譯碼電路完成對A，B，C三條地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇。(3)A，B和C為地址線，模擬通道的選擇信號。 (4)START：轉(zhuǎn)換啟動信號，當(dāng)START上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。(5)EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOC=0時，正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；EOC=1時轉(zhuǎn)換停止。(6)OE：輸出允許信號，用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻。由于本設(shè)計中數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片使用的是ADC 0809，其工作的時鐘信號頻率為500KHz，此芯片中無時鐘電路，時鐘信號由外部AT89C51的ALE端口提供。 AT89C51與ADC0809接口電路當(dāng)AT89C51的ALE端口不訪問外部存儲器時，AT89C51的ALE端以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，故晶振設(shè)定12MKz，再經(jīng)過二分頻電路，單片機(jī)即可向ADC0809輸出500KHz的時鐘信號。二分頻電路由D觸發(fā)器實現(xiàn)，R、S端接地，D接Q非，Q端作為輸出端，CLK接AT89C51的ALED端。D觸發(fā)器的特性方程為 （35）由于當(dāng)CP=1時，D觸發(fā)器有效；CP=0時，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)。故D觸發(fā)器能實現(xiàn)對ALE端口的信號二分頻[28]。由于本火災(zāi)報警系統(tǒng)只采集溫度、煙霧信號，經(jīng)過調(diào)理的溫度、煙霧信號分別進(jìn)入ADC0809的IN0和IN1端口，其余輸入引腳接地，8個數(shù)字量輸出引腳接AT89C51的P3口。單片機(jī)的P3口接受ADC0809傳輸來8位數(shù)字量，向A/
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