【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /使用 ? GND 芯片參考 0 電位 ? DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制 ? DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出 ? CLK 芯片時(shí)鐘輸入 ? Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） 數(shù)據(jù)采集模塊： 本系統(tǒng)采用四個(gè)數(shù)碼管來(lái)顯示帶一為小數(shù)位的溫度，其接線如圖 所示其中 74LS164 為移位寄存器，數(shù)碼管采用共陽(yáng)接法。 a b c dd1d2d3d4d5d6d7d8d1d2d3d4d5d6d8d7D02D13D24D35D46D57D68D79Q019Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712LE11OE1U27 4 HC 5 7 3234567891R P 1RE S P A C K 8 圖 數(shù)碼管接線 圖 樂(lè)山師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 聲光報(bào)警模塊： 報(bào)警裝置 由蜂鳴器和指示燈組成 ： 當(dāng)氣體濃度或溫度超過(guò)限定值時(shí)， 腳置為高電平，三極管導(dǎo)通 ，蜂鳴器即發(fā)出鳴叫報(bào)警。其電路原理圖如 下 所示： 圖 4 軟件 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序流程 [7]： 為 了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過(guò)子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報(bào)警子程序等，系統(tǒng)程序流程如圖 所示： 在設(shè)計(jì)報(bào)警的子程序中，為了防止誤報(bào)，提高判 斷的準(zhǔn)確度，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)煙霧的濃度采用快速重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警兩種方法 。 圖 系統(tǒng)程序流程圖 開(kāi)始 初始化 第一次溫度、氣體濃度采集與判斷 第二次溫度、氣體濃度采集與判斷 報(bào)警判斷 報(bào)警 復(fù)位 火災(zāi)報(bào)警 正常 顯示 第一次采集 數(shù)據(jù) 是 否 第 二 次采 集 數(shù)據(jù) 樂(lè)山師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 其流程是 ：首先在上電之后系統(tǒng)的各部分包括單片機(jī)輸入輸出端口的設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、外圍驅(qū)動(dòng)電路等完成初始化，接下來(lái)執(zhí)行火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、火災(zāi)判斷報(bào)警程序。系統(tǒng)初始化后，先預(yù)熱，燈閃爍三次以后倒計(jì)時(shí)30 秒，燈不亮蜂鳴器不報(bào)警。倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，顯示設(shè)置報(bào)警煙霧濃度限值，按鍵可切換顯示當(dāng)前煙霧濃度、設(shè)置報(bào)警溫度限值、當(dāng)前溫度、并可以按鍵調(diào)節(jié)設(shè)定數(shù) 值。在本次設(shè)計(jì)中我將 報(bào)警煙霧濃度范圍設(shè)定為 :2500 溫度范圍設(shè)定為 :50，其中設(shè)定的范圍都是可以通過(guò)軟件中的程序做修改的。 數(shù)據(jù)采集流程 在 本次設(shè)計(jì)中系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能是通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在數(shù)據(jù)采集子程序中，溫度煙霧信號(hào)采集延時(shí) 10 ms，是讓 ADC0832 準(zhǔn)備好進(jìn)行下一次信號(hào)轉(zhuǎn)換。當(dāng)系統(tǒng)采集 2 次溫度煙霧信號(hào)后，轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)存入單片機(jī)寄存器中，系統(tǒng)再調(diào)用火災(zāi)判斷子程序。系統(tǒng)溫度煙霧信號(hào)采集流程圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)溫度煙霧信號(hào)采集流程圖 采集溫度信號(hào) 等待數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 接收溫度數(shù)據(jù) 延時(shí) 1s 采集煙霧信號(hào) 接收煙霧信號(hào) 結(jié)束 延時(shí) 50毫秒 等待數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 第 二 次采集 數(shù)據(jù) 無(wú)中斷 中斷 無(wú)中斷 中斷 第 二 次采集 完畢 開(kāi)始 樂(lè)山師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 火災(zāi)判斷與報(bào)警流程 [7] 在 軟件中 已經(jīng)設(shè)定了報(bào)警煙霧濃度限值和報(bào)警溫度限值，在具體的操作中是可以進(jìn)行人機(jī)界面調(diào)節(jié)的。在整個(gè)判斷過(guò)程中，單片機(jī)接收到采集到的溫度值和煙霧濃度值，與設(shè)定的限值進(jìn)行對(duì)比，如果煙霧濃度和溫度任一一個(gè)值超過(guò)了報(bào)警限值，則蜂鳴器和指示燈會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警。如果兩項(xiàng)都沒(méi)有達(dá)到報(bào)警限值則不報(bào)警。當(dāng)然也可以在兩項(xiàng)都沒(méi)有達(dá)到報(bào)警限值時(shí)通過(guò)手動(dòng)按鍵報(bào)警，報(bào)警后必須手動(dòng)解除。如果兩項(xiàng)值有任一項(xiàng)還處于報(bào)警條件下，則不能取消報(bào)警。 在本次設(shè)計(jì)中我將 報(bào)警煙霧濃度范圍設(shè) 定為 :18004000， 溫度范圍設(shè)定為 :2070。 主程序循環(huán)判斷以上二項(xiàng)是否發(fā)生異常，當(dāng)有一項(xiàng)異常時(shí)，系統(tǒng)再判斷其他兩項(xiàng)是否有一項(xiàng)或兩項(xiàng)都異常，如果是則系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)生了火災(zāi)，發(fā)出聲光報(bào)警，直到異常被排除，如果其他兩項(xiàng)都沒(méi)有異常則系統(tǒng)認(rèn)為沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)檢測(cè)。 圖 系統(tǒng) 循環(huán)檢測(cè)圖 主要端口說(shuō)明 ： 為單片機(jī)向數(shù)碼管串行輸出要顯示的溫度的數(shù)據(jù)口， 為單片機(jī)向數(shù)碼管串行輸出數(shù)據(jù)的脈沖信號(hào)， 溫度傳感器 DS18B20 的數(shù)據(jù)輸入口， 煙霧傳感器的檢測(cè)口，單片機(jī)檢測(cè)到該口為高電平時(shí)認(rèn)為煙霧濃度過(guò)高，發(fā)生異常， 蜂鳴器的觸發(fā)信號(hào)口。 樂(lè)山師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 圖 主要端口說(shuō)明 圖 5 單片機(jī) 接口電路 前端信號(hào)調(diào)理電路 [8] 對(duì)于傳感器輸出的模擬信號(hào)，一般要用運(yùn)算放大器 [9]對(duì)其進(jìn)行調(diào)理或放大，以滿(mǎn)足 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬量幅值及極性的要求。在本報(bào)警器電路中，同樣要對(duì)兩類(lèi)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理。電路圖如上圖 所示，運(yùn)算放大器接成電壓放大電路。從傳感器采集過(guò)來(lái)的微弱電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)電壓放大器的放大，得到較強(qiáng)的 模擬電壓信號(hào)。 32184U 5 : A4 5 5 9R32 0 kR41 0 0 kR51 0 kC20 .1 u FD2DI O DE 圖 信號(hào)處理電路圖 晶振電路 晶振電路為單片機(jī) AT89C52 工作提供時(shí)鐘信號(hào)，芯片中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器 [10]，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大樂(lè)山師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋原件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。電路中的外接石英晶體及電容 C C6 接在放大器的反饋回來(lái)中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路， 由于外接電容 C C6 的容量大小會(huì)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 30177。 10pF；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為 40177。 10pF；在本設(shè)計(jì)中，我使用的是石英晶體，電容的容值設(shè)定為 30 pF。 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電是提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。我們?cè)趩?dòng)單片機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。 AT89C52 的復(fù)位信號(hào)時(shí)從 REST 引腳輸入到芯片內(nèi) 的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)且振蕩器穩(wěn)定后，如果 REST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位，在本次設(shè)計(jì)中，我采用的是手動(dòng)按鈕復(fù)位 。 在復(fù)位輸入端 REST上加一個(gè)高電平，采用的辦法是在電源和 REST 端接一個(gè)按鈕，當(dāng)手按一下按鈕時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。 AT89C52 的復(fù)位電路如圖 所示： C11nFR21 0 k 圖 AT89C52的復(fù)位電路 聲光報(bào)警電路 在 AT89C52 的控制下，聲光報(bào)警電路可以根據(jù)不同的情況，通過(guò)蜂鳴 器和指示燈發(fā)出聲光信號(hào)。 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，單片機(jī)的 I/O 口無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)了，所以需要利用放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管來(lái)放大電流就可以了。聲光報(bào)警電路由單片機(jī)的 引腳進(jìn)行控制，當(dāng) P14 輸出的電平為高電樂(lè)山師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的電流此時(shí)形成回路，會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警；否則，三極管截止，蜂鳴器就不會(huì)發(fā)出聲音。蜂鳴器報(bào)警電路如圖 所示： fB U Z 1B UZ Z E RQ1NP N 圖 蜂鳴報(bào)警電路 聲光報(bào)警電路就有單片機(jī)的 P10 口進(jìn)行控制 1 個(gè)發(fā)光二極管，予以光報(bào)警（指 示燈為：紅燈閃爍）。聲光報(bào)警電路如圖 所示： qD1LE D B I G YR110 k 圖 聲光報(bào)警電路圖 數(shù)據(jù)采集電路 數(shù)據(jù)采集是本次設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。為了降低誤報(bào)率，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)溫度煙霧做了兩次采集、兩次判斷的方法。每次采集溫度煙霧數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存入單片機(jī)的寄存器中，然后在火災(zāi)判斷程序中，將采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的值進(jìn)行比較，從而判斷出是否發(fā)生火災(zāi)。數(shù)據(jù)采集的具體流程 [11]是：系統(tǒng)和程序初始化后，驅(qū)動(dòng) ADC0832 的 1N0 對(duì)溫度信號(hào)先進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，單片機(jī)接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入 單片機(jī)的 口，有 INT1 中段服務(wù)程序完成；系統(tǒng)延時(shí) 10 ms，驅(qū)動(dòng) ADC0832 的 IN1 對(duì)煙霧信號(hào)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后系統(tǒng)延時(shí) 50 ms，進(jìn)行第二次溫度煙霧信號(hào)采集，樂(lè)山師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）