【文章內(nèi)容簡介】 式控制位，分別接單片機 、 。其電路圖如圖 39 所示。 狀態(tài)指示燈及控制鍵電路 圖 36 數(shù)碼管顯示電路圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 8 M a y 20 1 0 S he e t o f F i l e : C : \ P r og r a m F i l e s \ D e s i gn E x p l o r e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ S c h \ M yD e s i gn 5 .d d bD a w n B y:D1紅D2黃D3綠R5 4 7 0R44 70R34 70V C Cp 2. 2p 2. 3p 2. 4圖 37 狀態(tài)指示燈電路 圖 38 控制按鍵連接示意圖 狀態(tài)指示燈及控制鍵電路如圖 3 37 所示，單片機 AT89C51 的 、 、 控制輸出的狀態(tài)指示燈。綠燈亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中沒有火災(zāi)危險。黃燈亮表示傳感器加熱絲發(fā)生斷線或者接觸不良。紅燈亮表示環(huán)境中煙霧濃度、溫度超過報警限值，提醒用戶盡快采取相應(yīng)措施。 控制鍵電路采用獨立式按鍵設(shè)計。 4 個按鍵分別接到片。 、 、 和 RST，對于這種鍵各程序可以采用中斷查詢的方法，功能就是：檢測是否有鍵閉合，如有鍵閉合，則去除鍵 抖動，判斷鍵號并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。 4 個鍵定義如下： ： S1 功能轉(zhuǎn)換鍵，按此鍵則開始鍵盤控制。 ： S2 加，按此鍵則溫度設(shè)定值加一度 ： S3 減，按此鍵則溫度設(shè)定減少一度 RST： S4 復(fù)位鍵，使系統(tǒng)復(fù)位。 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 主程序流程圖 主程序流程圖如圖 41 所示： 圖 41 主程序流程圖 Y 開始 初始化 傳感器預(yù)熱、故障檢測 鍵盤處理 報警限設(shè)置 報警子程序 平均值法濾波 線性化處理 設(shè)置指示燈狀態(tài) Y N 是否按下模式切換 A/D 轉(zhuǎn)換 N 是否超過報警限 濃度顯示 首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因為傳感器需要預(yù)熱一段時間才能正常采 集煙霧和溫度信息。預(yù)熱同時，對傳感器加熱絲故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。AT89S52 單片機對傳感器檢測到的煙霧濃度和溫度信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換、平均值法濾波、線性化處理后，將檢測值與報警限設(shè)定值相比較，判斷是否報警。同時送入顯示器顯示通道及相應(yīng)的數(shù)字量。主程序還包括狀態(tài)指示燈及按鍵功能，中斷子程序等，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。 主程序初始化流程圖 主程序初始化流程圖如圖 32 所示。這部分實現(xiàn)的功能包括各種 I/O 輸入 輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器初始化、中斷使能等。首先設(shè)定定時器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時，及時對氣體濃度和溫度進行采樣。然后關(guān)閉蜂鳴器，開啟綠燈，設(shè)置報警限初值。 圖 42 主程序初始化流程圖 濾波子程序 在對氣體濃度采樣時，可能會遇到尖脈沖干擾的現(xiàn)象。干擾通常只影響個別開始 定時器初始化 開中斷 關(guān)閉蜂鳴器，打開綠燈 設(shè)定初值 Y N 是否保持報警初值 返回 采樣點的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)與其他采樣點的數(shù)據(jù)相差比較大。如果采用一般的平均值法，則干擾將“平均”到 計算結(jié)果上去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的煙霧濃度采樣值的偏差。 為此，可采取去極值平均濾波法，先對 N 個采樣數(shù)據(jù)進行比較，去掉其中的最大值和最小值，然后計算余下的 N– 2 個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機 干擾。保證報警器檢測煙霧濃度的準確性，減小誤報、錯報的可能。 圖 44 濾波子程序流程圖 線性化子程序 本論文報警器使用的 TGS202 型傳感器的電阻是隨著可燃氣體 濃度值的升高而降低的，因此輸入單片機的電壓也是隨之降低的。電壓值與氣體濃度之間是開始 設(shè)定采樣次數(shù) 調(diào)用 A/D 采樣 求第二個到第九個采樣值的累加和 將累加和求 平均值 送入寄存器 N Y 已達到設(shè)定次數(shù) 將采樣值排序 非線性的關(guān)系，為了實時顯示煙霧濃度需要對其進行線性化處理。 在誤差許可范圍內(nèi)，根據(jù)標定曲線形狀，以及單片機處理能力，把曲線分成若干小段，對每小段分別線性化 根據(jù)分段線性插值法求輸入單片機的某一電壓值對應(yīng)的煙霧濃度的 公式如下： 式中， N 為所分區(qū)間個數(shù)， f(x)為實際煙霧檢測濃度， x 為實際氣體檢測濃度對應(yīng)的電壓值， xi 是區(qū)間的下限濃度對應(yīng)電壓值， xi+1 是區(qū)間的上限濃度對應(yīng)電壓值， f(xi)為區(qū)間下限煙霧濃度值， f(xi+1)為區(qū)間上限煙霧濃度值。分段插值法線性化程序流程圖如圖 45 所示 ： 圖 45 線性化子程序 開始讀取濾波電壓 X查表并確定 X 所在電壓區(qū)間求電壓值 X 與所在區(qū)間下限差X m = X X i求 X 所在區(qū)間的上下限濃度值的差 Z = f ( X i + 1 ) f ( X i )求上下限電壓值的差 Xd = X i + 1 X i求 Z 與 Xd 的比 K = Z / X d求出 K 與 X 的和 S = K * X m求出 f ( X )= f ( X i )+ S保存濃度值返回 報警子程序 當煙霧濃度或溫度值超過報警限設(shè)定值時，蜂鳴器發(fā)聲，對應(yīng)通道的紅燈閃亮，以提示操作人員采取安全對策或自動控制相關(guān)安全裝置，從而保障生產(chǎn) 安全，避免火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。為防止誤報，在程序設(shè)計上，對煙霧濃度和溫度進行快速重復(fù)檢測和延時報警，以區(qū)別出時管道中煙霧的泄露，還是由于暫時打開閥門產(chǎn)生的可燃煙霧的微量散失，防止誤報。報警子程序流程圖如圖 46 所示。 圖 46 報警子程序流程圖 N Y N Y Y 開始 讀取處理后的氣體濃度值或溫度值 延遲 20秒后采集一組數(shù)據(jù) Y N 是 否 煙 霧 濃度 ≥ ％ 或 溫 度 ≥100℃ 傳感器故障自診斷 傳感器有問題 返回 啟動故障報警 復(fù)位鍵是否按下 煙霧濃度≥ ％或溫度≥ 100℃ 溫度≥ 100℃ N 啟動火災(zāi)報警 鍵盤處理子程序 按鍵處理子程序流程圖如圖 47所示。 圖 47 鍵盤處理子程序流程圖 開始 掃 描鍵值 是否有鍵按下 延時 10ms 消抖 是否有鍵按下 提取鍵值 調(diào)用鍵盤 處理子程序 結(jié)束 N N Y Y Y 結(jié)論 本文研制的用于小型防火單 位的基于單片機的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報警器具有以下特點： （ 1）能對室內(nèi)煙霧（ CO， CO2）及溫度突變進行報警（聲光報警） . （ 2）如果出現(xiàn)硬件故障（如傳感器遺落、內(nèi)部元件塤壞等），發(fā)出故障報警。 （ 3）如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常（如煙霧濃度過大或溫度過高），能發(fā)出異常報警信號，另值班人員到現(xiàn)場處理。 （ 4）如果溫度和煙霧同時出現(xiàn)異常，則說明有火災(zāi)，發(fā)出火警報，并及時將火災(zāi)信息上報給消防指揮中心。通過大量的現(xiàn)場模擬實驗 ,我們從中可以發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)安全可靠，誤報率低。況且由于其體積小，操作維護起來又方便、成本又低廉等， 定能受到廣大用戶的垂青 ,具有廣闊的應(yīng)用前景 致謝 本課程設(shè)計是在我的指導(dǎo)老師孫艷玲老師的悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從方案的選擇到項目的最終完成，孫老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹向?qū)O老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我接觸到更多平時沒有接觸過或使用較少的科學(xué)儀器設(shè)備、元器件以及獲得相關(guān)的儀器調(diào)試經(jīng)驗，同時我也發(fā)現(xiàn)自己在這方面很多不足之處。體會到理論知識對實踐有很大的指導(dǎo)作用， 她讓我知道，只有在正確的理論指引下，才能設(shè)計出合乎實際需要的硬件電路。 學(xué)會了高效率的查閱資料、運用工具書、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。我發(fā)現(xiàn)，在我們所使用的書籍上有一些知識在實際應(yīng)用中其實并不是十分理想，各種參數(shù)都需要自己去調(diào)整。偶爾還會遇到錯誤的資料現(xiàn)象，這就要求我們應(yīng)更加注重實踐環(huán)節(jié)。 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年所學(xué)知識的一次運用和檢閱，同時對自學(xué)能力提出很高的要求，所以平時的學(xué)習(xí)離開思考，就是嚴重的錯誤，我們學(xué)習(xí)不應(yīng)該有偏科現(xiàn)象，各方面的知識都應(yīng)該要接觸，這樣做才能為畢業(yè)設(shè)計打下基石。 其次衷心感謝各位同學(xué)的幫助。 最后，向關(guān)心、幫助和支持我的所有老師、親人和朋友在次表示我最衷心的感謝。 感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位教授、專家！ 參考文獻 [1] 孫育才， MCS51 系列單片微型計算機及其應(yīng)用，第 4 版，東南大學(xué)出版社， 2021 [2] 王慶， Protel 99 SEamp。DXP 電路設(shè)計教程，電子工業(yè)出版社， 2021 [3] 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分，第 4 版，高等教育出版社 ,2021 [4] 劉軍，單片機原理與接口技術(shù)，華東理工大學(xué)出版社， 2021 [5] 賴壽宏，微型計算機控制技術(shù)，機械工 業(yè)出版社， 2021． [6] 李中望，一種智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計方案，安防科技， 2021 [7] 王忠民，基于單片機的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報警器設(shè)計，現(xiàn)代電子技術(shù)，2021， 27（ 10） [8] Atmel Corporation 8bit Microcontroller with 8K Bytes InSystem Programmable Flash AT89S52 [9]李廣弟．單片機基礎(chǔ)［ M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1994． [10]梁亞光．單片機的 Modem通訊［ 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毛石基礎(chǔ)，砂漿采用 M10 水泥砂漿。一、二、三、四層墻體采用 M10 混合砂漿砌筑 MU15 多孔磚；五層以上采用 混合砂漿砌筑 MU15 多孔磚。 本工程結(jié)構(gòu)中使用主要材料：鋼材： I 級鋼，