【正文】 表 2— 1 單片機功能比較表 火災檢測傳感器的選擇 常用的火災探測器有以下幾種： （ 1）溫感型火災 探測器 火災發(fā)生時 物質(zhì) 燃燒會產(chǎn)生大量的熱量， 當環(huán)境溫度升高時，熱敏電阻的阻值會隨之發(fā)生變化，電阻阻值的變化使輸出電壓發(fā)生變化，這樣就把 溫度的變化轉(zhuǎn)換為電 壓信號 的變化，溫度和輸出電壓之間形成一一對應(yīng)的線性關(guān)系 [16]。離子感煙探測器通過改變感煙室里面自由電子的濃度來判斷火災情況的 [16]。感光型火災 探測器 就是通過響應(yīng)火災 發(fā)生時 產(chǎn)生的光 照強度 特性，即火焰的光 照 強度和閃爍頻率，來觸發(fā)報警系統(tǒng) 報警 的 裝置 [16]。 型號 VDD ROM RAM EEPROM I/O A/D 接口 （ SPI/IIC） UART 51單片機 ~5.5 4K 128B 32 √ HT66FU50 ~5.5 8K 384B 256x8 34 12bit8 √ √ 第二章 火災報警系統(tǒng)整體方案設(shè)計 5 報警裝置的選擇 報警裝置分為現(xiàn)場聲光報警和遠程手機報警，現(xiàn)場聲光報警采用報警燈和廣播喇叭，如果現(xiàn)場為防爆區(qū)，則需使用防爆燈或防爆型廣播喇叭，家庭中一般使用普通的即可，由于條件限制，我在本次畢業(yè)設(shè)計中緊使用不同顏色的 LED 燈作為指示燈光，其原理與報警燈一樣，而且 LED 燈用單片機做控制相對方便，廣播選用小型蜂鳴器做代替，雖然達不到真實的語言報警效果，但同樣會發(fā)出滴滴的報警聲，可通過單片機編程實現(xiàn)不同頻率的聲音效果。其使用方便，操作簡單已在各種遠程控制領(lǐng)域廣泛使用，包括遠程監(jiān)控，遠程抄表等領(lǐng)域 [11]。就是利用二氧化錫在高溫 情況 下遇到 甲烷、乙烷等可燃氣體 時，電阻會急劇減小的原理制備的 [4]。 凡是可以燃燒的，都能夠檢測；凡是不能燃燒的，傳感器都沒有任何響應(yīng) [11]。 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 6 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機硬件電路的設(shè)計 HT66FU50 單片機概述 HT66FU50 單片機具有 多通道 12 位分辨精度的 A/D 轉(zhuǎn)換器 ，全雙工異步串行口，PWM 及單脈沖輸出，定時器 [17]，外部中斷等重要功能詳細特性如下（引自合泰單 片機HT66F 系列數(shù)據(jù)手冊）： 特性 ? 工作電壓： fSYS=8MHz： ～ fSYS=12MHz： ～ fSYS=20MHz： ～ ? VDD=5V，系統(tǒng)時鐘為 20MHz 時，指令周期為 s ? 五種振蕩模式： 外部晶振 HXT 外部 RC ERC 內(nèi)部 RC HIRC 無需外接元件 ? 查表指令 ? 63 條指令 ? 多達 12 層堆棧 ? 位操作指令 2. 周邊特性 ? Flash 程序存儲 ? RAM 數(shù)據(jù)存儲： ? EEPROM 存儲器： ? 看門狗定時器功能 ? 多達 50 個雙向 I/O 口 ? 4 個軟件控制 SCOM 口 1/2 bias LCD 驅(qū)動 ? 雙比較器功能 ? 低電壓復位功能 ? 低電壓檢測功能 ? 多種封裝類型 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下 圖 3— 1 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 8 圖 3— 2 單片機封裝圖 圖 3— 3 單片引腳功能圖 1 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 圖 3— 4 單片引腳功能圖 2 單片機外部時鐘電路 晶振作為單片機的心臟，在單片機工作中起著相當重要的作用 ，將晶體 跨接 至 OSC1 和 OSC2，為保證某些低頻率的晶體振蕩和陶瓷諧振器的振蕩頻率更精準，連接兩個小容量電容 C9和 C10到放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，本設(shè)計中使用石英晶體，電容的容值設(shè)定為 22uF[17]如圖 33所示。 復位是在單片機上電以后 ，經(jīng)過短暫的延遲，內(nèi)部硬件電 路使得單片機處于預期的穩(wěn)定狀態(tài)并開始執(zhí)行第一條程序指令。由于復位引腳與 ，復位功能必須使用配置選項選擇。 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 10 圖 3— 3 晶振電路與復位電路 前端信號采集電路設(shè)計 可燃氣體檢測傳感器信號采集電路 由于傳感器發(fā)出的模擬信號比較微弱，因此需要將信號進行放大處理，并濾除雜波的干擾，將最后得到的信號輸入單片機的 AD 轉(zhuǎn)換接口，下圖為信號放大和濾波電路。 圖 35 煙霧傳感器信號采集電路 短信模塊與單片機接口電路設(shè)計 短信模塊工作原理 模塊要求 12V/500mA 供電，與計算機或單片機通過串口通信，波特率 9600bps，通過 SIM 卡座來安裝 SIM 卡。常見指令表如下： AT+CSMS 選擇消息業(yè)務(wù) AT+CPMS 選擇短消息存儲區(qū) AT+CMGF 選擇消息格式 AT+CNMI 新消息提示 AT+CMGR 讀取短消息 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 12 AT+CMGL 列舉短消息 AT+CMGS 發(fā)送短消息 AT+CMGW 向內(nèi)存寫入消息 AT+CMGD刪除短消息 AT+CSCA設(shè)置短消息中心地址 AT+CSCB 選擇廣播消息類型 TTL 轉(zhuǎn) RS232 電路 GSM 模塊含有一個標準的 RS232 接口，與單片機進行通信， RS232 的低電平范圍為3V~15V 高電平的范圍為 3V~15V，而 TTL 輸出低電平小于 高電平大于 ，二者電平并不匹配，因此需要做 TTL 轉(zhuǎn) 232，采用 MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片 [4]，電路如圖 36所示。 由于蜂鳴器的工作電流比較大而單片機 I/O 口的拉電流相對較小，直接驅(qū)動將會對單片機的 I/O 造成損害，所以采用三極管作為開關(guān)，間接驅(qū)動方式 。 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 14 圖 3— 8 蜂鳴器驅(qū)動電路 狀態(tài)指示燈及控制鍵電路 設(shè)置 4 個狀態(tài)指示燈和四個控制按鍵，四個指示燈 D1~D4 可選四種不同顏色（紅，黃，綠，藍），綠色表示正常運行，黃色表示故障狀態(tài)或斷電狀態(tài)（可由太陽能電池應(yīng)急），紅色閃爍為火災報警，藍色閃爍為可 燃氣體泄露，風別由單片機的 PA0~PA3 口控制，四個按鍵 S1~S4，分別控制風機的開啟關(guān)斷、窗戶的打開關(guān)閉和手動報警，風別由單片機的 PA4~PA7 口控制。 1602 與單片機的連接如圖 310 所示： 圖 3— 10 1602 連接電路圖 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 16 排煙風機與窗磁的驅(qū)動電路設(shè)計 排煙風機用兩個直流電機所代替，窗戶連桿的帶動考慮到需精確控制，選用步進電機作為動力源。此芯片可以驅(qū)動兩個小功率的直流電機。 OUT1~OUT4 接兩臺直流電機 [14]。 第三章 火災自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 17 圖 3— 12 步進電機驅(qū)動電路 轉(zhuǎn)換技術(shù)說明 HT66FU50 單片機自帶一個多通道的 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以直接接入外部模擬信號并直接將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成 12 位的數(shù)字量，所以無需外加 AD 轉(zhuǎn)換芯片和 AD 轉(zhuǎn)換電路，只需做軟件編程即可實現(xiàn)模擬量的處理。 圖 3— 13 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖 C11 0 0 n FC22 2 u FC31 0 0 n FC42 2 u FC 2 ( 1 )C 4 ( 1 )C51 0 0 n FC61 0 0 n FD11 N 4 0 0 1D21 N 4 0 0 1D31 N 4 0 0 1D41 N 4 0 0 1D51 N 4 0 0 1D61 N 4 0 0 1D71 N 4 0 0 1D81 N 4 0 0 1A+B+ABA+ B+I N 15I N 27E N A6O U T 12O U T 23E N B11O U T 313O U T 414I N 310I N 412S E N S A1S E N S B15G N D8VS4V C C9 U1L 2 9 8+ 8 8 . 8A B第四章 軟件部分設(shè)計 18 第四章 軟件部分設(shè)計 為了方便程序的編寫和調(diào)試以及系統(tǒng)的維護，采用了模塊畫的程序設(shè)計，即每個模塊含有一個子程序，在主程序里面調(diào)用各子程序，例如： 1602 顯示子程序，需要 1602顯示時調(diào)用改子程序的顯示子函數(shù)，由其他服務(wù)子函數(shù)提供 1602 的讀寫狀態(tài)和顯示位置等。 主程序流程圖 圖 4— 1 主程序流程圖 液晶顯示器 1602 軟件部分設(shè)計 顯示器編程原理 1602LCM 有 16 個引腳，其中包含 8條數(shù)據(jù)線、 3 條控制線（讀寫選擇、寄存器選擇、第四章 軟件部分設(shè)計 19 使能信號端）和 3 條電源線，兩條 LED 背光電源，通過單片機寫入模塊的命令和數(shù)據(jù)，就可對顯示地址和顯示內(nèi)容做出選擇。 圖 4— 2 1602 寫數(shù)據(jù)時序圖 圖 4— 3 1602 讀數(shù)據(jù)時序圖 第四章 軟件部分設(shè)計 20 程序流程圖 圖 4— 4 1602 顯示程序流程圖 初始化程序 void lcd_1602_init(void) //初始化 1602 液晶 { lcd1_602_wr_cmd(0x06)。 //設(shè)定兩列 (功能設(shè)置 ) Lcd_1602_wr_cmd(0x0c)。 //清屏的指令應(yīng)該在液 晶初始化最后面一行 (清顯示 ) } 第四章 軟件部分設(shè)計 21 步進電機工作原理及程序設(shè)計 步進電機工作原理 步進電機由脈沖控制，給它發(fā)出一定的脈沖順序就可以使其轉(zhuǎn)動，改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動方向，步進電機正反轉(zhuǎn)驅(qū)動時序脈沖如表 41 所示： 表 4— 1 步進電機脈沖時序表 步進電機驅(qū)動子程序 char count=0,i=0。 unsigned char code2[4]={0x03,0x06,0x0c,0x09}。 void main() { MCU_init()。 timer0_init()。 while(1)。 IN1 IN2 IN3 IN4 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 第四章 軟件部分設(shè)計 22 _t0af = 0。 PA=code1[i]。 } _emi = 1。 //屏蔽 pa7pa0 的 A/D 輸入功能 _cp0c = 0。 //屏蔽 pa pc pc3 三個 I/O 口的比較器 1 輸入和出功能 _prm2 = 0x02。 //使能 TP0_0(TM0，即 PWM 輸出功能 ) _tmpc1 = 0。 //選擇 512 個 TM0 時鐘周期 _tm0c1 = 0xac。 //簡易型 TM(TM0 CCRA 低字節(jié)寄存器 )先寫低字節(jié) _tm0ah = 0x00。 //啟動定時器 0(TM0C0 寄存器的 bit3 位 ) _t0ae = 1。 //允許多功能中斷 0，多功能中斷包括 TM中斷 (INTC1 寄存器 bit1 位 ) _emi = 1。 AD轉(zhuǎn)換時序圖如下所示： 第四章 軟件部分設(shè)計 23 圖 4— 5 AD 轉(zhuǎn)換時序圖 A/D 轉(zhuǎn)換步驟 ADCR1中 的 ADCK2— ADCK0位，選擇所需 A/D轉(zhuǎn)換的時鐘 [17]。 ADCR1寄存器 和 ADCR0 寄存器中的 ACS4— ACS0 位， 即可 選擇連接至內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器的通道 [17]。 總中斷控制位 EMI，使其 置位為“ 1” , 以及 A/D 轉(zhuǎn)換器中斷位 ADE置位為“ 1”[17]。 該位需初始化為“ 0” [17]。當此位成為邏輯低 電平 時，表示轉(zhuǎn)換過程已經(jīng) 結(jié)束 。另一種方法是，若中斷使能且堆棧未滿，則程序等待 A/D 中斷發(fā)生。 第四章 軟件部分設(shè)計 24 按鍵檢測及聲光