【正文】 .................. 28 本章總結(jié) .............................................................................................. 29 結(jié)論 ..................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 32 致謝 ..................................................................................................................... 34 附錄 1 .................................................................................................................. 35 附錄 2 .................................................................................................................. 38 附錄 3 .................................................................................................................. 41 附錄 4 .................................................................................................................. 49 第 1 章 緒論 1 第 1章 緒論 課題背景 隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們己不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對(duì)家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭及住宅小區(qū)，并迅速在世界各地發(fā)展起來(lái)。 國(guó)家建設(shè)部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應(yīng)實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智能化要求，其中 包括實(shí)行安全防范系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理：住宅的火災(zāi)、有害氣體泄漏實(shí)行自動(dòng)報(bào)警； 其中 火 災(zāi)報(bào)警 最為常見，該 系統(tǒng)應(yīng)是以煙、溫及可燃?xì)怏w等探測(cè)器為主體。 火災(zāi)探測(cè)技術(shù) 火災(zāi)作術(shù)為一種在時(shí)空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災(zāi)害，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)安全構(gòu)成了極大的威脅。 火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)非常復(fù)雜的非平穩(wěn)過(guò)程，它除了 自身的物理化學(xué)變化以外還會(huì)受到許多外界的千擾，火災(zāi)一旦產(chǎn)生便以接觸式 (物質(zhì)流 )和非接觸式〔能量流 )的形式向外釋放能量。非接觸式如聲音、輻射等。各種探測(cè)器對(duì)應(yīng)的火災(zāi)物理參量及探測(cè)器 [1]。相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，如傅立葉近紅外光譜技術(shù)弱信號(hào)處理技 術(shù)、低功耗 MCU 技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了傳統(tǒng)探測(cè)技術(shù)的改進(jìn)，使得傳統(tǒng)探測(cè)器在技術(shù)和性能上有了顯著的提高。 在社會(huì)信息化進(jìn)程日益發(fā)展的今天，信息技術(shù)應(yīng)用已滲透到人類生存、活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，在建筑領(lǐng)域，人們的現(xiàn)代生活、工作對(duì)居住和辦公的建筑環(huán)境不僅要求舒適健康、安全可靠、高效便利，同時(shí)還要適應(yīng)信息化社會(huì)運(yùn)用科技手段和設(shè)備的要求火災(zāi)報(bào)警探測(cè)智能是通過(guò)探測(cè)器中 的微處理器進(jìn)行的，它不但對(duì)火災(zāi)信號(hào)直接進(jìn)行檢測(cè)、分析和信號(hào)處理，而且對(duì)環(huán)境 智能化住宅 防火報(bào)警系統(tǒng) 的變化可及時(shí)做出響應(yīng)，并利用軟件中建立的算法進(jìn)行綜合比較，自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，做出恰當(dāng)?shù)闹悄芘袛啵槐O(jiān)控智能則是由探測(cè)器中計(jì)算機(jī)自身的軟件 (程序塊 )來(lái)完成的，監(jiān)控程序周期地運(yùn)行，使系統(tǒng)始終保持良好的使用和維護(hù)狀態(tài)。目前歐美已有一些國(guó)家正在大力燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 研 究無(wú)線火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，這種產(chǎn)品在我國(guó)也會(huì)發(fā)展成為主流。各種類型的單片機(jī)也根據(jù)社會(huì)的需求而開發(fā)出來(lái)。由 于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應(yīng)用到任何電子系統(tǒng)中去。 論文的研究目的及意義 目的：隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災(zāi)發(fā)生的頻率越來(lái)越高。消防部門的統(tǒng)計(jì)顯示，在所有的火災(zāi)比例中，家庭火災(zāi)已經(jīng)占到了全國(guó)火災(zāi)的 30%左右。在現(xiàn)代城市家庭里，許多人因不懂家庭安全常識(shí)引起火災(zāi)事故，使好端端的幸福家庭眼間毀于一旦 ， 有的導(dǎo)致家破人亡 ， 而且一旦發(fā)生居民家庭火災(zāi) ， 處置不當(dāng)、報(bào)警遲緩 ， 是造成人員傷亡的重要因素。這就是我們研究聲光報(bào)警器的目的。 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外都是大型火災(zāi)的發(fā)生，火災(zāi)已經(jīng)引起了全世界 的關(guān)注。聲光報(bào)警器對(duì)防家庭火災(zāi)，減少火災(zāi)損失具有現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)調(diào)查，在最近發(fā)生火災(zāi)的大多數(shù)房屋都沒有安裝報(bào)警器。 論文的內(nèi)容 第一章 本章本主要介紹了聲光報(bào)警器的發(fā)展史及發(fā)展趨勢(shì)。還有論文研究的目的和意義進(jìn)行了簡(jiǎn)單的解釋。繼而概括出整個(gè)設(shè)計(jì)的主要思想和確定出設(shè)計(jì)方案。在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，我們主要從它的主控電路 80C51（單片機(jī)的復(fù)位電路、時(shí)鐘電路）的設(shè)計(jì)和外圍電路（聲光報(bào)警電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路）的設(shè)計(jì)來(lái)具體介紹。 第四章 軟件實(shí)現(xiàn) 本章是論文的軟件部分。還有程序的編寫過(guò)程，對(duì)程序做了相應(yīng)的注釋。在運(yùn)行環(huán)境中我們調(diào)試的步驟以及在運(yùn)行中出第 1 章 緒論 3 現(xiàn)的問題及解決的方法。 本章總結(jié) 本章結(jié)主要介紹的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的背景。知道什么是火災(zāi)探測(cè)技術(shù)和火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的目的及意義。以及火災(zāi)探測(cè)器 報(bào)警是如何實(shí)現(xiàn)的和 今后的發(fā)展趨勢(shì)。最后對(duì)本次論文描述了大體 概括分出章節(jié)。所以，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，首先要進(jìn)行廣泛的市場(chǎng)調(diào)查，了解該系統(tǒng)的時(shí)常應(yīng)用概況，以分析系統(tǒng)當(dāng)前存在的問題，研究系統(tǒng)的時(shí)市場(chǎng)前景，確定市場(chǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)的目的和目標(biāo)。 根據(jù)論文的設(shè)計(jì)要求： （ 1） 、熟悉 Keil 編程環(huán)境； （ 2）、熟悉有關(guān)探測(cè)器 的理論知識(shí)； （ 3）、給出設(shè)計(jì)方案； 此次的設(shè)計(jì)先從硬件設(shè)計(jì)上著手。確定出方案設(shè)計(jì)中需要的硬件設(shè)備。包括應(yīng)該采集的信號(hào)種種類、數(shù)量、范圍，輸出信號(hào)的匹配和轉(zhuǎn)換，傳感器的選擇，技術(shù)指標(biāo)的確定等。其中包含了我們大學(xué)四年中所學(xué)到的相關(guān)知識(shí)，并且查閱相關(guān)的電工技術(shù)，傳感器技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)去設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的聲光報(bào)警系統(tǒng)類的書籍。當(dāng)周圍的環(huán)境達(dá)到我們?cè)O(shè)定的數(shù)值時(shí)，聲光傳感器把被測(cè)的物理量作為輸入?yún)?shù)，轉(zhuǎn)換為電量（電流、電壓、電阻等等）輸出。通常傳感器輸出的電信號(hào)是模擬信號(hào)（已有許多新型傳感器采用數(shù)字量輸出）。而我們選擇前者，不需要用放大器，選擇數(shù)值符合 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級(jí)，這樣就可以簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)置。此時(shí)，揚(yáng)聲器將發(fā)出高、低交替的2 種叫聲，同時(shí)二極管發(fā)光，這就達(dá)到了聲光報(bào)警的效果。整個(gè)設(shè)計(jì)由 5 大部分構(gòu)成：聲光傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 80C51 單片機(jī)、聲光報(bào)警電路 、 LCD 顯示 。聲光報(bào)警模塊由單片機(jī)和報(bào)警電路組成，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)不同的聲光報(bào)警功能。它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測(cè)。 本章總結(jié) 本章主要對(duì)次子 設(shè)計(jì)做個(gè)任務(wù)分析。對(duì)設(shè)計(jì)有個(gè)大體思路。第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 主控電路設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)中最核心的器件是單片機(jī) 80C51，它一方面控制 A/D 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，另一方面，將采集到的數(shù)字電壓值經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到相應(yīng)的二進(jìn)制代碼，與設(shè)定的值作比較。 單片機(jī) 80C51系列 80C51 系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成。 由此可見， 80C51已經(jīng)成為事實(shí)上的單片機(jī)主流系列。 它 采用 COMS工藝，是一種低功耗、高性能的，與 INTEL 8051系列單片機(jī)完全兼容的 8位微控制器。 單片機(jī) 80C51的基本結(jié)構(gòu) 80C51 的基本結(jié)構(gòu)如圖 31 所示 圖 31 80C51 的基本結(jié)構(gòu) 由圖可見， 80C51 單片機(jī)主要由以下部分組成： （ 1） CPU 系統(tǒng) 8 位 CPU，含布爾處理器；時(shí)鐘電路；總線控制邏輯。 （ 3） I/O 口和其他動(dòng)能單元 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 12345678RST91011121314151617XTAL118XTAL219GND20VCC403938373635343332EA/VPP31ALE/PROG30PSEN29212223242528272680C514 個(gè)并行 I/O 口； 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； 1 個(gè)全雙工異步串行口；中斷系統(tǒng)（ 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)） 。這里僅介紹常用的總線型 DIP40 封裝。 圖 32 單片機(jī) 80C51 的封裝及引腳 40 個(gè)引腳按引腳功能大致可分為 4 個(gè)種類：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 (3) 控制線 ： 控制線共有 4 根 ALE/PROG： 地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ALE 功能：用來(lái)鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 8 PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳 輸入編程脈沖。 RST/VPD： 復(fù)位 /備用電源。 VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 (4) I/O 線 ： 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口， P0、 P P P3 口，共 32 個(gè)引腳。 單片機(jī) 80C51的時(shí)鐘 (1)振蕩器和時(shí)鐘電路 80C51 內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時(shí)鐘脈沖，外部還需附加電路。 a 內(nèi)部時(shí)鐘 方式 利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳 XTALl 和 XTAL2 兩端跨接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。為減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳 XTALl 和 XTAL2 靠近。 HMOS 和 CHMOS 單片機(jī)外時(shí)鐘信號(hào)接入方式不同。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 VCCRSTGND10ufVCC80C51 80C51VCCRSTGND10uf復(fù)位按鍵51VCC 表 34 80C51 外部時(shí)鐘接入方法 單片機(jī) 80C51的復(fù)位 在整個(gè)聲光報(bào)警系統(tǒng)中，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)先復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng) 在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位。 因而，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電復(fù)位和上電 按鍵均有效的復(fù)位兩種。 上電復(fù)位 上電復(fù)位利用電容器的充電實(shí)現(xiàn)。圖中給出了復(fù)位電路參數(shù)。 上電要求接通電源后 ，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位操作。 RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（ 2 個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。 芯片類型 接線方法 XTAL1 XTAL2 HMOS 接地 接片外時(shí)鐘脈輸入端（引腳需接上拉電阻） CHMOS 接片外時(shí)鐘脈輸入端 懸空 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 11 圖 35 上電復(fù)位電路 圖 36 電 +按鍵復(fù)位電路 復(fù)位狀態(tài)： 初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0～ R7）的狀態(tài)，復(fù)位后 80C51 片內(nèi)各特殊功能寄存器的狀態(tài)如表所示，表中“ x” 為不定數(shù)。復(fù)位后， P0～ P3 口輸出高 電平且使這些雙 向口皆處于輸入狀態(tài)，并將 07H 寫入堆棧指針 SP，同時(shí)將 PC 和其余專用寄存器清 0。所以，單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可使其復(fù)位后重新運(yùn)行。（ NIS09 聲光傳感輸出電壓是 +， A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入量程是 0～ +10V） 聲光傳感器主要有以下兩種： (1)散射式 在發(fā)光管和光敏電阻之間設(shè)置遮光屏，無(wú)聲光時(shí)光敏元件接收不到 號(hào)，有聲光時(shí)使光敏元件發(fā)出信號(hào)。有聲光時(shí)，微粒將離子吸附，而且離子本身也吸收 a 射線，其結(jié)果是離子 Ik 減小。 在本次