【正文】 功能要求 (1)時鐘 電路 AT89C51 內(nèi)部有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路， XTAL1和 XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。 內(nèi)部方式時鐘電路 與 AT89C51 單片機連接 如圖 310 所示。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。電容值在 530PF 之間選擇。 中斷系統(tǒng) 中斷技術(shù)是計算機一項很重要的技術(shù)。中斷系統(tǒng)的功能主要為了解決快速的 CPU 與慢速的外設間的矛盾。 MCS— 51 系列單片機中，不同類型的單片機，其中斷源數(shù)量不同。 5 個中斷源分為 2 個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷嵌套， IE 控制 CPU 是否響應中斷請求。 (1)系統(tǒng)的基本組成 MCS51 系列單片機有 5 個中斷源。 MCS51 的中斷系統(tǒng)由 4 個與中斷有關的特殊功能寄存器(TCON、 SCON 的相關位作中斷源的標志位 )、中斷允許控制寄存器 IE、中斷優(yōu)先級管理 (IP 寄存器 )和中斷順 序查詢邏輯電路等組成。其中 、 為外部中斷源，其中斷請求信號分別由 、 引腳輸入，可選擇低電平有效或下降沿有效 (由 和 設置 )。串行口發(fā)送 /接收共用一個中斷源。標志位分別為IE0、 IE TF0、 TF TI/RI。 EA=1,開 CPU 中斷；開某個中斷源中斷時，還需將對應中斷源的中斷允許位 (EX0、 ET0、EX ET ES)置位。 ④中斷優(yōu)先級： MCS51 單片機中斷分二級，即高級和低級。對于同級中斷源，由內(nèi)部硬件查詢邏輯來確定響應次序。因此，使用時一般在此地址單元中存放一條跳轉(zhuǎn)指令，當 CPU 響應中斷時，使單片機自動執(zhí)行相應入口地址的跳轉(zhuǎn)指令，然后再通過該跳轉(zhuǎn)指令跳至到用戶安排的中斷服務程序的入口處。中斷源的入口地址分別為： 外部中斷 0 中斷： 0003H 最高級 TO 定時器 0 中斷： 000BH 外部中斷 1 中斷： 0013H 火災報警系統(tǒng)設計 19 T1 定時器 1 中斷： 001BH 串行口輸入 /輸出中斷： 0023H 最低級 (2)中斷控制部分的功能 8051 單片機中斷控制部分由 4 個專用寄存器組成，他們的功能分述如下： ①中斷請求標志寄存器。 ②中斷開放和屏蔽 MCS51 單片機中，設有一個專用寄存器 IE（稱為中斷允許寄存器）。 ③中斷優(yōu)先級設定 MCS51 單片機的中斷分為 2 個優(yōu)先級，每個中斷源的優(yōu)先級都可以通過中斷優(yōu)先級寄存器 IP 中的相應位來設定。 2)一種中斷一旦得到響應，與它同級的中斷不能再中斷它。 CPU 在執(zhí)行 RETI 或讀寫 IE 或 IP 之后，不會馬上相應中斷請求，至少要在執(zhí)行其它一條指令之后才會響應。 ⑥中斷處理 過程 中斷處理過程分為三個階段，即中斷響應、中斷處理和中斷返回。 8051 單片機的中斷響應與中斷返回由 CPU硬件自動完成，而中斷處理由軟件完成。 聲光報警模塊 數(shù)碼顯示部分選用 BS212 共陰數(shù)碼管，報警電路選用一片KD9561 及放大器、揚聲器來構(gòu)成。聲音信號由專門的語音芯片 PB2130UP002A提供，由 單片機的 控制。由于該報警器約需 10mA 的驅(qū)動電流，因此，選擇 TTL 系列集成電路7406 或 7407 低電平驅(qū)動。 火災報警系統(tǒng)設計 21 圖 311 聲音報警接口 LED 顯示器 由 P2 口的 ~ 分別控制 BS212 共陰數(shù)碼管，予以進行光報警并顯示著火的 煙霧傳感器探頭號 。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入低電平的則不點亮。因此，提供給 LED 顯示器的字型代碼正好一個字節(jié)。其 與 AT89C51 單片機控制器的連接圖如下圖 312。8243 為 24 腳的雙列直插式芯片，其與 AT89C51 連線如圖 313所示。由于各端口均為 4 位，因此十分適宜用于 BCD 碼的輸入 /輸出。 8243 芯片的 P2 口 (～ )為控制及信號端口，其有兩個作用，一是傳送設置芯片各端口工作方式的命令及端口地址，二是傳送經(jīng)芯片輸入 /輸出的數(shù)據(jù)。 表 31 8243芯片 P2口傳送控制命令時各位的定義 火災報警系統(tǒng)設計 23 表 31 中的“或”、“與”方式是指分別把輸出的數(shù)據(jù)同被 尋址端口的內(nèi)容進行“邏輯或”及“邏輯與”運算后再寫入該端口。 PROG 信號的控制作用可用圖 314 所示的芯片輸入 /輸出時序圖予以說明。由于 P4～ P7端口的輸出具有鎖存功能，則在 PROG 的上跳沿后輸出 的數(shù)據(jù)將一直保持在相應的端口上；但輸入無鎖存，因此要求外部輸入的數(shù)據(jù)在 PROG 為低電平時需保持有效，僅在完成數(shù)據(jù)的輸入后才可予以撤除。 因為本設計的 整個系統(tǒng)必須 24 小時連續(xù)工作，并要保證在市電突然停止供電的一定時間內(nèi)保持系 統(tǒng)正常工作，所以系統(tǒng)采用雙電源火災報警系統(tǒng)設計 24 供電模式 ，即 主供電模式 和從供電模式。 單片機 檢測到火災信息后，應該能夠自動切斷主電源，進入從電源供電模式。 由于火災 報警系統(tǒng)的連線要求是 24V 電壓，所以電源系統(tǒng)選擇的是能輸出 24V 和 5V 的穩(wěn)壓電源模塊以及 24V 備電 蓄 電池。 (2)檢測電池部分電壓情況并及時報告故障。 (4)根據(jù)第 3 點的要求，需要知道蓄電池充放電來由，見圖 315所示。 電源電路板設計圖如圖 316 所示。本設計中的消防聯(lián)動裝置用的是電磁閥控制，其工作原理簡單，操作簡單，經(jīng)濟實用。 用單片機 AT89C51 控 制 24V 直流電磁換向閥運動，信號通過單片機端口送出，經(jīng)三極管的開關 放大 作用，接直流固態(tài)繼電器，然后接負載，因為電磁閥是感性負載，其兩端并聯(lián)一個二極管 。在實際工程應用中，應根據(jù)情況再做變化 。其流程圖如圖 41 所示。根據(jù)流程圖編程如下所列。 查找報警點子程序 查找報警點子程序要完成三項任務：第一項任務是判斷當前讀的是 8243 四個口中的哪一個；第二項任務是判斷這個口所在的片；第三項任務是判斷這個口有哪幾個點不為零。程序流程如圖 43 所示。 火災報警系統(tǒng)設計 30 圖 44 顯示及報警子程序 聯(lián)動消防 CPL RET 火災報警系統(tǒng)設計 31 延時子程序 DELAD1: MOV R5,04H ；延時子程序 1 DELAD2: MOV R6,0F0H DELAD3: MOV R7,0F7H DELAD4: NOP NOP DJNZ R7, DELAD4 DJNZ R6, DELAD3 DJNZ R5, DELAD2 RET DELAD5: MOV R5,02H ；延時子程序 2 DELAD6: MOV R6,0FFH DJNZ R6,$ DJNZ R5,DELAD6 火災報警系統(tǒng)設計 32 5 總結(jié) 全文工作 總結(jié) 本文的設計是 基于 AT89C51 單片機的火災報警控制系統(tǒng)， 在該系統(tǒng)的研究和設計中主要作了下列具體工作： (1)系統(tǒng)硬件設計：信息采集轉(zhuǎn)化部分，涉及到了傳感器、電路等方面的相關知識；單片機應用系統(tǒng)硬件設計，涉及到了單片機I/O 口擴展等相關知 識；外圍電路以及電源部分設計，均涉及到了電子電路方面的相關知識。 在設計過程中，筆者遇到的最大的困難在于軟件和細節(jié)問題的設計和考慮。 面對做細節(jié)問題，常常無從下手。 畢業(yè)設計的全過程，一直都存在心理障礙，但在 王軍 老師的耐心教導下，在同學 同伴的幫助下，我一直 努力著。 系統(tǒng)展望 在本次設計中，由于采用了特定型號的 離子感煙傳感器以及與之相配套的專用集成 電路，輸出的是開關量信號，省去了 A/D 轉(zhuǎn)換這個看似必有的環(huán)節(jié)，使得本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的火災 報警系統(tǒng)有著很大的不同。 當然，在工程設計與現(xiàn)場裝配中，還是有一些問題有待今后進一步的研究、探討和實現(xiàn) 。嚴格來說，由于作業(yè)現(xiàn)場其他信號的火災報警系統(tǒng)設計 33 干擾，其控制精確 性還存在一定的缺陷，突出表現(xiàn)為漏報和誤報，需要今后進一步研究。 火災報警系統(tǒng)設計 34 致謝 本次畢業(yè)設計能在規(guī)定的時間內(nèi)順利完成，與自身的努力固然密切相關，但是，倘若沒有 王 老師的悉心指導 ,沒有志同道合的同學的熱心幫助，要想在此時看到完整成果，自己都不敢相信 。在畢業(yè)設計 的幾個 個月中 , 他對我出現(xiàn)的錯誤給予了及時指正 ,并進行了熱心的指導 , 同時還提出了許多寶貴的意見 和建議，使得我能較好地完成我的畢業(yè)設計。我希望在此衷心感謝這位幫助我的老師。在此，謹向所有關心和幫助我們完成 畢業(yè)設計的 學院的領導和老師們致以深深的謝意。 目前，我的 畢業(yè)設計已經(jīng)順利完工，這里面也蘊涵著他 的功勞。 火災報警系統(tǒng)設計 35 參考文獻 [1] 劉文濤 .單片機應用開發(fā)實例 .北京 :清華大學出版社 ,2020 [2] 陳有卿 .報警集成電路和報警器制作實例 .北京 :人民郵電出版社 2020 [3] 徐愛卿 .單片微型計算機應用和開發(fā)系統(tǒng) .北京 : 北京航空航天大學出版社 ,2020 [4] 黃繼昌 .實用報警電路 .北京 :人民郵電出版社 ,2020 [5] 李廣弟 .單片機基礎 .北京 :北京航空航天大學出版社 ,2020 [6] 而師瑪