【正文】 功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī) AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的要求，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在033M 之間?？梢栽?4V到 寬電壓范圍內(nèi)正常工作。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的具體情況，采用雙列直插 DIP40 封裝。由于 AD590 是電流型溫度傳感器，它的輸出同絕對(duì)溫度成正比，及 1? A∕ K，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 的輸入要求是電壓量，所以在 AD590 的負(fù)極接出一個(gè) 10 千歐 的電阻 R1 和一個(gè) 100 歐 的可調(diào)電阻 W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC080。這樣便于 A/D 轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)。 氣體傳感器 TGS202 火災(zāi)中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO， TGS202 氣體傳感器能探測(cè) CO2 ， CO，甲烷，煤氣等多種氣體，它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測(cè)。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度（如 CO 濃度達(dá)到 ﹪）時(shí)，VA 端獲得適當(dāng)?shù)碾妷海ㄔO(shè)為 3V）。 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 ICM7218 ICM7218 是 INTERSIL 公司生產(chǎn)的一種性能價(jià)格比較高的通用 8 位 L ED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 , 28 腳雙列封裝 ,是一種多功能 L ED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 ,可與多種單片機(jī)接口使用。同樣由單片機(jī)向 ICM7218寫控制字及數(shù)據(jù)，編程部分像給外部 RAM 寫數(shù)據(jù)一樣簡(jiǎn)單。數(shù)據(jù)接收結(jié)束， ICM7218 在掃描控制電路的控制下，按設(shè)定的譯碼模式，以動(dòng)態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動(dòng)器和位控驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)，直到下一個(gè)控制字寫入前，不停地進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示工作。 單片機(jī)外圍接口電路 AT89S52 單片機(jī)外圍接口電路如圖 35 所示，主要包括： ：內(nèi)部時(shí)鐘電路的晶振頻率一般選擇在 4MHZ~12MHZ 之間（該圖 34 ICM7218 引腳圖及內(nèi)部框圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 9 頁(yè) 設(shè)計(jì)選用 6MHZ），外接兩個(gè)諧振電容。 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位采用按鍵高電平復(fù)位，而單片機(jī)在平時(shí)則復(fù)位端為低電平 0. 圖 35 單片機(jī)外圍接口電路 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 10 頁(yè) 信號(hào)處理電路 對(duì)于傳感器輸出的模擬信號(hào)，一般要用運(yùn)算放大器對(duì)其進(jìn)行調(diào)理或放大，以滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬量幅值及極性的要求。電路圖如上圖 36 所示，運(yùn)算放大器接成電壓放大電路。采樣時(shí)，把相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)從 Vi 端送進(jìn) LM324A進(jìn)行放大處理后，從 Vo 端輸出送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路。 A/D 轉(zhuǎn)換電路采用了常用的 8 位 8 通道數(shù)模轉(zhuǎn)換常用芯片 ADC0809，煙霧、溫度傳感器的輸出端分別接到 ADC0809 的 IN0 和 IN1。當(dāng) =0 時(shí)，與寫信號(hào) WR 共同選通 ADC0809。圖中 ADC0809 轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài) 信號(hào) EOC 接到AT89S52 的 INT1 引腳，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成后， EOC 變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。由于 ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，故利用 8051 提供的地址鎖存使能信號(hào) ALE 經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻后獲得時(shí)鐘。電路圖如圖 37 所示。當(dāng)可燃性氣體濃度 或溫度 超過(guò)限定值時(shí)， 將 置為低電平，三極管導(dǎo)通， 揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫報(bào)警 。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 12 頁(yè) 圖 38 聲音報(bào)警電路圖 數(shù)碼 管顯示電路 數(shù)據(jù)采集進(jìn)來(lái)并被成功地由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后，就被傳送到系統(tǒng)的顯示模塊，讓人們更直接地觀察到相關(guān)數(shù)據(jù)。顯示器的第一位顯示所選擇的通道號(hào)，而后三位則顯示該通道傳送進(jìn)來(lái)的相應(yīng)的數(shù)字量。其電路圖如圖 39所示。綠燈亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中沒(méi)有火災(zāi)危險(xiǎn)。紅燈亮表示環(huán)境中煙霧濃度、溫度超過(guò)報(bào)警限值，提醒用戶盡快采取相應(yīng)措施。 4個(gè)按鍵分別接到片。 4 個(gè)鍵定義如下： ： S1 功能轉(zhuǎn)換鍵，按此鍵則開(kāi)始鍵盤控制。 ： S3 減，按此鍵則溫度設(shè)定減少一度或煙霧濃度減少 ％。 報(bào)警器故障自診斷 判斷傳感器電源連接情況。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 15 頁(yè) 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(kāi)始 初始化 傳感器預(yù)熱、故障檢測(cè) 鍵盤處理 報(bào)警限設(shè)置 報(bào)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(guò)報(bào)警限 濃度顯示 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 16 頁(yè) 首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因?yàn)閭鞲衅餍枰A(yù)熱一段時(shí)間才能正常采集煙霧和溫度信息。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。同時(shí)送入顯示器顯示通道及相應(yīng)的數(shù)字量。 主程序初始化流程圖 主程序初始化流程圖如圖 32所示。首先設(shè)定定時(shí)器工作方式，然后開(kāi)系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時(shí)，及時(shí)對(duì)氣體濃度和溫度進(jìn)行采樣。 圖 42 主程序初始化流程圖 濾波子程序 在對(duì)氣體濃度采樣時(shí)，可能會(huì)遇到尖脈沖干擾的現(xiàn)象。如果采用一般的平均值法，則干擾將“平均”到計(jì)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。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機(jī) 干擾。 圖 44 濾波子程序流程圖 線性化子程序 本論文報(bào)警器使用的 TGS202 型傳感器的電阻是隨著可燃?xì)怏w濃度值的升高而降低的，因此輸入單片機(jī)的電壓也是隨之降低的。 在誤差許可范圍內(nèi)，根據(jù)標(biāo)定曲線形狀，以及單片機(jī)處理能力，把曲線分成若干小段，對(duì)每小段分別線性化 根據(jù)分段線性插值法求輸入單片機(jī)的某一電壓值對(duì)應(yīng)的煙霧濃度的 公式如下： 式中， N 為所分區(qū)間個(gè)數(shù)， f(x)為實(shí)際煙霧檢測(cè)濃度， x 為實(shí)際氣體檢測(cè)濃度對(duì)應(yīng)的電壓值， xi是區(qū)間的下限濃度對(duì)應(yīng)電壓值， xi+1是區(qū)間的上限濃度對(duì)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。為防止誤報(bào)，在程序設(shè)計(jì)上，對(duì)煙霧濃度和溫度進(jìn)行快速重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警，以區(qū)別出時(shí)管道中煙霧的泄露，還是由于暫時(shí)打開(kāi)閥門產(chǎn)生的可燃煙霧的微量散失，防止誤報(bào)。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 21 頁(yè) 圖 46 報(bào)警子程序流程圖 N Y N Y Y 開(kāi)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(wèn)題 返回 啟動(dòng)故障報(bào)警 復(fù)位鍵是否按下 煙霧濃度≥ ％或溫度≥ 100℃ 溫度≥ 100℃ N 啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 22 頁(yè) 鍵盤處理子程序 按鍵處理子程序流程圖如圖 47所示。 本論文是在對(duì)煙霧、溫度傳感器和報(bào)警技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，全面比較國(guó)內(nèi)外 同類產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)，合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)儀器的整體設(shè)計(jì)和各個(gè)組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)以 AT89S52 單片機(jī)為核心的火災(zāi)報(bào)警器可以實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、故障自診斷、濃度顯示、報(bào)警限設(shè)置、延時(shí)報(bào)警等功能。 本報(bào)警器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可維護(hù)性好。 但是也存在不少的不足。由于時(shí)間的關(guān)系，系統(tǒng)中本應(yīng)具有的串行通信的功能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，而只是實(shí)現(xiàn)了煙霧濃度、溫度顯示及按鍵控制。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，更加深入的理解和掌握了這方面的知識(shí)，對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)也更加深入，使自己對(duì)本專業(yè)更加的熱愛(ài)，對(duì)本科階段四年的學(xué)習(xí)做了進(jìn)一步的總結(jié)，更加明確了自己學(xué)習(xí)的目標(biāo)和方向。而且，對(duì)工程設(shè)計(jì)的流程和步驟有了清晰的認(rèn)識(shí)，為自己日后的學(xué)習(xí)和研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。DXP 電路設(shè)計(jì)教程，電子工業(yè)出版社， 20xx [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 ,20xx [4] 劉軍，單片機(jī)原理與接口技術(shù)，華東理工大學(xué)出版社， 20xx [5] 賴壽宏，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx． [6] 李中望，一種智能火災(zāi) 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，安防科技， 20xx [7] 王忠民，基于單片機(jī)的語(yǔ)音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì)，現(xiàn)代電子技術(shù)，20xx， 27（ 10） [8] Atmel Corporation 8bit Microcontroller with 8K Bytes InSystem Programmable Flash AT89S52 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 25 頁(yè) 附 錄 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 26 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的 指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作者簽名： 日 期： 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 27 頁(yè) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 涉密論文 按學(xué)校規(guī)定處理。 首先非常感謝學(xué)校開(kāi)設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來(lái)最好的檢驗(yàn)。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。 其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和 輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。 最后，我要感謝我的父母對(duì)我的關(guān)系和理解，如果沒(méi)有他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)生涯中的無(wú)私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無(wú)法順利完成今天的學(xué)業(yè)。從這里走出， 對(duì)我的人生來(lái)說(shuō)，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。感謝老師四年來(lái)對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛(ài)護(hù)。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過(guò)，充滿著關(guān)愛(ài)，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。 最后，我要特別感謝 我的導(dǎo)師劉望蜀 老師、 和研究生助教吳子儀 老師。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。在論文的撰寫過(guò)程中 老師們 給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠(chéng)的感