单片机的多功能火灾烟雾预警电子产品设计
目 录
引言 1
（一） 系统方案的确定 1
二 硬件设计 2
（一） 主控芯片 2
（二） AD采集电路 5
（三）按键控制电路 6
（四） 电源电路 7
（五） LCD1602液晶显示电路 8
（六） 蜂鸣器警示电路 8
（七）温度传感器(DS18B20)电路 9
三 软件设计 10
（一） 主程序系统流程图 10
（二） 主程序子流程图 11
（三） 报警子程序设计及流程图 12
（四） 蜂鸣器、继电器函数流程图 13
四 系统调试 14
（一） 软件调试 15
（二） 硬件调试 15
总结评价 17
附件一：总体原理图设计 18
附录二：实物正面图 19
附录三：实物背面图 20
附件四：元件清单 21
附件五：系统源程序 22
参考文献 32
致 谢 33
引言
单片机是由以下几个部件集成一起的芯片，分别是中央处理器，内存RAM，特殊的寄存器，程序存储器ROM，输入/输出端口 （I/0）以及定时/计数器等。单片机从上世纪八十年代开始，由于它使用比较方便，功能齐全，在业界性价比高，口碑好，所以各个领域使用的都广泛，受到人们的密切关注。目前，社会科技发展之迅速，带着检测烟雾功能的报警器系统由于它准确度高，安全系数高等优势，已经广泛的应用于人们的日常生活里。本设计为烟雾报警系统，它的制作成本少，使用方便，此设计烟雾传感报警器有如下三点具体功能：
（1）、当释放烟雾 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
时，传感器就会接收到，同时，作为采集烟雾的ADC0832就会进行信号的转化，由模拟转变成数字，送到单片机进行处理，当浓度超标及环境温度超过设定的温度，蜂鸣器就会报警。
（2）、系统不仅有自动报警功能，同时还具备手动按键控制，只要按下按键，系统就会自动进入报警状态，并且蜂鸣器开始鸣响。
（3）、按下布防键，系统等待15秒进入布防(液晶上开始计时)，15秒后进入布防状态（液晶上显示ON），当人靠近时，单片机就会接收到红外所释放的电传感信号，同时产生报警。这就是系统的自动计时功能。
（一） 系统方案的确定
本设计的火灾烟雾报警器大体的系统硬件如下图一，分为六个功能模块，六个功能模块电路组成：单片机最小系统电路、烟雾检测AD采集电路、按键控制电路、电源电路、LCD1602液晶显示电路、蜂鸣器报警电路、温度传感器等组成。为了有所需相应平稳的复位信号与时钟信号，该设计所采用的是最小系统由核心控制部分52单片机，按键复位电路，12赫兹的时钟电路构成。同时，烟雾检测AD采集电路由ADC0832采集得到的各种烟雾浓度下的电压值，来得出报警时的最理想的烟雾强度的值。显示电路配合LCD1602液晶显示电路，方便简洁的实现了人机交换功能。本设计由单片机的外部中断连接了控制电路，一旦控制按钮按下接通，单片机就会立刻响应，从而起到了蜂鸣电路警示的作用。
图1 系统硬件原理图
该火灾烟雾报警器可以通过手动按按键控制电路的按钮或者人体感应来触发相应的报警以及其他功能，很大程度上便利了人们的生活与安全。当释放烟雾时，传感器就会接收到，同时，作为采集烟雾的ADC0832就会进行信号的转化，由模拟转变成数字，送到单片机进行处理，当浓度超标及环境温度超过设定的温度，蜂鸣器就会报警。在任何时刻下，按下布防键，系统等待15秒进入布防(液晶上开始计时)，当人体靠近前，系统15秒后自动进入布防状态（液晶上显示ON），同时单片机会接收到由红外所释放的电传感信号，系统开始报警，并且可以通过手动按键来控制。
二 硬件设计
（一） 主控芯片
1、 STC89C52单片机
引脚如图2 STC90C52单片机所示，其引脚功能说明如下：
输入/输出引脚（I/O口线）如图3所示
控制口线如图4所示
电源以及其它部分如图5所示
单片机的P3口具备如下功能
P3口的第二功能表如图6所示
2、 单片机最小系统
单片机最小系统主要由以下几部分组成：复位，振荡和电源电路等，如上文所讲，STC89C51共有4个8位的并行I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3。本系统所使用的STC89C51单片机能够满足设计所需求，及具备8K字节的Flash存储器，还有512字节的RAM，单片机的最小系统硬件原理图如图7所示。
可以通过相应的上电信号来进行电路的复位或手动按键复位，比较简单的是通过上电信号让外部复位电路中存在的电容的充放电状态来实现的。当单片机的电压增加的过程小于1毫秒时，单片机就可以自行进行予电复位。不仅仅单片机可以予电复位，我们也能通过人工按外部控制按钮来做相应的复位动作。本论文的设计利用的是按键手动复位，按键手动复位有两种：脉冲方式和电平方式。电平使单片机复位的实现方式是按下开关键，电容开始放电，同时RST(9)端将呈现高电平状态，然电容进入充电模式下，接通电源Vcc来完成。时钟频率用11.0592MHZ时C取10uF,R取10kΩ。
晶体振荡器作用是给予单片机相应的时钟频率，所以对单片机起着非常大的作用，也就是通常所说的振荡电路。振荡电路是由晶振和微调电容构成的定时组件也称作为并联谐振电路。振荡电路里包含2个微调电容，分别记作C1和C2，它们在电路中起到了稳定的作用，一般晶振振荡频率范围的选择在1.2-12MHz之间，本设计，使用的12MHZ频率的石英晶体，同时电路的振荡频率也是12MHZ，所以此电路的指令周期是1微秒。
图7 单片机最小系统电路
（二） AD采集电路
本系统设计了烟雾检测AD采集电路如图8所示，，本系统传感器采用的是MQ-2，模数转换器件选用的是ADC0832，当传感器检测到外界的烟雾时，就会将相关的模拟信号转换成数字信号传给单片机，当烟雾浓度达到一定的程度时，蜂鸣器便会蜂鸣警示。
图14 DSl8B20的内部结构图
三 软件设计
主程序系统流程图
本设计的火灾烟雾报警器的如图15，第一步是给予传感器相应的模拟信号，经模数转换后给你单片机reset，程序就能进行程序初始化，这部分功能的实现，其中包含I/O口输入输出状态的设定，还有寄存器初始化、中断等。
引言 1
（一） 系统方案的确定 1
二 硬件设计 2
（一） 主控芯片 2
（二） AD采集电路 5
（三）按键控制电路 6
（四） 电源电路 7
（五） LCD1602液晶显示电路 8
（六） 蜂鸣器警示电路 8
（七）温度传感器(DS18B20)电路 9
三 软件设计 10
（一） 主程序系统流程图 10
（二） 主程序子流程图 11
（三） 报警子程序设计及流程图 12
（四） 蜂鸣器、继电器函数流程图 13
四 系统调试 14
（一） 软件调试 15
（二） 硬件调试 15
总结评价 17
附件一：总体原理图设计 18
附录二：实物正面图 19
附录三：实物背面图 20
附件四：元件清单 21
附件五：系统源程序 22
参考文献 32
致 谢 33
引言
单片机是由以下几个部件集成一起的芯片，分别是中央处理器，内存RAM，特殊的寄存器，程序存储器ROM，输入/输出端口 （I/0）以及定时/计数器等。单片机从上世纪八十年代开始，由于它使用比较方便，功能齐全，在业界性价比高，口碑好，所以各个领域使用的都广泛，受到人们的密切关注。目前，社会科技发展之迅速，带着检测烟雾功能的报警器系统由于它准确度高，安全系数高等优势，已经广泛的应用于人们的日常生活里。本设计为烟雾报警系统，它的制作成本少，使用方便，此设计烟雾传感报警器有如下三点具体功能：
（1）、当释放烟雾 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
时，传感器就会接收到，同时，作为采集烟雾的ADC0832就会进行信号的转化，由模拟转变成数字，送到单片机进行处理，当浓度超标及环境温度超过设定的温度，蜂鸣器就会报警。
（2）、系统不仅有自动报警功能，同时还具备手动按键控制，只要按下按键，系统就会自动进入报警状态，并且蜂鸣器开始鸣响。
（3）、按下布防键，系统等待15秒进入布防(液晶上开始计时)，15秒后进入布防状态（液晶上显示ON），当人靠近时，单片机就会接收到红外所释放的电传感信号，同时产生报警。这就是系统的自动计时功能。
（一） 系统方案的确定
本设计的火灾烟雾报警器大体的系统硬件如下图一，分为六个功能模块，六个功能模块电路组成：单片机最小系统电路、烟雾检测AD采集电路、按键控制电路、电源电路、LCD1602液晶显示电路、蜂鸣器报警电路、温度传感器等组成。为了有所需相应平稳的复位信号与时钟信号，该设计所采用的是最小系统由核心控制部分52单片机，按键复位电路，12赫兹的时钟电路构成。同时，烟雾检测AD采集电路由ADC0832采集得到的各种烟雾浓度下的电压值，来得出报警时的最理想的烟雾强度的值。显示电路配合LCD1602液晶显示电路，方便简洁的实现了人机交换功能。本设计由单片机的外部中断连接了控制电路，一旦控制按钮按下接通，单片机就会立刻响应，从而起到了蜂鸣电路警示的作用。
图1 系统硬件原理图
该火灾烟雾报警器可以通过手动按按键控制电路的按钮或者人体感应来触发相应的报警以及其他功能，很大程度上便利了人们的生活与安全。当释放烟雾时，传感器就会接收到，同时，作为采集烟雾的ADC0832就会进行信号的转化，由模拟转变成数字，送到单片机进行处理，当浓度超标及环境温度超过设定的温度，蜂鸣器就会报警。在任何时刻下，按下布防键，系统等待15秒进入布防(液晶上开始计时)，当人体靠近前，系统15秒后自动进入布防状态（液晶上显示ON），同时单片机会接收到由红外所释放的电传感信号，系统开始报警，并且可以通过手动按键来控制。
二 硬件设计
（一） 主控芯片
1、 STC89C52单片机
引脚如图2 STC90C52单片机所示，其引脚功能说明如下：
输入/输出引脚（I/O口线）如图3所示
控制口线如图4所示
电源以及其它部分如图5所示
单片机的P3口具备如下功能
P3口的第二功能表如图6所示
2、 单片机最小系统
单片机最小系统主要由以下几部分组成：复位，振荡和电源电路等，如上文所讲，STC89C51共有4个8位的并行I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3。本系统所使用的STC89C51单片机能够满足设计所需求，及具备8K字节的Flash存储器，还有512字节的RAM，单片机的最小系统硬件原理图如图7所示。
可以通过相应的上电信号来进行电路的复位或手动按键复位，比较简单的是通过上电信号让外部复位电路中存在的电容的充放电状态来实现的。当单片机的电压增加的过程小于1毫秒时，单片机就可以自行进行予电复位。不仅仅单片机可以予电复位，我们也能通过人工按外部控制按钮来做相应的复位动作。本论文的设计利用的是按键手动复位，按键手动复位有两种：脉冲方式和电平方式。电平使单片机复位的实现方式是按下开关键，电容开始放电，同时RST(9)端将呈现高电平状态，然电容进入充电模式下，接通电源Vcc来完成。时钟频率用11.0592MHZ时C取10uF,R取10kΩ。
晶体振荡器作用是给予单片机相应的时钟频率，所以对单片机起着非常大的作用，也就是通常所说的振荡电路。振荡电路是由晶振和微调电容构成的定时组件也称作为并联谐振电路。振荡电路里包含2个微调电容，分别记作C1和C2，它们在电路中起到了稳定的作用，一般晶振振荡频率范围的选择在1.2-12MHz之间，本设计，使用的12MHZ频率的石英晶体，同时电路的振荡频率也是12MHZ，所以此电路的指令周期是1微秒。
图7 单片机最小系统电路
（二） AD采集电路
本系统设计了烟雾检测AD采集电路如图8所示，，本系统传感器采用的是MQ-2，模数转换器件选用的是ADC0832，当传感器检测到外界的烟雾时，就会将相关的模拟信号转换成数字信号传给单片机，当烟雾浓度达到一定的程度时，蜂鸣器便会蜂鸣警示。
图14 DSl8B20的内部结构图
三 软件设计
主程序系统流程图
本设计的火灾烟雾报警器的如图15，第一步是给予传感器相应的模拟信号，经模数转换后给你单片机reset，程序就能进行程序初始化，这部分功能的实现，其中包含I/O口输入输出状态的设定，还有寄存器初始化、中断等。
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