单片机的火警报警器设计
单片机的火警报警器设计[20200128193803]
摘 要
本设计是一种基于AT89C51单片机的温度火警报警系统,系统选取DS18B20作为温度感应、监测元件，将感应到的信号送到单片机上进行处理，判断是否是否达到上限下限是否报警，再用数码管显示出来，本设计可以设置温度报警上限和下限。文中介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，重点写出了各个部分的电路图。该系统有功能强大、容易操作、结构简单等优点。本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字化、智能化火灾报警有广泛的用途。
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关键字:单片机、DS18B20、AT89C51
引言
随着人们的生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们生活追求的目标之一，他所给人带来的方便也是不可限量的，特别是消防报警产品中的应用。随着社会的快速发展，电子产品在人们的生活中使用的越来越广泛越来越重要。由此火宅也越来越多，一旦发生火灾，将对人的生命财产造成极大的危害。
我国的火灾自动报警系统发展是从无到有、从简单到复杂的发展过程，伴随着电子产品的不断进步，火灾报警器也得到更快更好的发展。设计好的火灾报警器可以更好的预防火灾或减少火灾，可以更好的减少火灾带来的灾害。能够对人身安全和财产安全提供了更好的保障。火灾报警器有安全防范的重任，在现代生活中有着极其重要的安全保障作用。在工业和民用建筑、宾馆、图书馆、，火灾自动报警器己成为必不可少的重要安全装置。
本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字化、智能化火灾报警有广泛的用途。
一．绪论
（一）设计（研究）内容：
1．对本课题的总体介绍：以AT89C51单片机为核心，选取DS18B20作为温度感应、监测元件设计的一个简单，性能稳定，使用方便，价格低廉，智能化得火灾报警器。
2．工作内容： 1：分析智能火灾报警系统的单片机控制的原理和DS18B20的工作状态
2：完成单片机的温度火警报警器流程图，最后并设计部分相关的硬件电路，主要是温度传感器，单片机，LED显示器以及相关机械部件。
3：选取合适器件，画系统原理图
4：分析和编写程序，应用程序设计。可使用如Keil等汇编工具软件进行源程序编写、编译、调试等。
5：运用Proteus仿真软件对设计的电路进行功能测试。
6：整理原理图和程序，做出实物图。
（二）设计目的和功能
1. 设计测量温度和显示基本范围是0.00℃到99.99℃。
2. 测量温度的精度误差小于等于0.01℃。
3. 所测温度值由四位数码管显示。
4. 可以设定温度的上下限报警功能。
5. 测量温度一旦达到设置温度的上下限就报警
（三）主要工作
完成单片机的温度火警报警器流程图，最后并设计部分相关的硬件电路，主要是
度传感器，单片机，LED显示器以及相关机械部件。
1、硬件系统设计调试，如电路设计。
2、应用程序设计。可使用如Keil等汇编工具软件进行源程序编写、编译、调试等。
3、运用Proteus仿真软件对设计的电路进行功能测试。
本设计的研究重点是设计一种基于单片机的数字温度计控制系统。设计采用数字温度传感器DS18B20，此传感器读取被测量温度值，并进行转换。将转换后的数据送到单片机处理，再通过数码管显示出来。
二．系统概述
（一）系统方案
数字温度传感器DS18B20的输出信号是全数字化，以便于单片机进行处理及控制，省去传统测温方法的很多外围电路，简化了电路。而且该芯片的物理性、化学性还都很稳定，完全能用做工业测温元件和其它方面。采用AT89C51单片机来控制，软件编程的自由很度大，可通过编程实现各种各样的逻辑控制，硬件实现相对来说比较简单，体积很小，安装很方便。所以系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20用来实时温度检测并显示，它不仅能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要自由的设定上下限报警温度。
（二）系统组成
本设计是以AT89C51单片机为核心的一种数字温度显示控制系统，系统整体硬件电路包括：采集模块、显示模块、设置模块和单片机最小系统模块四大模块组成。
系统框图如图2-1所示。
图2-1 系统基本方框图
三．系统硬件设计
（一） AT89C51单片机的介绍
AT89C51有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同时内含5个中断源，2个优先级，2个16位定时/计数器。AT89C51的存储器系统由4K的程序存储器(掩膜ROM)，有128B的数据存储器(RAM)组成，具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计，使用系统可用USB供电。
AT89C51单片机的基本组成框图见图3-1。
图3-1 AT89C51单片机结构
由图3-1知道，AT89C51单片机主要由以下几部分组成：
1.CPU系统
有8位CPU，包含布尔处理器；
2.时钟电路；
3.总线控制逻辑。
4.存储器系统
是4K字节的程序存储器（ROM/EPROM/Flash，可外扩至64KB）；
有128字节的数据存储器（RAM，可再外扩64KB）；
还有特殊功能寄存器SFR。
I/O口和其他功能单元
4个并行I/O口；
2个16位定时计数器；
1个全双工异步串行口；
中断系统（5个中断源，2个优先级）。
（二）数码管显示
阳极数码管的引脚如图3-2所示。
图3-2 数码管引脚图
这个数码管是4位共阳级的数码管，可以同时显示四位数字，单片机的P2.4-P2.7口经三极管放大后接4个位选信号，单片机上的P0口在经过电阻限流后接数码管的各个断码。
（三） DS18B20介绍
DS18B20引脚的如图3-3所示。
图3-3 DS18B20引脚图
温度传感器DS18B20它是一种比较新型的“一线器件”， 他是采用单总线的数据传输的，其体积比较小，输出信号全是数字化，便于单片机的处理及控制，它在0—100 摄氏度时，其最大线形的偏差小于1 摄氏度。它的工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生。
1.温度传感器测温原理
在低温度系时数晶振的振荡频率受温度影响会很小，用于产生固定频率的脉冲信号然后送给计数器1。而高温度系数晶振随温度变化其振荡率会明显改变，所产生的信号送给计数器2。计数器1和温度寄存器是被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1要对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0的时候，那么温度寄存器上的值就将加1，计数器1的预置将会重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0的时候，就会停止温度寄存器值的累加，在这个时候温度寄存器中的数值就是所测温度。其内部结构图如图3-4所示。
图3-4 DS18B20内部结构
(四)系统工作原理
元件温度传感器DS18B20将模拟的温度值经过DS18B20处理后转换为单片机可处理的数字值，然后在送到单片机中进行数据处理，单片机将处理后的数据通过数码管显示出来，同时把测得的实际温度和设置报警的温度限进行比较，超过限度就会通过发光二极管发光报警。
摘 要
本设计是一种基于AT89C51单片机的温度火警报警系统,系统选取DS18B20作为温度感应、监测元件，将感应到的信号送到单片机上进行处理，判断是否是否达到上限下限是否报警，再用数码管显示出来，本设计可以设置温度报警上限和下限。文中介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，重点写出了各个部分的电路图。该系统有功能强大、容易操作、结构简单等优点。本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字化、智能化火灾报警有广泛的用途。
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关键字:单片机、DS18B20、AT89C51
引言
随着人们的生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们生活追求的目标之一，他所给人带来的方便也是不可限量的，特别是消防报警产品中的应用。随着社会的快速发展，电子产品在人们的生活中使用的越来越广泛越来越重要。由此火宅也越来越多，一旦发生火灾，将对人的生命财产造成极大的危害。
我国的火灾自动报警系统发展是从无到有、从简单到复杂的发展过程，伴随着电子产品的不断进步，火灾报警器也得到更快更好的发展。设计好的火灾报警器可以更好的预防火灾或减少火灾，可以更好的减少火灾带来的灾害。能够对人身安全和财产安全提供了更好的保障。火灾报警器有安全防范的重任，在现代生活中有着极其重要的安全保障作用。在工业和民用建筑、宾馆、图书馆、，火灾自动报警器己成为必不可少的重要安全装置。
本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字化、智能化火灾报警有广泛的用途。
一．绪论
（一）设计（研究）内容：
1．对本课题的总体介绍：以AT89C51单片机为核心，选取DS18B20作为温度感应、监测元件设计的一个简单，性能稳定，使用方便，价格低廉，智能化得火灾报警器。
2．工作内容： 1：分析智能火灾报警系统的单片机控制的原理和DS18B20的工作状态
2：完成单片机的温度火警报警器流程图，最后并设计部分相关的硬件电路，主要是温度传感器，单片机，LED显示器以及相关机械部件。
3：选取合适器件，画系统原理图
4：分析和编写程序，应用程序设计。可使用如Keil等汇编工具软件进行源程序编写、编译、调试等。
5：运用Proteus仿真软件对设计的电路进行功能测试。
6：整理原理图和程序，做出实物图。
（二）设计目的和功能
1. 设计测量温度和显示基本范围是0.00℃到99.99℃。
2. 测量温度的精度误差小于等于0.01℃。
3. 所测温度值由四位数码管显示。
4. 可以设定温度的上下限报警功能。
5. 测量温度一旦达到设置温度的上下限就报警
（三）主要工作
完成单片机的温度火警报警器流程图，最后并设计部分相关的硬件电路，主要是
度传感器，单片机，LED显示器以及相关机械部件。
1、硬件系统设计调试，如电路设计。
2、应用程序设计。可使用如Keil等汇编工具软件进行源程序编写、编译、调试等。
3、运用Proteus仿真软件对设计的电路进行功能测试。
本设计的研究重点是设计一种基于单片机的数字温度计控制系统。设计采用数字温度传感器DS18B20，此传感器读取被测量温度值，并进行转换。将转换后的数据送到单片机处理，再通过数码管显示出来。
二．系统概述
（一）系统方案
数字温度传感器DS18B20的输出信号是全数字化，以便于单片机进行处理及控制，省去传统测温方法的很多外围电路，简化了电路。而且该芯片的物理性、化学性还都很稳定，完全能用做工业测温元件和其它方面。采用AT89C51单片机来控制，软件编程的自由很度大，可通过编程实现各种各样的逻辑控制，硬件实现相对来说比较简单，体积很小，安装很方便。所以系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20用来实时温度检测并显示，它不仅能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要自由的设定上下限报警温度。
（二）系统组成
本设计是以AT89C51单片机为核心的一种数字温度显示控制系统，系统整体硬件电路包括：采集模块、显示模块、设置模块和单片机最小系统模块四大模块组成。
系统框图如图2-1所示。
图2-1 系统基本方框图
三．系统硬件设计
（一） AT89C51单片机的介绍
AT89C51有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同时内含5个中断源，2个优先级，2个16位定时/计数器。AT89C51的存储器系统由4K的程序存储器(掩膜ROM)，有128B的数据存储器(RAM)组成，具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计，使用系统可用USB供电。
AT89C51单片机的基本组成框图见图3-1。
图3-1 AT89C51单片机结构
由图3-1知道，AT89C51单片机主要由以下几部分组成：
1.CPU系统
有8位CPU，包含布尔处理器；
2.时钟电路；
3.总线控制逻辑。
4.存储器系统
是4K字节的程序存储器（ROM/EPROM/Flash，可外扩至64KB）；
有128字节的数据存储器（RAM，可再外扩64KB）；
还有特殊功能寄存器SFR。
I/O口和其他功能单元
4个并行I/O口；
2个16位定时计数器；
1个全双工异步串行口；
中断系统（5个中断源，2个优先级）。
（二）数码管显示
阳极数码管的引脚如图3-2所示。
图3-2 数码管引脚图
这个数码管是4位共阳级的数码管，可以同时显示四位数字，单片机的P2.4-P2.7口经三极管放大后接4个位选信号，单片机上的P0口在经过电阻限流后接数码管的各个断码。
（三） DS18B20介绍
DS18B20引脚的如图3-3所示。
图3-3 DS18B20引脚图
温度传感器DS18B20它是一种比较新型的“一线器件”， 他是采用单总线的数据传输的，其体积比较小，输出信号全是数字化，便于单片机的处理及控制，它在0—100 摄氏度时，其最大线形的偏差小于1 摄氏度。它的工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生。
1.温度传感器测温原理
在低温度系时数晶振的振荡频率受温度影响会很小，用于产生固定频率的脉冲信号然后送给计数器1。而高温度系数晶振随温度变化其振荡率会明显改变，所产生的信号送给计数器2。计数器1和温度寄存器是被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1要对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0的时候，那么温度寄存器上的值就将加1，计数器1的预置将会重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0的时候，就会停止温度寄存器值的累加，在这个时候温度寄存器中的数值就是所测温度。其内部结构图如图3-4所示。
图3-4 DS18B20内部结构
(四)系统工作原理
元件温度传感器DS18B20将模拟的温度值经过DS18B20处理后转换为单片机可处理的数字值，然后在送到单片机中进行数据处理，单片机将处理后的数据通过数码管显示出来，同时把测得的实际温度和设置报警的温度限进行比较，超过限度就会通过发光二极管发光报警。
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