基于51单片机的火灾报警器设计

火灾报警器设计摘要：多路数据采集技术在电子技术等方面有着重要的作用,它研究数据的采集、存储、处理以及控制等问题。该系统硬件部分是以单片机为核心，并且包含A/D模数转换模块、烟雾传感器模块，温度传感器模块，热释电传感器模块，显示模块，报警模块。通过传感器对光强度、温度和烟雾的采集，将数据传送到单片机中，和预设阀值进行对比。实现了多路数据采集、采集到的数据能在液晶显示器上显示和超过预设阀值时进行声光报警的功能。可应用于火灾报警、恒温控制系统、远程数据监控等方面。关键词：数据采集；烟雾检测；温度检测Basedon51single-chipfirealarmdesignAbstract:Multi-channeldataacquisitiontechnologyandotheraspectsofelectronictechnologyhasanimportantroleinwhichstudiesinformationanddatacollection,storage,processingandcontrolproblems.Thesystemhardwareisbasedonthemicrocontrollercore,andincludesanA/Dconversionmodule,smokesensormodule,themoduletemperaturesensor,thepyroelectricsensormodule,displaymodule,thealarmmodule.Throughthesensorlightintensity,temperatureandsmokecollection,transferdatatothemicrocontroller,andthedefaultthresholdcomparison.Toachieveamulti-channeldataacquisition,datacollectedcanbedisplayedontheLCDdisplayandmorethanpresetthresholdforsoundandlightalarmfunction.Canbeappliedtoafirealarm,temperaturecontrolsystem,remotedatamonitoringandsoon.Keywords:Dataacquisition;smokedetectors;temperaturedetection目录1引言............................................................12设计要求及方案..................................................22.1设计要求...................................................22.2设计方案...................................................23系统硬件设计....................................................43.1单片机的选择及接口电路.....................................43.2液晶显示器的选择及接口电路.................................53.3光强度模块及接口电路.......................................73.4烟雾采集模块及接口电路.....................................93.5时钟模块及接口电路........................................103.6声光报警模块及接口电路....................................113.7A/D模数转换的选择及接口电路...............................124系统软件设计...................................................134.1简介KeilUvision2..........................................134.2主程序设计................................................134.3温度传感器程序设计........................................144.4模数转换程序设计..........................................154.5时钟模块程序设计..........................................165调试结果及结论.................................................17参考文献..........................................................18附录............................................................19谢辞............................................................331引言近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。数据采集系统是通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、处理、传输、显示、存储和显示。它起始于20世纪中期，在过去的几十年里，随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、科学实验、飞机飞行、地震数据采集领域已经得到应用。数据采集技术是信息科学的重要分支之一,它研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等问题。它是对传感器信号的测量与处理,以微型计算机等高技术为基础而形成的一门综合应用技术。数据采集也是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及,数据采集监测已成为日益重要的检测技术,广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节,通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现,作为测控系统不可缺少的部分,数据采集的性能特点直接影响到整个系统。尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理技术作为数据采集技术的发展方向得到了迅速的发展,并且适于通用微机使用的板卡级数据采集产品也已大量出现,组成一个数据采集系统简单到只需要一块数据采集卡,把它插在微机的扩展槽内,并辅以应用软件,就能实现数据采集功能,但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响,因为单片机功能强大、抗干扰能力强、可靠性高、灵活性好、开发容易等优点,使得基于单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用[1]。2设计要求及方案2.1设计要求单片机在各种电子产品中的应用已经越来越广泛，很多的电子产品利用单片机所取得的便利性得到了人们的好评，针对多路数据采集系统的要求提出了以下的方案：通过传感器对当前的温度、烟雾、光强度进行实时采集，通过ADC0804转换为数字信号传输到单片机中，通过对预先设定的阀值进行对比，当超过阀值时，进行声光报警[1]。本系统的工作原理和实现的功能如下：多路数据采集系统主要有以下几大功能：（1）实时采集当前的温度、烟雾浓度和光照强度（2）液晶显示模块能够显示当前时间、温度值、烟雾模块和光强度模块的工作状态。（3）报警系统能通过声音和光提示人们当前数据异常。2.2设计方案在本系统设计中，将提出一种基于AT89S52单片机的多路数据采集系统的设计方案，以实现实时数据采集并超过设定的阀值是报警的功能。系统的总体结构框图如图1所示：图1多路数据采集系统的总体结构框图各模块的功能如下：A/D转换器：将电信号（模拟信号）转换为数字信号。时钟模块：显示实时时间。烟雾采集模块：对实时烟雾浓度的采集，将烟雾信号转换为电信号并传输到单片机中。光强度采集模块：对实时光照强度的采集，将光信号转换为电信号并传输到单片机中。液晶显示模块：显示当前时间、当前温度和各模块的工作状态。3系统硬件设计3.1单片机的选择及接口电路单片机是一种面向大规模的集成电路芯片，是微型计算机中的一个重要的分支。此系统是由CPU、随即存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路（I/O口），还有可能包括定时/计数器、串行通信口、显示驱动电路（LCD和LED驱动电路）、脉宽调制电路、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一个单块芯片上，构成了一个最小但完善的计算机任务。单片机要使用特定的组译和编译软件编译程序，在用keiluvision2把程序下载到单片机内。而本设计选用的是AT89C52.单片机是一种集成的电路芯块采用了超大规模技术把具有运算能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU）,随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换及A/D转换器等电路集成到一块单片机上，构成一个最小然而很完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确快速的完成程序设计者事先规定的任务。总的而言单片机的特点可以归纳为以下几个方面：集成度高、存储容量大、外部扩展能力强、控制功能强、低电压、低功耗、性能价格比高、可靠性高这几个方面。单片机按内部数据通道的宽度，可分为4位、8位、16位及32位单片机。它们被应用在不同领域里，8位单片机由于功能强大，被广泛的应用在工业控制、智能接口、仪表仪器等各个领域。8位单片机在中、小规模应用场合仍占主流地位，代表了单片机的发展方向，在单片机应用领域发挥越来越大的作用。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足发展。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势[3]：1、微型单片化2、低功耗CMOS3、与多品种共存4、可靠性和应用水平越来越高单片机有着微处理器所不具备的功能，它可以独立地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能这就是单片机的最大特点。然而单片机又不同于单板机，芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微机控制系统。它与单板机或个人电脑有着本质的区别，单片机属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使芯片具备特定的智能。其原理图如图1所示：图1ST89C52原理图3.2液晶显示器的选择及接口电路显示部分我选择地1602，其原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样就可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动和易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携电脑、数字摄像机和PDA移动通信工具等众多领域[4]。其特点：（1）显示质量高由于液晶显示器每一个点抽到信后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器那样需要不断刷新新亮点，因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。（2）数字式接口液晶显示器都是数字式的，与单片机系统接口更加简单可靠，操作更加方便。（3）体积小、重量轻液晶显示器通过显示屏上的点击控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上臂相同显示面积的传统显示器要轻的多。（4）功耗低相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其他显示器要少的多。字符型模