火焰检测报警器 课程设计

广州学院嵌入式技术应用项目说明书（火焰检测报警器）院（系）机械工程学院专业机械电子工程班级12机电2班学生姓名利齐帅徐杰龙林辉梁庆堂指导老师王蕊成绩2015年10月10日1课程设计任务书兹发给12机电2班学生利齐帅、徐杰龙、林辉、梁庆堂课程设计任务书，内容如下：1．设计题目：火焰检测报警器2．应完成的项目：（1）设计说明书计算准确、书写工整，字数不少于3000字；图纸正确清晰，符合制图标准及有关规定。（2）分组实现原理图设计及相关元器件的设计，按要求完成总体电路。（3）基于相关电路完成电路设计、程序设计与实物。（4）完成总体内容，实现具体功能。3．参考资料以及说明：（1）《电子线路CAD与实训》（电子工艺出版社）（2）《电子工艺技术与实践》（机械工程出版社）（3）《单片机原理及应用》（清华大学出版社）（4）集成电路数据手册查询网：（5）《新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略》（电子工业出版社）4．本设计任务书于2015年11月16日发出，应于2015年11月27日前完成，然后进行答辩。指导教师签发2015年11月16日2评语：总评成绩：指导教师签字：年月日3目录摘要..................................................................................................4第一章绪论..........................................5第二章总体内容及设计....................................................................62.1总体内容设计及目标.............................62.2组员及任务.....................................6第三章电路设计及元器件选型........................................................73.1AT89C52单片机控制模块电路原理图设计............73.2晶振起振模块电路与功能..........................83.31602液晶屏显示模块电路原理图设计...............93.4声音报警模块电路原理图设计.....................113.5红外火焰传感器功能及电路.......................11第四章程序设计..............................................................................134.1输入部分程序..................................134.2输出部分程序..................................144.3定时应用与功能................................16第五章电路设计及结果..................................................................17第六章总结......................................................................................19参考文献............................................................................................204摘要本论文以红外火焰检测传感器和单片机技术为核心并与其它电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的红外火焰检测报警器,用于火焰检测，可检测760纳米～1100纳米范围内的热源，火焰探测角度为60°范围。以STC89C52单片机和Realplay火焰检测传感器为核心设计的火焰检测报警器可实现声光报警、1602液晶屏显示报警等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火焰检测报警器。其中选用红外火焰检测传感器实现各种火焰的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。选用的STC89C52单片机，具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产品。本报警装置具有一定的实用价值。关键词：火焰传感器；声光报警器；液晶屏；STC89C525第一章绪论随着经济的发展，高层建筑、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多火灾隐患也随之增加，火灾发生的数量及其造成的损失都呈逐年上升趋势，因此，火灾报警系统成为保障人生命财产安全的重要因素。火灾报警系统在国内的发展情况是我国火灾报警系统起步较发达国家晚几十年，从上世纪70年代我国才开始研制生产火灾报警系统产品。进入80年代后，国内厂家也多是模仿国外产品，或是引进国外技术进行生产，没有真正意义上的核心技术，并且市场也刚刚开始发育。火灾报警产品真正开始发展是在90年代以后，随着政府逐渐开放国门，国外企业开始大量进入中国消防市场，带来先进技术的同时也促进了市场的成熟。这时期，我国生产火灾报警产品的企业也得到了快速发展，部分企业进行了合资生产、技术合作，取得了不菲的成绩，也造就现今市场上许多有实力的商家，部分技术已接近赶上了国际水平。本设计采用红外火焰检测传感器、AT89C52单片机以及1062LED液晶屏显示模块设计的一种智能火灾报警器，可以实现声光报警、液晶屏显示有无火源等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。6第二章总体内容及设计2.1总体内容设计及目标报警系统主要由数据采集模块、单片机控制模块、晶振起振模块、声光报警模块、液晶屏显示模块、电源模块组成。图2-1为火焰检测报警器的系统结构框图。图2-1系统结构框图AT89C52单片机控制模块用于实时监测外部中断的电平变化，当红外火焰传感器检测到有火焰时，火焰传感器会输出低电平数字信号，单片机将数据转换为相应的数字显示在液晶屏上或声光报警；晶振起振模块为系统提供基本的时钟信号；USB下载/电源模块为单片机的电源接口，为单片机提供电源及程序烧录。2.2组员及任务组员：徐杰龙、利齐帅、林辉、梁庆堂任务分配：徐杰龙：负责总体电路的原理图完善，程序流程图设计和编写程序。利齐帅：负责AT89C52单片机控制模块、电源模块原理图绘制，AT89C52原理图元件。林辉：查找集成电路数据手册、查找资料。梁庆堂：负责晶振起振模块、1602液晶屏显示模块原理图绘制火焰传感器信号放大电路A/D转换电路电源模块STC89C52单片机声光报警液晶屏显示报警7第三章电路设计及元器件选型3.1AT89C52单片机控制模块电路原理图设计单片机控制模块采用AT89C51芯片作为主控芯片，所谓的单片机是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上，具备独特功能的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。单片机全称为单片微型计算机，又称微控制器或嵌入式控制器,是一种可通过编程控制的处理器。如图3-1所示，单片机的VCC引脚需要接入+5V电源电压正极，GND引脚需要接入电源电压的负极。图3-1AT89C52单片机芯片EA引脚（外部程序存储器访问控制端）是单片机的外部程序存储器访问控制端，如果它接高电平VCC，则单片机执行片内部程序存储器中的程序，从000H开始终止于0FFFH，并在读取完单片机内部程序存储器的0FFFH后自动转向读取外部8的程序存储器，一般只用单片机的内部程序存储器，故接高电平；如果接低电平，则单片机访问的全部是外部程序存储器，从0000H开始终止于0000FH。AT89C51单片机共有P0、P1、P2、P3这4组I/O口，每组有8个I/O口，单片机复位时，这4组I/O口都默认作为输出端口使用。51单片机上电后，如果没有人为地控制其I/O口的状态，它所有未控制的I/O口都默认为高电平。①P0口是一个开漏型双向I/O口，其内部没有上拉电阻，为高阻状态，所以不能正常地输出高/低电平，使用该I/O口要接100Ω的上拉电阻。P0口具有除一般I/O口外的第二重功能—作为低8位地址线。②P1口是一组准双向8位I/O口，每个口可独立控制，内带上拉电阻，这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口，之所以称它为“准双向”是因为该口在作为输入使用前，要先向该口进行写1操作，然后单片机内部才能正确读出外部信号。也就是要使其有个“准备过程”，故称其为准双向口。③P2口是一组准双向8位I/O口，每个口可独立控制，内带上拉电阻，与P1口相似。P2口具有除一般I/O口外的第二重功能—作为高8位地址线。3.2晶振起振模块电路与功能晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。如图3-2所示，XTAL1、XTAL2为时钟信号端，XTAL1为片内振荡电路的输入端，XTAL2为片内振荡电路的输出端。8051有两种工作方式，一是片内时钟振荡方式，另一种是外部时钟方式。片内时钟振荡电路需在XTAL1、XTAL2这两个引脚外接石英晶体和振荡电容，典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的us级时间,方便定时操作)，振荡电容的值一般取10pF～30pF的瓷片电容。图3-2晶振起振模块电路原理图93.31602液晶屏显示模块电路原理图设计液晶显示的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，这样即可以显示出图形。液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。本设计字符式显示。用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。其电路原理图如图3-3。图3-31602液晶屏显示模块电路原理图1602采用标准的16脚接口，其中:第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。第15～16脚：空脚1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表3-1所示：10表3-1控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与