論文火災報警概要

1、1單片機的火災報警系統(tǒng)班級：08自動化1班姓名：羅慶峰學號：08321152指導教師：蘇遠平2基于C51單片機的火災報警器設計【摘要】隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量正在逐年增加，家庭火災發(fā)生的頻率越來越高， 火災煙霧報警器也隨之被廣泛應用于各種場合。本設計是利用單片機結合傳感器 技術而開發(fā)了這這一火災煙霧報警系統(tǒng)。論文中主要煙霧報警器系統(tǒng)各個組成部 分進行了介紹，對它的主控電路和外圍設備電路之間的接口技術，還有軟件方面 進行了重點介紹。關鍵詞：報警器、80C51聲光傳感器Abstract : With the modern home with fire, electricity consumptio

2、n in creases, the freque ncy of homefires is gett ing higher and higher. Smoke detectors have also bee n widely used in various occasi ons. This desig n is comb ined with the use of sin gle-chipsen sor tech no logy developme nt anddesign of the smokealarm system. The main thesis of the smokealarm sy

3、stem for the variouscomponents are introduced,itscontrolcircuit andperipheral equipme nt circuit in terface betwee n tech no logy and software have bee n the focus of in troduct ion.Keywords: 80C51, smoke sen sor alarm.I設計任務：1畫出系統(tǒng)結構框圖2. 畫出電路原理圖3. 寫出詳細說明書，要求書寫工整，原理敘述正確，計算主要元器件的一些 參數(shù)，并進行元器件選擇4畫圖要求：畫圖規(guī)

4、范化，畫圖清晰，符號要求采用國標統(tǒng)一，線條均勻， 提倡用計算機畫圖5.寫出元器件明細表，并附在說明書后面ii目錄1 緒論 . .11.1聲光報警器的發(fā)展及現(xiàn)狀 . .11.1.1火災探測技術 . .11.1.2火災探測器的發(fā)展趨勢 . .11.2論文研究的目的及意義 . 21.3論文內容 .22基于C51單片機的聲光報警的設計方案 .42.1任務分析 . .42.2設計方案 .42.2.1方案設計思想 . 42.2.2總體框圖 .5i ii.63.1主控電路設計3.1.1 80C51 系列 . 63.1.2 80C51 的基本結構 .63.1.3 80C51單片機的的封裝和引腳 . 73.1.

5、4 80C51 單片機的時鐘 . 83.1.5 80C51單片機的復位 . 93.2外圍接口電路設計 . 103.2.1 NIS-09聲光傳感器簡介 . .103.2.2 AD574A簡介 .123.2.3 AD574A 與 80C51 單片機接口電路 . 143.2.4聲光報警電路 .153.3總電路設計 . .16i ii184 軟件實現(xiàn). 184.1編程KEIL環(huán)境介紹IV4.2程序流程 . 184.3程序 . .195調試 . 225.1調試的步驟. .225.2調試過程中遇到的問題及解決方法 . .23結束語 . .25謝辭 . 26參考文獻 . .271火焰（非接觸式卜火災燃燒產(chǎn)物

6、（接融式）輻射一火焰探測器形擾一用般探測器泯度感趙傳感器（靜電按測器淖子式【光電式微程第1章緒論1.1聲光報警器的發(fā)展及現(xiàn)狀1.1.1火災探測技術火災作術為一種在時空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災害，對人類生命財產(chǎn) 和社會安全構成了極大的威脅。由此引發(fā)的重大安全事故比皆是， 所以人類一直 也未停止過對它的研究?；馂牡陌l(fā)生和發(fā)展是一個非常復雜的非平穩(wěn)過程，它除了自身的物理化學變化以外還會受到許多外界的千擾，火災一旦產(chǎn)生便以接觸式（物質流）和非接觸式能量流）的形式向外釋放能量。接觸式形式包括可燃氣體、燃燒氣體和煙霧、 氣溶膠等。非接觸式如聲音、輻射等?；馂奶綔y技術就是利用敏感元件將火災中 出現(xiàn)的物理化

7、學特征轉換為另外一種易于處理的物理量。各種探測器對應的火災 物理參量及探測器如圖1-1所示。（煙霧形狀一圈偉傳u器產(chǎn)物一吒體傳感器I燃燒音（非接觸式 一聲音傳樁器圖1-1各種探測器對應的火災物理參量及探測器1.1.2火災探測器的發(fā)展趨勢探測器朝新探測技術的發(fā)展進一步拓展了火災探測的應用領域，為一些傳統(tǒng)探測器無法勝任的環(huán)境提供了有效的手段。相關技術的發(fā)展，如傅立葉近紅外光 譜技術弱信號處理技術、低功耗 MC技術進一步促進了傳統(tǒng)探測技術的改進，使 得傳統(tǒng)探測器在技術和性能上有了顯著的提高?；馂闹鴺O早期探測、多傳感器復 合探測和探測器小型化、智能化的方向發(fā)展邁出了更快的步伐。近幾年來，單片機已逐步深

8、入應用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各部門及人們生活的各個方面。各種類型的單片機也根據(jù)社會的需求而開發(fā)出來。單片機是器件級計算機系統(tǒng)，實際上它是一個微控制器或微處理器。 由于它功能齊全，體積小，成本低, 因此它可以應用到任何電子系統(tǒng)中去，同樣，它也可以廣泛應用于報警技術領域，2使各類報警裝置的功能更加完善，可靠性大大提高，以滿足社會發(fā)展的需要。1.2論文研究的目的及意義目的：隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災發(fā)生的頻率越來越高。 家庭火災一旦發(fā)生，很容易出現(xiàn)撲救不及時、滅火器材缺乏及在場人驚慌失措、 逃生遲緩等不利因素，最終導致重大生命財產(chǎn)損失。消防部門的統(tǒng)計顯示，在所有的火災比例中，家庭火災已經(jīng)占到了全

9、國火災的30流右。家庭起火的原因林林種種，可能在我們注意得到的地方，也可能就隱藏在我們根本就注意不到的地 方。在現(xiàn)代城市家庭里，許多人因不懂家庭安全常識引起火災事故， 使好端端的 幸福家庭眼間毀于一旦，有的導致家破人亡，而且一旦發(fā)生居民家庭火災，處置不 當、報警遲緩,是造成人員傷亡的重要因素。所以說,人們應該積極了解家庭火災 的主要起因，還有預防火災的發(fā)生。這就是我們研究聲光報警器的目的。意義：在我國的一些大中城市，幾乎每天都發(fā)生家庭火災，所以防火是每個 家庭必須時刻注意的問題。假如能根據(jù)您家的實際情況預先采取簡單的防火措 施，一些悲劇是完全可以避免的。聲光報警器對防家庭火災，減少火災損失具有

10、現(xiàn)實意義。一系列火災造成的慘痛損失也使全國各界意識到了聲光報警器的必要性。 據(jù) 調查，在最近發(fā)生火災的大多數(shù)房屋都沒有安裝報警器。所以， 聲光報警器在預 防火災發(fā)生上有著非常重大的意義。1.3論文內容第一章緒論本章本主要介紹了聲光報警器的發(fā)展史及發(fā)展趨勢。對聲光探測器進行了系統(tǒng)性的闡述。還有論文研究的目的和意義進行了簡單的解釋。第二章基于C51單片機的聲光報警的設計方案本章是根據(jù)論文的要求分析 了論文的主要任務。繼而概括出整個設計的主要思想和確定出設計方案。第三章系統(tǒng)硬件實現(xiàn)本章針對的是系統(tǒng)硬件是設計。在對整個系統(tǒng)硬件設 計時，我們主要從它的主控電路80C51 （單片機的復位電路、時鐘電路）的

11、設計 和外圍電路（聲光報警電路、A/D轉換電路）的設計來具體介紹。還有對在設計 中用到的聲光傳感器進行了重點介紹。第四章 軟件實現(xiàn) 本章是論文的軟件部分。其中，我們熟悉了整個程序設計 的運行環(huán)境keil。還有程序的編寫過程，對程序做了相應的注釋。3第五章調試本章著重與軟件的調試。在運行環(huán)境中我們調試的步驟以及在 運行中出現(xiàn)的問題及解決的方法。最后附上結束語（我的感想）、謝辭和參考文獻。4第2章基于C51單片機的聲光報警的設計方案2.1任務分析單片機應用系統(tǒng)可以分為只能儀器表和工業(yè)測控系統(tǒng)兩大類，無論哪儀類， 都必須以市場需求為前提。所以，在系統(tǒng)設計前，首先要進行廣泛的市場調查， 了解該系統(tǒng)的時

12、常應用概況，以分析系統(tǒng)當前存在的問題，研究系統(tǒng)的時市場前 景，確定市場開發(fā)設計的目的和目標。簡單地說，就是通過調研克服舊缺點，開 發(fā)新功能。根據(jù)論文的設計要求：（1） 、熟悉Keil編程環(huán)境；（2） 、熟悉有關探測器的理論知識；（3） 、給出設計方案；此次的設計先從硬件設計上著手。先要整理出聲光報警系統(tǒng)的整體思路。確 定出方案設計中需要的硬件設備。 我們在確定了大的方向基礎上，就應該對系統(tǒng) 實現(xiàn)進行規(guī)劃。包括應該采集的信號種種類、數(shù)量、范圍，輸出信號的匹配和轉 換，傳感器的選擇，技術指標的確定等。2.2設計方案2.2.1方案設計思想此次設計是針對于單片機原理及其應用展開的。其中包含了我們大學三

13、年中所學到的相關知識，運用我們所學的電工技術，傳感器技術，單片機技術去設計基于單片機的聲光報警系統(tǒng)。80C51單片機好比一個橋梁，聯(lián)系著傳感器和報警 電路設備。當周圍的環(huán)境達到我們設定的數(shù)值時，聲光傳感器把被測的物理量作 為輸入?yún)?shù)，轉換為電量（電流、電壓、電阻等等）輸出。物理量和測量范圍的 不同，傳感器的工作機理和結構就不同。通常傳感器輸出的電信號是模擬信號（已 有許多新型傳感器采用數(shù)字量輸出）。當信號的數(shù)值符合A/D轉換器的輸入等級 時，可以不用放大器放大；當信號的數(shù)值不符合A/D轉換器的輸入等級時，就需 要放大器放大。而我們選擇前者，不需要用放大器，選擇數(shù)值符合A/D轉換器的 輸入等級，

14、這樣就可以簡化整個系統(tǒng)的設置。傳感器將物理信號經(jīng)過A/D轉換器 轉化為可以利用識別的電信號給單片機，這里我們選擇單片機的P1.0為輸入方5P2.0作為單片機的輸出直接啟動2種叫聲，同時二極管發(fā)光，這就式，接收到信號的單片機經(jīng)過程序的設定會由 報警電路。此時，揚聲器將發(fā)出高、低交替的 達到了聲光報警的效果。2.2.2總體框圖根據(jù)方案的設計思想，我們從中就可以得到了聲光報警系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示下:圖2-1聲光報警系統(tǒng)的總體框圖使用80C51單片機，選用聲光傳感器作為敏感元件，利用AD574A專換器和聲光報警電路，開發(fā)了可用于家庭或小型單位火災報警的聲光報警器。整個設計由4大部分構成：聲光傳

15、感器、A/D轉換電路、80C51單片機、聲光報警電路。 其中，聲光傳感器是將現(xiàn)場溫度、聲光等非電信號轉化為電信號；轉換電路是將完成將聲光傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉換。聲光報警模塊由單片機和 報警電路組成，由單片機控制實現(xiàn)不同的聲光報警功能。綜合考慮各因素，本文選擇 NIS-09聲光傳感器用作采集系統(tǒng)的敏感元件。 它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災中氣體的探測。A/D轉換器選用AD574A轉換器。第3章系統(tǒng)硬件實現(xiàn)3.1主控電路設計硬件設計中最核心的器件是單片機 80C51,它一方面控制A/D轉換器實現(xiàn)模 擬信號到數(shù)字信號的轉換，另一方面，將采集到的數(shù)字電壓值經(jīng)計算機處理得到 相應的二進制

16、代碼，與設定的值作比較。整個系統(tǒng)的軟件編程就是通過匯編語言 對單片機80C51實現(xiàn)其控制功能。3.1.1 80C51 系列80C51系列單片機產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成。多年來的應用實踐已經(jīng)證明，80C51的系統(tǒng)結構合理，技術成熟，許多單片機芯片傾力于提高80C51系列產(chǎn)品的綜合功能，從而形成了80C51的主流產(chǎn)品的地位，近年來推出的與80C51兼容的主要產(chǎn)品有：6ATME公司融入Flash存儲器技術推出的AT89系列單片機；Philips 公司推出的80C51 80C552系列高性能單片機；華邦公司提出的W78C51 W77C5系列高速低價單片機；ADI公司推出的Ady C8xx系列高精度A

17、DO片機；LG公司推出的GMS90/97系列低壓高速單片機；Maxim公司推出的DS89420高速(50MIPS)單片機；Cygnal公司推出的C8051F系列高速單片機。由此可見，80C51已經(jīng)成為事實上的單片機主流系列，所以，本次設計選擇 80C51單片機。3.1.2 80C51的基本結構80C51的基本結構如圖所示圖3-1 80C51 的基本結構7=140P1.1 239?1 2 呂38F1.3 3TP1 4 呂36F1.6 35P1.6 T34F1.T 333EST/Vm 980C51 3EEO/P3.0 1031TXD/F3.1 11301229Em/PS.3 13258T0/P3

18、41427T1/P3.S 1526WP3 6 162S麗13- 7 17E4XTAL1 1823XTAL2 1022畑一2021Fd 1F0. 2F0. 4F0. 5P0. BP0.7EA/VgALE/FBDGPEF2.7 FEEP2.5V2 4 3T2.2F2. 1P2. 0由圖可見，80C51單片機主要由以下部分組成：(1) CPU系統(tǒng)8位CPU含布爾處理器；時鐘電路；總線控制邏輯。(2) 存儲器系統(tǒng)4KB的程序存儲器(ROM/EPROM/Flash可擴至64KB ； 128KB數(shù)據(jù)存儲器 (RAM可再擴64KB ;特殊功能寄存器SFR(3) I/O 口和其他動能單元4個并行I/O 口；

19、2個16位定時/計數(shù)器；1個全雙工異步串行口；中斷系 統(tǒng)(5個中斷源，2個優(yōu)先級)3.1.3 80C51單片機的的封裝和引腳80C51系列單片機采用雙列直插式(DIP) .QFP44(QuadFlat Pack)和LCC (Leaded Chip Caiier )形式圭寸裝。這里僅介紹常用的總線型DIP40圭寸裝。如圖3-2所示。40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鐘、控制和I/O引腳電源：VCC -芯片電源，接+5V;VSS - 接地端；圖3-2 80C51單片機的的封裝和引腳 時鐘:XTAL1、XTAL2 -晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端(3)控制線:控制線共有4根，ALE/P

20、ROG地址鎖存允許/片內EPRO編程脈沖ALE功能：用來鎖存P0 口送出的低8位地址PROG功能：片內有EPRO的芯片，在EPRO編程期間，此引腳輸入編程脈P2 口P3 8沖。PSEN:夕卜ROM讀選通信號。RST/VPD:復位/備用電源。RST（ Reset）功能：復位信號輸入端。VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。EA/Vpp:內外ROM選擇/片內EPRO編程電源。EA功能：內外ROM選擇端。Vpp功能：片內EPRO的芯片，在EPRO編程期間，施加編程電源Vpp。I/O 線80C51共有4個8位并行I/O端口： P0 P1、P2、P3口，共32個引腳。P3 口還具有第二功能，用于特

21、殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。3.1.4 80C51 單片機的時鐘振蕩器和時鐘電路80C51內部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器，但要形成時鐘脈沖， 外部還需附加電路。80C51的時鐘產(chǎn)生方法有以下兩種。a內部時鐘方式利用芯片內部的振蕩器，然后在引腳XTALI和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器（簡 稱晶振），就構成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內部時鐘電路。外 接晶振時，C和C2的值通常選擇為30pF左右；C、C2對頻率有微調作用，晶振或 陶瓷諧振器的頻率范圍可在1.2MHz12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更好 地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應盡可能安裝得

22、與單片機引腳 XTALl 和 XTAL2靠近。圖3-380C51時鐘電路接線方法b外部時鐘方式9DmRfi此方式是利用外部振蕩脈沖接入 XTALI或XTAL2 HMOS口 CHMO單片機外時 鐘信號接入方式不同。表3-1 80C51單片機外部時鐘接入方法接線方法芯片類型XTAL1XTAL2HMOS接地接片外時鐘脈輸入端（引腳需 接上拉電阻）CHMOS接片外時鐘 脈沖輸入端懸空3.1.580C51單片機的復位在整個聲光報警系統(tǒng)中，要進行實驗，必須對整個系統(tǒng)先復位。復位是 單片機的初始化操作。單片機系統(tǒng)在上電啟動運行時，都需要先復位。其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這

23、個狀態(tài)開始工作， 因而，復位是一個很重要的操作方式。 但單片機本身是不能自動進行復位的，必須配合相應的外部復位電路才能實現(xiàn)。復位電路設計單片機的外部復位電路有上電復位和上電和按鍵均有效的復位兩種。我們在設計單片機復位時，選用上電復位。上電復位上電復位利用電容器的充電實現(xiàn)。圖 3-4是80C51單片機的上電復位電路。 圖中給出了復位電路參數(shù)。圖 3-5是80C51單片機的上電+按鍵復位電路。上電要求接通電源后，單片機實現(xiàn)自動復位操作。上電瞬間RST引腳獲得高 電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳的高電平只要 能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復位操作。該

24、電路典型 的電阻值和我電容參數(shù)為：晶振為 12MHZ電容值為10uF，電阻值為8.2K。I.CH1J圖3-4上電復位電路圖3-5上電+按鍵復位電路10復位狀態(tài)：初始復位不改變RA(包括工作寄存器R曠R7)的狀態(tài)，復位后80C51片內 各特殊功能寄存器的狀態(tài)如表所示，表中“ x”為不定數(shù)。表3-2復位后的內部特殊功能寄存器狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HBSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL000HP0 P3FFHSCON00HIPxx000000BSBUFxxxxxxxxBIE0 x0000

25、00BPCON0 xxx0000B復位時，ALE和廠成輸入狀態(tài)，即ALE= = 1,片內RAM不受復位影響。復位后，P0P3 口輸出高電平且使這些雙向口皆處于輸入狀態(tài)，并將07H寫入堆棧指針SP,同時將PC和其余專用寄存器清0。此時，單片機從起始地址0000H 開始重新執(zhí)行程序。所以，單片機運行出錯或進入死循環(huán)時， 可使其復位后重新 運行。3.2夕卜圍接口電路設計3.2.1 NIS-09聲光傳感器簡介在設計中我們之所以選用 NIS-09聲光傳感器，是因為它的輸出模擬量與我 們所用的A/D轉換器輸入等級相符合。(NIS-09聲光傳感輸出電壓是5.6+0.4V , A/D轉換器的輸入量程是0+10

26、V聲光傳感器主要有以下兩種：(1) 散射式在發(fā)光管和光敏電阻之間設置遮光屏，無聲光時光敏元件接收不到信號， 有聲光時使光敏元件發(fā)出信號。(2) 離子式用放射性同位素镅Am241放射出微量的a射線，使附近空氣電離，當平行平 板電極間有直流電壓時，產(chǎn)生離子電流 Ik。有聲光時，微粒將離子吸附，而且 11離子本身也吸收a射線，其結果是離子Ik減小。12聲光強度（%英尺）輸出電壓（V）誤差（ V）05.6 0.4015.3 0.50.3 0.125.0 0.50.6 0.134.7 0.50.9 0.244.4 0.51.2 0.254.2 0.51.4 0.2電源電壓輸出電壓（V）63.3 0.39

27、5.6 0.4128.0 0.71510.0 0.851813.0 1.0溫度（C）輸出（V）05.15 0.4255.6 0.4505.85 0.4濕度（%C輸出（V）305.75 0.5605.6 0.4905.45 0.4若有一個密封裝有純凈空氣的離子室作為參比元件，將兩者的離子電流比 較，就可以排除外界干擾，得到可靠的檢測結果。在本次設計中，我們選用 NIS-09聲光傳感器。它是離子式煙霧傳感器，是 日本NEMOT公司專為檢測延誤而精心設計的新型傳感器。檢測方式：離子型，一源兩室。放射參數(shù)：電源電壓是DC 9v,輸出電壓是5.6+0.4V電流損耗是27+3pA，靈敏度是0.6+0.1v

28、。特性參數(shù)如下表所示：a靈敏度特性（根據(jù)UL217標準風速0.1M/秒）b電源電壓特性（25 T 60 % RHc溫濕度特性 溫度特性（溫度60%） d溫度特性（溫度25E）源：放射元素是媚241，放射量是平均 33.3KBq.=0.9uCi （29K37KBQ。工作環(huán)境： 電源電壓是DC6.0-18.0V，最大24V;溫度是0-50 C,最大-10-60 C, 溫度95%。保存溫度-25-80 C,溫度95%。典型特性：表3-3特性參數(shù)（a）靈敏度特性（b）電源電壓特性（C）溫度特性（d）溫度特性13長期穩(wěn)定性測驗如下表所示:14表3-4長期穩(wěn)定性測驗名稱方法標準高溫儲存特性高溫80 C 5

29、不通電的情況下儲存 72小時保持特性參數(shù)不變，不變形、不變色、不產(chǎn)生裂紋低溫儲存特性低溫-300 C 5不通電的情況儲存 72小時保持特性參數(shù)不變，不變形、 不變色、不產(chǎn)生裂紋高溫儲存特性在40C 5,85 C 5RH不通電的情況儲存 7 2小時保持特性參數(shù)不變，不變形、 不變色、不產(chǎn)生裂紋震動實驗共振頻率10-35HZ，振幅5HZ0.25，如果不產(chǎn)生共振，則用頻率 35HZ震蕩4小時保持特性參數(shù)不變，不變形、 不變色、不產(chǎn)生裂紋跌落實驗三個不同方向把器件從 1M高度自由落體跌 落到木板上保持特性參數(shù)不變，不變形、 不變色、不產(chǎn)生裂紋3.2.2 AD574A 簡介AD574A型快速12位逐次比

30、較式A/ D轉換器為美國模擬器件公司產(chǎn)品。一 次轉換時間為25卩s，轉換速率為40MSPS分辨率12位，非線性誤差小于土 1/2LSB。采用28腳雙立直插式封裝，各引腳功能如圖 3-6所示，圖3-7是其管 腳圖。15AD574A272625272625一24232423五一121121一120120而互|1|17 7一|6_|!5_|6_|!5_SISDBH DB10 DB9 DBSDB7DR6DB4DB3DB2DH1 DBODGN1)圖3-7管腳圖AD574A引腳功能：DB1什DB0:12位數(shù)據(jù)輸出線。DB11為最高，DB0為最低，它們可由控制邏 輯決定是輸出數(shù)據(jù)還是對外成高阻狀態(tài)。12/8

31、 :數(shù)據(jù)模式選擇。當此引腳輸入為高電平時， 12為數(shù)據(jù)并行輸出；當 此引腳為低電平時，與引腳 A0配合，把12位數(shù)據(jù)分兩次輸入。應該注意，此引 腳不與TTL兼容，若要此引腳為高電平，應直接按腳 1;若要此引腳為低電平， 應接引腳15.A0:字節(jié)選擇控制。此引腳有兩個功能，一個功能是決定方式是12位是8位。若A0=0,進行全12位轉換，轉換時間為25us；若A0=1,僅進行8位轉換， 轉換時間為16us，另一個功能是決定輸出數(shù)據(jù)是高 8位還是低4位。若A0=0, 高8位數(shù)據(jù)有效；若A0=1,低4位有效，中間4位為“ 0”，高4位為高阻狀態(tài)。 因此，低4位數(shù)據(jù)讀出時，應遵循左對齊原則(即：高 8位

32、+低4位+中間4位的 0000。CS:芯片選擇。當CS=0時，AD574A被選中；否則AD574A不進行任何操作。R/C:讀/轉換選擇。當R/C=1時，允許讀取結果；當R/C=0,允許A/D轉換。CE芯片啟動信號。CE=1時，允許讀取結果，到底是轉換還是讀取結果與R/C有關。STS狀態(tài)信號。STS=1表示正在進行A/D轉換，STS=0表示轉換已完成。REFOUT+10V基準電壓輸出。REIN準電壓輸入。只有此腳把從“REFOUT腳輸出的基準電壓引入到 AD574A 內部的12位DAC(AD565)才能進行正常的A/D轉換。BIPOFF雙極性補償。此引腳適當連接，可實現(xiàn)單極性或雙極性輸入。10V

33、IN : 10V量程模擬信號輸入端。對單極性信號為10V量程的模擬信號輸入端，對雙極性信號為土 5V模擬信號輸入腳。5 2幣RPFOLT AGNL, REFIN -ISV 剛 POFF16REI OUTBIPOFF, +5V fiO+15V -15 VTEHLO RzIOOQH inv0-20V28B：AD574A J#EEAGNDDGNDKEFLNREFOUIBJFOhFIO%nj_L10 粘I0CQ-5-5 V-10-+10V20VIN: 20V量程輸入端。單極性信號為20V量程模擬信號輸入端，對雙極 性信號為土 10V量程模擬信號輸入腳。DG數(shù)字地。各字電路（譯碼器、門電路、觸發(fā)器等）及

34、“ +5V的電源地AG模擬地。各模擬器件（放大器、比較器、多路開關、取樣保持器等）地 及“ +15V”和“ -15V”電源地。VLOG邏輯電路供電輸入端， +5V.VCC正電源端，VCC=+1+15V。VEE 負電源端，VEE=-1-12V。AD574A的單極性和雙極性輸入如圖 3-8 所示圖3-8 （a）單極性輸入（b） 雙極性輸入單極性輸入電路：如圖3-8 （a）所示是AD574A系列的模擬量單極性輸入電 路。當輸入電壓為 VIN=0+10V時，應從引腳10VIN輸入，當VIN=020V,應 從20VIN輸入。數(shù)字量D為無符號二進制碼，計算公式為 D=4096VIN/VFS圖中 電位器RP

35、1用于調零，即保證在 VIN=0時，輸出數(shù)字量D為零。雙極性輸入電路：電路圖如圖（b）所示。圖中RP2用于調整增益，其作用 與圖（a）中RP2的作用相同。圖中RP1用于調整雙極性電路輸入零點。如果輸 入信號VIN在-5=5V之間，應從10VIN引腳輸入；當VIN在-10=10V之間， 應從20VIN引腳輸入。根據(jù)聲光傳感器所輸出的電壓量，故選用單極性輸入。3.2.3 AD574A與80C51單片機接口電路AD574A系列的所有型號和功能因腳和排列都相同，因而它們與單片機借口 也相同。AD574A所有型號都有內部始終電路，不需要任何外接器件和連線。圖3-9為AD574A與 80C51單片機的接口

36、電路。該電路采用雙極性輸入方式。根據(jù)聲光 傳感器輸出電壓是5.6+0.4V，在設計時我們選用單極性輸入方式。AD574A JVECAGNDDGNDC C I I11 I I“ mm主：；：；ITIT - -I叫N2叫w1OOQ22_ioAO R/C CESTS 12/S0 017Ho. aAD57U VU +DG” RTT2只AGLlBiiA4趾 FOL T:BIPOFF-DB-皿1CK20V INSTS圖3-9 AD574A與80C51單片機的接口電路當AD574A與 80C51單片機配置時，由于 AD574A俞出12位數(shù)據(jù)，所以當單 片機讀取轉換結果時，應分兩次進行：當 A0=0時，讀取高

37、8位；當A0=1時，讀 取低4位。圖中AD574A的STS與80C51的P1.0線相連，故采用查詢方式讀取轉 換結果。3.2.4聲光報警電路聲光報警電路由單片機P2.0 口控制，輸出報警信號（高低電平間隔1 s的 脈沖信號），驅動聲光報警電路，直至按復位鍵 RESET和開關鍵。聲光報警電路由555定時器、揚聲器和普通發(fā)光二極管組成，電路圖如圖 3-10所示。其中555定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓出入端5腳與單片 機80C51的P2.0端相連，受P2.0腳輸出的脈沖信號控制。由電容 C4的充沖放 電作用，當P2.0 = 1時，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當 P2.0 = 0時，5

38、55輸 出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經(jīng)隔置電容C2加到揚聲器上，揚聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時P2.0腳輸出的高低電平間隔1 s的脈沖信號經(jīng) 電阻R1加到發(fā)光二極管LED上, LED將閃爍發(fā)光，達到聲光同時報警的效果。MssnPil. TALE80C512RD Pl.o駁擬鯊A? -* * ll18附2.0470 k Hrc1用上書RFP IWkO圖3-10聲光報警電路3.3總電路設計根據(jù)要求，設計中我們選用80C51單片機。80C51單片機的主控電路包括時 鐘電路、復位電路。兩電路的接法在3.1.4和3.1.5中分別做了詳細的介紹，這 里不再贅述。而傳感器是將非電量需要轉換成與非

39、電量有一定關系的電量。當今信息時 代，隨著電子計算機技術的非速發(fā)展，自動檢測，自動控制技術顯露非凡的能力， 而大多數(shù)設備只能處理電信號，也就需要把被測，被控非電量的信息通過傳感器 轉換成電信號?？梢姡瑐鞲衅魇菍崿F(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。沒有傳感器對原始信息進行精確可靠的捕捉和轉換，就沒有現(xiàn)代自動檢測和自動控制系 統(tǒng)。沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展。設計中，傳感器我們選擇的是NIS-09聲光傳感器。必須利用微粒的特點檢測。而NIS-09聲光傳感器它的性能參 數(shù)是我們選擇它理由。聲光傳感器連接在 A/D轉換器的輸入接口。我們將主控電路和外圍接口電路（80C51與 A/D轉換器的接口電

40、路、80C51與 聲光報警電路）連接起來，就得到了基于 80C51的聲光報警總電路圖。當外部環(huán)境達到一定值時，聲光傳感器就會產(chǎn)生模擬電壓，將它作為輸出的 模擬信號經(jīng)AD574A專換器轉換為80C51單片機所能識別的數(shù)字電壓量。通過P1.0 檢測信號。當有信號輸入時，經(jīng)程序設定就會驅動80C51單片機的P2.0。而P2.0 是與聲光報警電路相連接的。綜上所述，得出總電路圖如圖3-11所示：RESfiT VCC T罠心 DIGClKirHOLDCVOZ-T(iNDBY19T 七2 三ii . . 二 BL- 瓷 二雹！id2tK2tKQm -E -*.-* -|h-|- *|4* ?|=巴”芒m

41、t a|_|圖3-11聲光報警系統(tǒng)總電路圖2021第4章軟件實現(xiàn)4.1編程KEIL環(huán)境介紹Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟 件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明 顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Win dows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會 到KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。KEILC5

42、1標準C編譯器為80C51微控制器的軟件開發(fā)提供了 C語言環(huán)境,同時保留了匯編代碼高效, 快速的特點。C51編譯器的功能不斷增強，更加貼近 CPU本身，及其它的衍生產(chǎn) 品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含： 編譯器，匯編 器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調試器。uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。C51 V7版本是目前最高效、靈活的8051開發(fā)平臺。它可以支持所有 8051 的衍生產(chǎn)品，也可以支持所有兼容的仿真器，同時支持其它第三方開發(fā)工具。因此，C51 V7版本無疑是8051開發(fā)用戶的最佳選擇。C51工具包的整體結構，uVisio

43、n 與Ishell分別是C51for Windows和 forDos的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開 發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由 C51及A51編譯器編譯生成目標文件（.OBJ）。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文 件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件（.ABS）。ABS文件由 OH51轉換成標準的Hex文件，以供調試器dScope51或tScope51使用進行源代 碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器女口 EPRO中。4.2程序流程在整個程序流程中，經(jīng)常要

44、控制一部分指令重復執(zhí)行若干次，以便簡短的程 序完成大量的處理任務。這種按某種控制規(guī)律重復執(zhí)行的程序稱為循環(huán)程序。循 環(huán)程序有先執(zhí)行后判斷何先判斷后執(zhí)行兩種基本結構。而我們要選用的是先判斷后執(zhí)行。因為聲光傳感器的輸出電壓量為 5.66.0v之間。根據(jù)單極性輸入的轉換關 22系D=4096VIN/VFS計算出它的數(shù)字量最小值 ：D仁4096X 5.6/10=2294;最大值23DPTR, # 0FFF8HD2=4096X 6/10=2458.然后把它們的數(shù)字量轉化為二進制數(shù)。D1、D2轉換為二進制數(shù)分別是100111110110 100110011010=由于AD574A俞出12位數(shù)據(jù)，所以當單片

45、機讀取轉換結果時，應分兩次進行： 當A0=0時，讀取高8位；當A0=1時，讀取低4位。AD574A勺STS與80C51的 P1.0線相連，故采用查詢方式讀取轉換結果。我們將A/D轉換器讀取結果存入17H 18H 19H 20H單元中。其中17H存 入的是較小數(shù)D1的高八位10011111, 18H存入的是較小數(shù)D1的低四位0110; 19H存入的是較大數(shù)的高八位10011001, 20H存入的是較大值的低四位1010。將數(shù)值存入單元以后，接下來就是比較。當被測的數(shù)值經(jīng)計算機的轉換在比 較范圍內，經(jīng)程序設定80C51單片機的P2.0就會輸出脈沖啟動報警電路程序。 程序流程圖如圖4-1所示。4.3

46、程序ORG 0000HSTART: MOVMOVX DPTR, ASET P1.0LOOP: JB P1.0, LOOP;送端口地址入DPTR;啟動 AD574A;置P1.0為輸入方式;檢測P1.0 口24;使R/C為1;讀取高8位數(shù)據(jù);高8位內容存入41H單元;使R/C、A0均為1;讀取低4位;將低4位內容存入40H單元;將比較的數(shù)值存入單元中;將40H的內容存入AL單元中;將41H的內容存入AH單元中;比較最小數(shù)值的高八位;比較最小值的低四位;比較最大值的高八位;比較最大值的低四位INC DPTRMOVX A, DPTRMOV 41H, AINC DPTRINC DPTRMOVX A, D

47、PTRMOV 40H, AMOV 17H, #10001111BMOV 18H, #0110BMOV 19H, #10011011BMOV 20H, #1010BMOV AL, 40HMOV AH, 41H01: CMP AH, 17HJA LP1JBE LP2LP1: JMP 03LP2: JMP 0102: CMP AL,18HJA LP3JBE LP4LP3: JMP 01LP4: JMP 0403: CMP AH,19HJA LP5JBE LP6LP6: JMP 03LP5: JMP 0104 : CMP AH ,20HJA LP7JBE LP8LP8: JMP 01LP7: JMP

48、0405: SET P2.025DEL: MOV R7,#200;延時50msDEL1: MOV R6,#123NOPDEL2: DJNZ R6,DEL2DJNZ R7,DEL1RET;返回END;結束26第5章調試5.1調試的步驟(1)源文件的建立：使用菜單“File-New ”或者點擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項目窗口的右側打開一個新的文本編輯窗口，在該窗口中輸入?yún)R編語言源程序(4.2小節(jié)所示)。保存該文件，加上擴展名(.asm或a51)，這里將 文件保存為examll.asm。(2) 建立工程文件：點擊“Project-New Project ”菜單，出現(xiàn)以個對話框， 要求給工程起一個

49、名字，我們輸入 examl1,不需要擴展名，點擊保存按鈕，出現(xiàn) 第二個對話框。這個對話框要求選擇目標 CPU即我們所使用的芯片型號 80C51) 點擊ATME前面的“+”號，展開該層，點擊其中的80C51,然后點擊確定按鈕。 回到主界面，此時，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“ Targ et1”，前面有“ +” 號，點擊“ +”展開，可以看到下一層的“ Source Group1 ” ,這時的工程還是一 個空工程，里面什么文件也沒有，需要手動把剛才編寫好的源程序加入，點擊“Souce Group ”使其反白顯示，然后，點擊鼠標右鍵，出現(xiàn)一個下拉菜單。選 中其中的“ Add file to Gro

50、up ” Souce Group1”，對話框，要求尋找源文件， 注意該對話框下面的“文件類型“默認為C Souce file (*c), 也就是以C為擴展名的文件，而我們的文件是以asm為擴展名的，所以在列表框中找不到examl1.asm,要將文件類型該掉，點擊對話框中”文件類型后的下拉列表，找 到并選中“ Asm Souce File(*asm,*a51) ” ,這樣，在列表框中就可以找到 examl1.asm文文件了。雙examl1.asm文件，將文件加入項目，注意，在文件加 入項目后，該對話框并不消失，等待繼續(xù)加入其他文件，但初學時常會認為操作 沒有成功而再次雙擊同一文件，這時會出現(xiàn)對話

51、框，提示你所選的文件以在列表 中，此時點擊確定，返回前一對話框，然后，點擊”Close ”即可返回主界面，返回后，點擊“ Souce Goup 1 ”前的加號，會發(fā)現(xiàn)examl1.asm文件以在其中。 雙擊文件名，即打開源程序。(3) 工程的詳細設置：首先點擊左邊 Project窗口的Target 1,然后使用 菜單“ Proget-Option for target target 1 ”即出現(xiàn)對工程設置的對話框， 對這個對話框可謂非常復雜，共有 8個頁面，要全部高清可不容易，好在絕大部 分設置項取默認值就行了。設置完成以后安確認返回主界面，工程建立、設置完 畢。27(4) 編譯、連接：在設置

52、好工程后，既可以進行編譯、連接。選擇菜單Project-Build target,對當前工程進行連接，如果當前文件已修改軟件會先對該文件進行比阿尼，然后在連接以產(chǎn)生目標代碼。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中，如果源程序有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行, 可以定到出錯的位置，對源程序反復修改后，最終會得到如圖5-1所示的結果，提示獲得了名為examll.hex的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中， 同時還產(chǎn)生了一些其他相關文件可被用于KEIL的仿真與調試。EuiId target 1 Target 1 assembling eKamiasm. linking.,.c

53、reating hex file from examl examl - 0 Error(s), 0 WarningMlIBuM 人 CohihiwN 人 FWi ih Fi廐 J圖5-1正確連接、編譯之后的結果5.2調試過程中遇到的問題及解決方法在進入環(huán)境以后，遇到了很多問題，總結如下：(1)提示無asm文件編譯時候提示：F:.XX.asmFile has bee n cha nged outside the editor, reload？解決方法：重新生成項目，產(chǎn)生 examl1.as m即可。(2)在進入Keil的調試環(huán)境以后，發(fā)現(xiàn)程序有錯解決方法：將光標定位于需要修改的程序上，用菜單，D

54、ebugInlineAssambly即可出現(xiàn)對話框，Enter New后面的編輯框內直接輸入需要修改的程 序語句，輸入完之后鍵入回車將自動指向下一條語句，可以繼續(xù)修改，如果不在需要修改，可以點擊右上角的關閉按鈕關閉窗口。(3)程序調試時，一些程序必須滿足一定的條件才能被執(zhí)行到解決方法：這些條件往往是異步發(fā)生或難以預先設定的，這類問題使用的單步實行方法是很難調試的，這時就要使用發(fā)哦程序調試中的另一種非常重要是方 法-28-斷點設置。斷點設置的方法有多種，常用的是在某一程序行設置斷點，設置 好斷點后可以全速運行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關變量 值，以確定問題所在。在程序行設置/移除斷點的方法是將光標定位于需要設置斷點的程序行，使用菜單 Debug/I nsert/RemoveBreakPoi nt設置或移除斷點（也可 以用鼠標在該行雙擊實現(xiàn)同樣的功能）;Debug/Enable/Disable BreakPoint是開啟 或暫停光標所在懂行