基于STC89C52的室內(nèi)火氣安全檢測(cè)裝置

1、湖州師范學(xué)院課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告課程名稱 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐 項(xiàng)目名稱 基于STC89C52的室內(nèi)火、 氣安全檢測(cè)裝置 專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 20130824 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 報(bào)告成績(jī) 信息與工程學(xué)院二一六年一月六日17系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐訓(xùn)練任務(wù)書基于STC89C52的室內(nèi)火、氣安全檢測(cè)裝置一、設(shè)計(jì)任務(wù)采用STC89C52單片機(jī)、DS18B20和煙霧、氣體傳感器MQ-2等設(shè)計(jì)室內(nèi)火災(zāi)、有毒氣體泄露等多功能檢測(cè)裝置；二、設(shè)計(jì)要求(1)能檢測(cè)火災(zāi)事故，并報(bào)警。(2)能檢測(cè)煙霧、有毒氣體泄露事故，并報(bào)警。(3)能實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)溫度值，并通過鍵盤設(shè)置溫度報(bào)警上下限值。(4)其它功能（自由發(fā)揮）三、

2、元器件清單類型 型號(hào) 數(shù)量單片機(jī)STC89C52RC（40腳DIP封裝）1溫度傳感器DS18B20（DIP封裝）1運(yùn)算放大器LM358煙霧傳感器MQ-21底座DIP401DIP81數(shù)碼管共陽3連體1三極管85508晶振12MHZ1電容30PF422UF2電阻10K、101K104.7K10 47010電位器103、102各2個(gè)按鍵輕觸按鍵10 蜂鳴器5V蜂鳴器1發(fā)光二極管紅，綠色6排針20個(gè)排線20根萬能板1基于STC89C52的室內(nèi)火、氣安全檢測(cè)裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐總結(jié)報(bào)告一系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)1. 使用溫度傳感器和煙霧傳感器把環(huán)境溫度和煙霧的濃度情況檢測(cè)出來，顯示溫度。2. 設(shè)置溫度上下限報(bào)警，煙霧

3、報(bào)警：利用發(fā)光二極管，蜂鳴器等報(bào)警二系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) DS18B20溫度傳感器溫度單片機(jī)STC89C52氣體傳感器MO2煙霧處理電路（比較器）按鍵聲光報(bào)警數(shù)碼管顯示三系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)89C51是一種高性能低功耗的采用CMOS工藝制造的8位微控制器，它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征：4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM,32條I/O線，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器, 一個(gè)5中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口, 片上震蕩器和時(shí)鐘電路。STC89C52管腳功能圖引腳說明：·VCC：電源電壓·GND:地·P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，作為輸

4、出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)0端口寫入1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。當(dāng)P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。在EPROM編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。·P1口：P1口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1口的輸出緩沖能接受或輸出4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)P1口寫1時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL）。

5、3;P2口：P2是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P2口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P2口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。P2口在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如MOVX DPTR）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX R1）,P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。當(dāng)EPROM編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號(hào)。·P3口：

6、P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P3口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。P3口同時(shí)具有AT89C51的多種特殊功能，具體如下表1所示:端口引腳第二功能P3.0RXD (串行輸入口)P3.1TXD（串行輸出口）P3.2 (外部中斷0)P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時(shí)器0）P3.5T1（定時(shí)器1）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通）表1 P3口的第二功能·RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工

7、作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。·ALE/:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節(jié)。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出（）。一般情況下，ALE是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí)目的。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。·：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過兩個(gè)信號(hào)。·/VPP:外部訪問允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H到FFFH單元的指

8、令，必須同GND相連接。需要主要的是，如果加密位1被編程，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)內(nèi)部鎖存。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)，應(yīng)該接到VCC端。·XTAL1：振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。在本次設(shè)計(jì)中，采用89C51作為CPU處理器，充分利用其硬件資源，結(jié)合D觸發(fā)器CD4013，分頻器CD4060，模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)CD4051，計(jì)數(shù)器74LS90等數(shù)字處理芯片，主要控制兩大硬件模塊，量程切換以及顯示模塊。下面還將詳細(xì)說明。3.2 氣體檢測(cè)模塊氣體傳感器MQ-2MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳

9、感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ-2氣體傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。 部件材料1氣體敏感層二氧化錫2電極金（Au）3測(cè)量電極引線鉑（Pt）4加熱器鎳鉻合金（Ni-Cr）5陶瓷管 三氧化二鋁6防爆網(wǎng)100目雙層不銹鋼（SUB316）7卡環(huán)鍍鎳銅材（Ni-Cu）8基座膠木或尼龍9針狀管腳鍍鎳銅材（Ni-Cu）MQ-2氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖3-2-1所示(結(jié)構(gòu) A 或

10、B), 由微型Al2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有只針狀管腳，其中個(gè)用于信號(hào)取出，個(gè)用于提供加熱電流?；倦娐啡鐖D3-2-2。圖3-2-1結(jié)構(gòu)和外形圖3-2-2 MQ-2基本電路信號(hào)調(diào)理及放大整形模塊, LM358芯片 LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。

11、特性：內(nèi)部頻率補(bǔ)償；直流電壓增益高(約100dB);單位增益頻帶寬(約1MHz)；電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?330V)；雙電源(±1.5 一±15V)；低功耗電流，適合于電池供電，低輸入偏流，低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流；共模輸入電壓范圍寬，包括接地；差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；輸出電壓擺幅大(0 至Vcc-1.5V)。圖3-2-3 LM3583.3 溫度檢測(cè)模塊DS18B20工作原理DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-3-1所示。 圖3-3-1 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖64位ROM的位結(jié)構(gòu)如圖3-3-2所示。開始8位是產(chǎn)品類型

12、的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。非易失性溫度報(bào)警器觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。圖3-3-2 64位ROM結(jié)構(gòu)圖DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖3-3-3所示。頭2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第3和第4字節(jié)是TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(jié)為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換

13、為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義熱圖3-3-4所示。低5位一直為1，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換得精度位數(shù)，即用來設(shè)置分辨率。圖3-3-3 高速暫存RAM結(jié)構(gòu)圖圖3-3-4 配置寄存器由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的,它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念,因此讀寫時(shí)序很重要,系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行.操作協(xié)議為:初始化DS18B20發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù).圖3-3-5 DS18B20測(cè)溫原理圖 DS18B20可以采用兩種方式供電,一種是采用電源供電方式

14、,此時(shí)DS18B20的1腳接地,2腳作為信號(hào)線,3腳接電源.另一種是寄生電源供電方式,如圖3-3-6所示.單片機(jī)端口接單線總線,為為保證有效DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流,可用一個(gè)MOSFET管來完成對(duì)總線的上拉.圖3-3-6 DS18B20采用寄生電源的電路圖當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí),總線上必須有強(qiáng)的上拉,上拉開啟時(shí)間最大為10us.采用寄生電源供電方式時(shí)Vdd和GND端均接地.由于單線制只有一根線,因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的3.4 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)模塊 (電路圖, 描述)圖3-4數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)模塊電路圖3.5按鍵部分設(shè)計(jì)圖3-5 按鍵部分電路圖3.6總的電路圖圖3

15、-6電路原理圖四軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖圖4.1主程序流程圖4.2按鍵子程序流程圖圖4.2 按鍵子程序流程圖六參考文獻(xiàn)主要參考文獻(xiàn)：1 周立功.ARM&WinCE實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)：基于S3C2410M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.2 李朝青.PC機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20003 馬春華,于莉莉.SMS方式遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.廣東通信技術(shù),2003,23 (4):39-41.4 肖冬榮，殷傳軍.魯棒GMC 控制及其工程應(yīng)用J微計(jì)算機(jī)信息2007，30（3）:21-23附錄：(1) main.c#include <reg52.h>

16、#include "DS18B20.h"#include "keyscan.h"#define uint unsigned int#define uchar unsigned charextern uchar flag;sbit Yanwu=P00;sbit Warn=P14;ucharcodenum16=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xc6,0xc7,0x89;uchar disbuf3;uint Wendu=0,t_h=40,t_l=1;void delay_ms(int ms)

17、 /延時(shí)1ms子程序 char i; while (ms-) for(i = 110; i > 0; i-);/延時(shí)1秒鐘 void delay(uint s)uint n,m;for(n=0;n<s;n+)for(m=0;m<123;m+);void display()P1=0XDF;/第一位 P2=numdisbuf0;delay(1); P2=0XFF; /消隱P1=0XBF;/第二位 P2=numdisbuf1;delay(1);P2=0XFF;/消隱P1=0X7F;/第三位 P2=numdisbuf2;delay(1);P2=0XFF;void main()P2 =

18、 0x00;P1 = 0x00;delay_ms (2000); while(1) keyscan(); Wendu=Get_Tmp(); if(Wendu<t_l*100)|(Wendu>t_h*100)|Yanwu) Warn=0; else Warn=1; if(mode=0) disbuf0=Wendu/1000%10; disbuf1=Wendu/100%10; disbuf2=10;/C if(mode=1) disbuf1=t_l/10%10; disbuf2=t_l%10; disbuf0=11;/Lif(flag=1)t_l+;if(t_l=20)t_l=0;fl

19、ag=0; if(mode=2) disbuf1=t_h/10%10; disbuf2=t_h%10; disbuf0=12;/Hif(flag=1)t_h+;if(t_l=80)t_l=30;flag=0; display(); (2) keyscan.c#include "keyscan.h"#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar mode=0;uchar flag;void keyscan()static uchar keybuff2;static uchar key_Time_Num;key

20、buff1=keybuff0;keybuff0=P1&0x03;if(keybuff0!=keybuff1)return ;if(keybuff0=0x03)key_Time_Num=0;if(keybuff0=0x02)&&(key_Time_Num=0)mode+;mode%=3;key_Time_Num=1;if(keybuff0=0x01)&&(key_Time_Num=0)flag=1;key_Time_Num=1;(3) keyscan.h#ifndef _KEYSCAN_H_#define _KEYSCAN_H_#include <r

21、eg52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intextern uchar mode,jia,jian;extern bit set_lh;void keyscan(void);extern void delay(uint ii);#endif(4) DS18B20.c#include <reg52.h>#include "DS18B20.h"/*變量定義*/uint temp;/測(cè)得室溫/ds18b20溫度傳感器/ void delay6(unsigned char i)while(-

22、i);/DS18B20初始化void Init_Ds18b20(void) DQ = 1; /DQ復(fù)位,不要也可行。delay6(1); /稍做延時(shí)DQ = 0; /單片機(jī)拉低總線delay6(250); /精確延時(shí)，維持至少480usDQ = 1; /釋放總線，即拉高了總線delay6(100); /此處延時(shí)有足夠,確保能讓DS18B20發(fā)出存在脈沖。/讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) /讀數(shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)以字節(jié)的最低有效位先從總線移出uchar Read_One_Byte() uchar i = 0; uchar dat = 0; for(i=8;i>0;i-) DQ = 0; /將總線拉低，要在1u

23、s之后釋放總線 /單片機(jī)要在此下降沿后的15us內(nèi)讀數(shù)據(jù)才會(huì)有效。 _nop_(); /至少維持了1us,表示讀時(shí)序開始 dat >>= 1; /讓從總線上讀到的位數(shù)據(jù)，依次從高位移動(dòng)到低位。 DQ = 1; /釋放總線，此后DS18B20會(huì)控制總線,把數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偩€上 delay6(1); /延時(shí)7us,此處參照推薦的讀時(shí)序圖，盡量把控制器采樣時(shí)間放到讀時(shí)序后的15us內(nèi)的最后部分 if(DQ) /控制器進(jìn)行采樣 dat |= 0x80; /若總線為1,即DQ為1,那就把dat的最高位置1;若為0,則不進(jìn)行處理,保持為0 delay6(10);/此延時(shí)不能少，確保讀時(shí)序的長(zhǎng)度60us。return (dat); /寫一字節(jié)的數(shù)據(jù)函數(shù)void Write_One_Byte(uchar dat)uchar i=0;for(i=8;i>0;i-)DQ=0;_nop_();