煙霧報警器控制系統(tǒng)的設計

1、計算機與控制技術課程設計說明書目錄1引言12 設計要求12.1 課程設計目的12.2課程設計內(nèi)容和要求12.3設計工作任務及工作量的要求13 方案設計23.1設計原理24 電路器件介紹24.1單片機簡介2 4.2 MQ-2氣體傳感器簡介34.3 1602液晶顯示的介紹45 電路設計及原理分析45.1單片機引腳分配45.2時鐘電路45.3復位電路55.4蜂鳴器接口電路55.5燈光顯示電路56 系統(tǒng)軟件設計57 實物圖68課程設計體會7參 考 文 獻8附錄A:主電路圖9附錄B:主程序11第14頁 共14頁1 引言煙霧報警器，是一種經(jīng)常使用的設備,本次實現(xiàn)利用單片機STC89C51和MQ-2煙霧氣敏

2、傳感器對房間的煙霧濃度進行檢測、根據(jù)設計的要求，如果超過設定濃度，可以進行聲、光報警并對煙霧濃度進行調(diào)節(jié)。通過設計，掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理、掌握計算機控制系統(tǒng)的設計原理。2 設計要求2.1 課程設計目的1.設計一個由計算機控制的煙霧報警器，可以對房間的煙霧濃度進行檢測，如果超過設定濃度，可以進行聲、光報警并對煙霧濃度進行調(diào)節(jié)。通過設計，掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理、掌握計算機控制系統(tǒng)的設計原理。2.利用STC89C52完成控制要求。熟悉并了解單片機控制系統(tǒng)的詳細工作原理。3.利用Keil uVision、proetus、protel畫出硬件原理圖、軟件仿真圖。2.2課程設計內(nèi)容和要求1.選擇

3、傳感器，設計接口電路，對房間的煙霧濃度進行檢測，要求煙霧濃度的測量范圍是02000ppm。設計聲光報警電路，當濃度超過1000 ppm時自動報警。2.用protel設計硬件原理圖 3.選擇控制算法，編寫控制程序。用Keil uVision設計完整的控制程序（C語言或者匯編語言）4.編譯、下載、運行5.用proetus給出軟件仿真結果，并顯示當煙霧濃度2.3設計工作任務及工作量的要求1根據(jù)題目要求的指標，通過查閱有關資料，確定系統(tǒng)設計方案，并設計其硬件電路圖。2畫出電路原理圖，分析主要模塊的功能及他們之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制關系。3. 用Proteus軟件繪制硬件電路圖并仿真。4. 軟件設計包括流程

4、圖、用匯編語言或C語言對軟件進行編譯，并能通過調(diào)試。 3 方案設計 利用單片機和煙霧傳感器構造煙霧報警器，可以對房間的煙霧濃度進行檢測。如果超過設定濃度，可以進行聲、光報警并對煙霧濃度進行調(diào)節(jié)。3.1設計原理 該煙霧傳感器原理框圖如圖3-1，總體原理為：利用STC89C51單片機和煙霧傳感器構造，可以對房間的煙霧濃度進行檢測，如果超過設定濃度，可以進行聲、光報警并對煙霧濃度進行調(diào)節(jié)。通過C語言對單片機的編程對相應狀態(tài)進行檢測并作出響應。STC89C51單片機LCD1602顯示器煙霧傳感器報警器燈光指示圖 3-1煙霧傳感器原理框圖4 電路器件介紹4.1單片機簡介 STC89C51是一種帶4K字節(jié)

5、FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。STC89C51 提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。其引腳圖如圖4-1。圖 4-1 STC89C51引腳圖4.2 MQ- 2氣體傳感器簡介圖 4-2 DAC0832引腳圖MQ- 2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度 的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉(zhuǎn)換為與該

6、氣體濃度相對應的輸出信號。 MQ-2氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器，如圖4-2。4.3 1602液晶顯示的介紹圖 4-3 LCD1602引腳圖液晶極其省電，1602液晶最多可以輸出32個字符，電路只需簡單的連接即可，程序設計也很簡單，可以移植現(xiàn)成的模板。但是使用有溫度范圍限制，且因是反光式的，在外界光線很明亮的情況下很容易看不清楚。 由于1602耗電量低且程序編寫簡單，電路連接簡單。顯示清楚。電路圖如圖4-3。5 電路設計及原理分析5.1單片機引腳分配XTAL1、XTAL2：外接電

7、路，產(chǎn)生時鐘信號；RST：外接復位電路；P2：外接LCD1602顯示器；P3：外接蜂鳴器和煙霧傳感器；5.2時鐘電路 STC89C51中有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶休或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路參見圖5-2。 圖5-3 復位電路圖5-2 時鐘電路 5.3復位電路單片機的復位引腳RST出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時單片機復位，根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。上電或開關復位要求電源接通后，單片機自動

8、復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。如圖5-3。5.4蜂鳴器接口電路利用單片機發(fā)出PWM波形，三極管放大電路進行驅(qū)動，從而使蜂鳴器發(fā)出警報。如圖5-4。5.5燈光顯示電路如果超過設定濃度，可以進行聲、光報警，利用發(fā)光二極管來進行燈光顯示，并以一定頻率閃爍提醒人們警報。如圖5-5所示。 圖5-4 蜂鳴器驅(qū)動電路圖5-5燈光顯示電路6 系統(tǒng)軟件設計首先對程序初始化，然后判斷是否有煙霧產(chǎn)生，若有煙霧進行報

9、警，并顯示煙霧濃度及聲光報警。根據(jù)設計要求，確定編程思想，現(xiàn)程序流程圖如圖6-1所示。圖6-1 程序流程圖7 實物圖7.1實物圖 通過前面的軟硬件設計以后，整個電路的設計基本完成，系統(tǒng)在以Proteus這款軟件為平臺，通過仿真證明了電路軟硬件設計的正確性。最后就是進行焊接實物圖并且測試實物圖的正確性。系統(tǒng)硬件的整體實物圖如下圖所示： 圖8-1 實物圖8課程設計體會通過此次課程設計，首先我學會了怎么去使用Proteus,并學到很多的東西。對單片機有了進一步的了解。但是在做課程設計的過程中，也出現(xiàn)了一些問題，最主要還是實物制作中中，出現(xiàn)電路設計的一些問題。 通過這次課程設計，使我明白了自身的不足，

10、還有就是學習上存在的以應試為目的的陋習，自己真正學到的知識還是相當有限的，而且都是很死板的知識，并沒有做到活學活用。而且，在專業(yè)軟件學習方面還要有很大的提升的需要。 參 考 文 獻1 何立民.單片機高級教程.北京航空航天大學出版社.2001:40532 李建忠.單片機原理及應用（第二版）.西安電子科技大學出版社. 2008.2:22233 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎（第三版）.北京：高等教育出版社.2001:761104 康華光.電子技術基礎（第四版）.北京高等教育出版社.1998:1341385 梁宗善.新型集成塊應用.武漢華中理工大出版社. 2004:15196 譚浩強.C語言程序設

11、計(高職教材).清華大學出版社.2000.01:20887 華臻，陳書謙.單片機原理及應用M.北京：電子工業(yè)出版社.2005.8 李朝清.單片機原理及接口技術M.北京：航空航天大學出版社，1994.9周勇，付大鵬，劉剛強.新型家用密碼鎖的研究J.機械. 2002.9（贈刊）：128-12910李珍，付植桐.單片機原理與應用技術M.北京：清華大學出版社.2003.11李明喜. 新型電子密碼鎖的設計J. 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2004,(03) 12 董繼成. 一種新型安全的單片機密碼鎖J.電子技術.2004.(03)13 王寬仁.可靠安全的智能密碼鎖J.電子技術應用.2001年第2期14江志紅.

12、51單片機技術與應用系統(tǒng)開發(fā)M. 清華大學出版社. 200815 閻石.數(shù)字電子技術基礎第四版M.高等教育出版社.1998.1116 任艷艷.基于AT89C51單片機多功能密碼鎖的研究J.重慶職業(yè)技術學院學報.2008.517 周功明.基于AT89C2051單片機的防盜自動報警密碼鎖系統(tǒng)的設計J.綿陽師范學院學報.2007.518 周鑫，何建新，劉琥.基于單片機的電子密碼鎖控制電路設計J.成都信息工程學院學報.2009.8附錄A:主電路圖圖9-1 主電路圖設計圖9-2 PCB圖設計附錄B:主程序#include#include#define uchar unsigned char /定義一下方

13、便使用#define uint unsigned int#define ulong unsigned long#define DataPort P2 /液晶數(shù)據(jù)輸出sbit RS=P04; /寄存器選擇 數(shù)據(jù) 命令sbit RW=P05; /讀寫sbit EN=P06;/使能sbit spk=P37;/蜂鳴器sbit ger_led=P10;/led1 sbit red_led=P11;/led2 sbit MQ2=P35;void DelayUs(uchar t) /us級延時函數(shù) uchar a;while(t-) for(a=4;a0;a-);void DelayMs(uchar t)/

14、ms級延時 uchar a,b,c; while(t-) for(c=8;c0;c-) for(b=197;b0;b-) for(a=2;a0;a-); void Check_Busy() /忙檢測RS=0; RW=1; EN=1; DataPort=0xff; while(DataPort&0x80)=0x80);/忙則等待 EN=0;void Write_Data(uchar Data) /寫入數(shù)據(jù)Check_Busy();RS=1;RW=0;EN=1;DataPort=Data;DelayMs(5);EN=0;DelayMs(5);void Write_com(uchar com) /寫

15、入命令Check_Busy();RS=0;RW=0;EN=1;DataPort=com;DelayMs(5);EN=0;DelayMs(5); void LCD_Write_String( uchar x,uchar y,uchar *s) / 寫入字符串函數(shù) if (y = 0) Write_com(0x80 + x); /表示第一行 else Write_com(0xC0 + x); /表示第二行 while (*s) Write_Data( *s); s +; void LCD_Write_Char(uchar x,uchar y,uchar Data) / 寫入字符函數(shù) if (y =

16、 0) Write_com(0x80 + x); else Write_com(0xC0 + x); Write_Data( Data); void ClrScreen()/清屏函數(shù) Write_com(0x01); DelayMs(1);void Init_lcd1602()/初始化EN=0;Write_com(0x38); /8位數(shù)據(jù)接口 兩行顯示 5*10點陣字符Write_com(0x0e); /顯示開關 光標開關 Write_com(0x06); /輸入方式設置 讀寫操作后AC自動增1，畫面平移Write_com(0x01); /清屏void speak()DelayMs(5);spk=!spk;void light_red() ger_led=0; red_led=0; DelayMs(230); red_led=1; ger_led=1;void Alarm() LCD_Write_String(1,0,over 1000pm);/雙引號LCD_Write_String(1,1,dangerous !);/雙引號light_red()