新型学生公寓的电气设计-毕业论文

扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计说明书(论文)作 者: 学 号： 教研室: 专 业:电气自动化 题 目:新型学生公寓的电气设计 指导者： 评阅者： 年 月扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计（论文）评语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 新型学生公寓的电气设计 综合成绩： 指导者评语： 指导者(签字)： 年 月 日毕业设计（论文）评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会负责人(签字)： 年 月 日毕业设计说明书（论文）中文摘要 【摘要】随着电子技术的发展，各式各样的电子器件应运而生，这些元器件的诞生在一定的程度上解决目前大学生宿舍存着许许多多的问题，比如温度传感器，可以 测量外部的温度，实现一定量的控制，比如红外线传感器可以利用红外线进行防盗。传感器是电子信息系统的第一环节，是感测和变换外部信息的部件。使用传感器可以讲各种非电信系转化为电信号进行传输和处理，其应用范围非常宽阔，例如压力，温度，湿度，光信号，超声波，核射线，速度，机械位移，彩色信号，液位高度，特种气体含量，加速度等多种非电信息，都可以通过不同种类的传感器来拾取，并转换一定的电信号输出。本篇简单介绍新型宿舍的一些基本的设计，主要重点介绍宿舍的防火报火警系统。 【关键词】:传感器，单片机，智能宿舍专科毕业设计说明书（论文） 第 37 页 共 33 页 目录目录11.绪论31.1课题的引出31.2宿舍的作用31.3宿舍的矛盾31.4宿舍的矛盾32. 新型宿舍的设计42.1宿舍的设计42.2宿舍的用电 4 2.2.1有功功率计算62.3门禁系统63.新型宿舍的基本情况74. 宿舍的火灾报警8 4.1.火灾的原因8 4.1.1传感器的使用8 4.1.2烟雾传感器84.2火灾报警器的设计思路94.3火灾报警器的框图设计104.4火灾报警器的各模块功能10 4.4.1火灾报警系统原理图11 4.4.2信号采集设计115.硬件部分125.1AD转换电路设计125.1.1PCF8591的简介125.1.2PCF8591的功能135.1.3 AD转换的硬件电路图135.2显示电路设计135.2.1数码管显示电路设计及显示电路图135.2.2数码管145.3报警指示灯电路设计145.4声音报警电路设计155.5单片机STC89C52155.5.1STC89C52单片机简介155.1.2单片机端口结构及工作原理175.1.3控制信号引脚介绍206.系统软件设计216.1系统流程图21 216.2程序设计过程226.3火灾报警器电路的软件设计226.3.1数码管显示程序设计226.3.2报警子程序设计227.实验误差分析227.1软件方面227.2硬件方面23结束语23致 谢24参考文献261.绪论 1.1课题的引出 许多大学生都对自己的宿舍感到嫌弃和压抑，觉的宿舍不如家里的宽敞和舒适，一些学校的宿舍6人一间，空间小，矛盾多，新型的只能宿舍可以很轻易的解决这些问题。 宿舍是大学生在学校期间主要的活动场所，在校期间除了上课在宿舍呆的时间最长，在宿舍里休息，娱乐，学生是必不可少的，但是目前宿舍存在很多的问题，如果不及时解决到这些问题，就不能保障他们有足够的精力去学习去创造。 1.2宿舍的作用 宿舍应该是“家”的替代品，学生在宿舍里生活，可以感受到在家里的那种舒适和安逸，这又这样才会觉得宿舍就是学生的小家，才会对宿舍和对家里一样，那舍友当家人一样。才会在宿舍里展现在我，应为宿舍有着想家一样的安全感。 1.3宿舍的矛盾 有些学校的宿舍很小很局促，在小小范围里住了很多人，生活中有许多的不方便，比如洗澡，打水等都需要跑到老远才能解决，宿舍里为了安全用电，也限制宿舍的用电，不能超过400w。种种的不方便促进了传统宿舍向新型宿舍转型的契机。 1.4宿舍的矛盾 宿舍人员一旦超过6人，就显得宿舍很小，在晚上稍微有点动静的话，声音都会很大导致宿舍人员晚上睡不着，个人卫生问题，音乐公放，作息不统一，睡眠问题都是宿舍各个人员之间的主要矛盾所在。 2. 新型宿舍的设计 2.1宿舍的设计 宿舍应该以4人为一单位，可以大大的解决了很多宿舍的人员之间的矛盾。如图所示（2-1） 学生宿舍图2-1 这样可以大大的减少宿舍的公占面积，可以增大宿舍的活动面积，下面是书桌和柜子，柜子里存放些衣物或者一些的生活用品，书桌可以用来做作业，或者当电脑桌使用，旁边的梯子当公用梯子比传统的直上直下的梯子比，不咯脚，也更安全了些。在下边玩游戏不容易吵到其他地方的同学，噪声会相对小一点。 卫生间的设置通常在入门处或者靠近阳台的地方便于通风透气卫生间里应该安装热水供应的装置，以便学生在宿舍洗澡，也能一定程度的保证宿舍卫生间的干净和卫生。 2.2宿舍的用电 对于大学生宿舍的用电的问题一直都是目前一些院校比较头疼的问题，一些院校还是采用老的收集电费的方法,但是这种收集方法存在很多的缺陷,包括信息的反馈慢，抄电的效率低等缺点，这些问题统统都需要解决。在计算机技术高速应用的不久的将来，这种老式的收集电费的管理方式远远的落后了，学校需要迅速的解决目前存在的用电问题。制定好有关用电的一些基本的规则或者一些的管理方式目前，大多数的院校，给学生宿舍安装电表。学生宿舍用电是有限的。学校提供一个限度在这之内由学校承担用电量，如果超出的电量，学生就将需要自己去交超过的电费。然而，一些院校没有采用新型的电力收费管理系统，所以目前的电费管理，还是通过人工抄表来完成，这种方式太过老旧，工作效率低下，更不上时代的步伐，应该要被淘汰了，这种方式需要处理大量的的数据和信息，还需要大量的人力，即费时间又浪费精力，抄写也容易抄错。如何使这些信息有效的流动起来和电源管理相互结合，提供科学的管理方法，让管理人员合一很轻松的去面对，去操作。是必须要解决的。采用以下的电源管理方法可以节约劳动成本，杜绝学生浪费电资源，起到有效的节约用电。该系统具有的功能：操作更方便，系统界面美观，操作方便，并可以大大提高管理人员的工作效率，也可及时，准确地反映学生宿舍的用电量，以及收集信息屏幕上，可以方便的进行信息的处理，信息的存储，和信息打印;使系统更加的规范;系统的维护相对的简单方便。学校用电收费管理系统主要用于记录本学校学生宿舍寝室的用电情况，缴费情况，欠费情况等基本的信息。并在此信息上对超过用电的宿舍进行收取超过的电费，并对学生的用电信息、管理员档案资料信息、用电人员的基本情况等相关信息的进行录入和维护系统的工作。其具体的业务流程如下：1. 首先得要有用电用户、管理员的一些基本信息： 所以需要先建立起用电用户、管理员的资料档案。以便日后系统管理员可以对这些信息进行处理，修改等，让系统变得更加的完善。2. 在每个月的月尾上，由宿舍管理人员去各宿舍的抄上月及本月电表的用电情况，先在工作本上进行一次抄写。然后将抄写的内容交给用电系统的管理员直接录入电脑里，再在以往的基础上对本月电表用电的基本信息、人员抄表情况、单价电费、收费时间等系统参数进行分析；最后通过电脑的计算将每个寝室的相关电表的用电情况和计费情况，以及欠费情况打印下来，作下备份，以防万一。3. 通过管理员对上个月用电的分析，对当月使用情况进行排查和检验。一旦发现没有问题的话，就可以通过电脑发布缴费通知和本月的电费账单并向学生提供电脑查询电量当月的消费电费的信息。4. 在缴费通知发出后，便可以向各个宿舍进行收取电费了。收费员或者系统管理员进入收费系统，核对每个宿舍人员的信息和用电情况并对每个宿舍收取当月的电费、以及以往的欠款、当月及以往的滞纳金，并将收费情况进行登记，做好备份，以防万一。5. 在收取玩电费之后，管理人员对各个宿舍进行统计，确定一份关于已收费和未收费的人员名单。对于那些没有按时缴费的学生进行通知，对于有些宿舍长时间没有缴费的则进行停电处理。保证宿舍管理人员的权威不受到侵犯。系统管理员要对整个系统的数据库进行数据备份和数据恢复工作，以防止重要数据的丢失而加大工作量。 2.2.1有功功率计算 对于交流功率，有： “ ” （式1） “ ” （式2） “” （式3） 其中瞬时功率 “ ” （式4） 其中有功功率 “ ” （式5） 其中无功功“ ” （式6） 其中视在功率 “ ” （式7） 所以 “ ” （式8） 有功功率测量方案分感应式电能测量和电子式测量功率 2.3门禁系统 门禁系统，又称出入管理控制系统，是一种管理人员进出的数字化管理系统 电伴热带的应用、安装步骤和注意事项。常见的门禁系统有：密码门禁系统，非接触IC卡（感应式IC卡）门禁系统，指纹虹膜掌型生物识别门禁系统 等的总称。这是门禁系统的定义 门禁系统的现况与发展趋势。 针对大学生宿舍的安全问题，在许多高校中宿舍管理比较松，导致了许多外来学校人员随意的进入宿舍楼，学生宿舍物品的丢失越来越严重，部分高校甚至在学校大门处检查学生证，或者校园一卡通才能被允许进入学校，虽然这样可以减少外来人员的进入，但是大大的增加了学校安保的任务和难度，提高了劳动成本。所以可以设立一套门禁系统，可以减少劳动成本，也可以大大的减少了外来人员的闯入，以保证学生在宿舍里的物品的安全。 学生宿舍的管理一般通过宿舍管理员进行管理，这种方法存在一定安全隐患，如管理混乱、容易由于人为疏忽让一些外来闲杂人员混入等。因此，为了更好地加强对宿舍安全的管理，防止外来闲杂人员进入。有了门禁系统后学生必须持卡进入宿舍，如果没有带卡的话，需要进行登进，可以使外来人员无法进入到宿舍，大大的减少了宿舍管理人员的工作量。如图所示（2-2） 门禁系统图2-23.新型宿舍的基本情况 目前学生新型公寓系统包含了许许多多的方面，以上的功能设计只能作为 新型公寓的一小部分，所以只是稍微简单的介绍下，作为以后新型宿舍的参考，重点介绍一下宿舍防火烟雾报警系统，就目前来说宿舍的安全是学校重点关注的对象。4. 宿舍的火灾报警 4.1.火灾的原因 在目前的大学宿舍中，网购大大的代替了传统的消费主张成了目前的主流购物手段之一，但是在x宝上假货横行，而且在目前假货得不到制止，于是有些同学为了贪图所谓的便宜和快捷选择了在网上购物，但是往往在网上买的东西得不到品质的保障，那些劣质的热得快，小型电饭锅在一些学生的购买下进入了宿舍，但是就是这些没有质量保障的物品应为一下疏忽往往可以造成火灾，如果当时宿舍里没人的引起大火往往在火势很小的时候等不到控制最后量成大祸，一旦拥有了防火烟雾报警系统在一旦发现有大量烟雾或者小火灾的时候可以通过报警系统迅速的将信息传给宿管人员，这样就可以及时快速的完成灭火，保证了宿舍的财产不受到损失。 在一些小区里，防火已经成为了小区建设系统里不可缺少甚至是很重要的一环，根据我国的一些规定，在小区必须有设备监控，煤气泄露报警，报警求助按钮，防盗报警，防火报警等，来保证在小区居民的安全和健康。所以在学校宿舍里也必须拥有宿舍火灾报警装置， 4.1.1传感器的使用再设计器件的时候必不可少的要用到传感器，在生活中传感器的运用也不再少数，那么传感器是什么呢？它是一种可以感受到被规定的被测量，并且按照一种特定的规律来转换成可用的输出信号的器件或者装置。在烟雾火灾报警器的基本构造是通过检测物体的红外线和烟雾的浓度来检测报警，从而呼吁人们及时发现火灾采取有效的措施迅速的采取有效地的行动来扑灭火灾，拯救伤员以减少物体的损失，和人员的伤亡。 4.1.2烟雾传感器MQ-2气体传感器。MQ-2所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)，当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大,使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号 基于MSP430单片机的宿舍智能防盗防火报警系统设计。MQ-2传感器对一些可燃气体的便是率很高，比如像液化气、丙烷、可燃的气体等灵敏度都很高。这种传感器不仅价格便宜而且还能检测出许多的气体，适合在多领域的使用。所以选择使用MQ-2烟雾传感器。以MQ-2传感器作为测量的元件，再由传感器检测到的烟雾浓度通过ad转换，将数字信号传送到单片机中。检测的信号与设定的值作比较，当检测信号大于设定值，系统发出报警。 4.2火灾报警器的设计思路通过MQ-2传感器可以检测环境中的某些气体的成分，并且还要能够报警，于是做出的仪器必须包括模拟信号和数字信号的转换电路，用MQ-2传感器的烟雾采集电路，通过单片机来控制的控制电路。烟雾信号采集电路是由烟雾传感器和模拟放大电路两大部分组合而成的，先是将烟雾信 号转化为模拟的电信号，再通过模数转换电路将从烟雾检测电路送出的模拟信号 转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机 基于单片机的火灾自动报警系统的设计。首先需要对传过来的数字信号进行滤波处理，再通过单片机对这些数字信号来进行分析和处理，再把处理过后的信息来和一个规定好的报警值来比较，如果出现的数值的大于这个临界值就启动报警装置，是报警装置工作，如果没有达到这个临界值的话，那就没有发生火灾，报警装置处于休息状态。为了能更好的使保安或者宿管阿姨能及时的了解情况，所以会把气体浓度先是在屏幕上。不仅可以使用声音报警还可以通过一闪一闪的光使报警系统更加的完善，因为变化的光信号也可以引起用户注意，在一定的程度上弥补了声音报警的缺陷。通过对以上报警装置的分析，可以采取以下的设计方案。烟雾传感器及单片机是烟雾火灾报警装置中必不可少的两部分，综合以上所说，MQ-2单片机能够更加准确的测量可燃烟雾的成分，而且价格也不贵作为该仪器的传感器之选。单片机作为电路的核心，则采用STC89C52RC单片机作为本系统的控制核心。烟雾信号由传感器送进来，然后由放大电路进行放大，因为传感器产生的信号不弱，所以并不需要放大器也可以进入单片机，单片机可以进行工作，所以在制作过程中没有使用到放大器，这样就可以减少了一些工业成本。然后，在STC89C52单片机的外扩设备PFC8591中进行A/D转换，再由单片机进行浓度比较，对数据进行线性化处理， 将数字化电压信号转化成为对应的十进制浓度值；最后，将实际可燃性气体浓度送入液晶，并判断浓度值是否超出报警限，当浓度处于正常状态无灯亮，当烟雾浓度超出设定的限定值时，发出声音报警并伴随灯光闪亮 基于51单片机的烟雾报警器的设计。 4.3火灾报警器的框图设计报警系统如图所示4-1，以单片机作为核心，通过与外围电路的合作，来实现信号采集、浓度显示、声音及闪烁报警等功能。报警器采用巡检的工作方式，进行两级 报警值设定，并发出不同的光、声信号。系统应采用高性能的单片机，要求工作稳定、测量精度高、通用性强、功耗低，保证报警器的精确性及可 靠性，而且最好体积小，成本低，有利于减少报警器的体积，降低报警器的成本 基于单片机的火灾自动报警系统的设计。 图4-1可燃性气体检测报警器结构框图 4.4火灾报警器的各模块功能 单片机芯片模块：芯片模块要求有定时功能，本实验基于实际考虑采用STC89C52单片机。显示电路模块：数码管采用八位共阴极数码管，应用动态显示，显示室内有害气体浓度。AD转换模块：采用了PCF8591转换芯片，此芯片有4路模拟输入，采用8位逐次逼近方式将模拟信号转变为数字信号。声光报警模块：用了喇叭和led灯作为报警指示信号. 4.4.1火灾报警系统原理图附录B是单片机控制的火灾报警系统的原理图。原理图包括以下设计部分：信号采集设计部分、AD转换电路设计部分、数码管显示电路设计部分、报警指示灯电路设计部分、电机驱动电路设计部分、声音报警电路设计部分、单片机芯片选用部分。 4.4.2信号采集设计MQ-2是一种体电阻控制型的气敏器件，其阻值随被测气体的浓度（成分）而变化。气敏器件又是一种“气电”传感器件，它将被测气体的浓度（成分）信号转变成相应的电信号。气敏器件阻值与气体浓度之间一般为非线性关系，但在浓度域的气体检测时可近似认为是线性的，如图4-1所示。因此，在一定的浓度范围内（通常取气体爆炸下限浓度的14110）的检测是有效的，它不适合于仪表之类精确浓度的测定 虚功原理及其应用。 图4-1气敏器件阻值与气体浓度之间关系气敏器件一般都是在加热条件下工作，但工作温度不宜太高（一般不要超过35），_否则会造成性能衰减，降低气敏灵敏度。器件放置一段时间后，再通电使用时，阻值是先下降，然后又上升，通电大约10分钟后（叫初期稳定时间），才能稳定到与气氛状态相应的阻值。为了避免通电开始时的误报动作，应特别注意要设置十几分钟的延迟电路。器件的响应时间约为10秒，恢复时间约为30秒60秒。使用气敏器件，要避免油浸或油垢污染，更不要将气敏器件长时间放在腐蚀气体中。长时间使用时，要有防止灰尘堵塞不锈钢网的措施 MQ-2气敏传感器原理参数与电路_家电维修资料网。表4-1接线图表外形尺寸（mm）接线图接线图测试条件测试电路 回路电压：VC=10V加热电压：VH=5V负载电阻：RL=2K信号的采集电路图4-2。图4-2信号采集电路5.硬件部分 5.1AD转换电路设计 AD转换芯片选用了PCF8591。 5.1.1PCF8591的简介PCF8951：“是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输” 单片机驱动8位数码管仿真电路设计。 5.1.2PCF8591的功能PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。PCF8591的最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。 5.1.3 AD转换的硬件电路图系统中用到的AD转换模块选用PCF8591，它的功能引脚如图5-1。图5-1AD转换电路 5.2显示电路设计 5.2.1数码管显示电路设计及显示电路图报警器浓度显示采用共阴数码管如图5-2。共阴数码管意思既是公共端接地，另一端需要高电平即会点亮发光管，而公共地端既是位选，既低电平有效。而另一端既是段选，段选信号既是高电平有效，这样就构成了整体的发光数码管电路。图5-2数码管显示电路 5.2.2数码管数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管显示分为静态显示和动态显示。本设计采用的是动态显示。 数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制。在显示过程中，各个数码管的点亮时间有限，速度很快肉眼速度基本跟不上，尽管各位数码管并非同时点亮，但速度太快，给人感觉就想同时显示一样，不会觉得有闪烁的感觉。动态显示端口比静态显示端口少。 5.3报警指示灯电路设计如图5-3是报警指示灯。单片机STC89C52的P1.4口控制红灯闪亮表示环境中可燃烟雾浓度超过报警限值，提醒用户尽快作相应安全措施。 图5-3报警灯电路 5.4声音报警电路设计 图5-4声音报警电路 由STC89C52的21脚实现声音报警控制。当可燃性气体浓度或温度超过限定值时，将P2.0置为低电平，三极管导通，扬声器发出鸣叫报警。其电路原理图如图5-4所示 5.5单片机STC89C52 5.5.1STC89C52单片机简介美国宏晶公司为了让电子集成度能够进一步提高，同时为了满足各类电子爱好者的需要，经过研究开发于是生产出了STC89C52RC单片机，该单片机不同于先前控制芯片是：性能更加强大、功耗也大大降低、处理速度也变得异常的快速，由于本次设计的小车留下了较大的开发潜力，所以STC89C25RC控制器也成为了本次首当其选。STC89C25RC单片机它采用了Flash存储技术，大大的减少了单片机制作原材料成本，并且在软件系统的兼容方面它很好的与之前的的单片机能够实现兼容，它程序的写入与消除采用了电可擦写的技术，能够对程序进行成千上万次的进行消除与写入，由于这一方便的特性，成为了广大电子爱好者的首选控制器，同时也为嵌入式控制设计提供了廉价而方便的选择。下面简介下STC89C52RC单片机的各端口的作用与它的特性。 主要特性如下： （1） 加强型 89C52 单片机，拥于2个时钟机器周期，分别为：6与12可供使用者选择使用。（2） 工作电压：6V2.7（5V 单片机）（3） 全静态工作时，工作频率在：0HZ24MHZ（4） 用户应用程序空间为 8K 字节 （5） 片内拥于512Kb RAM ， 图5-5 STC89C52单片机引脚图（6） 共拥有输入/输出口32个，分别为P0、P1、P2和P3口 ，其中P0口作为扩展接口时候不需要上拉电阻，当作为双向输入/输出口时需接上拉电阻。（7） ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，通过P3.1/P3.0接口对外部的程序进行直接输入，能够快速的将程序进行存储，并不需要其他的程序下载器。 （8）拥有 EEPROM 功能 （9）用于看门狗程序（10）拥有两个16位的定时器与计数器（11）拥有5个中断源，和两级优先级中断。在Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式来叫醒 。（12）拥有一个全双工的异步通信端口，可较快的与外部计算机进行数据交换。（13）工作的温度范围大致在-40到+85之间。（14）抗干扰能力强拥有ESD保护，可轻松的通过外部脉冲干扰。 5.1.2单片机端口结构及工作原理 P0端口是由一个与门电路、一个非门电路、锁存器、输入缓冲器、及场效应管驱动电路构成。所以可以说P0.X引脚即可以是P0.0到P0.7的任意一位，所以在P0口有8个接口。P0口是一个8位双向三态输出/输入接口，如图5-6（a），P0口其中一位的电路图。P0口在作用下可以有两个作用，它能够作为数据的传输接口也可以作为地址寻址使用，在与外部的数据存储接口连接时可以作为8位的I/O接口使用，同时它还可以寻址低8位的寻址地址。当它作为I/O接口，当做漏极开路接口时，用来使NMOS电路驱动时，需要在外部加上拉电阻。当它需要向内部输入数据时候，要先将它的锁存端置“1”这时它的MOS管两端都需要处于关断的状态，而此时的引脚出所处的状态为“浮空”的状态，此时才能使数据在正确的状态下输入控制控制器中。由于该种的输入特性，所以被称做准双向口。当它被作为地址数据接口使用时就不可以作为通用输入/输出口使用了。 5-6（a）P0口位结构 5-6（b）P1口位结构 5-6（c）P2口位结构 5-6（d）P3口位结构 P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是专給用户所使用的双准向的输入/输出接口，如下图2.6（b)所示，它与P0口之间有着较大的不同，由于它的内部存在着上拉电阻，故并不需要再外界上拉电阻。所以P1口的每一个I/O端口均可以独立的进行定义。所以该接口既可作为8位的并行I/O输出口，还可以作为8位I/O端。由于这种特性CPU既可以对该端口进行字节的处理，还可以进行位的处理。当作为输入端口的时候需将个位的锁存器预先置为“1”。P2端口（P2.0-P2.7）：P2口同P1口相同也是准双向的I/O接口，如下图5.6（c）所示，在作用上P2口可以作为通用的输入/输出接口，在作用方面它与P0口相同，当做外部存储器，此时不能作为通用的输入/输出口使用，由于P2口给出的是高8位的地址。在外接存储数据之时，如若P2口要作为通用输入/输出接口，那么就需要P0口送出的地址为低8位，且RAM小于256B，此时R0与R1作为间接寄存器，P2口便可作为通用I/O接口。假如RAM大于256B，就一定要用16位寄存器DPTR作间址寄存器，并且P2口能在一定限度内当一般I/O使用。 P3端口（P3.0-P3.7）：P3口是一个8位的双准向输出/输入接口，如图5.6（d）所示。它拥有许多的功能它与P1口一样拥有着相同的功能，可以作为一般的双准向I/O口，能够对位数据与字节数据都可以进行处理。也可以作为8位的I/O的输出接口，独立的作为串行I/O数据接口。P3端口用于一些特殊功能，具体的第二功能定义表5-3。 表5-3 端口第二功能P0P3端口的负载能力及接口要求P0口共有8个I/O接口，它的任意一个输出口可以驱动8个逻辑门输入，由于开漏级电路，所以他驱动的电路需外界上拉电阻，若作为数据存储口时则无需接上拉电阻P1、P2、P3的输出口内部均接有外接的电阻，所以它的每位输出口都可以驱动4个逻辑门电路。5.1.3控制信号引脚介绍/Vpp端口：当端接高电平时，CPU只访问片内Flash ROM并执行内部存储器的数据；当输入数据端接低电平时，CPU只访问片外ROM并执行片外程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器内部数据存在;当端保持电平端（接VCC端）时，CPU则执行内部存储的数据，而不管外部数据的变化。RESET端口：RESET是单片机置“0”信号端口，这个信号输入端口对高电平有效，当该端口被置“1”时便可以对单片机内部数据进行复位。端口：程序存储数据可以输出信号端，当从片外对单片机输入指令，每次只有两个周期是有效的，但如果访问的是外部数据时，该两次信号就不会出现。ALE/端口：地址锁存的允许信号端，每当单片机上电工作后，ALE端口便会不断地向外输出正脉冲信号，其频率为振荡器频率的六分之，在CPU访问外部数据的时候，ALE作为低8位对信号进行控制。在通常情况下不对片内数据进行访问的时候，ALE也可以输出六分之一的正脉冲，所以ALE既可以作为输出时钟又可以作为定时信号。6.系统软件设计 6.1系统流程图本论文中，软件解决的主要问题是检测烟雾传感器的烟雾浓度信号，然后对信号进行AD转换，段式液晶浓度显示，以及报警器声光警报，排风系统的运行。具体的软件程序运行顺序如下：当开始运行后，会先对程序的中断等进行初始化，并同时进行对传感器的预热，预热后传感器的精度会提高，这些准备进行完成后，在外部有气体进入烟雾传感器时，会产生模拟电信号，模拟电信号经过PCF8591的数模转换后会显示到数码管的浓度显示上，同时会判定是否超过程序的浓度界定值，如果超过会进入相应的报警处理程序中，如果没有继续进行数据采集，判断浓度大小。程序流程图如图6-1所示：进入报警处理程序N信息采开始程序初始化传感器预热信息采集AD转换浓度显示是否超过报警限Y 图6-1 程序流程图 6.2程序设计过程软件部分完成了和硬件电路相对应的各功能，信号采集方面只要通过烟雾传感器收集并经过A/D转换功能后送入了可擦可编程只读存储器，通过I2C总线去提取数据，而数码管显示电路的程序则是通过段选位选的方式进行数码管的使用，另外电机以及声光控制只要通过控制单片机端口的电平转换即可完成。 6.3火灾报警器电路的软件设计 6.3.1数码管显示程序设计数码管显示程序运用了段选与位选的方法控制数码管的通断，段选为数码管阳极，位选为数码管阴极，分别付给P0口与P2.0、P2.1、P2.2，通过控制这些IO口的电平高低实现显示功能。 6.3.2报警子程序设计这些程序都是通过查询的手法实现的，通过对标志位ADtemp的查询做到判断浓度值是否过限。7.实验误差分析在仪器的使用过程中出现误差是必不可少的。可能造成误差的情况也是不少的，在这个防火报警仪器中，误差主要有2个：硬件，软件。 7.1软件方面 软件方面的误差： （1）A/D转换量化误差： STC89C52单片机的外部A/D转换器所带来的误差，输入单片机模拟电压信号03.7V，参考电压2.5V，A/D转换器对输入模拟信号的最大分辨率达不到太精确。 （2）数字滤波过程中的有限字长效应 在数字滤波过程中，用到了乘法和除法运算，因此 在运算过程中，由于字长有限而不能保留原有数据的有效位数会出现舍入误差，由于累计计算会造成计算误差。 7.2硬件方面 硬件方面的误差： （1）非线性误差 在本系统所采用的烟雾传感器在烟雾浓度与输出电压的关系是非线性的。 （2）电子元器件温度不稳定性造成的误差 传感器运用过程中会出现电压不稳定，从而造成温度不稳的问题，温度的降低会导致电子元器件的精度的降低。（3）环境、外部噪声引起的误差 环境因素的不同可以造成其不同的误差，比如说：空气中的温度，湿度，以及小小的尘埃都会对系统产生微小的偏差，影响使用结果。然而对本系统来说，外部的环境是没有办法来影响单片机和传感器的。所以在测量时可以完全忽略不计这些偏差。虽然系统对环境温度、湿度有一定的影响。但是这些因素的影响对于本设计而言求，完全可以忽略不计。 结束语 烟雾火灾报警器和我们的生活息息相关，有了报警器在生活中就可以避免一、些不必要的损失。所以在生活中这个是必要的存在，所以它具有非常广泛的运用前景。通过以单片机为核心，建构简单，具有声光报警功能可以大大满足目前大部分的应用领域，即使本设计还存在着一些缺陷，可能会出现误差，但是这是通过学校老师和舍友倾力合作产生的。代表着我们的积极向上，在制作的过程中出现了小小的问题都能和同学们合作去完成，那些难以逾越的问题，则去找老师解决这些问题。指导老师也细心的帮我修改，和我一起闯过这些难关。致 谢 尽管有些不舍有些难过大学期间的种种我都历历在目，在这一起拼搏的日子里，感谢有你们，让我们带着毕业的名义开始新的征程，那时候我们一定会扬起灿烂的笑脸，我永远不会独行！对于指导老师和同学们给我的支持和帮助，在不久的将来我会将这份动力用在工作中，虽然在查询资料的过程中遇到了许许多多的困难，在大量的书中寻找一个个名词浪费了很多的时间，但是我在寻找的过程中还是会得到更多的收获，了解了目前电子技术的迅速发展，有时觉得这的传感器已经蛮好用了，但是在下一本书或者网上资料中发现有更加好的替代品来代替它，就在这反反复复之间，我积累一下知识，一些在教科书中没有的知识，或许在以后的工作中可以碰到呢？终于迎来的学期的终了，大学3年期间即将结束，很感谢毕业指导老师王老师，和宿舍同学的倾囊相授。让我在最后的时间里学会了许多平时已经忘记的知识，在未来的工作中必不可少的专业知识。从选题到确定命题我和同学老师门经过了讨论，锻炼了我们的合作意识，即使在课题的初期遇到了许多的困难，但是我们依旧的努力克服了这些的困难，通过这次的毕业设计真真确确的感受到了理论无法代替实践，也了解了我知识的匮乏，激发了我对知识的渴望，在不久的将来，这些知识刚成为我工作的一部分，一定会牢牢的记住，不让它们转瞬即逝，再次感谢我的指导老师给我指明方向，打开了属于我们的新世界，向着未来奔跑感谢国家对咱们的培养，努力工作，不会忘记这份恩情，在社会中发挥自己的特长未祖国未