【《单片机烟雾报警器的硬件和软件设计案例概述》12000字】

单片机烟雾报警器的硬件和软件设计案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u20931第1章系统硬件设计 218231.1整体方案设计 299591.1.1系统概述 2267261.1.2系统框图 2245951.2最小系统模块 3103691.2.1STC89C52简介 3217631.2.2最小系统电 4167821.3液晶显示电路 5233991.1.11602液晶简介 536751.1.2液晶引脚说明 6223231.1.3指令介绍 6281631.1.4液晶显示模块电路 9210521.4烟雾检测模块 10300841.2.1烟雾传感器的选型 10322591.2.2MQ-2型烟雾传感器的工作原理 1299671.2.3MQ-2传感器的主要特点及其主要技术标准 13226891.2.4烟雾检测模块电路 1489881.5DS18B20传感器电路 14138611.3.1DS18B20简介 14128151.3.2时序说明 15148301.3.3DS18B20模块电路图 1780471.6按键输入模块 17265621.7报警模块 1850491.7.1蜂鸣器的介绍 18293621.7.2蜂鸣器报警电路 1861711.7.3发光二极管 19245901.7.4报警模块电路 191773第2章软件设计 20116382.1程序语言及开发环境 20310072.2程序流程图设计 20240112.2.1总体程序流程图设计 2021762.2.2液晶程序设计 21120742.2.3模数转换程序设计 21296952.2.4温度传感器程序设计 2213173第3章系统调试 23250573.1元器件的选择与测量 2331063.2元件的焊接与组装 23145923.3电路的调试 2328063.1.1调试方法 24146113.1.2调试步骤 24311463.4实物功能演示 24第1章系统硬件设计1.1整体方案设计1.1.1系统概述整个整机控制管理系统整体设计过程是完全直接围绕着52单片机整体结构设计进行的的整体结构设计,配合了晶振,显示屏等主要控制元器件,构成了一个通过单片化实现整机最小化和成本低该课题核心是围绕单片机的控制系统管理解决系统。其它各种处理模块都主要是基于采用单片式微机机器作为处理中心而逐步展开的。MQ-2广泛选用来作为一个用于同时传递空气烟雾质量信息的烟气传感器,由于该类型的烟雾报警传感器端口同时给出的实时性的信号是一个模拟的信号（即连续的信号）,而单片机如果运行，则需要接受的信号只能是数字信号,所以在实际操作的时候我需要加一个额外的模数转换芯片ADC0832,先将模拟信号转为数字信号再传给单片机，最终才能达到我们的目的;温度传感器设计采用一个DS18B20传感器;触摸显示装置全部设计采用一个lcd1602液晶触摸显示屏,各项我们所认为需要的显示信息都完全可在液晶显示屏上清晰地自动显示呈现出来;用一个蜂鸣器和那个led的副灯共同连接组成一个阈下报警信号控制指示模块,左侧的那个led的副灯主要代表了对设定烟雾的阈下报警控制指示而右侧那个led的主灯则用的是一个代表对设定温度的阈下报警控制指示,只要其中的任有一项阈下数值已经完全超过了设定温度的阈下设定值,蜂鸣器就一定会自动对它进行温度报警;本文的研究课题工作为方面和便于用户操作故另外可以选择3个键的按键位置当做了这是一个报警操作键的输入控制装置,可以通过这个键的按键位置来自行手动进行调节每个报警信号阈下数值的设定位置和阈值大小;最后可以利用5v的输出电源电流给整个单片机系统提供直流电。1.1.2系统框图3-1系统框图1.2最小系统模块1.2.1STC89C52简介（1）概述C52模块有下面的基本的电路功能;8x1024字节信号flash,256字节的flram,32位数字的i/o口线,精准定时器,总共16位的数据定时指针,一共包含48位数字精准定时器/8位的精准计数器,一个含有6向量2级串口终端的电路结构,全方位的双工串口运行口,片内晶振及片外时钟控制电路。（2）主要功能特性 与MCS51系统的契合度很高；8x1024可以用来重复擦除和写入(>1000次)的FlashROM;32个双向I/O口;稳态工作的时钟频率0-24MHz； 中断总共有2个； 中断源有2个在外部； 所有的中断源一共有8个；3级加密位； 低功耗空闲和掉电模式；软件设置睡眠和唤醒能力；（3）51单片机中的引脚功能MCS-51系列的单片机通常情况下使用40个引脚。封装方式和制造方式与常见单片机相似。该型号单片机的最外部的引脚的排列方式如图3-2所示。当中，所有引脚的功能大致为:图3-2STC89C52引脚图1）主电源引脚VCC（40脚），用连线接至外部电源为+5V电源正极；GND（20脚），用连线接至外部的+5V电源的接地端；2）外部振荡器引脚XTAL1（19脚），该引脚用来接单片机外部需要的晶振电路。在该型号单片机的内部，他的作用就是一个反向的输入端，用来是输入反向。当我们使用的单片机使用的是单片机的外部的晶振电路进行编程等操作的时候，这个引脚必须接GND。③控制信号线④多功能的I/O口引脚该单片机有4个可供用户使用的双向端口。P3口功能稍多，比一般的端口功能多，其中不常用的第二个使用方向在下图可清晰的了解：表1.1P3口第二用途1.2.2最小系统电单片机的最小系统如图所示,整个最小化微控制器管理系统主要由三个核心组件部分,即功率晶振控制电路部分、复位控制电路部分、电源最小控制器四个部分。电容的存在是为了更容易起振,其中的取样差值系数区间一般为15-33PF。利用由于电容性和电压不稳定可能同时发生放电突变的特殊物理性质,可以分析得到我们可以知道,当一个系统一旦开始上下放电,RESET脚将来会有很大可能会在整个电路中同时出现一个新的高电平,并且对于该这个高电平的突变持续时间一般是由整个电路中的ERCT脚值的变化大小改变来进行决定。此外,除了包含单片机最小控制系统的3个组成部分之外,这里也增加了一些外部的电路。这里我们需要着重注意的是,关于31号引脚(即EA脚),当微型单片机接高电平（即逻辑1）时,单片机在复位后就开始从片的内部ROM的0000H开始执行操作;当微型单片机接接低电平（即逻辑0）时,微型单片机复位后就开始直接从片的外部ROM的0000H开始执行。由于我们的一个应用程序被外部存储起来到了整个单片化主机内部,因此它在EA中就需要将它接收到高电平,保证我们的整个单片化主机系统能够从内部没有来源地读取一个应用程序并使其去外部进行程序执行。上图为单片机最小系统1.3液晶显示电路1.1.11602液晶简介LDCD1602被用来作为一种液晶方面的视觉显示器件。在某种方面LCD1062有很多相比于其他视觉显示器更为突出的优势，例如重量轻、功耗低，视觉显示内容丰富等特色。所以它可以被用在各种需要的设备，场所等等中。本课题采用的LCD1602视觉显示器价格低廉，可以显示2行的标准字符。LCD1602液晶总共可以分为存在背光和不存在背光两种，该显示器的控制器中占比最高的为HD44780控制器，存在背光的液晶视觉显示器的厚度相对而言要高一些，但是是否带背光在设计程序的设计和应用中毫无区别，两者唯一的区别便是尺寸上的差异，两者在长宽高等大小方面的差异可以从下图得出：图3-4液晶尺寸说明1602LCD主要技术参数:显示容量:16×2个字符。稳态情况下的工作电压（V）:2.5V—3.5V。稳态情况下芯片的工作电流（I））:2.0mA(3.0V)。模块最佳的工作电压（V）:3.0V。可以正常显示的字符的尺寸:2.95×2.35(W×H)mm。1.1.2液晶引脚说明1602的引脚如表3-2所示：表3-21602液晶引脚说明1.1.3指令介绍（1）清屏指令指令如表3-3所示：表3-3清屏指令功能表功能如下：1）通过编程将地址显示器的数值即AC的数值归位零。2）光标归位指令指令如表3-4所示表3-4光标归位指令功能表功能：1）将光标重新摆放回显示器的左上方。2）地址计数器即AC的数值被设为零。3）DDRAM所有的内容将保持原内容不会变。（3）进入模式设置指令指令如表3-5所示表3-5进入模式设置指令功能表功能:光标定入某一位的数据后,该光标在移动时的方向会被自己来设定,参数在自己来设定时的操作过程如下:（4）显示开关设置指令指令如表3-6所示表3-6显示开关设置指令功能表功能:系统能够自动控制一个显示器的启动和开关是否,光标的是否显示或者是关闭,光标的启动和亮度是否需要闪烁,参数设置的具体情况详见图片。（5）设定显示屏或光标移动方向指令指令如表3-7所示表3-7设置键盘显示器或键盘光标的方向移动度和方向的按键指令常用功能软件列表:功能：将一块光标在屏幕上移动或者是整个显示器在屏幕上移动的位置,参数设定情况表如下：（6）功能设定指令指令如表3-8所示表3-8功能设定指令功能如下表功能：根据数据总线的位置和所表示出来的一个行或多个字型将由自己设定,参数的设置在这种情况下列表如下:（7）设定CGRAM地址指令指令如表3-9所示表3-9设定CGRAM地址指令功能如下表功能:紧接着上一次后的一次被我们存入地址数据的格式CGRAM存入地址将会按需要被我们进行一次设置,字母的符号分别为DB5DB4DB3。（8）设定DDRAM地址指令指令如表3-10所示表3-10设定DDRAM地址指令功能表功能:紧接着前一次后的一次需要进行存入数据的DDRAM地址会被自动设定。（9）读取AC地址指令指令如表3-11所示表3-11读取忙或AC地址指令功能表功能：以后下次需要存放数据的ddram地址会进行设定。1）HF（忙碌信号）读取，假如液晶显示器忙碌的时候则BF=1，暂时不能接收被单片机送出的数据和指令，当BF=0的时候则相反。2）地址计数器（AC）内容被接收。（10）Date写进DDRAM或CGRAM时所需要的命令指令如表3-12所示表3-12外部数据写进去DDRAM亦或者CGRAM需要的命令对照表功能：1)dream被编码写入了一个字符串编码,液晶电视显示屏随即自动显示并输出一个相应的编码字符;2）OGRAM被存入由使用者设计的图案1.1.4液晶显示模块电路液晶单元的连接图可由下图得出。图3-5液晶模块连接图1.4烟雾检测模块1.2.1烟雾传感器的选型烟雾传感器采用的是一种气敏式传感器,它首先可以把各种可燃物和气体浓度转化为单片机内部可以使用的电压或者是电流信号,接着经过数模转换器再发送到另一台单片机内,通过单片机对其测得信号的处理,结合其他的器件,最终达到设计的目的。传感器在仪器仪表中担任信息采集的作用,只有通过传感器测出信号,后续的操作才有意义。故传感器的选型十分重要烟雾传感器的种类多样,从对于烟雾检测的工作原理上大致可以划分为三类:一是使用物理化学性质;二是采用物理化学性质;三是使用了电化学的性质。传感器的功能丰富多样。但是,不管这些传感器的结构和功能如何都必须严格遵循以下的原则;(A)在使用的时候可以有选择性地检测某种单一的烟雾;(B)对需要被检测到的某种特定的烟雾信号的灵敏度高,可以允许一定误差范围(C)对被检测到的信号进行相应的速度快,延迟必须要在允许的范围之内;(D)能承受长时间的工作,故传感器的稳定性必须要好;(E)更新迭代周期长(F)价格低廉,便于使用和维护。表3-14烟雾含量传感器种类可以用于检测的空气烟雾含量种类烟雾浓度的检查检测报警仪器大部分情况下被用于各种生产复杂的车间、喷涂加工作业等容易同时发生可燃性有害烟雾或者容易泄漏危险物品的作业场所,根据检查报警仪对不同烟雾检查品种以及数量和烟雾浓度的区别检查功能要求,一般情况建议用户选择接触式或可燃烧型圆形烟雾检查传感器和接触半导体式微型烟雾检查传感器。对于那些采用金属接触探头燃烧式式的传感器,其接触探头所接受到的电阻压力缓和是一个不可避免的安全问题。阻缓性就是指我们发现当在直接点燃一些烟雾与直接加热新鲜空气的一些催化反应混合物中如果直接含有一些诸如氧或硫化氢等一些一定浓度含硫量的催化物质时,有可能直接就会导致一些特殊催化条件下,有些载体处于一定固态的一些催化反应物质很有可能会直接紧紧地粘附着于一些催化反应合成单元的催化载体外层表面,阻塞了这些催化反应载体上的一个相对弹性小的微孔,从而直接就会导致一些催化剂的响应缓慢和催化反应滞缓,灵敏性也会大大降低。中毒主要产生原理可能是因为如果在一种高温度的环境中或者在热空气中未被发现或者没有遇到其中含有大量诸如苯和二氧化硅烷等等的化学物质时,传感器反应系统可能会自动催化使得一个催化反应合成单元自动催化产生一种不可逆转的化学中毒,以致它的灵敏度很快就可能会受到降低而完全丧失。因此,当我们开始怀疑所有的使用气体检测器分析得到的特定气体环境中的的气体含量是否具有可能包含存在该使用检测器的物质时,经常会被用来辅助标定检测探头。因此,经常地对该电子传感器信号进行测量标记,是不断提高其工作精度和测量准确率的必然重要途径。一般连续工作运行两个月后就应该对电子传感器温度进行一次量程校准,这种方法经常性频繁地对于电子传感器的设备安装和使用维护,无形中大大增加了检测设备和相关工作人员的心理压力,同时也大大增加了对于电子报警仪的设备安装和使用维修维护成本。半导体新型烟雾式温度传感器的主要特点及其性能主要表现取决于其灵敏性、选择性(具有耐电磁干扰能力)和系统运行稳定(长期可靠使用)。经过仔细研究对比了上述两种不同类型的通用烟雾探头传感器在不同工业应用中的不同应用技术特点,发现了=半导体新型烟雾探头传感器的以下几个主要优点更加充分凸显:它们的运动灵敏度高、响应快和速率快、抵抗紫外干扰能力强、使用方便、价格相对廉宜,且不至于直接发生烟雾探头内的电流阻抗减缓和烟雾中毒等不良现象,维护费用相对较低。因此,本次产品设计主要就是利用了半导体上的烟雾报警传感器技术来将其作为烟雾报警仪表和烟雾检测信息的实时采集系统组成的一部分。本次的产品设计主要还是选用了MQ-2型系列烟雾空气传感器,具有了和其他半导体类型烟雾空气传感器一样的图像灵敏度高、响应快、抵抗紫外干扰能力强、使用寿命长等诸多重要优点。1.2.2MQ-2型烟雾传感器的工作原理半导体单晶烟雾浓度传感器主要种类包括一种就是利用含有氧化物质的半导体或者一种陶瓷材料生产做成的单晶烟雾浓度敏感器或者一些是由一种单晶或者半导体烟雾仪器件材料生产而来制成的单晶烟雾浓度传感器。根据各种敏感性的作用机理需要进行功能分类,可将其依次划分分别为敏感电阻式和非敏感电阻式。半导体产品中的自动气敏控制元件又主要有分为N型与以及P式两种之分。N和P型在首次进行烟雾检测时的阻抗浓度数值是否会因为检测烟雾中产物浓度的持续变化而逐渐略微减小;P和N型阻抗数值减小是否意指随着检测烟雾中产物浓度的持续变化而逐渐略微增大。半导体和空气敏感度传感器的基本功能分类设计方法主要如下表见图表3-15。表3-15半导体气敏传感器的分类在这个课题的设计中，经过多方面的考虑，最终使用的MQ-2型复合气体离子烟雾气敏特性传感器导体材料就是属于新型半导体烟雾气敏化学特性导体材料,是最新型气体表面离子式q-n型烟雾气敏特性半导体的一种。这个检测系统中也就是称为mq-2型燃性质的烟雾传感器是用来研究检测各种可燃性质的烟雾有害物质的技术基础和基本工作结构原理,该传感器的外观以及结构原理图如3-6所示。图3-6MQ-2型传感器的外观1.2.3MQ-2传感器的主要特点及其主要技术标准MQ-2型传感器的一般特点：(a)对天然气（主要是针对于形态为液化的）、液化的石油气等几乎各类常见烟雾气体的检测有着及其之高的灵敏度。(b)该传感器有着教为良好的在化学条件下的重复性及其长期的在化学中的稳定性。且初始使用时较为稳定,其响应延迟时间短,长一段时间连续工作驱动性能好。(c)显示产品烟雾具有良好的产品烟雾可燃抗干扰性,可准确性地显示产品排除了对烟气有害的气体刺激性非可燃性以及产品烟雾的具体可燃和抗干扰性等相关信息。(d)该电路所设计电压范围教大，电压24V之下就可以满足要求；该传感器所使用的加热电压范围为5V上下0.2V即可。MQ-2型传感器的基本特性：(a)在特定条件下有着较为良好的测量目标气体的灵敏度。(b)在特定条件下有着较为良好的测量目标气体的稳定特性(c)该传感器具有与高压加热器极为相似的性质。MQ-2型传感器的特性参数(a)器件稳定工作时的回路中的电压（V）：(VC)5V~24V。(b)器件稳定工作时的取样的电阻：(RL)0.1K~20K。(c)器件稳定工作时的加热电压：(VH)5K±0.2V（不超出该范围即可）。(d)器件稳定工作时的加热功率：(P)约为750mW左右。(e)器件稳定工作时的恢复时间：Trec＜30秒。1.2.4烟雾检测模块电路目标气体（烟雾）的检测电路的连接可参考下图,显然它适宜于袖珍型的温度智能化测量仪器和温度测量智能仪表。独立的一个单片式微机控制芯片设计让所有的微电子设备都可以能够同时进行信号输入,使得对多个元器件的相互连接及对于微处理器的工作控制更加简单。通过DI口将数据传到输入控制端,就这样可以很容易地轻松实现对各个通道输出信号输入功能的自动选择。图3-7烟雾检测模块电路图1.5DS18B20传感器电路1.3.1DS18B20简介（1）概述DS18B20（可以参考图3-8）具有高度抗干扰性好,易于直接使用搭配模拟数字信号微处理器等操作功能强的特点,对大气或者周围环境的温度的检测既稳定又精确。其中所含的需要进行测量的各种惰性化学气体及其受热反应温度最小值的区间温度误差测量范围一般设定为-55~125℃,测温受热温度最小时间误差0.5℃。可编程工作图像的温度分辨率9~12位,对应的工作图像温度可编程分辨率数值在各个工作温度下分别可以设定为0.5℃,0.25℃,0.125℃和0.0625℃。与传统热电偶测温传感器器件相比,它们几乎可以同时实现更高和低精度的连续测温。其实物图如下：图3-8DS18B20图（2）特性独特的1-wire两个总线管脚接口只是用户需要一个总线管脚接口才能与它进行数据通信;每个控制装置的内部都在rom上都已经经过烧录编写出了一个独一无二的64位编码序列的信号;多路数据采集的能力可以让分布式数据采集的应用变得更为简便;无需外围元件；供电范围为1.0V至3.5V；稳态情况下的温度测量范围为：-55—+125℃（-67℉至+257℉）；在温度超过-10℃至85℃之外时，可以直接获得+-0.5℃的温度测量稳定精度;内部的温度数据采集的精度可以由使用者自定义范围调整为9-bits至12-bits;用户甚至可以进行自定义针对温度和气压报警值的设置;与DS1822中的程序的契合度很高。（3）应用领域该系列的大部分的产品主要可以被用于食品冷藏仓库的测温，谷物仓库的测温，谷物储罐的测温，电信设备室和电缆连接管道等等，可见该产品在现实生活中的应用范围十分的广泛。工业中常常使用加热设备可用于各种小型工作空间的自动温度测量和加热控制，例如轴承，气缸，变频空调等。采暖，制冷和空调管道均使用热量温度测量和测量，中央空调各部门的家庭使用的热能温度测量及其在空调工业中的应用。1.3.2时序说明单总线网络数据信号传输协议文件ds18b20需要保证用户同意使用严格规范的单总线数据信号传输协议文件作为数据来源以便于保证其中单总线信号数据量的完全一致。该总线接口协议主要组成内容就是包含了用一个集中式单总线接口给出输入脉冲输出信号的五种脉冲类型:包括存在输出复位输入脉冲、存在输入复位输出脉冲、写0、读1、阅写1和复位输入脉冲读1。所有这些位于终端输入脉冲中的信号,除了每个终端端只存在一个输入脉冲外,都必须事先确定它们是由一个数字控制处理总线或一个微控制器向它们中的终端输入发出的。复位软件程序系统中的每一个数据序列和在ADS18B20间的任何一次数据通信都可能是通过需要用一个初始化复位程序中的序列软件来进行启动的,初始化复位程序中的序列及其可靠性参见复位软件流程框图3-9。一个新的复位信号脉冲紧随其后一个继续存在的复位脉冲则直接说明了ADS18B20已经完全做好了准备发送与收到接收的相关数据。在序列被清零初始化的过程中,总线管理控制器自动拉低接收总线并继续保持480us以同时发出(tx)一个小的复位接收脉冲,然后自动释放接收总线,进入初始接收序列状态(RX)。单总线由5K上拉电阻拉到高电平。当DS18B20探测到I/O引脚上的上升沿后,等待15-60US,然后发出一个由60-240US低电平信号构成的存在脉冲。图3-9DS18B20初始化时序图书写的开始时序主要有两种书写方式:一是书写1的开始时序,二是书写0的开始时序。在总线时序管理器微控制器中，如果我们需要为整个总线用户系统启动生产一个新的格式和写或读数据时序,必须把这个时序数据线的最前端电压拉到最低工作电压水平然后对它后端进行一个数据时序释放,在整个新的写和写或读数据时序系统启动后的15us之前再对它进行数据释放一个新的数据线。所以当控制总线被自动解锁或者释放时,5k的上下产生的下拉稳压电阻值就会直接自动推高整个控制总线。总线上的微控制器很有可能因为需要自动重新生成一个读0时序,必须将每个写入数据线的长度自动拉长至一个低电平并连续同时写入保持(至少60us)。3-10读/写时序图读时序的时候，总线控制器在发出读暂存器指令[BEh]或者在读取了在电源模式下的指令[b4h]后必须马上自动重新开始一个关于阅读的读写操作请求时序,DS18B20可以随时随地提供一个关于阅读操作请求的相关详细信息。除了这种情况下的任意一种情况,总线和其他微控制器还是有可能因为需要在再次同时发送一个关于此刻温度发生变化的一个转换时序指令或者是再次召回一个关于eeprom的转换指令[b8h]之后需要进行再次读写这个时序。所有每个阅读最长时间恢复序列都必须要求至少60us左右,其中至少包含两个将在阅读时长周期之间至少1us的时间恢复。例如,当一个数据总线串行控制器将一根根的数据源总线从平稳高电平向上拉到了低稳压电平时,读数据的串行时序一旦启动就一定会重新开始,数据线必须至少一定能够连续保持1us,然后整个数据总线被串行控制器自动释放(具体情况参见流程图14)。在一个数据总线或微控制器向一个用户设备发出一个数据可以直接读取的时序后,ds18b20通过拉高或者说只是直接拉低一条数据总线而可以进行数据传输1或0。但是当一个传输状态逻辑0结束后,总线信号会被自动释放,经由一个基于上升下拉上升电阻路径返回来达到一个基于上升电阻路径的传输状态。由于ads18b20输出的序列数据在每次阅读下文时序列的下降沿中符号出现后15us内有效。因此,总线编程控制器人员应该注意在读一个总线时序器的启动后必须暂时启动停止把这个i/o脚上的驱动转换成一个正常低电平15us,以便于及时读取这个i/o脚的工作状态。1.3.3DS18B20模块电路图DS18B20的模块电路图如下图所示：图3-11DS18B20模块连接图1.6按键输入模块键盘设备是一种可以防止各类人与机或单片机之间经常打交道的重要通讯器材。站在系统状态监测器和软件设计这个基本立场上进行考虑,仅仅对移动键盘状态进行三维扫描,读取当前某一个关键时刻内的移动键盘是否运行正常状态显然已经是远远不够的,还有许多技术问题仍然存在需要人们进行不断妥善处理,否则,人们在正常使用移动键盘键的过程中容易就会导致键盘出现错误操作和键盘运行状态失控等不良现象。它在按键硬件结构设计上和电路上虽然要比传统独立式矩阵键盘复杂得多,而且它在应用程序设计算法上也比它繁琐,但它在有效节约按键端口设计资源上还是比它具有较大的技术优势得多,因此它更加好的适合于多种类的按键设计电路。其次的就是让它可以轻松消除移动按键时容易出现"毛刺"的按键现象。这里主要介绍采用最常见的一种延时扫描操作方法,即延时扫描重复启动扫描法,延时扫描法的按键工作启动原理主要是因为"毛刺"刺激脉冲一般的工作持续时间较短,约长度为几ms,而我们启动按键的这个持续时间一般都可能要远远大于超出这个持续时间,所以当我们从一台单片机上进行检测并看到所有启动按键的工作动静后再进行延时重复一段时间后再对其进行扫描判断此键的电平或者按键是否电平能够继续维护原来的工作状态,如果只是则被系统认为有效的启动按键,否则不能视为无效。本系统设计中由于每个操作键盘所需要采用的单个按键操作数量相对较少,只有3个操作按键,分别为"设置键""减键"、"加键",故设计采用了一个独立操作键盘的整体设计操作方式。按键的相互连接方式从图3-12可以清晰得出:图3-12按键电路1.7报警模块本次系统设计不仅完全具有电机自动检测的控制功能,而且还完全具备了自动报警的控制功能。可以给本次声光报警监控系统自动设置对空气烟雾和有毒气体监测温度的本次报警系统阈定数值,当声光传感器根据测量结果得到的本次报警阈值结果已经超过了本次报警系统阈定的值时,系统就会通过发出预先设置的声音（由于报警器件的构造，我们可以通过改变程序，从而改变该器件的震动频率来达到发出不同声音的目的）进行报警，LED同时也会闪烁，这就完全达到了本课题的目的。1.7.1蜂鸣器的介绍蜂鸣器本身大小还有利于无源蜂鸣器和其他有源液体蜂鸣器之间的内在差异。特别注意这里的"源"不是有时可以直接用来特别注意指用于高压电源,而是有时可以直接用来特别注意指用于高压电的震荡源。也就是说,有源通电喇叭放在蜂鸣器内部就一定会自动附着一个喇叭无源通电无声震荡源,所以只要一从它开始喇叭通电就有人自动为它打响一声喇叭呼叫;而在这个喇叭无源内部并没有有人自动携带任何一个无电震荡源,基于此情况，我们只能用实验仪器产生的方形脉冲信号去驱动。1.7.2蜂鸣器报警电路在蜂鸣器工作室,单片上电机不必再连续地向它发出一个低或高低低的电平就已经可以直接驱动它,而只是再需要连续输出一个高(或者更低)的高高电平就行,这大大简化了对用于单片上电机和微编译器的应用程序设计。由于我们所需要选择的接口是单片PNP型而不是单片在主机上对于电源和I/O的接口默默地认为它只是一个小的高电平,所以我们上网时用的蜂鸣器一般都认为不需要发出任何噪声鸣叫的。图3-13蜂鸣器电路1.7.3发光二极管其中将它的发光光电二极管型号缩写为LELED。由一种含有氯化砷(GA)、锑(AS)、磷(P)、氮(N)等的多种有机化合物加水混匀而成的制成。例如,当一个发射电子和它的空穴相互作用复合后,它就非常有可能被视为辐射进入到一个空气间隙中的一个可见光,因而它们也就是可以被广泛应用于可以制成电子发光器的二极管。在集成电路和光学仪器中我们可以把它作为一个信号指示灯,或者当作是把它组成一个象形文字或者当作是一个数码的符号显示。发光的二极管与普通的二极管他们都是由一个结组合而成的,还有它具有一定的单向性和导电运动特点。不同的情况下所产生的能量的损耗也大不相同，当一个空穴电子与其他空穴相互作用复合,它所能够释放的辐射能量也就是不一样的,而且它所能够释放的辐射能量就越是愈多,则其所释放发出的可见光波长就愈短。砷化硅发光二极管甚至可以直接发红光,磷化硅发光二极管甚至可以直接发蓝色绿光,碳化磷酸硅发光二极管甚至可以直接发黄光,氮化硅发光二极管甚至可以直接发绿色蓝光。其中一个发光光电二极管在受到反向元件点击或贯穿的瞬间电压峰值应该必须是一个大于5伏。其正向限流伏安稳压特性的限流曲线非常陡峭,在实际使用中必须需要有一个互相串联的正向限流稳压电阻输出来用于控制一个通过该整流二极管的正向限流。1.7.4报警模块电路该模块的电路连接形式与所需器件可以参考下图：图3-14LED灯电路第2章软件设计2.1程序语言及开发环境本设计采用keil5对整个软件程序进行软件程序的编程和程序的编译，由于C语言代码量小，运行速度比较快和功能性强大，故在编写程序的时候采用C语言进行编程。同时使用STC-ISP来进行整个程序的烧录，在STC-ISP中有很多及其方便快捷的功能可供编写程序的时候使用，如快速生成延迟函数，快速纠错等等，非常方便快捷。2.2程序流程图设计2.2.1总体程序流程图设计该系统的设计流程参考下图：开始开始液晶初始化液晶初始化报警值初始化报警值初始化读取烟雾浓度读取烟雾浓度显示烟雾浓度显示烟雾浓度读取温度值读取温度值显示温度值显示温度值是大于报警值？是大于报警值？否声光报警否声光报警是设置按键按下？是设置按键按下？否调节报警值大小否调节报警值大小结束结束图4-1主函数流程图2.2.2液晶程序设计当液晶启动到屏幕上之前,必须首先确定一个位置,表示需要在何处进行显示,例如第1行第5列。在完成了坐标确认之后便可开始显示所有内容。而且当液晶电视机在进行图像显示时,是一位一位地完成。比如数字"123",就会先显示百位的"1",然后是十位的"2",最后是个位的"3"。显示一个字符串的话,也是一样的道理,比如我们要显示"hello",也是从最初一个开始的字母"h"开始进行显示,一位一位的显示完成,直到显示完字母"o",才完成一次显示任务。开始开始定位行列坐标定位行列坐标显示一个字符显示一个字符数据显示完？否数据显示完？否是是结束结束 2.2.3模数转换程序设计读取ADC0832芯片的采集数据之前，单片机要先发一个起始信号给ADC芯片，由于ADC0832有两路AD转换通道，因此还需要发一个通道选择信号，告诉ADC芯片要选择哪个通道进行转换。之后就进行采集结果的读取，ADC芯片会返回2字节数据，第1字节是进行正向传输，第2字节是反向传输，之所以要进行两次的传输，是因为可以把这两字节数据进行校验，以判断传输是否出错。最后把读取的AD结果返回给主函数。开始开始发送起始信号发送起始信号选择转换通道选择转换通道第一次读取第一次读取第二次读取第二次读取返回读取结果返回读取结果结束结束图4-3模数转换流程图2.2.4温度传感器程序设计读取当前环境的最实际温度值的使用方法和操作流程软件框图如下所示,首先我们要开始做的事就是一个进行初始化的指令传感器,相当于这样就是一次重新启动复位的编码操作,由于这次复位操作只是一次连接了一个指令传感器,因此不用刻意区别每个指令传感器的复位编码器和序列号,直接向每个rom再次发一个复位指令0xcc后，先跳过每个rom然后进行复位寻找,接着又向每个传感器再次发一个0x44的复位指令给每个传感器,让这个指令传感器再次开始重新启动后并进行读取温度值的变化。然后再次自动复位传感器,接着我们还是这么做一样的,跳过rom中的指令0xcc,再继续往下就是向传感器发0xbe,那么我们准备开机读取传感器返回的检测数据,最后我们就是开机读取传感器返回的数据。开始开始初始化DS18B20初始化DS18B20发跳过ROM命令发跳过ROM命令发温度转换命令发温度转换命令初始