【《火灾自动报警器的硬件和软件设计案例》2900字】

火灾自动报警器的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u22254火灾自动报警器的硬件和软件设计案例 1211951、系统的硬件电路 1292381.1单片机最小系统 1153231.2单片机的时钟电路与复位电路设计 211311.3MQ-2传感器检测AD采集电路 288781.4显示屏的选择 3263031.5蜂鸣器火灾报警提示电路 3271181.6按键控制温度及应急报警电路 4118861.7电源供电模块 55681.8温度采集传感器(DS18B20)电路 6165521.8.1DSl8B20作用 6160971.8.2DSl8B20具体参数及工作方式 689061.8.3DS18B20引脚及系统接口电路 7311701.8.4DS18B20电源供电 7208522系统软件的设计 81、系统的硬件电路1.1单片机最小系统STC89C52单片机的最小系统主要由复位电路、晶振电路、电源组成，如图3所示。图4最小系统模块STC89C52单片机适用的电源电压的范围一般都是在4V-5.5V的范围内，若电源电压不足，单片机就无法正常工作。同时，一般对单片机进行供电时我们只需要接入5V的电源就能使单片机工作,同时，需要想单片机的VSS接电源GND,从而使单片机能够形成一个完整的电流回路，不然会使系统出现断路。在这次设计中，要用到的主芯片是STC89C52单片机，那么，就必须建立其最小系统，其最小系统包括以下几个模块：1、时钟电路模块，用于驱动单片机的时钟顺序，相当于现实中的时序，第二，就是复位电路，用于实现对单片机的重置和数据的清空，当单片机处于锁死的状态，可通过复位按键对单片机进行重启的作用。1.2单片机的时钟电路与复位电路设计在这次设计中，选用的主芯片是STC89C52单片机，那么，就必须建立其最小系统，其最小系统包括以下几个模块：1、时钟电路模块，用于驱动单片机的时钟顺序，相当于现实中的时序；2、复位电路，用于实现对单片机的重置和数据的清空，当单片机处于锁死的状态，可通过复位按键对单片机进行重启的作用，具体电路如下图4图5所示：图5时钟电路 图6复位电路1.3MQ-2传感器检测AD采集电路这次用到的二氧化硫传感器是MQ-2传感器，用于采集当地环境的二氧化硫的产生情况，一旦二氧化硫的浓度超过了我们的预设值，那么二氧化硫烟雾探测器就会发出相应的报警信号给ADC0832转换模块，当ADC0832转换模块得到探测后获得的各种二氧化硫浓度下的电压值就会进行AD转换得到数据再传输到单片机进行处理。当预设值比我实时采集的电压要小，那么就会产生相应的告警情况。电路如图6所示。图7二氧化硫浓度采集电路1.4显示屏的选择这里选用的是LCD1602显示屏显示温度，可以比较清楚直观的了解到温度的实时情况，同时通过三极管去驱动LCD1602进行显示。具体的显示的数字，通过C语言程序进行编制，然后经过单片机进行处理之后，进行反馈的。图8LCD1602显示1.5蜂鸣器火灾报警提示电路蜂鸣器报警电路主要由限流电阻、蜂鸣器、三极管三部分组成的，这些都是构成报警电路的元器件。工作原理：由一个三极管去驱动蜂鸣器的开启与停止，当基极处于低电平的状态下，电流通过三极管处，蜂鸣器开始工作发出报警声；但是当基极处于高电平的状态时，这样三极管就处于关闭的状态，蜂鸣器停止发出报警声。从而通过一个三极管控制蜂鸣器的开关作用。图9蜂鸣器报警电路图1.6按键控制温度及应急报警电路要控制温度及应急报警电路，需要设置四个按键，分别是：1、一个烟雾、温度浓度的设置键2、烟雾、温度浓度的数据的加键、一个烟雾、温度浓度的数据的减键、在这次设计中，预设了几个按键，用于满足功能模块的需求：1、用于对烟雾、温度浓度的上下限的设置（S2为设置键，S3为加键，S4为减键），首先通过按键设置烟雾、温度浓度的上下限的数值，当所测烟雾、温度浓度处于反常的状态，即当烟雾、温度浓度超过之前设置的上下限数值时，就会驱动报警装置进行声光报警，达到预警效果。图10功能按键连接电路图1.7电源供电模块本系统采用电池供电，考虑了如下几种方案为系统供电。因为主芯片是STC85C52芯片，所以这个系统需要的电压是在5V左右，所以整个系统的供电的模式由几种，具体如下：1、可以用电脑USB电源或者5V蓄电池做为整个系统的电源供电。最大的原因就是利用蓄电池能进行自我蓄电以及在电源供电中断时候，蓄电池能进行一段时间的电源供电，但是由于但蓄电池的体积过于庞大的劣势，只能选择放弃此方案。2、利用3节1.5V干电池进行串联的方式，能够得到共2.5V，这样就可用作电源供电模块，而且通过查阅单片机的电源供电，发现单片机的供电单元的电压范围在1.3V-5V的电压范围内，因此考虑到上次种种因素，选择了用第二种方式去代替第一种方式，用于给整个系统进行电源输出，作为电源供电模块。具体方案如下图设计：1、电源接口电路如图10所示，从下图可知电源供电模块的接口为P1口，而SW1这个开关控制电源的连接与断开。为了让用户更加清楚直观的了解，利用发光二极管作为电源指示灯。图11电源接口电路1.8温度采集传感器(DS18B20)电路1.8.1DSl8B20作用 这次主要运用到的就是能够直接采集环境中的温度情况，并通过总线与STC89S52芯片进行通信，将采集到的温度数据转换成能够被单片机处理二进制并传输，同时通过LCD1602显示屏对采集到的温度与预设值做对比显示，让用户直观了解温度情况，因为此系统是温度报警系统，主要通过C程序在单片机预设一个温度值，然后通过DS18B20传感器在环境中采集到的数据，然后根据预设值，两者进行比较分析，可以很清楚的知道，一旦采集到的温度的数据大于预先设置的温度的数值时，STC89C52芯片随即做出对应的命令，就会驱动三极管和继电器进行执行的操作，同时导通驱动蜂鸣器，从而进行报警的功能。同时，也可通过按键对温度的上下限的数值进行更改，来应对环境中温度的变化，做到精确控制。1.8.2DSl8B20具体参数及工作方式表2部分温度转换值温度输入（2进制）输出（16进制）+125℃000001111101000007D0H+85℃00000101010100000550H+25.0625℃00000001100100010191H+10.125℃000000001010001000A2H+0.5℃00000000000010000008H0℃00000000000000000000H-0.5℃1111111111111000FFF8H-10.125℃1111111101011110FF5EH-25.0625℃1111111101011110EE6FH-55℃1110111001101111FE90H1.8.3DS18B20引脚及系统接口电路图12DS18B20的管脚实物图图13DS18B20温度传感器引脚及接口电路图1.8.4DS18B20电源供电由于DS18B20温度传感器模块本身特性，采用两种不同电源供电的模式。1、直接利用2节干电池进行供电的方式，但是这种方式不利于对电池有效性的使用，2、利用usb供电的方式进行供电，主要的模式就是在原理图画出一个插接口的模块，主要是5V电源模块，包括：VCC、GND、信号线，这刚好跟DS18B20模块的信号吻合，只需要将，温度采集模块的1号因脚接GND，2号脚接信号线，同时将3号引脚接VCC。2系统软件的设计2.1整个系统主程序设计及流程图在这次设计过程中，由于选择的烟雾、温度浓度传感器需要在事先进行通电预热，使得里面的传感芯片能够适应当前的烟雾、温度浓度，在进行测试时，需要对传感器进行预热，烟雾、温度传感器才能正常的采集到烟雾、温度的浓度的信息，并将这些信息经过ADC8032转换成电压信号，将电压信号通过单片机的I/O引脚，转化成单片机可识别的脉冲，然后STC89S52单片机会进行数据的对比与处理，最后驱动不同的执行机构，去做出相应的动作，用于满足不同的需求。图14主程序流程图由于STC89C52单片机只能识别二进制，所以，这次通过DS18B20以及烟雾、温度浓度采集的数据，都需要经过ADC0832模块的电平转化，将电压信号转化成高低电平的信号，这样就能被单片机识别，这里系统主要由以下几个