基于51單片機的火災報警器設計

ID:367198 · 發表于 2019-6-15 16:59

本設計采用ADC0832對火焰傳感器和煙霧傳感器獲取到的數據進行轉采集，并通過單片機將采集到的數據和設定值進行比較，從而決定是否報警。
各個報警值都可通過按鍵進行設置，各數據都是用LCD1602液晶進行顯示的，簡單易懂。

火災報警器的原理圖如下：

部分程序如下：
#include <REGX51.H>    //調用51單片機頭文件
#include <Define.c>    //調用定義變量的C文件
#include <DS18B20.c>  //調用DS18B20驅動C文件
#include <ADC.c>    //調用ADCO832驅動C文件
#include <LCD1602.c>  //調用LCD1602顯示屏的驅動C文件
#include <display.c>  //調用各種模式的顯示C文件
#include <key.c>    //調用按鍵C文件，其中包含關于各按鍵的函數
/***************定時器0中斷初始化函數****************/
void Timer0_Init(void) //使用定時器中斷0
{
TMOD = 0x01;//使用模式0
TH0 = (65536 - 2000) / 256;//定時器裝入初始值2ms
TL0 = (65536 - 2000) % 256;
ET0 = 1; //定時器0初始化
TR0 = 1;
EA = 1; //總中斷
}
/***************定時器1中斷初始化函數****************/
void Timer1_Init()    //使用定時器中斷1
{
TMOD |= 0x10;          //使用模式1
TH1 = (65536-2000)/256; //定時器裝入初始值2ms
TL1 = (65536-2000)%256;
ET1 = 1;//定時器1初始化
TR1 = 1;
EA = 1;  //總中斷
}
/***************定時器0中斷服務函數****************/
void Timer0_isr(void)interrupt 1
{
TH0 = (65536 - 2000) / 256;    //定時器裝入初始值2ms
TL0 = (65536 - 2000) % 256;
cp++;
if(cp >= 100)
{
      temp_num = Read_Temperature();//獲取實時溫度
      cp = 0;
}
key(); //調用key.c中的按鍵函數
}
/***************定時器1中斷服務函數****************/
void time1_isr(void)interrupt 3
{
TH1=(65536-2000)/256;       //定時器裝入初始值2ms
TL1=(65536-2000)%256;
cp1++;
if(cp1 >= 100)
{
      AD_smok = (GetAD0832(0)*100)/255;    //獲取煙霧濃度
//*由于傳感器的AD輸出的特殊原因，這里用255減去輸出值以遍顯示的時候可以從0%到100%增加*//
      AD_fire = ((255 - GetAD0832(1))*100)/255;    //獲取火光亮度，
      cp1 = 0;
}
}
void main(void)
{
Init_LCD1602();    //LCD1602初始化
Timer0_Init();    //定時器0初始化
Timer1_Init();    //定時器1初始化
LED1 = 0; //關閉LED1
LED2 = 0; //關閉LED2
LED3 = 0; //關閉LED3

while(1)
{
      exchange();       //將各變量轉換為十進制進行顯示
      if(dis_mode == 0)display0();    //正常顯示
      if(dis_mode == 1)display1();    //進入修改界面
      if(temp_num >=  Temp_alam)LED1 = 1;    //當溫度超過警報值時，打開紅色的LED
      else LED1 = 0;
      if(AD_smok >= S_alam)LED2 = 1;    //當煙霧濃度超過警報值時，打開黃色的LED
      else LED2 = 0;
      if(AD_fire >= F_alam)LED3 = 1; //當火光亮度超過警報值時，打開藍色的LED
      else LED3 = 0;
      if((AD_fire >= F_alam)&&(AD_smok >= S_alam))Beep = 0; //當檢測到的三個值中有兩個超過警報值，則認為有火災發生，啟動聲音報警
      if((AD_fire >= F_alam)&&(temp_num >= Temp_alam))Beep = 0;
      if((temp_num >= Temp_alam)&&(AD_smok >= S_alam))Beep = 0;
      if((AD_fire < F_alam)&&(AD_smok < S_alam)&&(temp_num < Temp_alam))Beep = 1;    //當三個值都降到警報值以下時，聲音報警關閉
}
}

/********初始化函數********/
void Init_DS18B20(void)                                           //基本操作函數1
{
unsigned char x = 255;
DQ = 1;                                                       //先讓DQ置1
DQ = 0;                                                       //單片機將DQ拉低
delay(80);                                                 //延時480-960us
DQ = 1;                                                       //釋放總線
while(DQ && x--);                                           //等待返回的低電平響應如果沒有響應，則做適量延時自動往下執行
delay(20);
}
/********從DS18B20中讀一個字節********/
unsigned char Read_OneChar(void) //DS18B20開始發送RAM數據依次從0~8字節，且低位在前                                  //基本操作函數2
{
unsigned char i = 0;
unsigned char dat = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{
      DQ = 0;                                                 //發送啟動信號
      dat >>= 1;
      DQ = 1;                                                 //釋放總線
      if(DQ)                                                 //判斷總線是否為高電平
      dat |= 0x80;                                           //如果是高電平，則把dat的最高位置1，如果不是，默認置0
      delay(10);
}
return(dat);
}
/********向18B20中寫一個字節********/
void Write_OneChar(unsigned char dat)                                  //基本操作函數3
{
unsigned char i=0;
for (i=8; i>0; i--)
{
      DQ = 0;
      DQ = dat & 0x01; //先寫入數據的最低位                                  //取dat的最低位
      delay(10);
      DQ = 1;
      dat >>= 1;          //再依次寫入數據的低二位，低三位
}
delay(8);
}
/********讀取溫度********/
unsigned char a,b,c;
unsigned char Read_Temperature(void)                                  //應用操作函數1
{
unsigned char t;
Init_DS18B20();
Write_OneChar(0xcc); // 1100 1100  主機寫CCH跳過ROM操作                                  // 跳過讀序號列號的操作
Write_OneChar(0x44); // 0100 0100                                  // 啟動溫度轉換
Init_DS18B20();
Write_OneChar(0xcc); // 1100 1100                                  //跳過讀序號列號的操作
Write_OneChar(0xbe); // 1011 1110 主機寫BBH讀出RAM數據                               //讀取溫度寄存器等（共可讀9個寄存器）前兩個就是溫度
a = Read_OneChar();                                           //讀取溫度值低位
b = Read_OneChar();                                           //讀取溫度值高位
c = 0x0f & a;          // 0000 1111 &                                  //得到小數部分
a = a >> 4;                                                 //低位右移4位
b = b << 4;                                                 //高位左移4位
t = a | b;                                                 //得到8位溫度的整數部分，最高1位為符號位
return(t);
}

#define LCD1602_DB P0 //LCD1602數據總線
/*=================================================
*函數名稱：Read_Busy
*函數功能：判斷1602液晶忙，并等待
=================================================*/
void Read_Busy()
{
uchar busy;
LCD1602_DB = 0xff;//復位數據總線
LCD1602_RS = 0;    //拉低RS
LCD1602_RW = 1;    //拉高RW讀
do
{
      LCD1602_EN = 1;//使能EN
      busy = LCD1602_DB;//讀回數據
      LCD1602_EN = 0;    //拉低使能以便于下一次產生上升沿
}while(busy & 0x80); //判斷狀態字BIT7位是否為1，為1則表示忙，程序等待
}
/*=================================================
*函數名稱：LCD1602_Write_Cmd
*函數功能：寫LCD1602命令
*調用：Read_Busy();
*輸入：cmd:要寫的命令
=================================================*/
void LCD1602_Write_Cmd(uchar cmd)
{
Read_Busy();    //判斷忙，忙則等待
LCD1602_RS = 0;
LCD1602_RW = 0; //拉低RS、RW操作時序情況1602課件下中文使用說明基本操作時序章節
LCD1602_DB = cmd;//寫入命令
LCD1602_EN = 1;    //拉高使能端數據被傳輸到LCD1602內
LCD1602_EN = 0;    //拉低使能以便于下一次產生上升沿
}
/*=================================================
*函數名稱：LCD1602_Write_Dat
*函數功能：寫LCD1602數據
*調用：Read_Busy();
*輸入：dat：需要寫入的數據
=================================================*/
void LCD1602_Write_Dat(uchar dat)
{
Read_Busy();
LCD1602_RS = 1;
LCD1602_RW = 0;
LCD1602_DB = dat;
LCD1602_EN = 1;
LCD1602_EN = 0;
}
/*=================================================
*函數名稱：LCD1602_Dis_OneChar
*函數功能：在指定位置顯示一個字符
*調用：LCD1602_Write_Cmd(); LCD1602_Write_Dat();
*輸入：x：要顯示的橫坐標取值0-40，y：要顯示的行坐標取值0-1（0為第一行,1為第二行）
      dat：需要顯示的數據以ASCLL形式顯示
=================================================*/
void LCD1602_Dis_OneChar(uchar x, uchar y,uchar dat)
{
if(y) x |= 0x40;
x |= 0x80;
LCD1602_Write_Cmd(x);
LCD1602_Write_Dat(dat + 0x30);

}
/*=================================================
*函數名稱：LCD1602_Dis_Str
*函數功能：在指定位置顯示字符串
*調用：LCD1602_Write_Cmd(); LCD1602_Write_Dat();
*輸入：x：要顯示的橫坐標取值0-40，y：要顯示的行坐標取值0-1（0為第一行,1為第二行）
      *str：需要顯示的字符串
=================================================*/
void LCD1602_Dis_Str(uchar x, uchar y, uchar *str)
{
if(y) x |= 0x40;
x |= 0x80;
LCD1602_Write_Cmd(x);
while(*str != '\0')
{
      LCD1602_Write_Dat(*str++);
}
}
/*=================================================
*函數名稱：Init_LCD1602
*函數功能：1602初始化
*調用： LCD1602_Write_Cmd();
=================================================*/
void Init_LCD1602()
{
LCD1602_Write_Cmd(0x38); // 設置16*2顯示，5*7點陣，8位數據接口
LCD1602_Write_Cmd(0x0c); //開顯示
LCD1602_Write_Cmd(0x06); //讀寫一字節后地址指針加1
LCD1602_Write_Cmd(0x01); //清除顯示
}

/***********按鍵函數*************/
void key(void)
{
if(key1 == 0)
{
      delay(200);    //按鍵消抖
      if(key1 == 0)
      {
         if(dis_mode == 0)
         {
            dis_mode = 1;
            Temp_set = Temp_alam;       //設置溫度報警值
            Fire_set = F_alam;          //設置火光報警值
            Smok_set = S_alam;          //設置煙霧報警值
         }
         else if(dis_mode == 1)
         {
            set_mode++;             //設置標志位加
            if(set_mode >= 4)set_mode = 0;

         }
      }
      while(key1 == 0);
}

if(key2 == 0)
{
      delay(200);
      if(key2 == 0)
      {
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 1))  //警報值加
         Temp_set++;
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 2))
         Fire_set++;
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 3))
         Smok_set++;
      }
      while(key2 == 0);
}

if(key3 == 0)
{
      delay(200);             //按鍵消抖
      if(key3 == 0)
      {
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 1))  //警報值減
         Temp_set--;
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 2))
         Fire_set--;
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 3))
         Smok_set--;
      }
      while(key3 == 0);
}

if(key4 == 0)
{
      delay(200);             //按鍵消抖
      if(key4 == 0)
      {
         dis_mode = 0;    //將顯示標志位置0
         set_mode = 0;    //將設置標志位置0
         Temp_alam = Temp_set;  //設置的警報值生效
         F_alam = Fire_set;
         S_alam = Smok_set;
      }
      while(key4 == 0);
}
if(Temp_set >= 255)Temp_set = 255;       //上限值
if(Fire_set >= 100)Fire_set = 100;       //上限值
if(Smok_set >= 100)Smok_set = 100;       //上限值
if(Temp_set <= 0)Temp_set = 0;          //下限值
if(Fire_set <= 0)Fire_set = 0;          //下限值
if(Smok_set <= 0)Smok_set = 0;          //下限值
}

uchar GetAD0832(uint Channel)
{
uchar i=0,Data1 =0,Data2 = 0;
AD0832_CLK = 0 ; //時鐘置低平
AD0832_DI = 1 ; //開始信號為高電平
AD0832_CS = 0 ; //片選信號置低，啟動AD轉換芯片
AD0832_CLK = 1 ; //輸入開始信號（構成一個正脈沖）,時鐘上升沿，輸入開始信號
AD0832_CLK = 0 ; //時鐘下降沿
//模擬信號輸入模式選擇（1：單模信號，0：雙模差分信號）
AD0832_DI = 1 ;
AD0832_CLK = 1 ; //時鐘上升沿，輸入開始信號
AD0832_CLK = 0 ; //時鐘下降沿
//模擬信號輸入通道選擇（1：通道CH1，0：通道CH0）
AD0832_DI = Channel ; //選擇通道0
AD0832_CLK = 1 ; //時鐘上升沿，輸入開始信號
AD0832_CLK = 0 ; //時鐘下降沿

AD0832_DI = 1 ; //數據線置高，準備接收數據
for(i=0;i<8;i++) //從高位移入數據
   {
   AD0832_CLK = 1 ;
AD0832_CLK = 0 ; //時鐘下降沿,AD0832輸出數據，高位（MSB）先
   Data1 = Data1<<1;
if(AD0832_DI == 1)
      {Data1 = Data1 | 0x01;} //數據左移位，補0 ，如果數據為“1”，移入1，如果數據為“0”，移入0，
}
for(i=0;i<8;i++) //從低位移入數據
{
      Data2 = Data2>>1;
      if(AD0832_DI == 1)
         {  Data2 = Data2 | 0x80;} //數據右移位，補0，如果數據為“1”，移入1如果數據為“0”，移入0，
            AD0832_CLK = 1 ;
            AD0832_CLK = 0 ; //時鐘下降沿,AD0832輸出數據，高位（MSB）先
}
      //數據線置高，釋放總線，完成一次轉換
AD0832_CLK = 1 ;
AD0832_DI = 1 ;
AD0832_CS = 1 ;
return (Data1==Data2)?Data1:0; // 如果相等輸出data1  or  0
}

本設計包含程序、仿真已及PCB設計，拿到之后可以直接使用。