基于單片機的火災報警器設計參考文檔附程序PCB文件

ID:436945 · 發表于 2019-12-24 12:53

隨著現代家庭用火、用電量的增加，家庭火災發生的頻率越來越高。火災報警器也隨之被廣泛應用于各種場合。

本課題所研究的無線多功能火災報警器采用STC89C51為核心控制器，利用氣體傳感器MQ-2、ADC0832模數轉換器、DS18B20溫度傳感器等實現基本功能。通過這些傳感器和芯片，當環境中可燃氣體濃度或溫度等發生變化時系統會發出相應的燈光報警信號和聲音報警信號，以此來實現火災報警，智能化提示。

摘要 0

Abstract 1

目錄 2

1 緒論 3

1.1 課題的研究背景 3

1.2 課題的研究目的與意義 4

1.3 火災報警器的發展與現狀 4

1.4課題的研究內容 5

2 火災報警器的總體方案設計 6

2.1系統的功能要求 6

2.2 系統的技術要求 6

2.3 系統的組成及方案設計 7

3 系統的硬件設計 8

3.1 主控電路 9

3.2 煙霧探測電路的設計 12

3.2.1 MQ-2介紹 12

3.2.2 ADC0832介紹 14

3.3 液晶顯示電路設計 15

3.4 聲光報警提示電路 18

3.4.1 燈光提示電路 18

3.4.2 聲音報警電路 19

3.5 溫度采集電路 20

3.5.1 DS18B20概述 20

3.5.2 DS18B20引腳介紹 21

3.5.3 DS18B20的內部結構 22

3.5.4 DS18B20的程序流程圖 22

3.6 按鍵電路 23

4 系統的軟件設計 24

4.1 軟件介紹 24

4.2 系統程序流程圖 27

5火災報警器的測試結果及結論 28

5.1 調試 28

5.2 結論 28

致謝 30

參考文獻 31

源程序 32

因為篇幅有限，更多資料，請在附件中下載，（包含，原理圖、pcb圖、程序源碼、文檔）

#include <reg52.h> //包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義
#include "intrins.h"
#define u8 unsigned char
#define u16 unsigned int
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar yushe_wendu=50; //溫度預設值
uchar yushe_yanwu=45; //煙霧預設值
uint wendu; //溫度值全局變量
uchar yanwu; //用于讀取ADC數據
//運行模式
uchar Mode=0; //=1是設置溫度閥值 =2是設置煙霧閥值 =0是正常監控模式
//管腳聲明
sbit Led_Reg =P2^2; //紅燈
sbit Led_Yellow =P2^4; //黃燈
sbit Buzzer =P2^0; //蜂鳴器
sbit Fan =P3^3; //
/********************************************************************
* 名稱 : delay_1ms()
* 功能 : 延時1ms函數
* 輸入 : q
* 輸出 : 無
***********************************************************************/
void delay_ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<110;j++);
}
/***********************************************************************************************************
LCD1602相關函數
***********************************************************************************************************/
//LCD管腳聲明（RW引腳實物直接接地，因為本設計只用到液晶的寫操作，RW引腳一直是低電平）
sbit LCDRS = P2^7;
sbit LCDEN = P2^6;
sbit D0 = P0^0;
sbit D1 = P0^1;
sbit D2 = P0^2;
sbit D3 = P0^3;
sbit D4 = P0^4;
sbit D5 = P0^5;
sbit D6 = P0^6;
sbit D7 = P0^7;
//LCD延時
void LCDdelay(uint z) //該延時大約100us（不精確，液晶操作的延時不要求很精確）
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=10;y>0;y--);
}
void LCD_WriteData(u8 dat)
{
if(dat&0x01)D0=1;else D0=0;
if(dat&0x02)D1=1;else D1=0;
if(dat&0x04)D2=1;else D2=0;
if(dat&0x08)D3=1;else D3=0;
if(dat&0x10)D4=1;else D4=0;
if(dat&0x20)D5=1;else D5=0;
if(dat&0x40)D6=1;else D6=0;
if(dat&0x80)D7=1;else D7=0;
}
//寫命令
void write_com(uchar com)
{
LCDRS=0;
LCD_WriteData(com);
// DAT=com;
LCDdelay(5);
LCDEN=1;
LCDdelay(5);
LCDEN=0;
}
//寫數據
void write_data(uchar date)
{
LCDRS=1;
LCD_WriteData(date);
// DAT=date;
LCDdelay(5);
LCDEN=1;
LCDdelay(5);
LCDEN=0;
}
/*------------------------------------------------
選擇寫入位置
------------------------------------------------*/
void SelectPosition(unsigned char x,unsigned char y)
{
if (x == 0)
{
write_com(0x80 + y); //表示第一行
}
else
{
write_com(0xC0 + y); //表示第二行
}
}
/*------------------------------------------------
寫入字符串函數
------------------------------------------------*/
void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s)
{
SelectPosition(x,y) ;
while (*s)
{
write_data( *s);
s ++;
}
}
//========================================================================
// 函數: void LCD_Write_Char(u8 x,u8 y,u16 s,u8 l)
// 應用: LCD_Write_Char(0,1,366,4) ;
// 描述: 在第0行第一個字節位置顯示366的后4位,顯示結果為 0366
// 參數: x:行,y:列,s:要顯示的字,l:顯示的位數
// 返回: none.
// 版本: VER1.0
// 日期: 2013-4-1
// 備注: 最大顯示65535
//========================================================================
void LCD_Write_Char(u8 x,u8 y,u16 s,u8 l)
{
SelectPosition(x,y) ;
if(l>=5)
write_data(0x30+s/10000%10); //萬位
if(l>=4)
write_data(0x30+s/1000%10); //千位
if(l>=3)
write_data(0x30+s/100%10); //百位
if(l>=2)
write_data(0x30+s/10%10); //十位
if(l>=1)
write_data(0x30+s%10); //個位
}
/*1602指令簡介
write_com(0x38);//屏幕初始化
write_com(0x0c);//打開顯示無光標無光標閃爍
write_com(0x0d);//打開顯示陰影閃爍
write_com(0x0d);//打開顯示陰影閃爍
*/
//1602初始化
void Init1602()
{
uchar i=0;
write_com(0x38);//屏幕初始化
write_com(0x0c);//打開顯示無光標無光標閃爍
write_com(0x06);//當讀或寫一個字符是指針后一一位
write_com(0x01);//清屏
}
void Display_1602(yushe_wendu,yushe_yanwu,c,temp)
{
//顯示預設溫度
LCD_Write_Char(0,6,yushe_wendu,2) ;
//顯示預設煙霧
LCD_Write_Char(0,13,yushe_yanwu,3) ;
//時時溫度
LCD_Write_Char(1,6,c/10,2) ;
write_data('.');
LCD_Write_Char(1,9,c%10,1) ;
//時時煙霧
LCD_Write_Char(1,13,temp,3) ;
}
/***********************************************************************************************************
ADC0832相關函數
***********************************************************************************************************/
sbit ADCS =P1^5; //ADC0832 片選
sbit ADCLK =P1^2; //ADC0832 時鐘
sbit ADDI =P1^3; //ADC0832 數據輸入 /*因為單片機的管腳是雙向的,且ADC0832的數據輸入輸出不同時進行,
sbit ADDO =P1^3; //ADC0832 數據輸出 /*為節省單片機引腳,簡化電路所以輸入輸出連接在同一個引腳上
//========================================================================
// 函數: unsigned int Adc0832(unsigned char channel)
// 應用: temp=Adc0832(0);
// 描述: 讀取0通道的AD值
// 參數: channel:通道0和通道1選擇
// 返回: 選取通道的AD值
// 版本: VER1.0
// 日期: 2015-05-29
// 備注:
//========================================================================
unsigned int Adc0832(unsigned char channel)
{
uchar i=0;
uchar j;
uint dat=0;
uchar ndat=0;
uchar Vot=0;
if(channel==0)channel=2;
if(channel==1)channel=3;
ADDI=1;
_nop_();
_nop_();
ADCS=0;//拉低CS端
_nop_();
_nop_();
ADCLK=1;//拉高CLK端
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿1
_nop_();
_nop_();
ADCLK=1;//拉高CLK端
ADDI=channel&0x1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿2
_nop_();
_nop_();
ADCLK=1;//拉高CLK端
ADDI=(channel>>1)&0x1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿3
ADDI=1;//控制命令結束
_nop_();
_nop_();
dat=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
dat|=ADDO;//收數據
ADCLK=1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//形成一次時鐘脈沖
_nop_();
_nop_();
dat<<=1;
if(i==7)dat|=ADDO;
}
for(i=0;i<8;i++)
{
j=0;
j=j|ADDO;//收數據
ADCLK=1;
_nop_();
_nop_();
ADCLK=0;//形成一次時鐘脈沖
_nop_();
_nop_();
j=j<<7;
ndat=ndat|j;
if(i<7)ndat>>=1;
}
ADCS=1;//拉低CS端
ADCLK=0;//拉低CLK端
ADDO=1;//拉高數據端,回到初始狀態
dat<<=8;
dat|=ndat;
return(dat); //return ad data
}
/***********************************************************************************************************
DS18B20相關函數
***********************************************************************************************************/
sbit DQ = P1^0; //ds18b20的數據引腳
/*****延時子程序：該延時主要用于ds18b20延時*****/
void Delay_DS18B20(int num)
{
while(num--) ;
}
/*****初始化DS18B20*****/
void Init_DS18B20(void)
{
unsigned char x=0;
DQ = 1; //DQ復位
Delay_DS18B20(8); //稍做延時
DQ = 0; //單片機將DQ拉低
Delay_DS18B20(80); //精確延時，大于480us
DQ = 1; //拉高總線
Delay_DS18B20(14);
x = DQ; //稍做延時后，如果x=0則初始化成功，x=1則初始化失敗
Delay_DS18B20(20);
}
/*****讀一個字節*****/
unsigned char ReadOneChar(void)
{
unsigned char i=0;
unsigned char dat = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{
DQ = 0; // 給脈沖信號
dat>>=1;
DQ = 1; // 給脈沖信號
if(DQ)
dat|=0x80;
Delay_DS18B20(4);
}
return(dat);
}
/*****寫一個字節*****/
void WriteOneChar(unsigned char dat)
{
unsigned char i=0;
for (i=8; i>0; i--)
{
DQ = 0;
DQ = dat&0x01;
Delay_DS18B20(5);
DQ = 1;
dat>>=1;
}
}
/*****讀取溫度*****/
unsigned int ReadTemperature(void)
{
unsigned char a=0;
unsigned char b=0;
unsigned int t=0;
float tt=0;
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號列號的操作
WriteOneChar(0x44); //啟動溫度轉換
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號列號的操作
WriteOneChar(0xBE); //讀取溫度寄存器
a=ReadOneChar(); //讀低8位
b=ReadOneChar(); //讀高8位
t=b;
t<<=8;
t=t|a;
tt=t*0.0625;
t= tt*10+0.5; //放大10倍輸出并四舍五入
return(t);
}
//=====================================================================================
//=====================================================================================
//=====================================================================================
/*****校準溫度*****/
u16 check_wendu(void)
{
u16 c;
c=ReadTemperature()-5; //獲取溫度值并減去DS18B20的溫漂誤差
if(c<1) c=0;
if(c>=999) c=999;
return c;
}
/***********************************************************************************************************
按鍵檢測相關函數
***********************************************************************************************************/
//按鍵
sbit Key1=P1^6; //設置鍵
sbit Key2=P1^7; //加按鍵
sbit Key3=P3^2; //減按鍵
#define KEY_SET 1 //設置
#define KEY_ADD 2 //加
#define KEY_MINUS 3 //減
//========================================================================
// 函數: u8 Key_Scan()
// 應用: temp=u8 Key_Scan();
// 描述: 按鍵掃描并返回按下的鍵值
// 參數: NONE
// 返回: 按下的鍵值
// 版本: VER1.0
// 日期: 2015-05-29
// 備注: 該函數帶松手檢測,按下鍵返回一次鍵值后返回0,直至第二次按鍵按下
//========================================================================
u8 Key_Scan()
{
static u8 key_up=1;//按鍵按松開標志
if(key_up&&(Key1==0||Key2==0||Key3==0))
{
delay_ms(10);//去抖動
key_up=0;
if(Key1==0) return 1;
else if(Key2==0)return 2;
else if(Key3==0)return 3;
}
else if(Key1==1&&Key2==1&&Key3==1)
key_up=1;
return 0;// 無按鍵按下
}
void main (void)
{
u8 key;
wendu=check_wendu(); //初始化時調用溫度讀取函數防止開機85°C
Init1602(); //調用初始化顯示函數
LCD_Write_String(0,0,"SET T:00 E:000"); //開機界面
LCD_Write_String(1,0,"NOW T:00.0 E:000");
delay_ms(1000);
wendu=check_wendu(); //初始化時調用溫度讀取函數防止開機85°C
while (1) //主循環
{
key=Key_Scan(); //按鍵掃描
yanwu=Adc0832(0); //讀取煙霧值
wendu=check_wendu(); //讀取溫度值
if(key==KEY_SET)
{
Mode++;
}
switch(Mode) //判斷模式的值
{
case 0: //監控模式
{
Display_1602(yushe_wendu,yushe_yanwu,wendu,yanwu); //顯示預設溫度，預設煙霧，溫度值，煙霧值
if(yanwu>=yushe_yanwu) //煙霧值大于等于預設值時
{
Led_Reg=0; //煙霧指示燈亮
Fan=0;
Buzzer=0; //蜂鳴器報警
}
else //煙霧值小于預設值時
{
Led_Reg=1; //關掉報警燈
Fan=1;
}
if(wendu>=(yushe_wendu*10)) //溫度大于等于預設溫度值時（為什么是大于預設值*10：因為我們要顯示的溫度是有小數點后一位，是一個3位數，25.9°C時實際讀的數是259，所以判斷預設值時將預設值*10）
{
Buzzer=0; //打開蜂鳴器報警
Led_Yellow=0; //打開溫度報警燈
}
else //溫度值小于預設值時
{
Led_Yellow=1; //關閉報警燈
}
if((yanwu<yushe_yanwu)&&(wendu<(yushe_wendu*10))) //當煙霧小于預設值并且溫度也小于預設值時（&&：邏輯與，左右兩邊的表達式都成立（都為真，也就是1）時，該if語句才成立）
{
Buzzer=1; //停止報警
}
break;
}
case 1://預設溫度模式
{
SelectPosition(0,5) ; //指定位置
write_com(0x0d); //陰影閃爍
if(key==KEY_ADD) //加鍵按下
{
yushe_wendu++; //預設溫度值（閥值）加1
if(yushe_wendu>=99) //當閥值加到大于等于99時
yushe_wendu=99; //閥值固定為99
LCD_Write_Char(0,6,yushe_wendu,2) ;//顯示預設溫度
}
if(key==KEY_MINUS) //減鍵按下
{
if(yushe_wendu<=1) //當溫度上限值減小到1時
yushe_wendu=1; //固定為1
yushe_wendu--; //預設溫度值減一,最小為0
LCD_Write_Char(0,6,yushe_wendu,2) ;//顯示預設溫度
}
break; //執行后跳出switch
}
case 2: //預設煙霧模式
{
SelectPosition(0,12) ; //指定位置
write_com(0x0d); //打開顯示無光標光標閃爍
if(key==KEY_ADD) //加鍵按下
{
if(yushe_yanwu>=255) //當閥值加到大于等于255時
yushe_yanwu=254; //閥值固定為254
yushe_yanwu++; //預設煙霧值（閥值）加1,最大為255
LCD_Write_Char(0,13,yushe_yanwu,3) ;//顯示預設煙霧
}
if(key==KEY_MINUS) //減鍵按下
{
if(yushe_yanwu<=1) //當煙霧上限值減小到1時
yushe_yanwu=1; //固定為1
yushe_yanwu--; //預設溫度值減一,最小為0
LCD_Write_Char(0,13,yushe_yanwu,3) ;//顯示預設煙霧
}
break;
}
default :
{
write_com(0x38);//屏幕初始化
write_com(0x0c);//打開顯示無光標無光標閃爍
Mode=0; //恢復正常模式
break;
}
}
}
}