基于單片機的煙霧報警系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 P2（ P21P28）：雙向 I/O 線（ 8），名稱：接 。 P3（ P10P17）：雙向 I/O 線（ 8），名稱：接 。 作頻率為 35Mhz， 6T/12T 可以選。 圖 21 STC89C52 芯片引腳圖 STC89C52 的應用 STC89C52 芯片 以及所需的必要的模塊 就會組成 最小的系統 ,電源、時鐘和復華東交通大學理工學院畢業 設計 5 位可以 為 STC89C52 芯片就是典型的最小系統，并 是在正常操作條件 下 。電源和時鐘電路進行必要的條件下能夠運行 STC89C52 單片機的核心部分，系統應用設計的最小系統，通過擴展存儲器、 A/D 轉換等，使 STC89C52 單片機來完成更復雜的功能 任務 。 ROM/ EPROM 是 STC89C52 單片機芯片 的一種內存 ,芯片 在構成 最小系統 時，優點是單一 、 靠得住 。 只要是組成了 最小系統 ,那么模 塊中就包含 時鐘電路和復位電路 ,結構如圖 22 所示。 圖 22 最小 的 系統原理框圖 時鐘電路 STC89C52 單片機 有 內部時鐘 和 外部時鐘。 前者 如圖 23 所示。內部振蕩電路 ,在 STC89C52 單片機只有 XTAL1(P18)、 XTAL2(P19)和 外部石英晶體 (晶體 )組成的自激振蕩器和一個單一的內部產生的時鐘信號。圖在這兩個電容的作用是穩定頻率和啟動得更快 ,電容值范圍內 ,5 至 30 pf 典型值為 30 pf。晶粒大小的半胱氨酸振蕩頻率的振動之間的選擇 至 12 MHZ,典型值是 12 MHZ。 Y111 .059 2M H zC230pFC330pF1819 圖 23 STC89C52 內部 的 時鐘電路 復位電路 當高 電導入 STC89C52 單片機 的 RST 端 口 后 ,這時 單片機 在內部 會 不斷進 行復位 的工作 (單片機循環復位狀態 ，說明 RST 端 口繼續 通 高電平 ) 外部復位電路的電容器充電和放電 其 Vcc 上升時間不超 出 1 毫秒 ，那么為 最S T C 8 9 C 5 2單 片 機時 鐘 電 路I / O復 位 電 路徐福 _基于 單片機 的煙霧 報警系統設計 簡單自動上電復位。 重新開始有兩種，一是上電，二是手動復位按鈕 。這個設計是使用 第二種 。后者 將是一個兩層的方法和脈沖方式。 RST(P9)重置的端 口 和 Vcc 插入。 R110kC110uFS4V C C9 圖 24 STC89C52 單片機 復位電路 STC89C52 中斷的技術 實時監控和控制 中都運用了 中斷技術 ,相符 的服務請求 是要靠 單片機 才 可以提出請求 隨 時 反 應中斷源 ,并 要求 快速 的做出 反應 ,實 時 服務 。這 里的片內中斷完成 是通過中斷系統 的相關 芯片 來實現的，最終傳送到 中斷請求源 ,如果中斷請求允許 ,單片機將 立即停止 當前 所有正在 執行 的任務 ,切換到中斷服務程序服務請求處理中斷。 在 中斷服務處理程序 的任務 處理完成后 ,再次 跳 回到斷點 的 主程序 相續 運 作 中斷 前所暫停的工作 。 圖 25 為系統中斷過程。 圖 25 系統中斷過程 如果沒有中斷系統控制 ,STC89C52 單片機可以浪費在查詢是否 有新的服務請求查詢操作的時機。 STC89C52 單片機 沒有 中斷技術在查詢現象 時 ,它的 實時性能和 工作效率 都會提高 。 華東交通大學理工學院畢業 設計 7 MQ2 傳感器 的特性與結構 MQ2 型氣體傳感器用于氣 體 作為城市天然氣的主要成分 ,其他 氣 體 和液化石油氣的測量 ,它具有較強的抗干擾能力。 MQ2型氣體傳感器具有以下特點： （ 1）廣泛的探測范圍。 （ 2）簡單的驅動電路。 （ 3）敏感燒結體是在燒結半導體條件下構成的， 具有穩定的 R（阻抗在空氣中）電阻，以確保長期工作的穩定性。 （ 4) 功耗控制在 左右的單項電源供電。 （ 5) 對極高 的靈敏度與信噪比要求才能測試氣體。 MQ2 型氣體傳感器元件具有兩種類型。 MQ2A 型適用于天然氣，煤氣，液化石油氣，丙烷和丁烷和氫氣； MQ2 型則適用于煙霧現場的有害氣體。 該裝置的靈敏度： S = RO / RX 是 10 到 30。 QM 系列的值約在 8 左右。 RX是在 %的丁烷濃度值 QM 系列阻抗。 電路如圖 26 所示： 器件主要的參數如下 : （ 1）響應時間是： Tr≤ 10s （ 2）恢復時間是： Tn≤ 60s （ 3）加熱電壓是： V﹢ =5+ （ 4）加熱功率是：約 （ 5）抗干擾能力：在濃度 R85%RH 時 ,丁烷濃度 R=%，正常的范圍是在 10℃到 +40℃溫度下，別的就會出現誤報的情況。 （ 6）工作環境：正常溫度范圍是 10℃到 +50℃，則濕度不小于 85%的相對濕度 圖 26 MQ2 的結構圖 圖 27 圖，底座是用耐高溫酚醛塑料， 腳是 鍍鎳銅線，蓋為雙層 密 紋不銹鋼網，強度和較高的抗爆炸能力。 徐福 _基于 單片機 的煙霧 報警系統設計 圖 27 MQ2 型元件外形的結構圖 MQ2 氣體傳感器元素的結構和外觀如圖 26 所示如圖 27 所示 ,氧化鋁陶瓷管的 微型 ,SnO2 的敏感層 ,測量電極 和 敏感元件 組成在一起后在一定條件下形成了 加熱器 ，外形是 將其 鎖 定 在塑料或不銹鋼腔體內 ,供給 必要的工作條件 下 加熱的 氣體傳感器。只有 6 引腳 封裝氣體敏感元件管腳 ,其中四個信號 ,l 兩個 加熱電流。 ADC0809 引腳作用與工作原理 ADC0809 共有 28 個管腳端口，如圖 28 所示。下面對芯片各管腳的功能進行介紹。 IN0IN7： 8 路模擬量的輸入端。 D0D7： 8 位數字量的輸出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址的輸入線， 一路通過 8 個模擬在選定的輸入 。 ALE：輸入，地址鎖存允許信號，接高電平。 START： A/D 轉換啟動脈沖，入口，導正脈沖時（ =100ns 寬）操作（脈沖上升沿是 ADC0809 復位，下降沿則 A/D 轉換）。 EOC： A/D 轉換結束信號，出口，不能工作時有高電平（低電平有用）。 OE： 數據輸出 的允許信號，入口，接高電量有效。 如果 A / D 在輸入端的轉換，高 電 平的 端 口，三態門在輸出端將被打開，然后有數字輸出。 CLK： 輸入時鐘脈沖。時鐘頻率不超過 640kHz。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 Vcc：電源，單 一 +5V。 GND：地。 華東交通大學理工學院畢業 設計 9 圖 ADC0809 芯片的引腳圖 工作原理：首先是進入一個 3 位地址 ,使 ALE= 1,地址在地址鎖存器。 解碼地址選通 8 模擬比較器的輸入。開始逐次逼近寄存器將被重置。 后下降沿將 A/D轉換 ,完成 A/D 轉換，轉換到一個很高的水平，表明， A / D 轉換的結果數據存儲在鎖存器，信號可以被打斷。如果 OE 輸入高電平，輸出三態門開啟，將數字輸出到數據總線 。 ADC0809 的應用 STC89C52 單片機 接收 A/D 轉換傳 輸 的數據 進行 處理。數據傳輸的關鍵問題是如何確認完成 A/D 轉換 ,因為只有確認完成 ,才 可以傳 輸 。 則可采用下面三種方式： （ 1）定時傳送方式 A/D 轉換時間可以作為一個技術指標和固定。如 A/D 轉換時間 （ T=6 MHZ 的MCS 51 單片機 64 個 機器的周期 ）， T=128us。可以設計延遲子程序、 A/D 轉換 ， 可以調用該子程序 出發 ,延遲時間 ,已經 完成轉換 ,最后將 是數據傳輸 。 （ 2）查詢方式 A/D 轉換 會體現出來 轉換完成狀態信號 ,如 ADC0809 芯片端。因此可用于查詢、測試 EOC 的意義 ,是否可以確認傳輸完成 ,然后傳輸數據。 （ 3） 中斷方式 中斷請求信號 ,傳輸數據的干擾 ，兩者都是靠 顯示轉換的狀態信號 (EOC)運用實現的 。 是否使用上面的哪 中方式 ,只要確保轉換后 ,通過指令數據傳輸。 STC89C52單片機 首先 發送出地址和有效信號。 此后有 OE 有效信號 和 數據的轉換數據總徐福 _基于 單片機 的煙霧 報警系統設計 線 。 本章小結 主要講解了 STC89C52 單片機、 MQ2 氣體敏感元件和 ADC0809 芯片的相關知識，分別闡述了芯片的參數、引腳 作用、結構和功能運用等，以及了解各芯片的一些應用和各芯片的管腳所對應的功能分析。 華東交通大學理工學院畢業 設計 11 3 系統需求分析 系統背景 煙霧報警系統可以發現人們并不容易找到早期火災的特點 ,可以減少生命和財產損失降到最低。燃燒 是有 物質分解 為許多氣體的 ,而在燃燒的過程中會 釋放大量的有毒氣體 ,會導致人們在無意就 中毒 ,無法 安全離開現場 ,在這樣的特殊情況下人類設計出 煙霧報警系統 ，它 可以監測氣體濃度的 突 變 ,來提醒 人們 現場 氣體濃度 的數值 ,通知人及時疏散 ，不會帶來生命安全和經濟損失 。在許多城市消防系統單元和報警有煙霧報警系統，消防 控制中心通過城市消防聯網，及時將報警信息發送到一個中央消防報警，城市火災報警中心會自動找到 煙霧 ，并設置消防道路地圖，使消防隊員迅速 到 煙氣 現場 。煙霧報警系統可以實時監控和準確的了解現場 火災報警 情況 ,防止和減少火災 給生活帶來災 害 ,保護我們 周圍環境 安全和 物質 安全 以及經濟損失 的重要性 ,這樣對 經濟和社會效益 都有提高 。 在國內，消防 才 必須 配備煙霧報警 系統 和在個別的公共場合才配備這樣的系統。 在國外， 就大不一樣了， 別墅 、 小場合酒店 、 賓館 、 民居 等都配備有 。 則在國外的運用廣泛。 系統用戶需求 煙霧報警系統用戶需求可以 從下面幾個角度分析： （ 1）準確探測，就是準確探測到現場濃度的變化情況，來探測火災情況。 （ 2）實時監控，指讓用戶在任意的時間段里能夠監控煙霧的情況，能夠長時間的正常工作。 （ 3）準確判斷，就是能夠對現場的火災能否準確的進行判斷。 （ 4）實時報警，是指在發現火情時能夠進行報警，并及時的提醒用戶對現場火災情況以及及時進行處理。 （ 5）經濟實惠，該設計的體積小，結構簡單，在生活中也便于安裝，器件的成本也便宜。 徐福 _基于 單片機 的煙霧 報警系統設計 系統功能需求 煙霧濃度報警功能，能對現場的煙霧濃度的變化報警；光報警功能，在濃度探測功能不能 測量時，利用的報警功能；按鍵報警功能，如果相關工作人員預測有災害問題，可以直接用按鍵報警。 濃度報警功能：當 STC89C52 單片機接收到超過設定的氣體濃度信號時 ,輸出腳的蜂鳴器輸出高電量 ,三極管 Q1 接通，蜂鳴器開始工作，蜂鳴器發出報警。這里三極管 Q1 是作開關使用，從而 NPN 三極管基極的低電量會使三極管飽和通電，使蜂鳴器 BELL 發聲報警； 當基礎高使晶體管停止導通，蜂鳴器不響。當煙霧的濃度超過報警閾值警報 ,會 提醒用戶在現場 有突變濃度 ,后 按下這按鈕就可停止報警 聲 。如果一段時間后仍然濃度超過報警閾值 ,報警 提示音 再次 提醒用戶。 光報報警功能：當系統在控制輸出的狀態指示燈里。 指示燈閃爍，可燃煙霧濃度超過周圍環境中濃度設定的報警值時，專業人員盡快制定相應的措施，防止可燃濃度的變異程度，導致不可逆的情況。 按鍵報警功能：當在發現某處煙霧氣體情況時，可以按下警報按鍵報警，提醒人們注意安全，不要靠近現場。 STC89C52 單片機通過探測的報警按鍵所連接