變電站煙霧監(jiān)測(cè)與警報(bào)器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 作環(huán)境溫度：54XXX：55~125℃；74XXX：0~70℃存儲(chǔ)溫度 ：65~150℃74ALS04內(nèi)部結(jié)構(gòu)引腳圖見(jiàn)圖316所示。圖312 74LS74的內(nèi)部結(jié)構(gòu)引腳圖圖313 狀態(tài)指示燈電路。，、。綠燈常亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃煙霧濃度極低，紅燈亮表示環(huán)境中可燃煙霧濃度超過(guò)報(bào)警限值，提醒用戶盡快作相應(yīng)安全措施。其中R3到R8為上拉電阻 。顯示模塊LCD1602的簡(jiǎn)介液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。1602B可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D7，和RS、R/W、EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。(1)LCD1602模塊驅(qū)動(dòng)：通常不接LCD的背光,因?yàn)椴捎帽彻獾脑?需要的電流太大,從而會(huì)造成穩(wěn)壓管發(fā)熱特別厲害。硬件連接電路如表36所示：表36 LCD1602與單片機(jī)管腳連接關(guān)系LCD1602單片機(jī)DB0～DB7:P1RS:RW:E:引腳說(shuō)明RS：寄存器選擇輸入端；RS＝0,如果是寫(xiě)狀態(tài),指向指令寄存器,如果是讀,指向地址計(jì)數(shù)器RS＝1,不管是寫(xiě)狀態(tài)還是讀狀態(tài),指向數(shù)據(jù)寄存器RW：為0：寫(xiě)狀態(tài)。為1：讀狀態(tài)。E：使能型號(hào)輸入端,讀狀態(tài),高電平有效。寫(xiě)狀態(tài),下降沿有效注意常用的命令：0x01：清屏； 0x38：8位數(shù)據(jù)傳送（0x28,4位數(shù)據(jù)傳送）； 0x0C：開(kāi)LCD；0x08：關(guān)LCD； 0x18：字符左移； 0x04：向左移動(dòng)光標(biāo)；0x06：向右移動(dòng)光標(biāo)；(2) 通信方式線并行通信（命令：0x38）采用8線并口通信,占微控制端的I/O口,具體程序可以見(jiàn)發(fā)布的程序。 電路設(shè)計(jì)方法圖314 LCD1602與單片機(jī)連接電路圖LCD1602的數(shù)據(jù)口與單片機(jī)通過(guò)P1口連接，使能端E、VO通過(guò)接一個(gè)10K的電位器來(lái)控制液晶屏幕的亮度。電路使用5V電源供電。LCD1602與單片機(jī)連接電路圖如圖314所示。圖315聲音報(bào)警電路圖蜂鳴器報(bào)警電路圖如圖315所示。由于單片機(jī)處理三路傳感器數(shù)據(jù)，所以當(dāng)三路中的任何一路超過(guò)報(bào)警極限都會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。、當(dāng)單片機(jī)的22腳()置1時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，當(dāng)單片機(jī)的24腳()置1時(shí)，三極管Q2導(dǎo)通，當(dāng)單片機(jī)的26腳()置1時(shí)，三極管Q3導(dǎo)通，QQQ3中任意一個(gè)導(dǎo)通都會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警[15][16]。串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改進(jìn)而形成的。所以，以RS232C為主來(lái)討論。RS323C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）與BELL等公司一起開(kāi)發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問(wèn)題，如信號(hào)線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。RS232標(biāo)準(zhǔn)RS232C標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱(chēng)是EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS（remended standard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。目前在IBM PC機(jī)上的COMCOM2接口，就是RS232C接口。電氣性能與電平轉(zhuǎn)換（1）電氣性能EIARS232C對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。圖316 MAX232內(nèi)部結(jié)構(gòu)、連線示意圖在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=3V～15V邏輯0(SPACE)=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)= 3V～15V以上規(guī)定說(shuō)明了RS323C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號(hào)）的電平低于3V，邏輯“0”（空號(hào)）的電平高于+3V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ON）即信號(hào)有效的電平高于+3V，斷開(kāi)狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無(wú)效的電平低于3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來(lái)，介于3～+3V之間的電壓無(wú)意義，低于15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無(wú)意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在177。(3～15)V之間[7]。（2）電平轉(zhuǎn)換EIARS232C與TTL轉(zhuǎn)換：EIARS232C是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同[14]。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在EIARS232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，MAX232芯片可完成TTL←→EIA雙向電平轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)中由于下載器單片機(jī)輸入輸出采用COMS電壓，因此在串口與其接口部分即采用MAX232作為電平轉(zhuǎn)換，圖316顯示了MAX232的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳和具體連接方法。接口機(jī)械性能連接器：由于RS232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了DB2DB15DB9各種類(lèi)型的連接器，其引腳的定義也各不相同。（1） DB25連接器PC和XT機(jī)采用DB25型連接器。DB25連接器定義了25根信號(hào)線，分為4組：?異步通信的9個(gè)電壓信號(hào)（含信號(hào)地SG）（2，3，4，5，6，7，8，20，22）?20mA電流環(huán)信號(hào) 9個(gè)（12，13，14，15，16，17，19，23，24）?空6個(gè)（9，10，11，18，21，25）④保護(hù)地（PE）1個(gè)，作為設(shè)備接地端（1腳）（2）DB9連接器它提供異步通信的9個(gè)信號(hào)。DB25型連接器的引腳分配與DB25型引腳信號(hào)完全不同。因此，若與配接DB25型連接器的DCE設(shè)備連接，必須使用專(zhuān)門(mén)的電纜線。電纜長(zhǎng)度：在通信速率低于20kb/s時(shí)，RS232C所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。最大直接傳輸距離說(shuō)明：RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m（50英尺）?？梢?jiàn)這個(gè)最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pF。接口信號(hào)RS232C規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時(shí)線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，它們是：①聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)線：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（Data set readyDSR)——有效時(shí)（ON）狀態(tài)，表明MODEM處于可以使用的狀態(tài)。數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好(Data set readyDTR)——有效時(shí)（ON）狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)連到電源上，一上電就立即有效。這兩個(gè)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說(shuō)明通信鏈路可以開(kāi)始進(jìn)行通信了，能否開(kāi)始進(jìn)行通信要由下面的控制信號(hào)決定。請(qǐng)求發(fā)送(Request to sendRTS)——用來(lái)表示DTE請(qǐng)求DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），向MODEM請(qǐng)求發(fā)送。它用來(lái)控制MODEM是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。允許發(fā)送（Clear to sendCTS）——用來(lái)表示DCE準(zhǔn)備好接收DTE發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，是對(duì)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS的響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)MODEM已準(zhǔn)備好接收終端傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號(hào)有效，通知終端開(kāi)始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線TxD發(fā)送數(shù)據(jù)。這對(duì)RTS/CTS請(qǐng)求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)是用于半雙工MODEM系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中作發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號(hào)，使其變高[24]。接收線信號(hào)檢出(Received Line detectionRLSD)——用來(lái)表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠(yuǎn)地）的MODEM送來(lái)的載波信號(hào)時(shí)，使RLSD信號(hào)有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由MODEM將接收下來(lái)的載波信號(hào)解調(diào)成數(shù)字量數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RxD送到終端。此線也叫做數(shù)據(jù)載波檢出(Data Carrier detectionDCD）線。振鈴指示(RingingRI)——當(dāng)MODEM收到交換臺(tái)送來(lái)的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。②數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線發(fā)送數(shù)據(jù)(Transmitted dataTxD)——通過(guò)TxD終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到MODEM，(DTE→DCE)。接收數(shù)據(jù)(Received dataRxD)——通過(guò)RxD線終端接收從MODEM發(fā)來(lái)的串行數(shù)據(jù)，(DCE→DTE)。③地線有兩根線SG、PG——信號(hào)地和保護(hù)地信號(hào)線，無(wú)方向。上述控制信號(hào)線何時(shí)有效，何時(shí)無(wú)效的順序表示了接口信號(hào)的傳送過(guò)程。例如，只有當(dāng)DSR和DTR都處于有效（ON）狀態(tài)時(shí)，才能在DTE和DCE之間進(jìn)行傳送操作。若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，則預(yù)先將DTR線置成有效(ON)狀態(tài)，等CTS線上收到有效(ON)狀態(tài)的回答后，才能在TxD線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)[23]。這種順序的規(guī)定對(duì)半雙工的通信線路特別有用，因?yàn)榘腚p工的通信才能確定DCE已由接收方向改為發(fā)送方向，這時(shí)線路才能開(kāi)始發(fā)送。設(shè)計(jì)如下圖317所示：圖317 串口通信電路設(shè)計(jì)圖4 變電站煙霧檢測(cè)報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì) AT89S51單片機(jī)調(diào)試及開(kāi)發(fā)工具本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國(guó)Keil Software公司出品的Keil C51，是51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)可以用C語(yǔ)言編程序，也可以用匯編語(yǔ)言編程序，本人選擇了用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。 主要編程序來(lái)控制定時(shí)、計(jì)時(shí)中斷、和輸出等。下面具體介紹C語(yǔ)言編程的優(yōu)點(diǎn)[17]。C語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。C語(yǔ)言有功能豐富的庫(kù)函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。C語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。此外，C語(yǔ)言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開(kāi)發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。因此，使用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)主流。用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。軟件部分是用來(lái)配合硬件電路，控制后面電路的響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)定功能。其主要由兩部分功能組成：一部分是是對(duì)傳感器接受到的信號(hào)進(jìn)行處理；另一部分是實(shí)行中斷處理，控制報(bào)警模塊。兩部分信號(hào)的處理都是采用查詢方式。本系統(tǒng)采用三路檢測(cè)，并且在顯示器上顯示工作傳感器所檢測(cè)到的濃度值。當(dāng)檢測(cè)到的濃度小于設(shè)定值時(shí)，等待定時(shí)器中斷；當(dāng)檢測(cè)到的濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，執(zhí)行中斷程序進(jìn)行報(bào)警處理，顯示濃度。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能 體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)[18]。 C51工具包的整體結(jié)構(gòu)中，μVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件[20]。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)C51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì) 目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中[19]。用戶可以通過(guò)調(diào)試環(huán)境軟件的人機(jī)對(duì)話界面，檢查或修改Flash芯片內(nèi)的各種存儲(chǔ)器、寄存器的數(shù)據(jù)。 煙霧檢測(cè)報(bào)警器軟件流程及設(shè)計(jì) 本論文中，軟件解決的主要問(wèn)題是檢測(cè)煙霧傳感器的煙霧濃度信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，段式液晶濃度顯示，以及報(bào)警器聲光警報(bào)。按照以上的軟件程序設(shè)計(jì)思想，可以畫(huà)出程序的流程圖并根據(jù)流程圖寫(xiě)出相應(yīng)的程序。程序的主流程圖見(jiàn)圖41。下面就根據(jù)流程圖對(duì)主要模塊進(jìn)行說(shuō)明（1） 串口通信部分首先要對(duì)串口部分進(jìn)行初始化void UART_Init(){ SCON = 0x50。 TMOD amp。= 0x0f。 TMOD |= 0x20。 PCON |= 0x80。 TH1 = 0xf9。 TL1 = 0xf9。 ES = 1。 TR1 = 1。}然后就是發(fā)送0809讀取到的數(shù)據(jù)到PC機(jī)顯示：void UART_Send(unsigned char ucData){ TI = 0。 SBUF = ucData。 while (!TI)。 TI = 0。}開(kāi)始將電壓轉(zhuǎn)成濃度值LCD初始化串口通信初始化讀0809的數(shù)據(jù)將讀到的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口pc機(jī)顯示AD轉(zhuǎn)化延時(shí)一秒1602顯示濃度值綠色發(fā)光二極管亮紅色發(fā)光二極管亮蜂鳴器響濃度值是否超過(guò)50%圖41 主程