基于单片机无线烟雾报警系统设计毕业论文

1、教学单位 信息工程系 学生学号孝感学院信息工程学院本科毕业论文 （设计 ）题目基于单片机无线烟雾报警系统设计学生姓名李琪专业名称电子信息科学与技术指导教师叶建勇教师职称教授2008年 12月 20日基于单片机无线烟雾报警系统设计基于单片机无线烟雾报警系统设计 摘要：随着人民大众对因火灾而威胁到自身财产生命安全的日益重视， 烟雾报警 器运用得越来越广泛， 本报警系统采用无线反馈报警原理， 由两大部分组成： 第 一部分由烟雾检测器（采用 MQ-2 气敏传感器），单片机（ AT89S51），编码器 （PT2262）和微型幅度键控（ ASK ）无线报警发射机组成；第二部分为无线报 警接收器，主要有：接

2、收模块，解码器（ PT2272），单片机（ AT89S51），显示模 块（液晶 1602）。使用时第一部分安装在储藏室，车库，卧室等；第二部分则安 装在小区警务室内。 当有烟雾产生时， 经过单片机处理和编码后， 信号经无线传 输由接收模块解调， 解码后经过单片机处理， 显示模块显示出具体的事发地点发 出报 警。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。关键词： 单片机；编码器；发射机；接收机；解码器；显示模块；幅度键控The design of Wireless fog alarm system based on MCU 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。Abstract: With the mass of the peo

3、ple pay more attention on fire to threaten the lives and property security, smoke detectors are becoming more and more widespread use, the alarm system using wireless alarm feedback principle on the two major parts: the first part of the smoke detector (MQ-2 using gas sensors), single-chip (AT89S51)

4、, encoders (PT2262) and the range of micro-keying (ASK) wireless alarm transmitter components; the second part is the police radio receiver, the main modules are: receiver,decoder (PT2272), single-chip (AT89S51), display module (LCD 1602). The first part is installed in the storage room,garage and b

5、edroom when using, the second part is installed in the interior district police. When the smoke produced , after a single-chip processing and coding, the signal from the wireless receiver module demodulation, decoding then send to single-chip processing, display module showing the specific site of t

6、he incident issued and alarming残.骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。基于单片机无线烟雾报警系统设计Key words:MCU; Encoder; transmitter; receiver; Decoder; Display Module 酽s锕极額閉镇 桧猪訣锥。基于单片机无线烟雾报警系统设计目录1.引言 彈1贸摄尔霁毙攬砖卤庑。2 系统的功能和基本原理 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2.1 系统的功能 2厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2.2 系统的基本原理 2茕桢广鳓鯡选块网羈泪。3 方案的设计与论证 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。3.1 总体设计方案与比较 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。4.单元

7、电路的设计 預5 頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。4.1 硬件电路的设计 5渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。4.1.1 器件的选型及功能 5铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。4.1.2 系统整体电路 17擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。4.1.3 发射电路 18贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。4.1.4 接收和解码电路 19坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。4.1.5 显示电路 20蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。4.2 软件设计 22買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。4.2.1 发射部分流程图 22綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。4.2.2 主程序流程图 22驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。5.调试 2猫3虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。6. 结束语 2锹4籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。参考文献 2構5氽頑黉碩饨荠龈话

8、骛。附 录 2輒6峄陽檉簖疖網儂號泶。基于单片机无线烟雾报警系统设计1.引言随着人民大众对自身财产生命安全的日益重视， 如何在突发情况下保障自身 财产生命安全已经成为一个急待解决的课题， 每年因房屋起火， 却没有及时得到 报警而酿成惨剧的事件屡有发生， 大多数人由于疏忽大意对于火灾产生的征兆缺 乏判断，往往在无法看到明火的情况无法及时的做出报警， 而延误最佳的灭火时 机。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。为了解决这个问题，我经过了长时间的开发，研究出了这项烟雾报警系统， 能有效的解决了以上的问题此系统采用了烟雾检测和单片机智能控制，编码和解码模块，无线发射和接 收，应用了最新的液晶显示技术， 实现了远程

9、的监视。 该系统不仅应用于单个用 户，也可以扩展到整个楼宇，在发射功率满足的情况下，甚至整个生活小区，可 同时监视多个地点， 实现点对点的监视， 通过无线电将报警信号发送到监控区的 接收端，直接指示出现事故的方位， 同时在用户现场发出报警声， 能有效的解决 传统的防盗器具所带来的弊端，给人们的工作，生活提供安全保障。 识饒鎂錕缢灩筧 嚌俨淒。基于单片机无线烟雾报警系统设计2 系统的功能和基本原理2.1 系统的功能本系统共有四大基本功能：（ 1）烟雾检测，此系统利用 MQ-2 气敏传感器实现其烟雾检测功能。（2）多点监视， 利用编码和解码模块实现多点的一一对应， 从而达到多点监 视的功能。（ 3

10、）远程监视，利用 ASK 对 315MHZ 的声表晶振所产生的高频信号进行 100%调幅，实现远程监视的功能。 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。（4）显示，采用单片机处理数据并通过液晶显示具体的事故方位。2.2 系统的基本原理该系统由 8 个模块组成：烟雾检测电路， 单片机，编码控制模块， 发射模块， 接收模块，解码控制模块，单片机，液晶显示模块（系统框图如图1）。烟雾检测电路由 MQ-2 气敏传感器，串联分压电阻， LM339 电压比较器组成，当有烟 雾产生时， 气敏传感器阻值急速下降， 使其串联分压电阻分压急速增大， 当分压 超过预定值时， LM339 产生高电平并传送至单片机 P2.0 口，使单片

11、机执行报警 程序，从而发出声音报警，同时将编码芯片的 14 脚置零以启动编码模块，使预 设好地址码，同步码和数据码经发射模块中所产生的 315MHZ 高频载波进行 ASK 调幅，发出报警信号； 在接收控制装置中， 单片机通过对编码芯片的控制不断更 改地址码，以达到一对多点的接收控制， 当地址码相同， 同时发射端有报警信号 时，编码芯片的 17 脚产生高电平，并将此高电平传送至单片机的 P3.2，使单片 机执行中断报警程序， 发出声音报警并通过单片机处理数据经液晶显示模块显示 出具体的事故方位。 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。工作原理如： 将预设好编码地址的烟雾检测装置安装在室内通风处。 当无烟 雾产生

12、时， 气敏传感器阻值无明显变化， 使其串联电阻分压无法达到预定值而不 能使单片机执行烟雾报警程序， 烟雾检测装置不会产生声音报警也不会发送报警 信号，而接收控制装置此时因没有接收到任何报警信号， 在单片机的控制下， 液 晶显示器显示“ all right”，表示无报警，一切正常；当有烟雾产生时，随着烟 雾浓度的增加， 使气敏传感器阻值不断下降， 其串联分压电阻分压急速增大， 当 分压超过预定值时， LM339 产生高电平并传送至单片机 P2.0 口，使单片机执行基于单片机无线烟雾报警系统设计报警程序，从而发出声音报警，同时将编码芯片的 14 脚置零以启动编码模块， 使预设好地址码，同步码和数据

13、码经发射模块中所产生的 315MHZ 高频载波进 行 ASK 调幅，发出报警信号；在接收控制装置中，单片机通过对编码芯片的控 制不断更改地址码， 以达到一对多点的接收控制， 当地址码相同， 同时发射端有 报警信号时，编码芯片的 17脚产生高电平， 并将此高电平传送至单片机的 P3.2， 使单片机执行中断报警程序， 发出声音报警并通过单片机将接收到报警信号时的 接收编码地址处理后通过液晶显示器显示出来，如“ 41：Alarming ”，表示 41 号 地点有报警。 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。图 1 系统框图基于单片机无线烟雾报警系统设计3 方案的设计与论证3.1 总体设计方案与比较方案一：在发射端完

14、全采用硬件 ,对 PT2262和 PT2272预置相同的地址编码， 报警时只需将预置的数据码与地址码，同步码经发射模块中所产生的 315MHZ 高频载波进行 ASK 调幅，发出报警信号，而接收端只需通过单片机对数据码的 处理来确定事发地点， 其缺点在于发射端无单片机控制， 当有烟雾产生时， 会持 续不断的发送报警信号， 堵塞接收端，同时 PT2262和 PT2272中数据码最多为 6 位，无法满足系统对大量检测点的数量需求。 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。方案二：由单片机控制烟雾检测装置， 接收控制装置也采用软件解码。 检测 到烟雾后由单片机控制报警信号的时长，以及此后一段时间内禁止发送报警信 号，避

15、免重复发送造成接收端堵塞。 在接收控制装置中， 单片机通过对编码芯片 的控制不断更改地址码，以达到一对多点的接收控制，使其最多可以接收212 个烟雾检测装置发射的信号， 大大提升了系统的接收容量。 本方案通过对单片机的 巧妙运用，提高了整个系统的性能，更加适用于大型烟雾报警系统。 阌擻輳嬪諫迁择 楨秘騖。比较以上两种设计方案， 方案二整体性能较好， 能达到题目的设计要求， 因 此采用方案二。基于单片机无线烟雾报警系统设计4.单元电路的设计4.1 硬件电路的设计本系统的硬件部分包括烟雾检测电路， 编码电路， 发射接收电路， 解码电路 和显示报警电路。4.1.1器件的选型及功能烟雾检测电路由气敏元

16、件 MQ-2 对周围环境进行检测， 只要有极少量烟雾时 其阻值就迅速减小，而其串联电阻分压迅速增大，通过比较器 LM339 对分压结 点的监测，当其超过预定值时， 产生高电平， 起到烟雾检测的功能。 以下是 MQ-2 的相关介绍。 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。(1)特性l、对烟雾有很高的灵敏度。 MQ2 型半导体气敏元件是锡类半导体元件。 采用对可然气体有感度的 SnO2 材料制成的，使用于丁烷、酒精、烟雾、液化石 油气等易燃易爆的检测。 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。2、抗干扰，对酒精气体有很好的选择性。3、具有良好的重复性和长期的稳定性。4、灵敏度高、稳定性好、响应恢复特性好、重复性良好、适用范围广等优

17、 点。(2)应用范围可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置， 适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲 烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。( 3)特性参数l 、回路电压： (Vc) 5-24V2、取样电阻： (RL) 0.5-20K 3、加热电压： (VH)5 0.1V4、加热功率： (P)约 750mW5、灵敏度： R0(air)/RS (100ppmC2H5OH)56、响应时间： Tres10 秒7、恢复时间： Trec30 秒 典型参考数据如下图所示：基于单片机无线烟雾报警系统设计图 2 MQK-2阻值图（4）外型和结构MQ-2气敏元件的结构和外形如图 3所示（结构 A or B）, 由微型 AL2O3 陶

18、瓷 管、SnO2 敏感层 ,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的 腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。 封装好的气敏元件有只针 状管脚，其中个用于信号取出，个用于提供加热电流。 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。图 3 MQ-2 结构图图 4 MQ-2 外形图（5）注意事项气敏元件开始工作时，需预热 3-5 分钟后方可正常使用基于单片机无线烟雾报警系统设计不要在腐蚀性气体环境下工作。 要避免油浸，长期使用在防止灰尘堵住防爆网。 工作环境：温度 -10-+50、相对湿度 0-90 RH。 在公共场所中 , 如果灰尘堵住防爆网 ,MQK-2 就不容易接触到烟雾 ,可能无法 正常工作

19、 ,这一点管理人员要注意。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器， 该电压比较器的特点是： 1) 失调电压小，典型值为 2mV；2)电源电压范围宽，单电源为 2-36V，双电源电压 为 1V-18V；3)对比较信号源的内阻限制较宽； 4)共模范围很大，为 0 (Ucc-1.5V )Vo；5)差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压； 6)输出 端电位可灵活方便地选用。 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。LM339集成块采用 C-14型封装， 5 为外型及管脚排列图。图 5 LM339 外型及管脚排列图编码芯片能够对输入的数据进行相应的编码， 可靠性高， 速度快， 并能由对

20、应的解码芯片将接收到的编码信号解码后输出对应的数据，准确度高。 熒绐譏钲鏌 觶鷹緇機库。本系统中采用台湾普城公司生产的一种 CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编 解码芯片 PT2262/PT2272，PT2262/2272最多可有 12 位(A0-A11)三态地址端管脚 (悬空,接高电平,接低电平 ),任意组合可提供 531441地址码,PT2262最多可有 6位 (D0-D5) 数据端管脚 ,设定的地址码和数据码从 17 脚串行输出，可用于无线遥控 发射电路。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。编码芯片 PT2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 PT2272接

21、收到信号后， 其地址码经过两次比较核对后， VT基于单片机无线烟雾报警系统设计脚才输出高电平， 与此同时相应的数据脚也输出高电平， 如果发送端一直按住按 键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时， PT2262 不接通电源， 其 17 脚为低电平，所以 315MHz 的高频发射电路不工作，当有按键按下时， PT2262得电工作，其第 17 脚输出经调制的串行数据信号，当 17 脚为高电平期 间 315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当 17 脚为低平期间 315MHz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于 PT2262的 17 脚输出的数字信号，从而对高频电

22、路完成幅度键控（ ASK 调制）相当于调制度 为 100的调幅。 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。PT2262特点： 1）CMOS 工艺制造，低功耗； 2）外部元器件少； 3）RC振 荡电阻； 4）工作电压范围宽： 2.6-15v；5）数据最多可达 6 位； 6）地址码最多 可达 531441种。应用范围： 1）车辆防盗系统； 2）家庭防盗系统； 3）遥控玩具； 4）其他电器遥控。 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。图 6 PT2262 引脚图表 1 PT2262 管脚说明：名称管脚说明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”, “1”悬,空“）f ”（D0-D57-8、10-13数据

23、输入端，有一个为 “ 1即”有编码发出， 内部下 拉Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有 效；基于单片机无线烟雾报警系统设计OSC115振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率；OSC216振荡电阻振荡器输出端；Dout17编码输出端（正常时为低电平）在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。PT2262参数：表 2 极限参数（Ta=25C)参数符号参数范围单位电源电压Vcc2 15.0V输入电压Vi-0.3 Vcc+0.3V输出电压V

24、o-0.3 Vcc+0.3V最大功耗Pa300mW( Vcc=12V )工作温度Topr-20 +70C贮存温度Tstg-40 +125C表3电气参数( Tamb=25C VDD=12.0V )参数 符号测试条件最小值 典型值最大值单位电源电压 Vcc212V电源电流 IccVcc=12V 振荡器停0.020.3uA振 A0-A11 开路Dout 输出 IohVcc=5V, Voh=3V-3mA驱动电流Vcc=8V, Voh=4V-6mAVcc=12V, Voh=6V-10mADout 输出 IolVcc=5V, Vol=3V2mA陷电流Vcc=8V, Vol=4V5mAVcc=12V, Vo

25、l=6V9mA解码芯片：图 7 PT2272 引 脚 图9基于单片机无线烟雾报警系统设计表 3 PT2272 管脚说明 ：说明名字 管脚A0-A11D0-D51-8、 地址管脚 ,用于进行地址编码 ,可置为 “0”,“1”悬,空“f）,”必（10-13 须与 2262 一致,否则不解码7-8、 地址或数据管脚 ,当做为数据管脚时 ,只有在地址码与10-13 2262 一致 ,数据管脚才能输出与 2262 数据端对应的高电 平,否则输出为低电平 ,锁存型只有在接收到下一数据才能转换Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC116振荡电阻输入端，与

26、 OSC2 所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；VT17解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬 态）地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示，两个窄脉冲表示 “ 0；”两个宽脉冲表示 “1；”一个窄脉冲和一个宽脉冲表示 “F也”就是地址码的 “悬空 ”。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼图 8 状态时序图2262每次发射时至少发射 4组字码， 2272只有在连续两次检测到相同的地 址码加数据码才会把数据码中的 “1驱”动相应的数据输出端为高电平和驱动 VT 端同步为高电平。 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。PT2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6 之

27、分， 其中 L 表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到10基于单片机无线烟雾报警系统设计下次遥控数据发生变化时改变。 M 表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时 的而且和发射端是否发射相对应， 可以用于类似点动的控制。 后缀的 6和 4表示 有几路并行的控制通道，当采用 4 路并行数据时( PT2272-M4)，对应的地址编 码应该是 8 位，如果采用 6 路的并行数据时 (PT2272-M6) ，对应的地址编码应该 是 6 位。 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改 ：在通常使用中，我们一般采用 8 位地址码和 4 位数据码，这时编码电

28、路 PT2262和解码 PT2272的第 18脚为地址设定脚， 有三种状态可供选择： 悬空、 接正电源、接地三种状态， 3的 8次方为 6561，所以地址编码不重复度为 6561 组，只有发射端 PT2262和接收端 PT2272 的地址编码完全相同，才能配对使用， 遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的 PT2262和 PT2272 的八位地址编码端全部悬空， 这样用户可以很方便选择各种编码状态， 用户如果 想改变地址编码，只要将 PT2262和 PT2272的18脚设置相同即可，例如将发 射机的 PT2262的第 1 脚接地第 5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的 PT2

29、272只要也第 1 脚接地第 5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。 当两者地址编码完全一致时，接收机对应的 D1D4 端输出约 4V 互锁高电平控 制信号，同时 VT 端也输出解码有效高电平信号。 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。图 9 PT2262 和 PT2272 的时序图：11基于单片机无线烟雾报警系统设计设置地址码的原则是： 同一个系统地址码必须一致； 不同的系统可以依靠不 同的地址码加以区分 13 。PT2262和 PT2272 除地址编码必须完全一致外， 振荡电阻还必须匹配， 否则 接收距离会变近甚至无法接收， 随着技术的发展市场上出现一批兼容芯片， 在实 际使用中只要对振荡电阻稍做

30、改动就能配套使用 2，下面的参数匹配效果较好： 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。表 4 PT2262/PT2272 电阻匹配值编码发射芯片编码接收芯片PT2262PT2260SC2260SC2262CS5211PT2272/SC2272/CS52121.2M无3.3M1.1M1.3M200K1.5M无4.3M1.4M1.6M270K2.2M无6.2M2M2.4M390K3.3M无9.1M3M3.6M680K4.7M无12M4.3M5.1M820K本系统中采用 1.2M/200K 的匹配电阻AT89S51是美国 ATMEL 公司生产的低功耗， 高性能 COMS8 位单片机，片 内含 4Kbytes 的可系

31、统编程的 Flash 的只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司 的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及引脚。它集 Flash 程序存储器既可在线编程 (ISP)也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于 单片芯片中， ATMEL 公司的功能强大，可灵活应用于各种控制领域。 仓嫗盤紲嘱珑 詁鍬齊驁。主要性能参数：与 MCS-51 产品指令系统完全兼容； 4K 字节在性同编程 (ISP)Flash 闪速存储 器；1000次擦写周期；4.0-5.5V 的工作电压范围； 全静态工作模式： 0HZ-33MHZ ； 三级程序加密锁； 128*8字节内部 RAM ；32个可编

32、程 I/O 口线； 2个16位定时 /计数器； 6 个中断源；全双向串行 UART 通道；低功耗空闲和掉电模式；中断 可从空闲模式唤醒系统； 看门狗 (WDT) 及双数据指针；掉电标识和快速编程特性； 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。基于单片机无线烟雾报警系统设计图 10 AT89S51 引脚图引脚功能说明：Vcc：电源电压GND：地P0口：P0口是一组 8位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线复用口。 作为输出口时，每位能驱动 8个 TTL 逻辑门电路，对端口写“ 1”可作为高骁顾燁 鶚巯瀆蕪領鲡赙。阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位） 和数据

33、总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。在 Flash编程时， P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校 验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口，P1的输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流） 4个 TTL 逻辑门电路。对端口写“ 1”，通过内部的上拉 电阻把端口拉到高电平， 此时可作输入口。 作输入口使用时， 因为内部存在上拉 电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ Ia）。 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。Flash编程和程序校验期间， P1接收低 8 位地址。表 5 引脚功能：端口引脚 第二功能P1.5MOSI（用于

34、ISP 编程）P1.6MISO（用于 ISP 编程）基于单片机无线烟雾报警系统设计P1.7SCK（用于 ISP 编程）P2口：P2是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口，P2的输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流） 4个 TTL 逻辑门电路。对端口写“ 1”，通过内部的上拉 电阻把端口拉到高电平， 此时可作输入口。 作输入口使用时， 因为内部存在上拉 电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ Ia）。 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。在访问外部程序存储器或 16位地址的外部数据存储器时， P2口送出高 8 位 地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器时， P2 口线上的内容（也即特殊 功能

35、寄存器（ SFR）区中 P2 寄存器的内容），在整个访问期间不改变。 辔烨棟剛殓 攬瑤丽阄应。Flash编程或校验时， P2 接收高位地址和其它控制信号。P3口：P3是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口，P3口输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“ 1”时，它们被内 部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作为输入时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（ Ia）。 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表 所示：P3 口还接收一些用于 Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。表 6

36、 引脚功能：端口引脚第二功能P3.0RXD （串行输入口）P3.1TXD （串行输出口）P3.2INT0 （外中断 0）P3.3INT1 （外中断 1）P3.4T0（定时 /计数器 0）P3.5T1（定时 /计数器 1）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）14基于单片机无线烟雾报警系统设计RST：复位输入。当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平 将使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平， 设置 SFR AUXR 的DISRTO 位（地址 8EH）可打开或关闭该功能。 DISRTO 位缺省为 RESET 输出高电平打 开状态。 詩叁撻

37、訥烬忧毀厉鋨骜。ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE （地址锁存允许） 输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储器， ALE 仍以时钟 振荡频率的 1/6输出固定的正脉冲信号， 因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 则鯤愜韋瘓賈晖园栋 泷。对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器 （ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位， 可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被激 活

38、。此外，该引脚被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 无效。 胀鏝 彈奥秘孫戶孪钇賻。PSEN:程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S51 由外部程序存储器取指令 （或数据）时，每个机器周期两次 PSEN有效， 即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器时，没有两次有效的PSEN信号。 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。EA /VPP：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。如EA端为高电平（接 V

39、cc 端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程电压 Vpp。XTAL1 ：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2 ：振荡器反相放大器的输出端 5。显示器采用 LCD1602，它采用标准的 16 脚接口，引脚功能如下：第 1 脚：VSS 为地电源15基于单片机无线烟雾报警系统设计第 2 脚： VDD 接 5V 正电源第 3 脚： V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电 源时对比度最高，对比度过高时会产生 “鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电 位器调整对比度。 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。第 4 脚：RS

40、 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令 寄存器。第 5 脚：RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号，当 RS为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 沩氣嘮 戇苌鑿鑿槠谔應。第 6 脚：E 端为使能端， 当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命 令。第 714脚：D0D7为 8位双向数据线。第 15 16 脚：空脚1602液晶模块内部的字符发生存储器 （CGROM）已经存储了 160 个不同的 点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字

41、母的大小写、常用的符号、和 日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 01000001B（ 41H ），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我 们就能看到字母 “A”。 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。1602 液晶模块内部的控制器共有 11条控制指令：它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明： 1 为高电平、 0 为低电平）指令 1：清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H指令 3：光标和显示模式设置 I/D ：光标移动方向，高电平右移，低电平左 移 S:屏幕上所有文字是否左

42、移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。16基于单片机无线烟雾报警系统设计指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示， 低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无 光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光 标指令 6：功能设置命令 DL ：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线 N： 低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符，高 电平时显示 5x10 的点阵字符 呙铉

43、們欤谦鸪饺竞荡赚。指令 7：字符发生器 RAM 地址设置指令 8：DDRAM 地址设置指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块 不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。指令 10：写数据指令 11：读数据4.1.2系统整体电路根据系统各模块电路的设计，系统整体模拟电路如图 11 所示，元件清单见 附 2 。17基于单片机无线烟雾报警系统设计图 11 系统整体模拟电路3.1.3 探测和编码电路 :该电路包含烟雾检测（如图 11），单片机控制和编码三个部分（如图 12）， 探测电路主要采用 MQ-2 气敏传感器，串联分压电阻， LM339

44、电压比较器组成， 当有烟雾产生时，气敏传感器阻值急速下降，使其串联分压电阻RL 分压 UOUT急速增大，当 UOUT超过预定值时， LM339 产生高电平并传送至单片机 P2.0口， 使单片机执行报警程序，从而发出声音报警，同时将编码芯片的 14 脚置零以启 动编码模块，使预设好地址码， 同步码和数据码经发射模块中所产生的 315MHZ 高频载波进行 ASK 调幅，发出报警信号。 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。需要注意的是如果其中一个数据脚为高电平，其他的悬空，那么 DOUT 输 出的串行数据信号中数据码将都是高电平， 编码会产生错误， 所以不能悬空， 一 定要接地。地址脚应与 PT2272 对应，在

45、本系统中都悬空。 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。图 11 烟雾检测电路图 12 编码电路4.1.3发射电路早期的发射机较多使用 LC 振荡器，频率漂移较为严重。声表器件的出现解 决了这一问题， 其频率稳定性与晶振大体相同， 而其基频可达几百兆甚至上千兆18基于单片机无线烟雾报警系统设计赫兹。无需倍频，与晶振相比电路极其简单。本系统发射电路如图12，由于使用了声表器件，电路工作非常稳定，即使手抓天线、声表或电路其他部位，发射 频率均不会漂移。 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。当编码芯片 PT2262的DOUT 脚有串行信号输出时， 信号输送到发射电路的 IN 脚，在 R2上产生 1V左右的压降，对发射电路进行幅度

46、键控（ ASK 调幅9）， Q（1 9018）的 Vbe 约为 0.6V，使其处在导通状态，其中 9018的中心频率为 700MHZ 完全可以满足设计的要求。声表器件产生 315MHZ ，幅度约为 5mv 的振荡信号。 电容 C1形成正反馈，使 Q1的C和 E间的节电容随着反馈电压的改变而改变， 从而形成正反馈回路，使电路起振， L0，C0 则构成一个并联谐振回路，中心频 率为 315MHZ ，起到滤波的作用，使输出的 315MHZ 的振荡信号更加的稳定。 C3 则起到隔直的作用，让振荡信号通过天线发射出去。 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。图 12 发射电路4.1.4接收和解码电路接收电路则采用超再生

47、检波，成本低，功耗小可达 100uA 左右，调整良好 的超再生电路灵敏度和一级高放、 一级振荡、 一级混频以及两级中放的超外差接 收机差不多。 超再生检波电路实际上是一个受间歇振荡控制的高频振荡器， 这个19基于单片机无线烟雾报警系统设计高频振荡器采用电容三点式振荡器， 振荡频率和发射器的发射频率相一致。 而间 歇振荡（又称淬装饰振荡） 又是在高频振荡的振荡过程中产生的， 反过来又控制 着高频振荡器的振荡和间歇。 而间歇（淬熄） 振荡的频率是由电路的参数决定的 （一般为 1 百几百千赫）。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。单片机控制接收端地址编码不断变化，当接收到烟雾报警信号时， 17 脚 VT 端发出一

48、个高电平信号， 并将次信号传送至 P3.2，单片机启动中断程序， 发出报 警。 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。图 13 解码电路4.1.5 显示电路 显示部分主要是为了人能比较直观的看出具体的事发地点，由单片机AT89S51和液晶 LCD1602 组成。20基于单片机无线烟雾报警系统设计图 14 无烟雾报警时显示电路图 15 报警显示电路在没有接收到烟雾报警信号时， 1602 显示“ liqi:all right”（如图 14），蜂鸣 器不发出警报声。当接受到烟雾报警时，单片机将 P3.0 置为高电平时，同时将 此时的解码地址经过处理后经过 P2 口输出，由 1602 显示“ 55：Alarming

49、”（如21基于单片机无线烟雾报警系统设计图 15），同时蜂鸣器发出警报，提醒相关人员立即对事发地点进行勘察。元件清 单见附 3。 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。4.2 软件设计4.2.1 发射部分流程图 发射部分软件包括蜂鸣器控制， 编码启动端控制。 程序流程图如图 15 所示 程序清单见附 1图 16 流程图4.2.2 主程序流程图 主控制器软件包括液晶显示控制，地址编码控制，蜂鸣器控制。主程序 和中断程序如图 16 所示。程序清单见附 2。22基于单片机无线烟雾报警系统设计等待夹覡闾辁駁档驀迁锬減。图 17 流程图5.调试本系统中的编码和解码电路，我直接把它门焊在了 PCB 板上，用跳线把 PT2

50、262的 17脚和 PT2272的 14脚连在一起，经过测试，电路能够正常工作。 发 射和接收电路则在软件 multisim 中进行仿真，也能正常工作。 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。软件部分我没有将程序直接的烧到单片机中， 而是经过 Proteus仿真成功后， 再将程序烧进单片机，通过测试电路工作正常。 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。将所有的模块接在一起，完成好整个系统的组装，进行整体的测试，系统 性能良好，工作稳定、正常，最大的传输距离能达数十米，而且能穿过建筑物， 达到了事先所设计的要求。 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。23基于单片机无线烟雾报警系统设计6. 结束语本系统实现了数据的编码， 无线发射和接收， 数

51、据的解码， 显示报警等多种 功能，高效合理的利用了 AT89S51 单片机的资源。由于采用了无线报警和液晶 显示，提高了烟雾报警的及时性，为家庭和小区的火灾防范提供了更好的选择。 不过本系统无故障诊断功能、 故障提示功能和自我修复功能， 所以还需要进一步 的改进和完善。 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。在制作无线烟雾报警系统的过程中， 我遇到了很多问题， 通过自己的努力和 指导老师的细心指导， 都一一得到了解决。 我深切体会到， 实践是理论运用的最 好检测。本次设计是对我四年所学知识的一次综合性检测和考验， 无论是动手能 力还是理论知识的运用都的到了很大的提高。 疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。24基于单片机无线

52、烟雾报警系统设计参考文献1 胡乾斌等 .单片微型计算机原理与应用 M （第二版） .武汉：华中科技大学出版社， 2006.2 陈明荧 .8051 单片机课程设计实训教材 M. 北京：清华大学出版社， 2004.3 康华光主编 .电子技术基础 数字部分 M （第四版） .北京：高等教育出版社， 1999.4 康华光主编 .电子技术基础 模拟部分 M （第四版） .北京：高等教育出版社， 1999.5 贺贵明 .通信原理概论 M. 武汉：华中科技大学出版社 2000.6 张肃文 .高频电子线路 M （第四版） .北京：高等教育出版社， 2004.7 谢自美 .电子线路设计 .实验 .测试 M （第

53、三版） .武汉：华中科技大学出版社， 2006.8 任治刚 .电子信息工程专业英语教程 M . 北京：电子工业出版社， 2006.9 黄断昌，徐巧鱼等 . 传感器工作原理及应用实例 M. 北京：人民邮电出版社， 1998.10 肖玲妮，袁增贵 .Protel 99 se 印刷电路板设计教程 M. 北京：清华大学大学出版社， 2006. 镞锊过润启婭澗骆讕瀘。11 百度百科 .12 单片机之家 .25基于单片机无线烟雾报警系统设计附录 附 I ： 汇编主程序： org 0000h main :clr p2.0 L1:JnB P2.0 ,L1 MOV A,#00H MOV P1,A ACALL DELAY MOV A,#0FFH MOV P1,A ACALL DELAY1 AJMP main DELAY: MOV R0,#255 D1: MOV R1,#255 D2: MOV R2,#20DJNZ R2,$ DJNZ R1,D2 DJNZ R0,D1 RETDELAY1: MOV R3,#255 D3:MOV R