烟雾报警器控制系统的设计

1、计算机与控制技术课程设计说明书目录1引言12 设计要求12.1 课程设计目的12.2课程设计内容和要求12.3设计工作任务及工作量的要求13 方案设计23.1设计原理24 电路器件介绍24.1单片机简介2 4.2 MQ-2气体传感器简介34.3 1602液晶显示的介绍45 电路设计及原理分析45.1单片机引脚分配45.2时钟电路45.3复位电路55.4蜂鸣器接口电路55.5灯光显示电路56 系统软件设计57 实物图68课程设计体会7参 考 文 献8附录A:主电路图9附录B:主程序11第14页 共14页1 引言烟雾报警器，是一种经常使用的设备,本次实现利用单片机STC89C51和MQ-2烟雾气敏

2、传感器对房间的烟雾浓度进行检测、根据设计的要求，如果超过设定浓度，可以进行声、光报警并对烟雾浓度进行调节。通过设计，掌握数据采集系统的工作原理、掌握计算机控制系统的设计原理。2 设计要求2.1 课程设计目的1.设计一个由计算机控制的烟雾报警器，可以对房间的烟雾浓度进行检测，如果超过设定浓度，可以进行声、光报警并对烟雾浓度进行调节。通过设计，掌握数据采集系统的工作原理、掌握计算机控制系统的设计原理。2.利用STC89C52完成控制要求。熟悉并了解单片机控制系统的详细工作原理。3.利用Keil uVision、proetus、protel画出硬件原理图、软件仿真图。2.2课程设计内容和要求1.选择

3、传感器，设计接口电路，对房间的烟雾浓度进行检测，要求烟雾浓度的测量范围是02000ppm。设计声光报警电路，当浓度超过1000 ppm时自动报警。2.用protel设计硬件原理图 3.选择控制算法，编写控制程序。用Keil uVision设计完整的控制程序（C语言或者汇编语言）4.编译、下载、运行5.用proetus给出软件仿真结果，并显示当烟雾浓度2.3设计工作任务及工作量的要求1根据题目要求的指标，通过查阅有关资料，确定系统设计方案，并设计其硬件电路图。2画出电路原理图，分析主要模块的功能及他们之间的数据传输和控制关系。3. 用Proteus软件绘制硬件电路图并仿真。4. 软件设计包括流程

4、图、用汇编语言或C语言对软件进行编译，并能通过调试。 3 方案设计 利用单片机和烟雾传感器构造烟雾报警器，可以对房间的烟雾浓度进行检测。如果超过设定浓度，可以进行声、光报警并对烟雾浓度进行调节。3.1设计原理 该烟雾传感器原理框图如图3-1，总体原理为：利用STC89C51单片机和烟雾传感器构造，可以对房间的烟雾浓度进行检测，如果超过设定浓度，可以进行声、光报警并对烟雾浓度进行调节。通过C语言对单片机的编程对相应状态进行检测并作出响应。STC89C51单片机LCD1602显示器烟雾传感器报警器灯光指示图 3-1烟雾传感器原理框图4 电路器件介绍4.1单片机简介 STC89C51是一种带4K字节

5、FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。STC89C51 提供以下标准功能：4k字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。其引脚图如图4-1。图 4-1 STC89C51引脚图4.2 MQ- 2气体传感器简介图 4-2 DAC0832引脚图MQ- 2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度 的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该

6、气体浓度相对应的输出信号。 MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器，如图4-2。4.3 1602液晶显示的介绍图 4-3 LCD1602引脚图液晶极其省电，1602液晶最多可以输出32个字符，电路只需简单的连接即可，程序设计也很简单，可以移植现成的模板。但是使用有温度范围限制，且因是反光式的，在外界光线很明亮的情况下很容易看不清楚。 由于1602耗电量低且程序编写简单，电路连接简单。显示清楚。电路图如图4-3。5 电路设计及原理分析5.1单片机引脚分配XTAL1、XTAL2：外接电

7、路，产生时钟信号；RST：外接复位电路；P2：外接LCD1602显示器；P3：外接蜂鸣器和烟雾传感器；5.2时钟电路 STC89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶休或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图5-2。 图5-3 复位电路图5-2 时钟电路 5.3复位电路单片机的复位引脚RST出现2个机器周期以上的高电平时单片机复位，根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动

8、复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。上电后，由于电容C3的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。如图5-3。5.4蜂鸣器接口电路利用单片机发出PWM波形，三极管放大电路进行驱动，从而使蜂鸣器发出警报。如图5-4。5.5灯光显示电路如果超过设定浓度，可以进行声、光报警，利用发光二极管来进行灯光显示，并以一定频率闪烁提醒人们警报。如图5-5所示。 图5-4 蜂鸣器驱动电路图5-5灯光显示电路6 系统软件设计首先对程序初始化，然后判断是否有烟雾产生，若有烟雾进行报

9、警，并显示烟雾浓度及声光报警。根据设计要求，确定编程思想，现程序流程图如图6-1所示。图6-1 程序流程图7 实物图7.1实物图 通过前面的软硬件设计以后，整个电路的设计基本完成，系统在以Proteus这款软件为平台，通过仿真证明了电路软硬件设计的正确性。最后就是进行焊接实物图并且测试实物图的正确性。系统硬件的整体实物图如下图所示： 图8-1 实物图8课程设计体会通过此次课程设计，首先我学会了怎么去使用Proteus,并学到很多的东西。对单片机有了进一步的了解。但是在做课程设计的过程中，也出现了一些问题，最主要还是实物制作中中，出现电路设计的一些问题。 通过这次课程设计，使我明白了自身的不足，

10、还有就是学习上存在的以应试为目的的陋习，自己真正学到的知识还是相当有限的，而且都是很死板的知识，并没有做到活学活用。而且，在专业软件学习方面还要有很大的提升的需要。 参 考 文 献1 何立民.单片机高级教程.北京航空航天大学出版社.2001:40532 李建忠.单片机原理及应用（第二版）.西安电子科技大学出版社. 2008.2:22233 童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第三版）.北京：高等教育出版社.2001:761104 康华光.电子技术基础（第四版）.北京高等教育出版社.1998:1341385 梁宗善.新型集成块应用.武汉华中理工大出版社. 2004:15196 谭浩强.C语言程序设

11、计(高职教材).清华大学出版社.2000.01:20887 华臻，陈书谦.单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社.2005.8 李朝清.单片机原理及接口技术M.北京：航空航天大学出版社，1994.9周勇，付大鹏，刘刚强.新型家用密码锁的研究J.机械. 2002.9（赠刊）：128-12910李珍，付植桐.单片机原理与应用技术M.北京：清华大学出版社.2003.11李明喜. 新型电子密码锁的设计J. 机电产品开发与创新.2004,(03) 12 董继成. 一种新型安全的单片机密码锁J.电子技术.2004.(03)13 王宽仁.可靠安全的智能密码锁J.电子技术应用.2001年第2期14江志红.

12、51单片机技术与应用系统开发M. 清华大学出版社. 200815 阎石.数字电子技术基础第四版M.高等教育出版社.1998.1116 任艳艳.基于AT89C51单片机多功能密码锁的研究J.重庆职业技术学院学报.2008.517 周功明.基于AT89C2051单片机的防盗自动报警密码锁系统的设计J.绵阳师范学院学报.2007.518 周鑫，何建新，刘琥.基于单片机的电子密码锁控制电路设计J.成都信息工程学院学报.2009.8附录A:主电路图图9-1 主电路图设计图9-2 PCB图设计附录B:主程序#include#include#define uchar unsigned char /定义一下方

13、便使用#define uint unsigned int#define ulong unsigned long#define DataPort P2 /液晶数据输出sbit RS=P04; /寄存器选择 数据 命令sbit RW=P05; /读写sbit EN=P06;/使能sbit spk=P37;/蜂鸣器sbit ger_led=P10;/led1 sbit red_led=P11;/led2 sbit MQ2=P35;void DelayUs(uchar t) /us级延时函数 uchar a;while(t-) for(a=4;a0;a-);void DelayMs(uchar t)/

14、ms级延时 uchar a,b,c; while(t-) for(c=8;c0;c-) for(b=197;b0;b-) for(a=2;a0;a-); void Check_Busy() /忙检测RS=0; RW=1; EN=1; DataPort=0xff; while(DataPort&0x80)=0x80);/忙则等待 EN=0;void Write_Data(uchar Data) /写入数据Check_Busy();RS=1;RW=0;EN=1;DataPort=Data;DelayMs(5);EN=0;DelayMs(5);void Write_com(uchar com) /写

15、入命令Check_Busy();RS=0;RW=0;EN=1;DataPort=com;DelayMs(5);EN=0;DelayMs(5); void LCD_Write_String( uchar x,uchar y,uchar *s) / 写入字符串函数 if (y = 0) Write_com(0x80 + x); /表示第一行 else Write_com(0xC0 + x); /表示第二行 while (*s) Write_Data( *s); s +; void LCD_Write_Char(uchar x,uchar y,uchar Data) / 写入字符函数 if (y =

16、 0) Write_com(0x80 + x); else Write_com(0xC0 + x); Write_Data( Data); void ClrScreen()/清屏函数 Write_com(0x01); DelayMs(1);void Init_lcd1602()/初始化EN=0;Write_com(0x38); /8位数据接口 两行显示 5*10点阵字符Write_com(0x0e); /显示开关 光标开关 Write_com(0x06); /输入方式设置 读写操作后AC自动增1，画面平移Write_com(0x01); /清屏void speak()DelayMs(5);spk=!spk;void light_red() ger_led=0; red_led=0; DelayMs(230); red_led=1; ger_led=1;void Alarm() LCD_Write_String(1,0,over 1000pm);/双引号LCD_Write_String(1,1,dangerous !);/双引号light_red()