51单片机烟雾报警器设计毕业设计说明书

PAGE11长沙民政职业技术学院毕业设计说明书题目：51单片机烟雾报警器设计产品设计工艺设计方案设计√类型：学生姓名：学号：学院：电子信息工程学院专业：应用电子技术班级：电子1331学校指导教师：企业指导教师：2016年4月16日摘要利用烟雾传感器、STC89S51单片机为核心而设计。报警器可检测空气中烟雾浓度并显示数值，根据情况判断及时发出警报。产品是根据实际情况，对于自身三年以来所学知识的一些总结和归纳。所设计的作品体积轻巧、操作简单。【关键词】：气体烟雾；STC89S51单片机；传感器

目录1.引言 41.1烟雾报警的特点 41.2实现的功能 42.单片机及其相关介绍 42.1STC89S51 42.2MQ-2气敏传感器 43.烟雾报警器硬件设计 53.1烟雾报警器单片机最小系统 53.2数码管显示电路 63.3烟雾报警器的报警电路 64.烟雾报警器的程序设计 74.1程序流程图 74.2部分程序 74．调试与故障分析 104.1软件程序调试 104.2硬件电路调试 105.总结与展望 10致谢 11

1.引言为了对自身三年以来的所学知识进行一个总结归纳，平时也对各类报警器和报警系统比较感兴趣，本次设计就想做一个简单易用的生活报警器。在生活中可能会遇到一些突发情况，家庭火灾事故比较多，这次设计的题目就选择了烟雾报警器这个题材，报警器能够对一些简单的火灾烟雾进行检测，并且发出警报提醒用户。1.1烟雾报警的特点本设计采用单片机STC89S51，价格便宜，体积轻便。以MQ-2烟雾传感器和STC89S51单片机为核心,设计气体泄漏报警器。实现准确测量周围环境中的可燃性气体、有毒有害气体的泄漏并发出警报提醒的功能。1.2实现的功能通过气体传感器检测可燃气体，输出低电平到单片机控制端实现报警功能，灵敏度高，可控范围大，并能正确识别现场温度。MQ-2报警器的气敏探头的GS-1和低电压电源输出稳定、通过二极管显示，将火灾报警信号呈现给人。在安全情况下，除了探头电路外的其他电路都在待机状态下工作，一旦发生火灾，报警器将立即检测到突发情况并且启动报警。2.单片机及其相关介绍2.1STC89S51STC89S51是一个低功耗，高性能的8位单片机，STC89S51有32个输入输出引脚，一个复位引脚，两晶体振荡引脚，三个编程引脚，一个电源正极，一个电源负极。封装采用DIP40，P0口工作时需加上拉电阻。2.2MQ-2气敏传感器半导体烟雾传感器包括用氧化物半导体作为敏感体制作的烟雾传感器以及用单晶半导体器件制作的烟雾传感器。气敏传感器的外形如图2.2所示。图2.2气敏传感器的外形结构MQ-2气体传感器有两个特点：一是在较宽的浓度范围内对可燃气体的灵敏度高，二是对液化气、丙烷、氢气常用气体的检测率较高。3.烟雾报警器硬件设计3.1烟雾报警器单片机最小系统烟雾报警器最小系统是由STC89C51单片机、上电复位电路、按钮复位电路、振荡电路、STC89C51工作电源组成。上电复位电路工作原理：当烟雾报警器的单片机接通电源时，由于电容两端的电压不能突变，C1相当于短路，单片机的复位引脚9相当于接电源电压正极，这时单片机进行复位操作。按钮复位电路工作原理：当烟雾报警器在工作过程中按下复位按钮S，单片机的9脚直接接电源正极。这时单片机也进行复位操作。振荡电路是由一个12MHz晶体振荡器和两个30pF的电容构成，单片机工作周期为12μS。烟雾报警器最小系统如图3.1所示。图3.1烟雾报警器单片机最小系统图3.2数码管显示电路采用四位一体共阳数码管显示四位数字，利用8550三极管进行驱动，单片机的P3.4~P3.7控制数码的位选，单片机的P1口控制数码管的段选。具体与单片机的连接原理图如图3.2所示。图3.2数码管显示电路3.3烟雾报警器的报警电路如果外界待检测环境烟雾浓度值发生变化，在数码管上也会显示出来。一旦烟雾浓度大于所设定的数值，烟雾报警器的蜂鸣器就会响起，发出警报，数码管显示烟雾浓度数字。烟雾报警器的报警电路的原理图如图3.3所示。图3.3烟雾报警器的报警电路4.烟雾报警器的程序设计4.1程序流程图烟雾报警器程序设计流程图如图4.1所示图4.1烟雾报警器程序设计流程图4.2部分程序/******************************************传感器触发测试单片机：STC89C51波特率：9600*****************************************/#include<reg52.h>unsignedchardate;#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitkey1=P0^1;/*函数申明*/voiddelay(uintz);voidInitial_com(void);//***********************************************************/***********************************************************************************函数名称：delay(uintz)**函数功能：延时函数*********************************************************************************/voiddelay(uintz){uinti,j;for(i=z;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}//******************************//*****串口初始化函数***********//******************************voidInitial_com(void){EA=1;//开总中断ES=1;//允许串口中断ET1=1;//允许定时器T1的中断TMOD=0x20;//定时器T1，在方式2中断产生波特率PCON=0x00;//SMOD=0SCON=0x50;//方式1由定时器控制TH1=0xfd;//波特率设置为9600TL1=0xfd;TR1=1;//开定时器T1运行控制位}//*************************//**********主函数*********//*************************main(){ Initial_com(); while(1) { if(key1==0) { delay(); //消抖动 if(key1==0) //确认触发 { SBUF=0X01; delay(200); } } if(RI) { date=SBUF;//单片机接受 SBUF=date;//单片机发送 RI=0; } }}4．调试与故障分析4.1软件程序调试音乐播放程序的调试，首先采用Preteus软件仿真，但该仿真软件中没有蜂鸣器等声音播放工具。通过示波器观察输出波形，但是效果不是很理想。程序运行的时候，能看见示波器有不同频率的波形交替出现，但是频率变换得很快，无法确认是否显示的是所需要的频率，并且无法辨别音频变换的节奏是否正确。接着，制作了一个简单的单片机播放器电路。在万能板上焊接一个简单的电路，电路由单片机STC89C51、按钮外围电路组成，并在单片机的P1.0处用三极管连接一个简单的音频放大器，再外接一个蜂鸣器。将程序写入单片机中，这样就能听出声音和音乐节奏是否正确。4.2硬件电路调试烟雾报警器器在制作过程中，在硬件调试过程中，蜂鸣器不能发出声音，利用示波器测试单片机输出端是否有信号输出，发现信号输出正常，说明单片机正常工作。利用示波器测试音频放大电路输出端是否有信号输出，发现信号输出正常，说明音频放大电路工作正常，同时说明问题出现蜂鸣器。通过对硬件的检查发现故障原因是焊接时将蜂鸣器烧坏了，导致不能发出声音。重新换一个无源蜂鸣器，就可正常播放音乐。5.总结与展望此次毕业设计让我充分的了解到设计与制作的相关性，我认识到了不仅要有丰富的理论知识，而且还要有一定的动手能力，只有把两者相结合起来，才能提高自己的知识技能和操作能力。在这次的设计过程中，我巩固了自身的专业知识，复习了以往所学习到的专业知识能力，并把它运用到实践和工作生活中去，也培养了我独立思考、不断探索、交流沟通、解决问题的能力。这次设计让我充分的体会到了设计和实践工作的不易，相信这些宝贵的经验会让我在以后的工作和生活中更加的如鱼得水。我系统的复习了51单片机和C语言等专业技能知识，巩固了所学内容，能够让我在今后的工作中灵活运用这些理论知识，不断的学习进取。参考文献[1]郑郁正.单片机原理及应用.四川大学出版社，2003[2]谭浩强.C程序设计（第二版）.清华大学出版社，1999[3]王晓君.安国臣等.MCS—51及兼容单片机原理与选型.北京-电子工业出版社,2003[4]张洪润，张亚凡。单片机原理及应用。清华大学出版社，2004[5]胡烨,姚鹏翼,江思敏.Protel99SE电路设计与仿真教程.北京-机械工业出版社,2006[6]张义和，陈敌北。例说8051。北京：人民邮电出版社，2006[7]徐惠民，安德宁.单片微型计算机原理、接口及应用.第二版.北京：北京邮电大学出版社，2000[8]王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京：北京航空航天大学出版社，1998[9]李东生.Protel99