51單片機煙霧報警器設計畢業設計說明書

PAGE11長沙民政職業技術學院畢業設計說明書題目：51單片機煙霧報警器設計產品設計工藝設計方案設計√類型：學生姓名：學號：學院：電子信息工程學院專業：應用電子技術班級：電子1331學校指導教師：企業指導教師：2016年4月16日摘要利用煙霧傳感器、STC89S51單片機為核心而設計。報警器可檢測空氣中煙霧濃度并顯示數值，根據情況判斷及時發出警報。產品是根據實際情況，對于自身三年以來所學知識的一些總結和歸納。所設計的作品體積輕巧、操作簡單。【關鍵詞】：氣體煙霧；STC89S51單片機；傳感器

目錄1.引言 41.1煙霧報警的特點 41.2實現的功能 42.單片機及其相關介紹 42.1STC89S51 42.2MQ-2氣敏傳感器 43.煙霧報警器硬件設計 53.1煙霧報警器單片機最小系統 53.2數碼管顯示電路 63.3煙霧報警器的報警電路 64.煙霧報警器的程序設計 74.1程序流程圖 74.2部分程序 74．調試與故障分析 104.1軟件程序調試 104.2硬件電路調試 105.總結與展望 10致謝 11

1.引言為了對自身三年以來的所學知識進行一個總結歸納，平時也對各類報警器和報警系統比較感興趣，本次設計就想做一個簡單易用的生活報警器。在生活中可能會遇到一些突發情況，家庭火災事故比較多，這次設計的題目就選擇了煙霧報警器這個題材，報警器能夠對一些簡單的火災煙霧進行檢測，并且發出警報提醒用戶。1.1煙霧報警的特點本設計采用單片機STC89S51，價格便宜，體積輕便。以MQ-2煙霧傳感器和STC89S51單片機為核心,設計氣體泄漏報警器。實現準確測量周圍環境中的可燃性氣體、有毒有害氣體的泄漏并發出警報提醒的功能。1.2實現的功能通過氣體傳感器檢測可燃氣體，輸出低電平到單片機控制端實現報警功能，靈敏度高，可控范圍大，并能正確識別現場溫度。MQ-2報警器的氣敏探頭的GS-1和低電壓電源輸出穩定、通過二極管顯示，將火災報警信號呈現給人。在安全情況下，除了探頭電路外的其他電路都在待機狀態下工作，一旦發生火災，報警器將立即檢測到突發情況并且啟動報警。2.單片機及其相關介紹2.1STC89S51STC89S51是一個低功耗，高性能的8位單片機，STC89S51有32個輸入輸出引腳，一個復位引腳，兩晶體振蕩引腳，三個編程引腳，一個電源正極，一個電源負極。封裝采用DIP40，P0口工作時需加上拉電阻。2.2MQ-2氣敏傳感器半導體煙霧傳感器包括用氧化物半導體作為敏感體制作的煙霧傳感器以及用單晶半導體器件制作的煙霧傳感器。氣敏傳感器的外形如圖2.2所示。圖2.2氣敏傳感器的外形結構MQ-2氣體傳感器有兩個特點：一是在較寬的濃度范圍內對可燃氣體的靈敏度高，二是對液化氣、丙烷、氫氣常用氣體的檢測率較高。3.煙霧報警器硬件設計3.1煙霧報警器單片機最小系統煙霧報警器最小系統是由STC89C51單片機、上電復位電路、按鈕復位電路、振蕩電路、STC89C51工作電源組成。上電復位電路工作原理：當煙霧報警器的單片機接通電源時，由于電容兩端的電壓不能突變，C1相當于短路，單片機的復位引腳9相當于接電源電壓正極，這時單片機進行復位操作。按鈕復位電路工作原理：當煙霧報警器在工作過程中按下復位按鈕S，單片機的9腳直接接電源正極。這時單片機也進行復位操作。振蕩電路是由一個12MHz晶體振蕩器和兩個30pF的電容構成，單片機工作周期為12μS。煙霧報警器最小系統如圖3.1所示。圖3.1煙霧報警器單片機最小系統圖3.2數碼管顯示電路采用四位一體共陽數碼管顯示四位數字，利用8550三極管進行驅動，單片機的P3.4~P3.7控制數碼的位選，單片機的P1口控制數碼管的段選。具體與單片機的連接原理圖如圖3.2所示。圖3.2數碼管顯示電路3.3煙霧報警器的報警電路如果外界待檢測環境煙霧濃度值發生變化，在數碼管上也會顯示出來。一旦煙霧濃度大于所設定的數值，煙霧報警器的蜂鳴器就會響起，發出警報，數碼管顯示煙霧濃度數字。煙霧報警器的報警電路的原理圖如圖3.3所示。圖3.3煙霧報警器的報警電路4.煙霧報警器的程序設計4.1程序流程圖煙霧報警器程序設計流程圖如圖4.1所示圖4.1煙霧報警器程序設計流程圖4.2部分程序/******************************************傳感器觸發測試單片機：STC89C51波特率：9600*****************************************/#include<reg52.h>unsignedchardate;#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitkey1=P0^1;/*函數申明*/voiddelay(uintz);voidInitial_com(void);//***********************************************************/***********************************************************************************函數名稱：delay(uintz)**函數功能：延時函數*********************************************************************************/voiddelay(uintz){uinti,j;for(i=z;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}//******************************//*****串口初始化函數***********//******************************voidInitial_com(void){EA=1;//開總中斷ES=1;//允許串口中斷ET1=1;//允許定時器T1的中斷TMOD=0x20;//定時器T1，在方式2中斷產生波特率PCON=0x00;//SMOD=0SCON=0x50;//方式1由定時器控制TH1=0xfd;//波特率設置為9600TL1=0xfd;TR1=1;//開定時器T1運行控制位}//*************************//**********主函數*********//*************************main(){ Initial_com(); while(1) { if(key1==0) { delay(); //消抖動 if(key1==0) //確認觸發 { SBUF=0X01; delay(200); } } if(RI) { date=SBUF;//單片機接受 SBUF=date;//單片機發送 RI=0; } }}4．調試與故障分析4.1軟件程序調試音樂播放程序的調試，首先采用Preteus軟件仿真，但該仿真軟件中沒有蜂鳴器等聲音播放工具。通過示波器觀察輸出波形，但是效果不是很理想。程序運行的時候，能看見示波器有不同頻率的波形交替出現，但是頻率變換得很快，無法確認是否顯示的是所需要的頻率，并且無法辨別音頻變換的節奏是否正確。接著，制作了一個簡單的單片機播放器電路。在萬能板上焊接一個簡單的電路，電路由單片機STC89C51、按鈕外圍電路組成，并在單片機的P1.0處用三極管連接一個簡單的音頻放大器，再外接一個蜂鳴器。將程序寫入單片機中，這樣就能聽出聲音和音樂節奏是否正確。4.2硬件電路調試煙霧報警器器在制作過程中，在硬件調試過程中，蜂鳴器不能發出聲音，利用示波器測試單片機輸出端是否有信號輸出，發現信號輸出正常，說明單片機正常工作。利用示波器測試音頻放大電路輸出端是否有信號輸出，發現信號輸出正常，說明音頻放大電路工作正常，同時說明問題出現蜂鳴器。通過對硬件的檢查發現故障原因是焊接時將蜂鳴器燒壞了，導致不能發出聲音。重新換一個無源蜂鳴器，就可正常播放音樂。5.總結與展望此次畢業設計讓我充分的了解到設計與制作的相關性，我認識到了不僅要有豐富的理論知識，而且還要有一定的動手能力，只有把兩者相結合起來，才能提高自己的知識技能和操作能力。在這次的設計過程中，我鞏固了自身的專業知識，復習了以往所學習到的專業知識能力，并把它運用到實踐和工作生活中去，也培養了我獨立思考、不斷探索、交流溝通、解決問題的能力。這次設計讓我充分的體會到了設計和實踐工作的不易，相信這些寶貴的經驗會讓我在以后的工作和生活中更加的如魚得水。我系統的復習了51單片機和C語言等專業技能知識，鞏固了所學內容，能夠讓我在今后的工作中靈活運用這些理論知識，不斷的學習進取。參考文獻[1]鄭郁正.單片機原理及應用.四川大學出版社，2003[2]譚浩強.C程序設計（第二版）.清華大學出版社，1999[3]王曉君.安國臣等.MCS—51及兼容單片機原理與選型.北京-電子工業出版社,2003[4]張洪潤，張亞凡。單片機原理及應用。清華大學出版社，2004[5]胡燁,姚鵬翼,江思敏.Protel99SE電路設計與仿真教程.北京-機械工業出版社,2006[6]張義和，陳敵北。例說8051。北京：人民郵電出版社，2006[7]徐惠民，安德寧.單片微型計算機原理、接口及應用.第二版.北京：北京郵電大學出版社，2000[8]王福瑞.單片微機測控系統設計大全[M].北京：北京航空航天大學出版社，1998[9]李東生.Protel99