单片机课程的设计报警器硬件的设计.docx

目录一、前言2二、总体设计思想3三、报警器硬件设计33.1设计原理33.2 硬件组成33.3温度采集硬件部分33.4 烟雾探测硬件部分33.5 红外检测硬件组成部分33.6 ATC89C51的结构与特性33.6.1 AT89C51的结构33.6.2 AT89C51的管脚特性33.7 数码管显示硬件部分33．7.1 七段四位共阴极数码管33．7.2 控制段选和位选33.8 声光报警硬件组成部分33.9 整体电路图33.10模数转换硬件组成部分3四、报警器的软件设计34.1 软件设计主要思路34.2 软件调试3五、运行结果3六、总结36.1 设计中遇到的问题与解决办法36.2 进一步完善的设想36.3心得体会3七、附录37.1 程序清单37.2 参考文献37.3 组员分工说明3一、前言在各种灾害中，火灾是最经常、最普通地威胁公众安全和社会发展的灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。火，给人类带文明进步、光明和温暖。但是，失去控制的火，就给人类造成灾害。据统计，我国 70 年代火灾年平均损失不到2.5亿元，80 年代火灾年平均损失不到 3.2 亿元。进入 90 年代，特别是 1993 年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡 2000 多人。2010年上海静安区高层住宅着火，导致58人死亡，70余人受伤。2014年1月云南香格里拉大火，烧毁房屋100多栋，直接经济损失1亿多元人民币。火灾事件经常发生，防止火灾事故关系到人民群众的生命财产安全和社会和谐稳定。现在各种电子产品的普及，再加上人们防火意识的不强，这些都给火灾的发生带来了巨大的安全隐患。应对火灾关键的问题在于预防，目前防火报警系统趋于智能化、自动化，灵敏程度也越来越高。在这种背景下，基于单片机的火灾智能报警控制系统能突显出其巨大的优越性。本系统侧重于小型火灾智能报警系统的设计，可在火灾发生初期检测到险情并且及时报警，还能够实时显示温度和烟雾浓度以及红外辐射强度。这种智能报警系统能及时阻止严重的火灾事故的发生，从而最大限度地降低火灾给人民群众带来的损失。二、总体设计思想首先通过温度传感器、气体传感器、红外传感器测得周围环境的温度、烟雾浓度和红外辐射强度，然后通过模数转换装置将这些物理量显示在数码管上，最后根据这些物理量的数值判断是否有火灾发生，从而决定是否启动报警装置。否是图2-1 总体设计思想三、报警器硬件设计3.1设计原理利用单片机检测温度、烟雾、红外辐射并显示各自的值，当以上某一项的数值超出上限值时系统启动报警，发出声光报警信号，直至险情排除，系统自动停止报警。3.2 硬件组成AT89C51控制模块温度采集模块数码管显示烟雾探测模块声光报警红外检测模块图3-1 硬件组成如图2-1所示，本系统主要由单片机控制模块、温度采集模块、烟雾探测模块、红外检测模块、数码管显示、声光报警系统组成。3.3温度采集硬件部分温度采集部分使用温度传感器采集实时温度，本课程设计使用的温度传感器是AD590。AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V，输出电流223μA（-50℃）~423μA（+150℃），灵敏度为1μA/℃。当在电路中串接采样电阻R时，R两端的电压可作为输出电压。注意R的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。其检测电路如图3-2所示。图3-2 AD590检测电路3.4 烟雾探测硬件部分烟雾探测部分用于探测烟雾的实时浓度，由于火灾发生时产生的气体主要有CO、CO2等碳氧化合物。TGS202气体传感器能探测到CO2，CO甲烷，煤气等多种气体，它灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。如图2-5所示，当TGS202探测到CO2或者CO时，传感器的内阻变小，VA迅速上升。选择适当的电阻阻值，使得当气体浓度达到一定程度（如CO浓度达到0.06%）时，VA端获得适当的电压（设为3V）。3.5 红外检测硬件组成部分红外辐射俗称红外线，是一种不可见光。其光谱位于可见光红色以外，所以就简称为红外线。物体本身是有辐射的，炽热的物体向外辐射的能量是通过红外线辐射出来的。物体温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能可分成五类，按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。本系统的红外检测模块采用单光束反射取样式光电传感器ST178，该传感器是由南平旭光电子科技有限公司开发生产的主要应用于物