毕业设计-智能火灾报警监测系统的设计附源程序代码及外文献及译文.docx

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本 科 毕 业 设 计

附源程序代码及外文献及译文中文译文：

ISP软件应用方法

论文题目：

智能火灾报警监测系统的设计

学生姓名：

专业年级：

电子信息科学与技术

指导教师：

职称：

2016年5月28日

目录

摘要 I

1前言 1

1.1系统开发的目的 1

1.2系统开发的意义 1

2系统方案及功能概述 1

2.1方案论证 1

2.2系统功能概述 2

3.2系统各模块的设计 3

3.2.1AT89S52单片机的简介 3

3.2.1.1AT89S52介绍 3

3.2.1.2主要性能 3

3.2.1.3芯片引脚图及引脚功能说明 3

3.2.1.4中断及定时介绍 4

3.2.2温度采集模块 7

3.2.2.1温度传感器DS18B20介绍 7

3.2.2.2主要特点 7

3.2.2.3单线技术 7

3.2.2.4芯片引脚图及引脚功能说明 8

3.2.2.5DS18B20内部结构 8

3.2.2.6DS18B20供电方式 10

3.2.3烟雾传感器MQ-2的介绍 11

3.2.4步进电机模块 13

3.2.4.1步进电机介绍 13

3.2.4.2步进电机的主要特性 14

3.2.4.3本次设计所用电机 15

3.2.5电源系统设计 16

3.2.5.1LM2576T-5.0介绍 17

3.2.5.2LM2576T-5.0的引脚功能 17

3.2.6数码管显示 18

3.2.6.1静态显示介绍 18

3.2.6.2芯片74LS64的介绍 19

3.2.7时钟模块 21

3.2.7.1时钟芯片DS1302的简介 21

3.2.7.2性能指标 22

3.2.7.3管脚排列及功能 22

3.2.7.4DS1302数据操作原理 23

3.2.7.5DS1302控制字节 23

3.2.7.6.数据输入输出（I/O） 23

3.2.7.7.DS1302的寄存器 24

3.2.8报警模块 24

4系统软件设计 25

4.1主程序 25

4.2温度传感器DS18b20 26

4.3时钟芯片DS1302 27

4.4步进电机 29

5总结 30

5.1火灾报警监控系统展望 30

5.2设计火灾自动报警系统的新思路 30

5.3结束语 31

参考文献 31

致谢 31

附录一系统各个模块硬件原理图 33

附录二程序清单 33

附录三外文科技文献阅读 42

智能火灾报警系统的设计

摘要：

随着科学技术的进步，火灾报警系统逐步向智能化发展。

该系统利用8051单片机为主控制器，DS18B20检测温度，MQ-2检测烟雾，数码管显示温度，实现火灾报警；步进电机作为反应器件，对火灾进行处理，从而实现火灾报警系统的智能化。

关键词：

单片机，温度传感器，烟雾传感器，数码管，步进电机

I

IntelligentDesignoftheFireAlarmSystemAbstract：

Withthescientificandtechnologicalprogress，thefirealarmsystemgraduallydevelopetotheintelligent.Thesystemuses8051microcontrollerasthemaincontroller,

DS18B20isusedtodetecttemperatureandMQ-2asthesmokedetection.Thedigitalsiphonshowthetempertureandthenrelizethefirealarming;asteppermotordeviceisareactortodealwiththefiredisaster,thus,thisrealizetheintelligentificationofthefirealarmsystem.

Keywords:

SCM,temperaturesensors,smokesensors,digitalcontrol,thesteppermotor

1前言

1.1系统开发的目的

众所周知，火灾报警对于保护人类的生命，财产的安全是至关重要的，实现对火情的早期，快速，正确无误的预报是关键，只有早期发现火情，早期扑灭，生命与财产的损失才可能降到最低。

1.2系统开发的意义

自上20世纪中后期以来，随着微电子技术，计算机技术，自动控制技术，通信与信息处理技术，多媒体技术等先进技术的发展，以科学技术为基础，依靠先进的设备和科学管理来实现火灾监控系统智能化已成为可能。

火灾监控的根本目的是获取火灾发生时的相关信息，并进行处理，达到及时准确报警的目的。

现代火灾自动报警系统与传统火灾自动报警系统之间的区别主要在于探测器本身。

由开关量探测器改为模拟量传感器的质的飞跃，将烟浓度，上升速率或其他感受参数以模拟值传给控制器，使系统确定火灾的数据处理能力和智能化程度大为增加，减少了误报警的概率。

区别之二在于信号处理方法做了彻底改进，即把探测器中模拟信号不断送到控制器进行评估或判断，控制器用适当算法辨别虚假或真实火情，判断其发展程度和探测受污染的状态，这一高质量的信号处理技术，意味着系统具有较高智能。

随着微处理技术的快速发展，低价位，低功耗，高性能的小型单片机比比皆是。

采用单片机后，许多以前需要硬件完成的功能，现在可以通过软件程序控制来实现，使探测器测量与控制较普通的硬件实现更加容易，电路结构更加简单，增加了电路的可靠性。

随着火灾探测方面新技术的出现与应用，我们可以在电路结构不做大调整的前提下，随时更新探测器软件，加入最新的火灾探测算法，对探测器进行升级，使之报警更准确，性能更可靠。

2系统方案及功能概述

2.1方案论证

智能火灾报警系统的报警原理及外围电路结构简单，易懂，比较试用于初学者学习单片机与传感器并学习软件编程和硬件搭接。

本系统设计所采用的器件价格都比较低廉，对于每位电子爱好者来说都能很容易接受它的价格，而且使用起来也比较方便。

方案一：

见图2-1（Fig2-1）由一片MCS_51系列单片机8051及EPROM2764,2片可编程并行I/O扩展接口8155和8255等芯片组成，通过单片机芯片中的串行口与按编码式光电烟感探头相连。

MCS_51系列单片机8051是控制核心。

控制程序固化在EPROM 2764中，8051的PID外接LED显示矩阵。

用于指示故障或火灾的区域地址编号。

8051又通过扩展的可编程并行接口芯片8155外接6位数码显示屏DS,6键小键盘KB,8051通过扩展的可编程并行接口芯片8255,用作消防设备的控制和状态检测信号线。

8051的RXD

和TXD串行输入输出日与编码式光电烟感探头串接。

编码式光电烟感探头，除了具有感烟功能外，还具有接收串行地址数据功能，并把地址数据与本身地址相比较;若一致，则向8051回送状态字节信息。

因此，8051能够识别并分别巡检。

平时，在程序控制下，报警系统不断进行系统自检和探头巡检。

在正常清况下，

10

6M

DS

N2

1

74ls373

74ls373

8155

LED

8

2

5

5

RXD

RESETTXD

X2

X1

P1

去自

编

动

码

消

式

防

感

设

烟

备

探

头

图2-1

Fig.2-1

报警系统作为一个日历时钟使用，在数数码显示屏上显示年、月、日、时、分、秒，一旦发生问题，便立即在LED显示板上指示出故障或火灾的地址编号，并在数码显示屏上显示。

电源模块

温度传感器

方案二：

利用单片机作为核心控制器件，控制整个系统。

温度传感器和烟雾传感器混合使用，检测周围环境，只有当温度和烟雾值达到预定的值时，才报警。

其它的情况都认为是检测错误，系统不报警，静态显示在发生火情时显示当前温度，没有火情时和时钟电路一起作为系统的附加功能，显示当前时间；步进电机作为虚拟器件，当发生火情时执行灭火功能。

见图2-2（Fig2-2）

烟雾传感器

静态显示

单片机系统

AD转换

报警电路

时钟电路

步进电机

图2-2

Fig.2-2

综合整个系统的要求，方案一的结构比较复杂，实现起来困难。

方案二九比较简单，各个模块都易于实现，而且都是经常使用的，和方案一相比较更加合理，所以本次设计采用方案二。

2.2系统功能概述

智能火灾报警系统的核心芯片是AT89S52单片机，它是一个低功耗，高性能的

CMOS8位单片机，片内含4K可反复擦写10000次的只读程序存储器，通过在线编程器可将程序代码直接烧录到单片机中，并通过单片机去实现想要的功能。

本设计将要实现的功能是：

*有火情时：

扬声器报警；数码管显示温度；步进电机作为反应器件对火灾进行处

理

*无火情时：

传感器巡检；数码管显示当前时间

3.2系统各模块的设计

3.2.1AT89S52单片机的简介

3.2.1.1AT89S52介绍

AT89S52是美国ATMEL公司生生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内

4Kbytes的可系统编程的Flash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，并兼容8051指令系统及引脚。

它集Flash程序存储器即可在线编程（ISP）也可以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，低价位AT89S52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用各种控制领域。

3.2.1.2主要性能

*和MCS-51产品兼容

*4KB可重编程（ISP）FLASH存储器（1000次）

*4.0-5.5V电压范围；

*全静态工作：

0Hz-33KHz

*3级程序存储器保密锁定

*128*8位内部RAM

*32条可编程I/O线

*两个16位定时器/计数器

*6个中断源

*全双工串行UART通道

*低功耗空闲

*片内振荡器和时钟电路

*灵活的在线编程（ISP字节或页写模式）

3.2.1.3芯片引脚图及引脚功能说明

引脚图见图3-1（Fig3-1）

lVCC：

电源电压。

lGND：

地。



图3-1

Fig.3-1

lP0口：

是一组8位漏极开路型双向I/O口，地址/数据总线复用口。

lP1口：

是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，驱动四个TTL逻辑门电路。

lP2口：

是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，驱动四个TTL逻辑门电路。

lP3口：

是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，驱动四个TTL逻辑门电路。

lRST：

复位输入。

RST引脚出现两个机器周期以上的高电平则处于复位状态。

lALE/PROG非：

当访问外部程序存储器和数据存储器时，ALE脉冲输出用于锁存地址低八位字节，ALE输出的时钟正脉冲是单片机时钟频率的1