单片机工业现场报警器.docx

1、单片机工业现场报警器目录第一章系统总体方案选择与说明 1第二章系统结构框图与工作原理 32.1系统结构框图 32.2 工作原理 4第三章各单元硬件设计说明及计算方法 53.1硬件设计说明 53.2蜂鸣器电路设计 53.3电平输入设计 63.4相应的指示灯设计 73.5气体浓度实时显示设计 73.6主电路设计 8第四章软件设计与说明(包括流程图) 94.1自检程序的设计 94.2气体检测程序设计 104.3软件流程图的设计 11第五章调试结果与必要的调试说明 125.1线路的检测 125.2数码管的调试 125.3单片机的调试 13第六章 设计总结 14参考文献 16附录 17附录A 系统原理图

2、 17附录B 程序清单 18第一章系统总体方案选择与说明随着社会工业的发展，生活水平的提高，人们的安全防范意识也越来越强，特别是在工业的生产中，安全的需求愿望也更大。传统的安防手段渐渐不能满足人们在工程工业生产安防智能化的需求。于是工业安防产品的更新与改良就在所难免了。本系统就是基于这个社会的大环境，从工业生产的需求出发，设计出来的的一种多路控制的工业现场报警器，以实现智能安全防范报警的目的。 本设计的硬件部分由四大模块电路构成，分别是：传感器模块电路、单片机控制模块电路、显示模块电路、报警模块电路。控制模块外围，设计有系统的复位模块电路和振荡电路，使系统更稳定，更实用，更方便。 控制模块主要

3、利用了AT89S52单片机作为整个报警器的控制系统。传感器部分通过感应通过的物体，形成电平信号输出，并经过单片机处理，实现传感器信号的判断、延时、显示、报警等功能。该系统用于集中检测报警，能对受控制的多个点进行实时检测，当检测到一个或多个点有报警信号时，能用声和数码显示出报警地点，实现了智能报警控制。测试表明，各模块电路能够正常运行，信号接收灵敏度高，报警声音响，较好地实现了单片机多路控制智能报警功能我们不得不把目光投向工业有害气体。人们对于气体的防范意识还不是很好，其实这是一个严重地问题。它已经严重的威胁到我们的身体健康。为此我们设计了一套能够检测出气体浓度并且还能起报警作用的自动系统。我们

4、知道只有在气体达到一定的浓度时才会对人体产生影响，但是对于气体浓度的的检测却是不能用直接的方式来检测，故我们可以把气体的浓度转化为对电压高低的检测。设置一定的电压为极限电压，超过这个电压表示有害气体的浓度已经能够危害到工人的身体。这样通过蜂鸣器的提示能够让专家及时赶到解决这些问题，从而提高了工厂的安全系数。只要每种有害气体的浓度的极限值都能够通过LED显示屏来直观大表达出来，对超过极限值的浓度都有相应的灯闪动和蜂鸣器来报警。只要当专业人员来检修时按下手动开关来关闭蜂鸣器，但是指示灯却是只要当浓度下降到安全范围内时才会停止工作。这样工人们就能更加清楚身边的环境。总的来说，本系统能满足如下功能：1

5、）检测工业现场有害气体在规定的范围内。2）8路输入信号,可检测8种有害气体,超标则闪光响铃报警,处于安全范围保持正常状态不变。3)检测电路有自检功能。这种系统设计方案不难，但可以说是十分务实的。能够将有害气体检测出来，有效地维持工业生产的正常运作，工人的健康大有保障。第二章系统结构框图与工作原理2.1系统结构框图这个方案以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件，从而实现气体浓度的控制的功能。系统方案的硬件电路方框图设计如下图2.1：图2.1硬件电路方框图2.2 工作原理报警器自检程序就是让8个指示灯轮流点亮一次，可以采用移位寄存的方法来实现，通过观察8个指示灯来确定指示灯是否完好。用延时程序让

6、蜂鸣器响三声。这样整个自检程序就结束了。通过模拟电平来限制气体浓度的最大值，在正常情况下，8种气体的浓度低于安全浓度以下。为此，我们设计了8个可变电阻来调节电平的变化，电平的变化可以看成是8种气体通过传感器的电平变化。当电平低于设定的电平时，单片机通过报警程序中的检验程序后，由于没有达到报警条件，不执行报警，也就是说此时报警器不蜂鸣，8个指示灯也都不亮。当电平高于预设的安全电平时，单片机通过报警程序的检验程序后，由于达到了报警条件，立即执行报警，也就是说此时报警器蜂鸣，相应的指示灯点亮。当报警后，我们通过开关检验程序判断报警声音停止手动开关是否按下，当检验到有电平按下时，要执行关断蜂鸣器的程序

7、，这里我们可以通过一个中断程序来实现。当检验没有电平按下时，就继续保持原状。完成以上程序后，我们设置一个浓度检验程序，即通过电平的高低来判断是否终止亮相应的指示灯，这里我们也可以采用一个中断程序来实现。当检测到电平低于预设的安全电平时，启动中断程序，停止亮灯。当监测到电平高于预设安全电平时，不启动中断程序。同时设置启动中断程序时，返回监测电平的变化，至此，整个工业现场报警器程序完毕。同时，我们还设置了实时显示功能。实时显示程序是利用P1口的8个端口作为电平显示输出的，直接连LCD显示器。第三章各单元硬件设计说明及计算方法3.1硬件设计说明此设计可以用PROTEUS来仿真，而且我的前期仿真调试也

8、基本上是用此软件来进行的。用软件仿真后，再到单片机实验室接线，进行硬件仿真。硬件仿真时，需要按以下电路图接好线，再把程序装载进去，打开电源开关，即可进行仿真。在接线前，我们必须先检查线是否完好，这对硬件结果很重要。3.2蜂鸣器电路设计我们把蜂鸣器设计成通过P2.7输出，通过P2.7来输出报警声音，蜂鸣器电路设计如下图3.2：图3.2蜂鸣器电路设计3.3电平输入设计 因为要输入电平，也就是要模拟传感器输入的气体浓度检测信号，我们要用电平的变化来模拟，电平的输入我们通过ADC0808输入端后，输出端接AT89C52单片机的P1口的8个端口，这里我们只需要8个可调电阻就可以实现，具体电路图如下图3.

9、3：图3.3电平输入设计输入端IN1-IN8分别经过ADC0808的IN0-1N7，之后ADC0808的OUT1-OUT8接AT89C52的P0口的8个端口。报警器手动停止开关我们就不多说了，直接接P2.3即可，这样输入设计就完成了。3.4相应的指示灯设计我们通过采用74LS138译码器来连接AT89C52的P3.4到P3.6来控制相应的指示灯亮，P3.7作为使能信号输入端。第7种气体CH4超标时工作电路图如下图3.4：图3.4指示灯工作电路图3.5气体浓度实时显示设计我们把 LCD显示器的8个输入端接AT89C52的P1口8个输入端，即可以进行实时显示相应的气体浓度，第7种气体CH4超标时工

10、作时电路图如下图3.5：图3.5实时显示工作电路图3.6主电路设计主电路也就是报警器的核心，我们的工业现场报警器进行正常工作时，就是通过此电路来进行控制其他电路的工作的。工业现场报警器的自检以及气体浓度检测报警，以及以后的控制都是通过AT89C52单片机来控制的，它是整个电路的主体。具体电路图如下图3.6：图3.6主电路图第四章软件设计与说明(包括流程图)一个应用系统，要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是单片机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会

11、变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，这个系统程序由主控程序、延时子程序，显示子程序组成，其中主控程序是核心。由它控制着整个系统程序的运行和跳转，包括系统初始化，自检处理，数据处理，故障报警等。 软件设计具体步骤如下：4.1自检程序的设计我们设计工业现场报警器的自检程序，其中包括两个方面：一方面是指示灯轮流点亮一次，这里我们可以采取移位寄存的方法实现。我们利用P3.4到P3.6接74LS138进行输出8个指示灯，P3.7作为使能信号端，接低电平。另一方面是利用延时程序来使蜂鸣器响3声。ORG 0030HZIJIAN1: MOV R0,#8MOV A,#

12、01111111BLOOP: MOV P3,AACALL DELAYRL ADJNZ R0,LOOPSJMP ZIJIAN1DELAY: MOV R5,#50RET4.2气体检测程序设计首先，我们预设一个安全电平，同时用P1口实时显示电平高低，当检测到电平高于预设值时，启动报警程序，其中包括相应的指示灯点亮，还有蜂鸣器报警。当报警后，我们通过开关检验程序判断报警声音停止手动开关是否按下，此开关通过P2.3进行输入。当检验到有电平按下时，要执行关断蜂鸣器的程序，这里我们可以通过一个中断程序来实现。当检验没有电平按下时，就继续保持原状。此后，我们设置一个电平判断程序。当检测到电平低于预设的安全电平

13、时，启动中断程序，停止亮灯。当监测到电平高于预设安全电平时，不启动中断程序。同时设置启动中断程序时，返回监测电平的变化，至此，整个工业现场报警器程序完毕。流程图有着重大意义，因为我们通过流程图可以直观的看出程序执行的顺序，我们通过程序流程图可以更加清晰地了解程序的执行情况，因此我们画出程序流程图。4.3软件流程图的设计 N YNY Y合上手动开关 图4.3软件设计流程图第五章调试结果与必要的调试说明5.1线路的检测注意对线路的检测，重点是对断线的测试，保证每根线的导电性能良好。同时要注意交叉线路之间不能出现短路和接错的现象。5.2数码管的调试调试数码管是否点亮，显示数据是否正确，具体步骤如下：

14、(1)打开电源，将输出电压调到5伏，然后关闭电源。(2) 将电路板的火线与电源正极相连，地线与负极相连。(3)打开电源，用万用表检测电路板是否有输出电压，如果有就是好的，没有就要检测是否有短路。(4)电路检查完后，关闭电源，用一根导线与电源负极相连，然后打开电源，用导线的另一端逐个与P0、P2口的管脚接触，看数码管显示是否正确。调试过程中遇到的问题及解决办法：上电后，用导线一端接低电平，另一端逐一连接P0、P2管脚，数码管显示不正常，检测后发现管脚有短路现象，将短路管脚重新焊接后，显示正常。反复调试几次后，发现电路不稳定，有时没反应。仔细分析后，觉得是稳压管有问题，拆除后直接接5V电压源，问题

15、解决。5.3单片机的调试首先检测AT89C52单片机是否能正常工作，检测完毕后，按照PROTEUS仿真软件设置的电路接好线，将由.TXT的文件转换成.HEX文件装入AT89C52单片机，点击运行，即可正常运行，逐个调节可调电阻，使其达到预期效果。第六章 设计总结在这学期的单片机课程设计中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找一些关于单片机的资料，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在老师的指导课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习

16、、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 通过此次设计，在查找资料的同时也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电气、电子等方面的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。特别是在软件调试部分，一定要细心和沉得住气，因为在这个部分中，很难说可以运行调试一次就成功的，经过多次的调试与修改才能出成绩。其中所学到的知识真是太深刻了。单片机课程设计是我作为一名即将完成大三学业的学生一次重要的作业，这既是对这个学期所学关于单片

17、机知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，这个设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力。同时，也是一份综合性作业，从老师的角度来说，指导做此设计是老师对学生所做的一次执手训练。与队友的合作是一件快乐的事情，只有彼此都付出，彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。而团队合作也是当今社会所提倡的。 由于时间的紧缺和许多课业考试的繁忙，并没有做到最好，但是，我们没有放弃，这是我们的骄傲！相信以后我们会以更加积极地态度对待我们的学习、对待我们的生活。我们的激情永远不会结束，相反，我们会更加努力，努力的去弥补自己的缺点，发展自己的

18、优点，去充实自己，只有在了解了自己的长短之后，我们会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它，增进它。只有不断的测试自己，挑战自己，才能拥有更多的成功和快乐！快乐至上享受过程，而不是结果！认真对待课程设计的每一天，珍惜每一分一秒，学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力，这个是我们在单片机这门课的学习中学到的最重要的东西，也是以后都将受益匪浅的！不仅锻炼能力，而且可以学到很多东西，在与老师和同学的交流过程中，互动学习，将知识融会贯通。由于时间的紧缺，希望老师可以包容我们在设计上的不足。在此我要感谢我的指导老师肖锋老师对我们这组同学的悉心指导，耐心的答疑、解惑，感谢您给予我们的支持与帮助。谢谢您！参考文献

19、1. 教材单片微型计算机技术 刘国荣 编 机械工业出版社2. 单片微型计算机原理、应用及接口技术 张迎新 编 国防工业出版社3. 单片机实用系统设计技术 房小翠 编 国防工业出版社4. 单片机应用系统设计 何立民 编 北航出版社5. 单片机原理及接口技术 曹琳琳编 国防科技大学出版社附录附录A 系统原理图 附录B 程序清单ORG 0010HSTART: MOV DPTR,#TABCLR P3.1SETB P1MOV A,P1CPL AANL A,#0F0HSWAP AMOV R0,ALCALL DISP1MOV A,P1CPL AANL A,#0FHMOV R1,ALCALL DISP2GWP

20、D:CJNE R0,#00H,GWJ1CJNE R1,#00H,SWJ1LCALL DISP1LCALL DISP2LCALL BJSWJ1: LCALL YSLMINMOV R0,#09HLCALL DISP1DEC R1LCALL DISP2GWJ1: LCALL YSLMINDEC R0LCALL DISP1LJMP GWPDDISP1:MOV A,R0MOVC A,A+DPTRMOV P2,ARETDISP2:MOV A,R1MOVC A,A+DPTRMOV P0,ARETYSLMIN:MOV R7,#60MOV R6,#10MOV TMOD,#01HMOV TL0,#0B0HMOV

21、TH0,#03HSETB TR0LOOP:JBC TF0,DONESJMP LOOPDONE:MOV TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHCJNE R7,#00H,SIXMOV R7,#60SIX:DJNZ R6,LOOPDJNZ R7,LOOPRETBJ:MOV TMOD,#11HMOV TH1,0FHMOV TL1,0CHSETB TR1LOOP1:JBC TF1,LOOP2SJMP LOOP1LOOP2:MOV TH1,#0FFHMOV TL1,#0C0HCPL P3.1SJMP LOOP1RETTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4HDB 0B0H,099H,092HDB 082H,0F8H,080HDB 090HEND