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基于单片机的火灾报警系统设计毕业设计.doc
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基于单片机的火灾报警系统设计毕业设计.doc
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1 前言 1
1.1 课题的开发背景 1
1.2 课题设计的意义 1
1.3 课题完成的功能 1
2 总体方案设计 3
2.1 方案比较 3
2.2 方案论证与选择 4
3 单元模块设计 5
3.1 各单元模块功能介绍与电路设计 5
3.1.1 电路显示电路 5
3.1.2 无线传输模块 7
3.1.3 声光报警模块 8
3.1.4 复位、时钟电路 9
3.1.5 程序下载模块 10
3.2 特殊器件的介绍 10
3.2.1 STC89C52 单片机 10
3.2.2 温度传感器 DS18B20 13
3.2.3 烟雾传感器 QM-N5 16
表 3.6 QM-N5 参数表 17
3.2.4 NRF401 18
4 软件设计 22
4.1 下位机程序流程图 22
4.1.1 火灾检测子程序流程图 22
4.1.2 温度获取子程序流程图 23
4.2 上位机程序流程图 25
5 调试 26
5.1 调试的步骤 26
5.2 调试过程中遇到的问题及解决方法 27
6 使用软件介绍 29
7 总结与体会 31
8 致谢 32
9 参考文献 33
附录 1:电路原理图 34
附录 2:设计程序 35
附录 3:外文资料翻译 46
1 前言
2 总体方案设计
2.1 方案比较
方案一
方案一的系统框图如下图 2.1 所示,分为两个部分,发送电路和接收电路两
部分组成的,发射电路从传感器接收到的信号经过信号处理电路转化成单片机能
接收的信号,单片机接收信号后经过单片机程序的算法,判断是否有火灾发生,
如有火灾的时候则一级的声光报警电路发出报警信号,同时单片机将信号通过无
线信号,将火灾信号向上位机,上位机总是在查询接收模块,是否有火灾信号的
发送,接收电路将接收到的火灾信号传到上位机的单片机,通过单片机程序使上
位机的报警电路报警,同时显示火灾的地点通过 LCD 显示。
图 2.1 方案一系统框图
方案二
方案二是通过传感器检测信号到下位机单片机通过 RS-485 总线传输给上位
机通过上位机显示报警信息。
图 2.2 方案二系统框图
2.2 方案论证与选择
综上所述,方案一无论是从电路的结构复杂程度的角度,还是在生活中应用
都是的容易实现,采样无线传输在安装简单,布线相对复杂,在一些恶劣的环境
中传输也会受到影响,所以我还是选择方案一。
3 单元模块设计
3.1 各单元模块功能介绍与电路设计
3.1.1 电路显示电路
图 3.1LCD 接线图
如图 3.1 是本设计的 LCD 显示电路,LCD 将显示实时温度。LCD1602 采用 16
脚 DIP 封装,他与单片机连接有 11 个 I/O 口,其中 D0~D7 并行数据端口,与单
片机 P0.0~P0.7 连接,LCD 的 E,R/W,RS 分别与单片机 P2.0~P2.2 连接。而 LCD
的 E 端为使能端,当 E 端由高电平跳变成低电平时液晶模块执行命令,液晶模块
执行命令 RS 为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存
器当 RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当 RS 为低电平 R/W
为高电平时可以读忙信号,当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。VL 为
液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度
过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度[]。
602 液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM 已经存储了 160 个不同的点阵
字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文
假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是
01000001B(41H),显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显 weidushi:”和
当前温度值;(正常显示)
②LCD 除显示第一种①方式外还在第二横显示“chuxianyichang”字样。(异
常显示)
当温度采集模块,红外、烟雾检测模块三项电路模块中任意两种检测电路发
生异常时,LCD 以显示第③方式显示,只有当两项出现异常的检测电路中任意一
项电路异常排除时才恢复正常显示。当把手动控制模块中控制按键按下时,LCD
异常显示,只有当按下复位键时才恢复正常显示。
1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令,如表所示:序号 指 令
RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3
置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开/关控制 0
0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0
0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *
7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址 8 置
数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读 忙 标 志 或 地 址
0 1 BF 计数器地址 10 写数到 CGRAM 或 DDRAM) 1 0 要 写 的 数
据内容 11 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 1 1 读出的数据内容 表:控制命令表
1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。(说
明:1 为高电平、0 为低电平[3]
指令 1:清显示,指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置。指令 2:光标复位,
光标返回到地址 00H。指令 3:光标和显示模式设置 I/D:光标移动方向,高电
平右移,低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效,
低电平则无效。指令 4:显示开关控制。 D:控制整体显示的开与关,高电平表
示开显示,低电平表示关显示 C:控制光标的开与关,高电平表示有光标,低电
平表示无光标 B:控制光标是否闪烁,高电平闪烁,低电平不闪烁。指令 5:光
标或显示移位 S/C:高电平时移动显示的文字,低电平时移动光标。指令 6:功
能设置命令 DL:高电平时为 4 位总线,低电平时为 8 位总线 N:低电平时为单行
显示,高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符,高电平时显示 5x10
的点阵字符。指令 7:字符发生器 RAM 地址设置。指令 8:DDRAM 地址设置。指
令 9:读忙信号和光标地址 BF:为忙标志位,高电平表示忙,此时模块不能接收
命令或者数据,如果为低电平表示不忙。指令 10:写数据。指令 11:读数据。
图 3.2 无线收发器件电路连接
单片机与无线收发器件 NRF401 的连接电路图如下 3.2 所示,单片机的 P2.1
口接 NRF401 的频道选择端口,选择收发器件的工作频率,当 P2.1 为高电平的时
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