单片机应用专题实验报告
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姓 名
学 号
指 导 老 师
日 期
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专题实验七
一. 实验名称
基于 Proteus 仿真平台的室内火灾报警控制
二. 实验目的
设计一个简单、实用的基于单片机 室内火灾报警系统(模拟机)，对火灾的实时、
准确监测，快速、自动报警，该系统能自动完成对布测点的火情检测即气体温度、浓度，
设定一个温度，由液晶显示屏会看到温度变化，如果超过设定温度就会自动报警，报警
形式有声音。要求报警时输出一个状态指示信号，用一个 LED 点亮示意。
三．实验设备软件及器材
Proteus8 仿真平台、计算机、Keil 4 软件环境。
四．实验内容
1. 实验内容：利用主控制器 89C51 单片机，传感器模块、开关量输出模块电路、开
关量显示模块、数码管显示模块、点阵模块、电子音响驱动控制模块、实时时钟电路模
块、LCD12864 或其他液晶显示模块、串行通信模块等完成设计功能。
2. 基本功能：
（1）检测设置点的烟雾、温度参数并用 LCD12864（或 16002）实时显示；
（2）当检测参数超过限度时能及时进行声光报警；
（3）多点检测并综合判断是否起火；
五. 实验原理
1. 硬件设计思想：通过烟雾传感器和温度传感器，对环境中的烟雾浓度和温度进
行检测，再通过数模转换器将信号传给单片机，单片机进行数据分析，将检测的值通过
LCD 液晶显示屏幕进行显示。系统方框图如图 1 所示。
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图 1 系统方框图
2. 硬件电路：
（1）实验原理图如附录Ⅰ所示。以 AT89C52 单片机为系统的核心处理芯片，通过
烟雾传感器 MQ-2 模块及温度传感器 DS18B20 进行检测环境中的烟雾浓度及温度进行实
施监测，同时也采用 ADC0808 数模转换模块将烟雾传感器所采集到的烟雾值转化为电压
值从而传递给核心处理芯片，通过核心处理芯片 AT89C52 单片机对数据进行，并且将其
监测到的温度和烟雾浓度通过 LCD 液晶显示屏幕进行显示。
预设温度过高和烟气浓度过高报警的临界值，如果探测所得数据超过报警值，便接
通蜂鸣器和 LED 灯开始报警；如果没有达到报警临街值则继续正常工作；如果收到的是
报警按键信号，则立即报警。同时无论哪种情况显示模块都正常显示温度和烟雾浓度。
（2）液晶显示电路
液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比
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相同显示面积的传统显示器要轻得多。相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部
的电极和驱动 IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多。并且在考虑系统耗电及供电的
问题我们采用了 LCD1 液晶显示屏幕。
1）引脚说明：
第 1 脚：VSS 为地电源。
第 2 脚：VDD 接 5V 正电源。
第 3 脚：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。
第 4 脚：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。
第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。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。
第 6 脚：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。
第 7～14 脚：D0～D7 为 8 位双向数据线。
（3）单片机端口上拉电阻的作用：上拉就是把电平拉高（一般到电源），下拉就是
拉低（一般到地）。上拉主要是为了提高灌电流驱动能力，相当于从电源借点儿功率到 IO
口，下拉主要是在 IO 口功率足够的情况下，为了保护 IO 口，静态时为 0 电平。
（4） 晶振电路设计：由 2 个 22pF 的电容和 12MHZ 的石英晶体振荡器组成，其两端
分别与单片机的 XTAL1 和 XTAL2 相接完成稳定的自激振荡系统。
（5） 74LS373：是三态输出的八 D 锁存器，共有 54S373 和 74LS373 两种线路。373
的输出端 Q0～Q7 可直接与总线相连。当锁存允许端 LE 为高电平时，Q 随数据 D
而变。当 LE 为低电平时，D 被锁存在已建立的数据电平。
（6） 8255A：实现可编程并行 I/O 接口芯片具有 24 条输入/输出引脚、可编程的通用
并行输入/输出接口电路。它是一片使用单一+5V 电源的 40 脚双列直插式大规模集成
电路。
六、 实验软件设计
本实验使用 AT89C51，p0 口为锁存器输入端，p1 为数模转换器输入口，p3.0、p3.1
为可编程并行 I/O 口接口芯片输入端。程序初始化系统进入监控状态。AT89C51 单片机
对传感器检测到的烟雾浓度和温度信号进行 A/D 转换后，将检测值与报警限设定值相比
较，判断是否报警。同时送入显示器显示通道及相应的数字量。主程序还包括状态指示
灯及按键功能，中断子程序等，使报警器功能更加完善，给用户带来便利。主程序流程
图如图 2 所示，其初始化主要内容为：液晶显示屏初始化温度显示 60℃烟雾浓度显示 100，
温度传感器初始化显示 45℃。检测是否按下按键进行模式切换，若是，则进入报警限设
置，然后检测外界烟雾浓度，使用 A/D 转换模块，通过单片机判断是否超过报警限，若
超过报警限，则指示灯亮。
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图 2 主程序流程图
七. 实验步骤
1. 实验任务分析
（1）查阅资料。
【1】孙育才，《MCS-51 系列单片微型计算机及其应用》，第四版，东南大学出版
社，2011.
【2】康华光《电子技术基础模拟部分》，第四版，高等教育出版社。2006.
【3】刘军，《单片机原理与接口技术》，华东理工大学出版社，2006.
（2）参考网站。
【1】www.csdn.net
【2】baike.baidu.com/view/1270245.htm
【3】www.21ic.com/app/mcu/200903/33511.htm
2. 电路设计及原理图绘制
