摘要隨著經濟和都市建設的快速發(fā)展都市高層、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多,火災隱患也大大增加,火災已成為我國常發(fā)性和破壞性以及影響力最強的災害之一,火災的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢。在這一背景下,火災探測及聯(lián)動報警系統(tǒng)已成為當代智能建筑中不可缺少的構成部分。在認真參考比較國內外類似系統(tǒng)的基礎上,本文提出了一種火災探測及聯(lián)動報警系統(tǒng)的總體設計方案。本系統(tǒng)由探測器、控制器、信號傳輸三部分構成。探測器的探頭將探測到的物理信號轉換為電壓信號,然后送入探測器,由探測器內的單片機進行解決,然后將解決好的信號送往振蕩器進行混頻、高頻電路調制、發(fā)射。無線傳輸?shù)母哳l信號由控制器的接受電路接受、解調后送往微解決器解決。最后將信息通過輸出至LCD顯示屏顯示實現(xiàn)聯(lián)動報警。對于系統(tǒng)中各部分的設計,分別對多個方案進行了討論,給出該系統(tǒng)所采用的方案:探測器控制電路核心采用低功耗80c51單片機,能夠實現(xiàn)對火災狀況信息的檢測和傳送;同時設計了寫碼器,進一步提高了系統(tǒng)的適應性與擴展性。控制器是本系統(tǒng)的核心,在本系統(tǒng)的設計中采用性價比較高的C8051F020微控制器,所設計的控制器含有探測器管理、報警信息查詢、火警解決等功效,使用LCD顯示屏顯示系統(tǒng)所需的多個信息?？刂破髋c探測器之間的通訊聯(lián)動是通過無線高頻方式進行的,電路的設計采用KB8825雙頻合成器進行,含有較強的抗干擾能力和較低的功耗,能夠較好地完畢探測器與控制器之間的無線通信。本文最后通過模擬實驗,對系統(tǒng)的性能進行了測試。核心詞：溫度;報警器;80c51;傳感器Abstract:Withtherapiddevelopmentofeconomyandcityconstruction,cityofhigh-risebuilding,undergroundbuildingsandlargebuildingisincreasing,firehiddentroublealsoincreasedsignificantly,thefirehasbecomeourcountryoftenidiopathicanddestructiveaswellasthestrongestinfluenceofdisasters,thenumberoffiresandthelossescausedbyarisingtrendyearbyyear.Inthiscontext,firedetectionandalarmlinkagesystemhasbecomeanindispensablepartofintelligentbuilding,thispaperdiscussestheisakindoffiredetectionandalarmlinkagesystemdesign.Inseriousreferenceandcomparisonofdomesticandforeignsimilarsystemsonthebasisofthis,putforwardfiredetectionandalarmlinkagesystemdesignprogram.Thissystemiscomposedofdetector,controller,thesignaltransmissioniscomposedofthreeparts.Probetodetectthephysicalsignalintovoltagesignal,andthenfedtoadetector,thedetectorwithinthesinglechipprocessor,andthendealwithgoodsignaltotheoscillatormixing,highfrequencycircuitmodulation,emission.Wirelesstransmissionofthehigh-frequencysignalfromthecontroller,thereceivercircuitreceivesthedemodulatedtomicroprocessor.FinallytheinformationthroughtheoutputtotheLCDdisplayscreendisplaytorealizelinkagealarm.Forthepartsofthesystemdesign,respectively,foravarietyofoptionsarediscussed,anditgivesthesystemthescheme:detectorcontrolcircuitcoreusinglowpower80c51microcontroller,canbeachievedontheconditionsofthefiredetectionandtransmissionofinformation;whilethedesigntowritecode,tofurtherimprovethesystemadaptabilityandexpansibility.Thecontrolleristhecoreofthesystem,thesystemusedinthedesignofcost-effectiveC8051F020microcontroller,thedesignedcontrollerhasadetectormanagement,informationquery,firealarmprocessingfunctions,usingtheLCDdisplaysystemforallkindsofinformation.Controlleranddetectorforcommunicationbetweenthelinkageisthroughradiofrequencyway,circuitdesignusingKB8825dualfrequencysynthesizer,hasstronganti-interferenceabilityandlowerpowerconsumption,canwellcompletethewirelesscommunicationbetweenthedetectorandcontroller.Finally,throughthesimulationexperiments,thesystemperformanceofthetestKeywords:Temperature,alarm,80c51,sensor

目錄1、緒論 61.1概論 61.3現(xiàn)狀及特點 61.4火災探測技術 72感溫報警器的方案設計 72.1感溫報警器設計思路 72.2總體框圖 82.3系統(tǒng)重要器件的選擇 82.3.1火災探測器的選擇 92.3.2單片機及A/D轉換芯片的選擇 122.4溫度檢測報警器工作原理 132.5溫度檢測報警器的構造 132.6溫度檢測報警器的功效 143感溫檢測報警器的硬件設計 143.1單片機的選型 153.1.1單片機的選擇 153.1.280C51系列 153.1.380C51的基本構造 153.1.480C51單片機的的封裝和引腳 163.1.580C51單片機的時鐘 173.1.680C51單片機的復位 183.2感溫檢測報警器硬件電路設計 203.2.1信號采集及前置放大電路 203.2.2聲音報警電路 213.2.3數(shù)碼管顯示電路 213.2.4狀態(tài)批示燈及控制鍵電路 22。3.2.5報警器故障自診療電路 224.溫度檢測報警器的軟件設計 224.1編程KEIL環(huán)境介紹 224.2程序流程 234.3程序 24結論 26參考文獻： 27致謝： 28

1緒論1.1概論火災自動報警系統(tǒng)，普通由火災探測器、區(qū)域報警器和集中報警器構成，也能夠根據工程的規(guī)定同多個滅火設施和通訊裝置聯(lián)動以形成中心控制系統(tǒng)，即由自動報警、自動滅火、安全疏散誘導、系統(tǒng)過程顯示、消防檔案管理等構成一種完整的消防控制系統(tǒng)。火災探測器是探測火災的儀器，由于在火災發(fā)生的階段，將隨著產生煙霧、高溫格火光。這些煙、熱和光能夠通過探測器轉變?yōu)殡娦盘枅缶蚴棺詣訙缁鹣到y(tǒng)啟動，及時撲滅火災。區(qū)域報警器能將所在樓層之探測器發(fā)出的信號轉換為聲光報警，并在屏幕上顯示出火災的房間號；同時還能監(jiān)視若干樓層的集中報警器（如果監(jiān)視整個大樓的則設于消防控制中心）輸出信號或控制自動滅火系統(tǒng)。集中報警是將接受到的信號以聲光方式顯示出來，其屏幕上也具體顯示出著火的樓層和房間號，機上停走的時鐘統(tǒng)計下初次報警時間性，運用本機專用電話，還可快速發(fā)出批示和向消防隊報警。另外，也能夠控制有關的滅火系統(tǒng)或將火災信號傳輸給消防控制室。1．2發(fā)展趨勢

數(shù)年前，中國的消防報警產品剛剛起步，無論產品技術含量、產品系列完整性、使用性，還是社會影響程度都是相稱低的。國外的產品和品牌一統(tǒng)天下，占領中國的大部分市場。由于中國的建設正在飛速發(fā)展，市場大的驚人，難道這由中國發(fā)展帶來的成果只能由外國公司來瓜分？可幸的是中國公司抓住了機遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國家的科研院所，后是一批國營公司、民營公司，業(yè)內也吸引和凝聚一大批國內的技術和管理精英，花了十數(shù)年時間，通過幾次產品更新?lián)Q代，就使自己的產品緊緊跟上了國際水平，并且奪回了大部分國內市場，使得現(xiàn)在大多國外產品只有招架之功，這是典型的自力更生，走自己的路。固然現(xiàn)在而言，我們基本占據的是國內市場，對國外還剛啟動。中國公司正虎視眈眈，準備進軍海外市場。

1.3現(xiàn)狀及特點消防報警產品是一種系列產品，涉及火災探測設備、信息傳輸設備、報警分析控制器、消防控制聯(lián)動。是物理傳感技術、自動控制、計算機技術、數(shù)據傳輸和管理、智能樓宇等技術的綜合集成，屬于高新技術。依靠中國數(shù)年的基本建設的發(fā)展，這個行業(yè)也得到發(fā)展，含有了和國外出名公司抗衡的能力。在現(xiàn)在中國許多冠名以高新技術的行業(yè)中，中國公司大多做的是下游的制造和服務，分取極少一部分的利潤，象消防報警產品那樣又擁有自我知識產權，又擁有大量市場的行業(yè)其實是極少的。

在消防報警產品的技術含量上，國內產品和國外產品差距不是很大，許多指標已經超越，存在的問題是：類似于國外消防報警產品的大批量規(guī)?；纳a才剛起步，有待于積累經驗和技術；也因此在產品一致性的長久穩(wěn)定性上有某些差距；國內正在形成權重的大型公司和集團，這樣能夠帶領國內的各家公司去沖擊海外市場，并最后占領海外的消防報警市場。1.4火災探測技術火災作術為一種在時空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災害，對人類生命財產和社會安全構成了極大的威脅。由此引發(fā)的重大安全事故比皆是，因此人類始終也未停止過對它的研究?；馂牡陌l(fā)生和發(fā)展是一種非常復雜的非平穩(wěn)過程，它除了本身的物理化學變化以外還會受到許多外界的千擾，火災一旦產生便以接觸式(物質流)和非接觸式〔能量流)的形式向外釋放能量。接觸式形式涉及可燃氣體、燃燒氣體和煙霧、氣溶膠等。非接觸式如聲音、輻射等。火災探測技術就是運用敏感元件將火災中出現(xiàn)的物理化學特性轉換為另外一種易于解決的物理量。多個探測器對應的火災物理參量及探測器如圖1-1所示。圖1-1多個探測器對應的火災物理參量及探測器2感溫報警器的方案設計2.1感溫報警器設計思路溫度檢測報警器是能夠檢測環(huán)境中的溫度，并含有報警功效的儀器，儀器的最基本構成部分應涉及：溫度采集電路、模數(shù)轉換電路、單片機控制電路。溫度信號采集電路普通由感溫傳感器和模擬放大電路構成，將溫度信號轉化為模擬的電信號。模數(shù)轉換電路將從溫度檢測電路送出的模擬信號轉換成單片機可識別的數(shù)字信號后送入單片機。單片機對該數(shù)字信號進行濾波解決，并對解決后的數(shù)據進行分析，與否不不大于或等于某個預設值(也就是報警限)，如果不不大于則啟動報警電路發(fā)出報警聲音，反之則為正常狀態(tài)。為方便檢測與監(jiān)控，使儀器測試人員及顧客能夠直觀地觀察到環(huán)境中的溫度值，可將濃度值送到顯示屏中。方便調節(jié)報警限，能夠加入按鍵。為使報警裝置更加完善，能夠在聲音報警基礎上，加入光閃報警，變化的光信號能夠引發(fā)顧客注意，彌補嘈雜環(huán)境中聲音報警的局限。以上是根據報警器應含有的功效，提出的整體設計思路。

感溫傳感器及單片機是溫度檢測報警器的兩大核心，根據報警器功效的需要，選擇適宜、精確、經濟的感溫傳感器及單片機芯片是至關重要的。感溫傳感器的選型在下一節(jié)具體介紹。單片機作為硬件電路的核心，它的選型將在第三章詳述。2.2總體框圖根據方案的設計思想，我們從中就能夠得到了聲光報警系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示下：溫度，濕度，煙霧濃度A/D轉換器傳感器溫度，濕度，煙霧濃度A/D轉換器傳感器報警器單片機報警器單片機使用80C51單片機，選用聲光傳感器作為敏感元件，運用AD574A轉換器和聲光報警電路，開發(fā)了可用于家庭或小型單位火災報警的聲光報警器。整個設計由4大部分構成：聲光傳感器、A/D轉換電路、80C51單片機、聲光報警電路。其中，聲光傳感器是將現(xiàn)場溫度、聲光等非電信號轉化為電信號；轉換電路是將完畢將聲光傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉換。聲光報警模塊由單片機和報警電路構成，由單片機控制實現(xiàn)不同的聲光報警功效。2.3系統(tǒng)重要器件的選擇2.3.1火災探測器的選擇1）探測器介紹火災探測器是火災報警系統(tǒng)的重要構成部分，直接關系到整個系統(tǒng)的正常運行。當火災發(fā)生時，把火災產生的多個非電量參數(shù)(如煙霧，溫度)變成電量參數(shù)傳送給控制器。其特點是模擬量傳輸，跟隨多個非電量參數(shù)的變化而變化[16]?；馂奶綔y器根據火災發(fā)生時所體現(xiàn)出來的物理現(xiàn)象能夠分為：氣敏型、感溫型、感煙型、感光型、感聲型五大類。(l)感溫探測器感溫探測器普通分為定溫式和差溫式。單一的感溫探測器敏捷度低、探測速度慢、探測范疇小，特別對陰燃狀況不響應，因此不合用于火災早期的探測，而在設計時往往安裝在不適宜安裝感煙探測器的區(qū)域。(2)感煙探測器感煙探測器能夠分為離子感煙探測器和光電感煙探測器[18]。感煙探測器含有非常好的早期報警功效，即使在不太好的環(huán)境條件場合也會有比較好的探測效果，它普通合用于極高的房屋或空心花板或地下室中。感煙探測器合用于火災前期及早期，產生大量的煙和少量的熱，但它不能辨別火災信號與非火災信號，如廚房煙、水蒸氣等，因此誤報率較高。(3)氣體探測器氣體探測器的重要作用是在發(fā)生可燃氣體泄漏危險時，提示有關人員采用有關方法以保護現(xiàn)場工作人員、生產設備的安全運轉以及周邊環(huán)境。氣體探測器合用于散發(fā)可燃氣體和可燃蒸汽的場合。但由于氣體探測器探測對像CO易與還原氣體發(fā)生化學反映，因此在有還原氣體的場合可能會發(fā)生誤報警。(4)圖像探測器圖像火災探測器分為煙霧圖像探測器、火焰圖像探測器、激光圖像感煙探測器等，它們都非常適合于商場大空間建筑。但煙霧圖像火災探測器對不規(guī)則物體或相似圖像可能發(fā)生誤報警;而火焰圖像探測器則對高溫物體或太陽光照射可能發(fā)生誤報警;激光圖像感煙火災探測器則由于其良好的探測性能，發(fā)生誤報警的概率小，非常適合商場建筑的火災探測。(5)紅、紫外火焰探測器火災中能夠輻射出紅外線的不僅僅是火焰，某些高溫物體的表面都能發(fā)出與火焰紅外線頻帶相吻合的紅外線，因此這些并非火災的紅外源就容易使單波段紅外火焰探測器產生誤報警。紫外火焰探測器敏捷度高(ms級)，反映快，適合在火災時有強烈的火焰輻射而無陰燃階段且需對火焰做出快速反映的場合，但當環(huán)境中有紫外輻射、高溫物體或有太陽光直射時可能或產生誤報警，因此，紫外火焰探測器不適宜用于火焰出現(xiàn)前有濃煙擴散或有陽光直射的地方。溫度探測器溫度探測器使用的是美國國家半導體公司生產的集成溫度傳感器LM94022，該傳感器屬于高精度模擬輸出CMOS溫度傳感器，不僅工作電壓低、靜態(tài)電流小和輸出功率極低，并且能與模數(shù)轉換器(ADC)配合使用。其重要特性以下：(1)工作電壓低，可在1.5V電壓下工作；且工作電壓范疇寬，為1.5—5.5V；(2)靜態(tài)電流小，典型值為5．41μA；(3)末級為推挽輸出，輸出電壓與感測的溫度成反比，確保芯片即使在較高的溫度范疇內仍可保持極高的敏捷度；(4)可提供4個不同增益讓顧客自行選擇，其中涉及-5.5mV/℃、-8.2mV/℃、-10.9mV/℃及-13.6mV/℃；(5)溫度范疇寬，能夠監(jiān)控由-50℃至150℃范疇內的溫度；(6)設計靈活、功率極低，采用極小巧的SC70封裝，大小與美國國冢半導體的原則型號LM20溫度傳感完全相似。LM94022的管腳排列如圖2.4所示。圖2.4LM94022管腳排列當給LM94022的敏捷度選擇輸入端GS0、GS1施加不同電平時，有4種不同的敏捷度供顧客選擇，如表2.3所示(由于輸出電壓隨溫度升高而下降，其敏捷度為負值)。顧客可根據測溫的范疇及接口電路的工作電壓的條件來合理。選擇規(guī)定高電平不不大于(VDD-0.5V)；低電平不大于0.5V。表2.3LM94022的4種敏捷度GS0GS1敏捷度典型值(mV/℃)00-5.501-8.210-10.911-13.6LM94022的輸出特性如圖2.5所示，這是測量溫度與輸出電壓在不同敏捷度時的特性。由于輸出電壓隨溫度升高而下降，其敏捷度為負值。從圖可看出，LM94022的輸出電壓與感測的溫度成反比，并且其線性度極好，這是線性化后的特性。在VDD為5V時，不同敏捷度的幾個特定溫度值時的輸出電壓如表2.4所示（典型值）。圖2.5LM94022的輸出特性表2.4VDD為5V，t為25℃時的輸出電壓值被測溫度GS=00(mV)GS=01(mV)GS=10(mV)GS=11(mV)-501299195526163277-251168176723662965010341565210026332589813651831229850760115915581958續(xù)表2.4VDD為5V，t為25℃時的輸出電壓值被測溫度GS=00(mV)GS=01(mV)GS=10(mV)GS=11(mV)75619949129016091004767379971257125332521711901150183301420593按表2.4的數(shù)據計算出的敏捷度值與表2.3給出的典型敏捷度有某些差值。例如，在GS=00時，-25℃時的輸出電壓為1168mV，-50℃時的輸出電壓為1299mV，則其平均敏捷度為-5.24mV/℃；50℃時的輸出電壓為760mV，75℃時的輸出電壓為619mV，則其平均敏捷度為5.64mV/℃。表2中GS==00時，敏捷度為-5.5mV/℃。2.3.2單片機及A/D轉換芯片的選擇本設計的控制芯片使用的是ATMEL公司生產的AT89C51，AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM）和128字節(jié)的隨機存取數(shù)據存儲器（RAM）的低電壓，高性能CMOS8位微解決器，俗稱單片機。AT89C51是一種低功耗高性能單片機，片內置通用8位中央解決器（CPU）和Flash存儲單元，可靈活應用于多個控制領域。40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口。AT89C51的引腳圖如圖2.6所示。芯片能夠按照常規(guī)辦法進行編程，也能夠在線編程，其將通用的微解決器和Flash存儲器結合在一起，特別是可重復擦寫的Flash存儲器可有效地減少開發(fā)成本。圖2.6AT89C51芯片的引腳圖A/D轉換電路采用了慣用的8位8通道數(shù)模轉換專用芯片ADC0809，ADC0809由8路模擬開頭、地址鎖存與譯碼器、8位A/D轉換器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器構成，芯片引腳圖如圖2.7所示。圖2.7ADC0809芯片的引腳圖ADC0809的重要性能指標為:（1）分辨率為8位。（2）最大不可調誤差：ADC0809為1LSB。（3）單電源+5v供電，基準電壓由外部提供，典型值為+5v，此時允許輸入模擬電壓為0—5V。（4）含有鎖存控制的8路模擬選通開關。（5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出電平與TTL電平兼容。（6）轉換速度取于決芯片的時鐘頻率。當時鐘頻率500KHz時，轉換時間為128μs。2.4溫度檢測報警器工作原理本論文中的感溫檢測報警器以80c51單片機為控制核心，采用集成溫度傳感器LM94022采集溫度信息。首先，傳感器送來的溫度對應的微小的電壓信號通過放大，轉化成較大的電壓信號送入80c51單片機；然后，在80c51單片機內A/D轉換、溫度比較，對數(shù)據進行線性化解決，將數(shù)字化電壓信號轉化成為對應的十進制溫度值；最后，將實際溫度送入液晶，并判斷溫度值與否超出報警限，當溫度處在正常狀態(tài)綠燈長亮，當溫度超出設定的限定值時，發(fā)出聲音報警并隨著紅燈閃亮。另外由于溫度傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反映越快，響應時間和恢復時間就越快。為提高響應時間，確保傳感器精確地、穩(wěn)定地工作，報警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一種5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時，進行故障監(jiān)測。當傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線或接觸不良時，進行故障報警，發(fā)出聲光報警信號。固然幾個狀態(tài)的報警信號是各不相似的。

2.5溫度檢測報警器的構造為適應家庭和工業(yè)等場合對溫度安全性規(guī)定，設計的感溫檢測報警器應不僅能在較寬的溫度范疇工作，并且應含有顯示溫度、故障自檢、延時報警功效及可接計算機進行現(xiàn)場遠測和實時控制等功效。其目的是在傳統(tǒng)的溫度報警儀的基礎上，盡量提高精確性，減少成本，縮小體積。

系統(tǒng)以單片機為核心，配合外圍電路共同完畢信號采集、濃度顯示、時間顯示、狀態(tài)顯示、聲音及閃爍報警、按鍵輸入、故障自檢等功效。報警器采用巡檢的工作方式，進行兩級報警值設定，并發(fā)出不同的光、聲信號。系統(tǒng)應采用高性能的單片機，規(guī)定工作穩(wěn)定、測量精度高、通用性強、功耗低，確保報警器的精確性及可靠性，并且最佳體積小，成本低，有助于減少報警器的體積，減少報警器的成本。

2.6溫度檢測報警器的功效自診療故障報警功效當傳感器加熱絲或者電纜線發(fā)生斷線或者接觸不良的狀況時，報警器發(fā)出警報，并且黃色批示燈閃爍，提示顧客檢查傳感器或者電路線接觸狀況，及時排除故障，確保安全。(2)溫度顯示通過液晶屏顯示溫度，并且能夠切換到設立狀態(tài)，通過鍵盤設立或者更改報警限值，方便于顧客或檢測人員隨時觀察溫度及更改報警限。

(3)溫度報警功效

當煙霧濃度持續(xù)20秒取值都在報警限值之上，蜂鳴器開始報警，且聲音越來越急促，并且隨著紅燈閃爍。由于人對變化的信號更為敏感，因此變化的聲音及燈光更容易引發(fā)顧客的注意。

(4)避免報警器誤報功效

快速重復檢測及延時報警能夠區(qū)別出是火災引發(fā)的高溫，還是由于人為失誤引發(fā)的高溫。

(5)看門狗自檢單片機狀態(tài)功效

調用單片機中的看門狗程序，定時檢查單片機工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)單片機出現(xiàn)死循環(huán)狀態(tài)，立刻復位，確保報警器工作正常。

(6)與上位機通訊功效

能夠實現(xiàn)與計算機串口通訊，對報警器采用統(tǒng)一控制，以及便于采集和解決數(shù)據，也能夠在計算機上更改報警限值等。

(7)自動控制有關安全裝置的擴展功效

留有繼電器接口，能夠帶動排電扇或大功率蜂鳴器，也能夠控制管道電子閥門，可在報警的同時自動啟動有關安全裝置。3感溫檢測報警器的硬件設計

在報警儀的設計中，單片機是其核心部件。它首先要接受來自傳感器送來的溫度對應的模擬信號和故障檢測信號，另首先要對兩種信號分別進行解決，控制后續(xù)電路進行對應動作；與此同時查詢與否有鍵按下的請求。在單片機完畢這些的工作中，特別是信號解決中，比較溫度值后送入顯示的軟件實現(xiàn)比較復雜，規(guī)定單片機含有較快的運算速度，使檢測人員能夠較精確地觀察到溫度，并根據狀況做進行對應解決。并且也要考慮選擇低價實用的機型，并為研制同一系列的低功耗產品做準備。根據多方面的比較，本設計選用80c51單片機。3.1單片機的選型

3.1.1單片機的選擇單片機是感溫報警器的核心部件，首先它要接受來自傳感器的溫度的模擬信號和故障檢測信號，另首先要對兩種信號分別進行解決，控制后續(xù)電路的對應工作；同時，查詢與否有鍵按下的命令。在單片機實現(xiàn)的功效中，將模數(shù)轉換后的信號做數(shù)字濾波，再進行線性化解決，然后送LCD顯示，這一過程的軟件實現(xiàn)，需要單片機有較快的運算速度，使儀表監(jiān)測人員能夠觀察到實時的溫度，并進行對應解決。同時，在能夠滿足報警器設計的計算速度及接口數(shù)的規(guī)定的同類型單片機中，要考慮選擇價格低廉且體積輕巧的機型，在確保了報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎上，能夠不提高成本，縮小體積。3.1.280C51系列

80C51系列單片機產品繁多，主流地位已經形成。數(shù)年來的應用實踐已經證明，80C51的系統(tǒng)構造合理，技術成熟，許多單片機芯片傾力于提高80C51系列產品的綜合功效，從而形成了80C51的主流產品的地位，近年來推出的與80C51兼容的重要產品有：ATMEL公司融入Flash存儲器技術推出的AT89系列單片機；Philips公司推出的80C51、80C552系列高性能單片機；華邦公司提出的W78C51、W77C51系列高速低價單片機；ADI公司推出的AdμC8ⅹⅹ系列高精度ADC單片機；LG公司推出的GMS90/97系列低壓高速單片機；Maxim公司推出的DS89420高速(50MIPS)單片機；Cygnal公司推出的C8051F系列高速單片機。由此可見，80C51已經成為事實上的單片機主流系列，因此，本次設計選擇80C51單片機。3.1.380C51的基本構造80C51的基本構造如圖所示圖3-180C51的基本構造由圖可見，80C51單片機重要由下列部分構成：（1）CPU系統(tǒng)8位CPU，含布爾解決器；時鐘電路；總線控制邏輯。（2）存儲器系統(tǒng)4KB的程序存儲器（ROM/EPROM/Flash，可擴至64KB）；128KB數(shù)據存儲器（RAM，可再擴64KB）；特殊功效寄存器SFR。（3）I/O口和其它動能單元4個并行I/O口；2個16位定時/計數(shù)器；1個全雙工異步串行口；中斷系統(tǒng)（5個中斷源，2個優(yōu)先級）3.1.480C51單片機的的封裝和引腳80C51系列單片機采用雙列直插式（DIP）.QFP44（QuadFlatPack）和LCC（LeadedChipCaiier）形式封裝。這里僅介紹慣用的總線型DIP40封裝。如圖3-2所示。40個引腳按引腳功效大致可分為4個種類：電源、時鐘、控制和I/O引腳(1)電源:

VCC-芯片電源，接+5V；VSS-接地端；圖3-280C51單片機的的封裝和引腳(2)時鐘:XTAL1、XTAL2-晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。(3)控制線:控制線共有4根， ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖

ALE功效：用來鎖存P0口送出的低8位地址PROG功效：片內有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。PSEN:外ROM讀選通信號。RST/VPD:復位/備用電源。

RST（Reset）功效：復位信號輸入端。

VPD功效：在Vcc掉電狀況下，接備用電源。

EA/Vpp:內外ROM選擇/片內EPROM編程電源。

EA功效：內外ROM選擇端。

Vpp功效：片內EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。

(4)I/O線

80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還含有第二功效，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。3.1.580C51單片機的時鐘(1)振蕩器和時鐘電路80C51內部有一種高增益反相放大器，用于構成振蕩器，但要形成時鐘脈沖，外部還需附加電路。80C51的時鐘產生辦法有下列兩種。a內部時鐘方式運用芯片內部的振蕩器，然后在引腳XTALl和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內部時鐘電路。外接晶振時，Cl和C2的值普通選擇為30pF左右；Cl、C2對頻率有微調作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范疇可在1.2MHz～12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更加好地確保振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應盡量安裝得與單片機引腳XTALl和XTAL2靠近。圖3-3

80C51時鐘電路接線辦法b外部時鐘方式此方式是運用外部振蕩脈沖接入XTALl或XTAL2。HMOS和CHMOS單片機外時鐘信號接入方式不同。表3-180C51單片機外部時鐘接入辦法芯片類型接線辦法XTAL1XTAL2HMOS接地接片外時鐘脈輸入端（引腳需接上拉電阻）CHMOS接片外時鐘脈沖輸入端懸空3.1.680C51單片機的復位在整個聲光報警系統(tǒng)中，要進行實驗，必須對整個系統(tǒng)先復位。復位是單片機的初始化操作。單片機系統(tǒng)在上電啟動運行時，都需要先復位。其作用是使CPU和系統(tǒng)中其它部件都處在一種擬定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，因而，復位是一種很重要的操作方式。但單片機本身是不能自動進行復位的，必須配合對應的外部復位電路才干實現(xiàn)。復位電路設計單片機的外部復位電路有上電復位和上電和按鍵都有效的復位兩種。我們在設計單片機復位時，選用上電復位。上電復位上電復位運用電容器的充電實現(xiàn)。圖3-4是80C51單片機的上電復位電路。圖中給出了復位電路參數(shù)。圖3-5是80C51單片機的上電+按鍵復位電路。上電規(guī)定接通電源后，單片機實現(xiàn)自動復位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平將逐步下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就能夠進行復位操作。該電路典型的電阻值和我電容參數(shù)為：晶振為12MHZ，電容值為10uF，電阻值為8.2K。圖3-4上電復位電路圖3-5上電+按鍵復位電路復位狀態(tài)： 初始復位不變化RAM（涉及工作寄存器R0～R7）的狀態(tài)，復位后80C51片內各特殊功效寄存器的狀態(tài)如表所示，表中“x”為不定數(shù)。表3-2復位后的內部特殊功效寄存器狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HBSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL000HP0～P3FFHSCON00HIPxx000000BSBUFxxxxxxxxBIE0x000000BPCON0xxx0000B復位時，ALE和成輸入狀態(tài)，即ALE==1，片內RAM不受復位影響。復位后，P0～P3口輸出高電平且使這些雙向口皆處在輸入狀態(tài)，并將07H寫入堆棧指針SP，同時將PC和其它專用寄存器清0。此時，單片機從起始地址0000H開始重新執(zhí)行程序。因此，單片機運行出錯或進入死循環(huán)時，可使其復位后重新運行。3.2感溫檢測報警器硬件電路設計

3.2.1信號采集及前置放大電路

傳感器輸出信號普通比較微弱，需要通過前置電路對其進行放大、濾波、電平調節(jié)，滿足單片機對輸入信號的規(guī)定。本系統(tǒng)采用的光纖溫度傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一種參考電阻，再通過一種放大電路即可發(fā)送給ADC采集。由于系統(tǒng)采用的是單極性供電，因此采用同相比例放大電路，能夠減少硬件開銷；反之，如果采用反相放大，則普通需要利用雙極性供電，這就需要系統(tǒng)額外運用變壓芯片產生一種負壓，這顯然會造成浪費。常見的運算放大器中，LM324價格低廉、使用簡樸等優(yōu)點比較突出，因此本設計中的前置放大電路采用LM324作為電路的運算放大器。

LM324是單片高增益四運算放大器，可在較寬電壓范疇內的單電源或雙電源下工作，其電源電流很小且與電源電壓無關，四個運放一致性好；其輸入偏流電阻是溫度賠償?shù)?，也不需外接頻率賠償，可做到輸出電平與數(shù)字電路兼容。

下面具體介紹運算放大電路：

從傳感器的上端出來的信號Vi通過運算放大器的同相輸入端，但是為確保引入的是負反饋，輸出電壓Vo通過電阻R4接到反相輸入端，同時，反相輸入端通過電阻R3接到參考電壓Vref。

同相比例運算電路中反饋的組態(tài)為電壓串聯(lián)負反饋，同樣能夠運用理想運放工作在線性區(qū)時的兩個特點來分析其電壓放大倍數(shù)。根據運放的“虛短”和“虛斷”的特點可知，I-=I+=0，

因此V-=Vo*R3/R3+R4+Vref*R4/R3+R4(3-1)

并且V-=V+=Vi

Vo=Vi*（R3+R4）/R3(3-2)

由以上兩式可求出Vo=Vref-R4/R3(3-3)

因此本放大電路的放大倍數(shù)A=1+R4R3，此放大電路為同相比例放大電路，它的放大倍數(shù)總是不不大于或等于1。同相比例運算電路有下列幾個特點：

(1)同相比例運算放大電路是一種深度的電壓串聯(lián)負反饋電路。由于不存在“虛地”現(xiàn)象，因此其輸入端有較高的共模輸入電壓。

(2)電壓放大倍數(shù)A=1+R4R3，即輸出電壓與輸入電壓的幅值成正比，且相位相似，因此此電路實現(xiàn)了同相比例放大。如果不接R3和R4，則此電路就成了“電壓跟隨器”，它能夠減少電路模塊間由于阻抗引發(fā)的干擾。

(3)由于引入了深度電壓串聯(lián)負反饋，因此電路的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低。高輸入阻抗就能夠減少放大電路對前端電路的彠?響，同時低輸出阻抗也能夠提高本身的抗干擾性，這顯然有助于電路中其它模塊的設計。此放大電路還加了參考電壓，引入了零點調節(jié)功效，這樣能夠更方便的調節(jié)由于不同傳感器造成的零點變化問題。它運用滑動變阻器產生一種參考電壓Vref，再運用電壓跟隨器把電壓輸入到運算放大電路的電壓參考端。因此調節(jié)滑動變阻器，就能夠直接變化放大電路的參考電壓。而電壓跟隨器的作用就如上面介紹的，它只是用來匹配阻抗用的，避免R3和R4對滑動變阻器輸出電壓的影響。

圖3.2前置放大電路圖3.2.2聲音報警電路

報警裝置采用無源壓電式KM3712x型蜂鳴器[26]，較普通的蜂鳴器體積大，聲音響亮，合用于家用煤氣報警器的報警聲音源。當單片機STC12C5410AD的17腳(P3.7)置1時，三極管Q1導通，蜂鳴器報警。本報警器采用單片機STC12C5410AD的PWM功能，如果煙霧濃度達成報警限，單片機控制P3.7(PWM)口輸出占空比一定的脈沖，報警時蜂鳴器會發(fā)出如警車警笛的聲音。蜂鳴器報警3.2.3數(shù)碼管顯示電路

報警器溫度顯示采用共陽數(shù)碼管。顯示溫度級別，其重要技術參數(shù)以下：

模塊工作電壓：2.7~5.5V

工作電流：80ma,每段10ma

字高：11.4mm環(huán)境相對濕度：<85％視角：6:00

工作溫度：-10~+150°C

顯示方式：反射式正顯示存儲溫度：-20～+150°C

接口方式：8線并行接口

3.2.4狀態(tài)批示燈及控制鍵電路

單片機80c51的18腳(P1.0)、12腳(P2.4)、13腳(P2.5)，控制輸出的狀態(tài)批示燈。綠燈常亮表達正常狀態(tài)，環(huán)境中溫度低。黃燈閃亮表達傳感器加熱絲或者電纜發(fā)生斷線或者接觸不良。紅燈閃亮表達環(huán)境中溫度超出報警限值，提示顧客盡快作對應安全方法。

當溫度度超出報警限，報警器發(fā)出鳴叫，顧客達成現(xiàn)場，可按下按鍵停止報警器鳴叫。若過一點時間濃度仍超出報警限，報警器會再次鳴叫提示顧客。

3.2.5報警器故障自診療電路

(1)判斷傳感器電源連接狀況

在傳感器的地端串聯(lián)一種電阻R6。當傳感器正常連接時，電阻和傳感器分壓，此時電阻兩端有微弱的電壓，單片機能夠通過P1.1(AD)口檢測到；如果傳感器電源連接不正常，則會產生斷路，檢測到電阻兩端電壓為0。

(2)判斷傳感器信號端連接狀況

另一種狀況是判斷傳感器信號端與否連接對的，此時不需要外加電路，在傳感器預熱2分鐘后，測量傳感器信號的輸出電壓，如果電壓為5V，則闡明傳感器的信號端連接不正常。

當報警器自診療發(fā)現(xiàn)傳感器連接不正常，就會發(fā)出長鳴聲音警報，并隨著黃燈閃爍，提示顧客及時排除傳感器連接問題。溫度檢測報警器的軟件設計4.1編程KEIL環(huán)境介紹Keil

C51是美國Keil

Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功效上、構造性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil

C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功效強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil

C51生成的目的代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。KEILC51原則C編譯器為80C51微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時保存了匯編代碼高效,快速的特點。C51編譯器的功效不停增強，更加貼近CPU本身，及其它的衍生產品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編

器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調試器。uVision2

IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。

C51

V7版本是現(xiàn)在最高效、靈活的8051開發(fā)平臺。它能夠支持全部8051的衍生產品，也能夠支持全部兼容的仿真器，同時支持其它第三

方開發(fā)工具。因此，C51

V7版本無疑是8051開發(fā)顧客的最佳選擇。C51工具包的整體構造，uVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，能夠完畢編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文獻。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目的文獻(.OBJ)。目的文獻可由LIB51創(chuàng)立生成庫文獻，也能夠與庫文獻一起經L51連接定位生成絕對目的文獻(.ABS)。ABS文獻由OH51轉換成原則的Hex文獻，以供調試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目的板進行調試，也能夠直接寫入程序存貯器如EPROM中。4.2程序流程 在整個程序流程中，經常要控制一部分指令重復執(zhí)行若干次，方便簡短的程序完畢大量的解決任務。這種按某種控制規(guī)律重復執(zhí)行的程序稱為循環(huán)程序。循環(huán)程序有先執(zhí)行后判斷何先判斷后執(zhí)行兩種基本構造。而我們要選用的是先判斷后執(zhí)行。由于聲光傳感器的輸出電壓量為5.6～6.0v之間。根據單極性輸入的轉換關系D=4096VIN/VFS，計算出它的數(shù)字量最小值:D1=4096×5.6/10=2294;最大值D2=4096×6/10=2458.然后把它們的數(shù)字量轉化為二進制數(shù)。D1、D2轉換為二進制數(shù)分別是、。由于AD574A輸出12位數(shù)據，因此當單片機讀取轉換成果時，應分兩次進行：當A0=0時，讀取高8位；當A0=1時，讀取低4位。AD574A的STS與80C51的P1.0線相連，故采用查詢方式讀取轉換成果。我們將A/D轉換器讀取成果存入17H、18H、19H、20H單元中。其中17H存入的是較小數(shù)D1的高八位10011111，18H存入的是較小數(shù)D1的低四位0110；19H存入的是較大數(shù)的高八位10011001，20H存入的是較大值的低四位1010。將數(shù)值存入單元后來，接下來就是比較。當被測的數(shù)值經計算機的轉換在比較范疇內，經程序設定80C51單片機的P2.0就會輸出脈沖啟動報警電路程序。程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1流程圖4.3程序ORG0000HSTART:MOVDPTR,#0FFF8H；送端口地址入DPTRMOVX@DPTR,A；啟動AD574ASETP1.0；置P1.0為輸入方式LOOP:JBP1.0,LOOP；檢測P1.0口INCDPTR；使R/C為1MOVXA,@DPTR；讀取高8位數(shù)據MOV41H,A；高8位內容存入41H單元INCDPTR；使R/C、A0均為1INCDPTRMOVXA,@DPTR；讀取低4位MOV40H,A；將低4位內容存入40H單元MOV17H,#10001111B；將比較的數(shù)值存入單元中MOV18H,#0110BMOV19H,#10011011BMOV20H,#1010BMOVAL,40H；將40H的內容存入AL單元中MOVAH,41H ；將41H的內容存入AH單元中01:CMPAH,17H；比較最小數(shù)值的高八位JALP1 JBELP2LP1:JMP03LP2:JMP0102:CMPAL,18H；比較最小值的低四位JALP3JBELP4LP3:JMP01LP4:JMP0403:CMPAH,19H；比較最大值的高八位JALP5JBELP6LP6:JMP03LP5:JMP0104:CMPAH,20H；比較最大值的低四位JALP7JBELP8LP8:JMP01LP7:JMP0405:SETP2.0；報警DEL:MOVR7,#200；延時50msDEL1:MOVR6,#123NOPDEL2:DJNZR6,DEL2DJNZR7,DEL1RET；返回END；結束結論溫度檢測報警器可保障生產與生活的安全，避免火災和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產所必備的儀器，含有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。

本論文在對溫度傳感器和報警技術進行進一步研究的基礎上，全方面比較國內外同類產品的技術特點，合理地擬定系統(tǒng)的設計方案。并對儀器的整體設計和各個構成部分進行了具體的分析和設計。

本論文設計的溫度報警器由溫度信號采集電路與單片機控制電路兩大部分構成。

根據設計規(guī)定、使用環(huán)境、成本等因素，選用集成溫度傳感器LM94022。該傳感器屬于高精度模擬輸出CMOS溫度傳感器，不僅工作電壓低、靜態(tài)電流小和輸出功率極低，并且能與模數(shù)轉換器(ADC)配合使用。在系統(tǒng)單片機控制電路的設計上，采用了高性能、高整合度的80c51單片機作為核心芯片，充足運用了其高速數(shù)據解決能力和豐富的片內外設，實現(xiàn)了儀器的小型化和智能化。使儀器含有構造簡樸、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點。由于溫度傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反映越快，響應時間和恢復時間就越快。為提高響應時伺，確保傳感器精確地、穩(wěn)定地工作，需要向溫度傳感器持續(xù)供應5V的加熱電壓。為了確保傳感器加熱工作的可靠性，當傳感器加熱絲斷線或傳感器接觸不良時，能夠進行故障報警。

溫度報警器能在較寬的溫度范疇工作，可將溫度顯示用LCD顯示。當溫度達成設定的濃度時，發(fā)出聲光報警。還含有故障自診療功效快速重復檢測和延時報警功效。報警器還能夠與上位機(PC)進行通信，實時傳輸溫度檢測數(shù)據，由上位機統(tǒng)計保存，也能夠運用上位機完畢實現(xiàn)遠程實時檢測和控制等功效。

在本論文研制的報警器的基礎上，能夠再做適宜的功效擴展，使溫度報警器的功效更加完善，安全性更高，使用更加方便等。為了能夠進一步提