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1、基于89C52单片机无线火灾检测与报警系统摘 要：随着社会科学技术以及工业技术的革新和发展，单片机日益成为了工业工控、人工智能、设备终端等场所用来控制的芯片。在21世纪，工业智能自动化的背景下，智能自动显然成为了人们节省劳动力、足不出户便能知晓天下事。然而在在大中小城市，房地产建筑开发商如雨后春笋，面临的是高层建筑住宅区。火灾报警系统起到了提前侦测、预知，从而有效减少乃至杜绝隐患安全成为了当前高层住宅的居民们所关切的问题。本次设计作品，火灾检测报警系统，利用高度集成的单片机作为主控制芯片进行实时监控。火灾检测是利用检测芯片，利用单片机来控制系统，具有较好的稳定性和检测快速性，52单片机通过外拓
2、8位A/D转化芯片。利用传感器检测温度、空气中的碳离子浓度，同时由于本次设计模拟的是高层建筑，仅仅只有报警功能也是远远不够，模拟窗户自动开启，由于现代建筑的窗户都是以玻璃为主，而出现火灾的时候，人们去打开窗户又会浪费逃生时间。火灾报警系统被用于多个工业场合，高温加工工厂、地下车库、体育馆、具名住宅等。然而随着火灾报警系统完善和日新月异的技术发展，火灾报警系统作为具有提前预知功能的系统而对于公共事业或者工业生产，避免火灾隐患事故，保障生命财产安全显得尤其重要。关键字：单片机；火灾报警系统；温度检测；A/D芯片Abstract：With the reform and development of
3、social science and technology and industrial technology,single - chip microcomputer has increasingly become the industrial control, artificial intelligence, terminal equipment and other places used to control chip.In twenty-first Century, under the background of industrial intelligent automation, in
4、telligent automatic obviously become the people to save labor force , remain within doors can know everything in the world. However, in the big and medium cities, real estate developers all spring ing up.which is facing the residential high-rise building. Fire alarm system also played early detectio
5、n, predict, so as to effectively reduce or even eliminate the hidden trouble of safety has become the current high-rise housing residents concerns.This design works, fire detection and alarm system, the use of highly integrated single chip microcomputer of 51as the main control chip for real-time mo
6、nitoring The fire detection is used of detection , using SCM to control the system, has good stability and fast detection, 51 micro controller through the extension of 8 bit A/D transformation chip. The use of carbon ion concentration sensor for the detection of temperature, in the air, at the same
7、time as the simulation of the design of the high-rise building, only alarm function is far from enough, the simulation window automatically opens, because modern building window is to the glass, when the fire happen ,it is waste people time to open the window .Fire alarm system is used for a plurali
8、ty of industrial applications, high temperature processing plants, underground garage, gymnasium, residential. However, along with the technical development of fire alarm system to improve and change rapidly, the fire alarm system as a system in advance of the function for public or industrial produ
9、ction, avoid the hidden trouble of fire accidents, protect life and property safety is particularly important.Keyword: MCU; Fire alarm system; Temperature detection; A/D chip设计说明在我们的生活之中，火灾这样的安全隐患问题，常常被人们所忽略，特别是针对高层建筑的居民们，从而造成了生命安全和财产损失。于是，从早期便引入了火灾报警系统，随着社会工业自动化的发展，火宅报警系统日益完善和检测精确。在控制成本却能够实现火灾功能保护的
10、情况下，引入单片机作为火灾报警系统的主控制芯片，设计的火灾报警系统使用的是AT公司的89C52单片机,通过传感器检测到的温度变化、烟雾颗粒离子浓度值。A/D模数芯片将采集回来的数据进行转换，根据设定的基准值和采集回来的值进行比较，然后启动52芯片是否发出报警信号进行声光报警。同时启动GSM900A无线收发信息模块，根据从52单片机读取回来的信号，确认接收信号后，发送信息以短信方式发送到手机上面，通知房主。从而及时的降低火灾失控的情况，减少财产损失和保障生命安全。通过软硬件调试，这个系统，都能够多次的执行相应工作，同时长时间可以保持低功耗的一个状，具有稳定性和时效性的功能，也越来越方便的运用到生
11、活中的这些实物控制器件上面。关键词：单片机，89C52，GSM900，声光报警1 引 言1.1 研究背景工业时代的迅捷发展，带动了各行各业的产业发展。然而随着工业布局的增大，却会带来负面以及各种安全隐患。当公共事业，居民住宅、医院、大商场等大型建筑的兴建，而这些场所聚集了大多数的人。那么，保障这些人的人身安全和财产安全，将引起重视。于是，针对今年来建筑物火灾造成大面积烧毁和人员伤亡的事件。引入的火灾报警系统，其智能自动，有效的为人们带来了福音，减少了因火灾引起的事故。早在早期，就有针对火灾隐患的报警系统，但是并不完善，而随着工业时代的发展，火灾报警系统也有了新的变化和精确度。而日前，我国已经拥
12、有自主研发的火灾报警系统，并运用于多个场所，让人们会火灾具有预知的功能，从而减少火灾带来的生命财产损失。因此，为了有更加完善的火灾报警系统，我国应该不断地提高科研创新，研发出先进前缘沿的系统。 而现在，随着房地产建筑商，高层建筑住宅业也存在了安全隐患，常常出现的高层建筑火灾屡见不鲜，让许多位高临下的住户们时常不安。如果每天要出门上班的你，家里出了什么事情自己也不知道。应运而生的是这么一款烟雾报警系统，能够及时的监测房子是否出现烟雾问题，并及时可靠的通知到户主。单片机也因为能够实现这样的功能，从而在市场上能够不断的收到消费者的好评。然而，这只是单片机的冰山一角，只要你能想得到的单片机几乎都可以帮
13、你实现。1.2 研究目的与意义出于研究一款实用型的产品，烟雾自动报警系统，虽然这类似的产品在市场上已经有相关的产品出现，因为出于实际用途同时增加比较全面的功能考虑，降低生产成本，我认为此课题的研仍然有重要的实际意义。随着社会日益的发展，在大中小城市，房地产建筑开发商如雨后春笋，面临的是高层建筑住宅区，而高层建筑就决定了安全系数的减少，高层住宅经常出现火灾事情，造成居民逃生，或者未能及时发现烟雾报警从而造成火灾出现，以致火灾失控局面，火灾蔓延，造成财产、生命安全没有保障。为了能够让居民生活有更适合、安全的环境而在这样的发展的社会环境，那么从住宅区入手，能够设计生产一款可靠、安全的产品能够及时发现
14、烟雾，避免火灾事故的出现就显得尤其重要。1.2.1 国内外研究情况 1.2.1.1国内研究情况分析在我国，早期的火灾报警系统，功能单一，火灾报警系统欠缺完善。而装设火灾自动报警技术为核心的建筑消防系统，是为了提前侦测灾情的重要保障。随着社会的工业的发展，那么要保证跟得上工业需求，因此，我国就必须在这上面进行相应的创新，只有这样才能够让本来不及发达国家的技术要求的弱项得到提高和发展，因此把握好我国现阶段的发展前景显得相当重要，并且通过技术创新，改善当前不足于满足社会工业需求得到技术情况，从而做出优秀的设计和作品。处于工业初级发展的阶段，工业智能系统的不完善和相对落后，也带来了一系列的问题。而针对
15、软件和硬件开发的应用设计也相对较少，一来缺乏经验，所以追根到底是因为我国处于工业发展的初期，需要整改在烟雾火宅系统上的事情也相对较多，因此，在一个大的背景下，发展工业并提高火灾报警功能则显得尤其重要，因此对大型控制软件、硬件的开发需要投资更大的力度，这样可以让火灾报警更为准确和减少其他外界环境干扰，利用现有的设备探测的参数。从而尽量避免可能发生的火灾情况，把损坏减少到最低。近年来，我国在火灾报警系统上也加大了投资研发力度。由于火灾报警系统的功能多样化、灵敏化对采集火灾信息显得尤其重要，从而满足人们的需求和在功能上有所提高。国内自主研发生产的火灾自动烟雾报警系统，在控制技术和成本上都得到了跨越性
16、的发展。但是，一些不可估测的因素也会成为监测上的一个难点。人类的智慧，造就了今天世界的迅速发展。科学杂志记载了1847年世界上前所未有的第一台火灾报警发明者是来自美国缅因大学教授Farmer，该设备将用于城市火灾监测之用，并于1852年在波士顿正式试用，从此之后，火灾报警也上了一个新的台阶，带动了工业的发展，活跃了机器生产的大时代。1.2.1.2国外研究情况国外研发较为成功例子也很多，追溯到19世纪末，来自欧洲的国家由于当时的工业也相对发达，因此投入到工业上使用而研发出来的火灾探测器也多种多样。我们都知道，科学一直在进步，也一直在发展，因为我们的科学家从没有停止探究的步伐，在20世纪初期，定温
17、火灾装置也得到了完善和改进。新产品的出现替代了老的产品，也让工业控制上多了许多可能，其中，新型的低熔金属探测器也因此得到了开发利用，随着工业社会的发展，那些不确定的越来因素和复杂的电路结构，19世纪前期的监测产品也难以再适应当前的需求，所以，有待研发列具有多功能的产品，只有这样才可以促进的社会的发展和进步。但是火灾感烟雾探测型大力发展，直到20世纪，以总线制火灾自动报警系统成为当前的主流，产品设计和功能都有质的飞跃，具有安装调试容易，维修费用减少，同时能够精确的判断故障地点。2 火灾报警系统的整体设计概况2.1 系统总体方案本次设计，是基于AT89C52单片机的火灾烟雾报警系统，以检测环境温度
18、以及周围环境的烟雾浓度作为监测控制对象，并实现时限报警功能。监测芯片由DS1820温度传感器和MC16648离子检测芯片。DS18B20具有检测精确、误差小，MC16648检测范围大，很小的烟雾浓度都可以检测出来。主控制芯片AT89C52单片机通过根据检测芯片采集到的数据，将模拟信号转换为数据信号，设定要报警的临界值，如果温度火灾浓度超过了该值，那么就报警，声音报警器发出声音报警，同时灯光闪烁方式向外界传播，同时启动无线通讯GSM900模块，开启GSM连接到网络，启动发送指令，向指定的手机号码发送短信信息，从而及时通知房子的主人，进而作好安全防护措施，把损失和伤害降到最低。设计该方案，首先需要
19、综合考虑系统整体功能的实现，以及各个功能之间可能出现的干扰又应做何调整。其次要评估制作成本，合理的利用芯片资源，搭建可行的外围器件。2.2 系统的基本组成结构2.2.1 基本功能该系统将实现如下功能： （1）温度检测。 （2）烟雾浓度检测。 （3）GSM900无线发送短信。(4) 数据处理。2.2.2 AT89C52单片机最小系统 AT89C52单片机的最小系统，以及涉及外围器件的硬件引脚连接图。由复位电路，晶振电路构成了52单片机的最小系统。复位电路，是为了确保电路的能够正常工作。该复位电路是按键复位，VCC上电的时候，C0在充电，而电压加在10K电阻的两端，使得单片机发生复位，几个毫秒之后
20、，C0电容充满电，这个过程十分短暂，此时10K电阻上的电流下降为0，使得单片机可以正常工作。按键复位，手动按下KEY1，改工作期间，C0开始放电，KEY2如果松开，C0再次恢复充电，并且这个充电过程十分短暂，此刻，10K电阻上又出现电压，因此单片机恢复复位，在几个毫秒之后，单片机正常工作。单片机最小系统如下图2.1所示。图2.1 单片机最小系统2.2.3 温度检测模 作为一款常用的温度检测芯片，DS18B20温度传感器，有着以下几个优势：模块体积小，硬件拓展开销少，高效抗干扰，数据精度高等特点；同时DS18B20接线便捷，一根数据线，和两根地线和VCC。应用于多种场合，可以防摔防撞，稳定性较好
21、，使用方便，具有多种封装样式，较多用在小空间和隐秘处，检测设备温度和环境温度，集成到数字测温等。DS18B20传感器上电会自动检测周围环境温度，无须给DS18B20一个初值，但是在采集温度的过程中，在程序里面会设定一个上限值，如果温度超过这个上限值将把相应的标志位置1,启动声光模块，发出声光报警。通过软硬件的调试，从LCD上显示的为常温下的温度，由于DS18B20采集温度具有精确性和实时性，只要稍稍用手接触DS18B20就可以看到LCD上显示的温度值发生变化。温度检测控制电路如下图2.2所示。图2.2 DS18B20与52单片机接线图2.2.4 烟雾浓度检测模块通过MC14468离子检测芯片采
22、集空气中的烟雾浓度含量，首先，在空气正常符合的条件下采集一次空气中的烟雾浓度含量作为参考值设定值，采集回来的数据会显示在LCD液晶显示屏上，并记录该数值。把MC14468离子检测芯片放置到需要检测的环境中，在LCD显示屏幕上观察采集回来的烟雾浓度含量是否超出原先在空气正常符合的环境中采集到的离子浓度。如果超出设定值，那么系统也会启动声光模块，发出声光报警，MC14468典型电路接线如下图2.3所示。图2.3 MC14468电路接线图2.2.5 液晶电路Lcd1602的电路连接较简单，D0到D7数据采集口，连接51单片机的P0.0到P0.7口，P0口是三态双向口，可以做数据地址，也可以做通讯地址
23、，在与LCD1602的连接用到了P0口的数据地址功能，但是由于P0口的驱动电流较小，因此外接外围设备的时候需要上拉电阻，通常采用灌电流的方式。而使用LCD1602只是起到一个外部操作人机观察界面，液晶上显示出来的数据是从单片机上读取到的，而单片机读取的数据，是从外围器件DS18B20温度传感器、MC14468烟雾传感器采集回来的环境值。而这些数据经过相应的转换芯以及内部处理，最终会将数据会在LCD1602液晶显示屏上显示出来。LCD1602电路接线如下图2.4所示。图2.4 液晶显示电路图2.2.6 ADC0809电路接线数模转换芯片ADC0809，由于ADC0809需要一个工作时钟才可以进行
24、正常工作。CLOCK时钟口，可以使用硬件时钟或者软件时钟，而时钟反复震荡的这个过程，模拟晶振的工作过程，需要将CLOCK在一个较短的时间内周期性的变化，这样则模拟了相当于给ADC0809一个时钟频率，从而其可以正常有续的工作。数据输出口OUT1到OUT7，接到P1口的P1.0到P1.7，而经过模数转化完数据会传输到P1口。ADC0809电路接线如下图2.5所示。图2.5 ADC0809电路接线2.2.7 蜂鸣器声光模块 蜂鸣器低电平触发，BEEP，通过PNP三极管，饱和导通，BEEP引脚接单片机的P2.3引脚。当单片机数据处理的时候，响应报警保护的信号，启动声音报警会把P2.3引脚拉低，也就是
25、低电平的时候触发，BEEP被拉低，则蜂鸣器发出声音。同时，LED也会闪烁不停。示意此刻的温度情况，或者烟雾浓度情况已经超出额定值，从而启动报警功能。用这样的一种方式来通知周围的人们，这样可以起到让未引起注意的人们进入状态，意识到当前的危险情况。并因此通过一些办法处理问题。 图2.6 蜂鸣器声光报警电路2.2.8 GSM900无线传输电路2.2.8.1 GSM的含义 GSM英文名为：Global system for mobile communications，中文名字为全球移动通讯系统，广义为人们所说的全球通。该技术源自于欧洲的移动通讯技术标准。开发的该通讯技术，在全球范围内可以公共该标准，也
26、就意味着任何一部手机无论是那个国家生产的都可以在全球范围内使用、联网。在我国，中国移动、中国联通各自有一个GSM网络，作为世界上最大的移动通讯之一，在我国使用的频道主要是GSM 900：900MHZ、GSM1800：1800MHZ以及GSM-1900：1900MHZ等频道。GSM已是一种比较成熟的技术，在世界范围内也广泛的使用这GSM900MHZ等频段的网络。实现的无线网络覆盖的区域也相当广，能够满足各种即时通讯。2.2.8.2 实现功能接收单片机的指令，GSM900A对外界设备发出短信、或者进行呼叫对方设备。因此使用GSM900A，则将会方便于数据通讯，同时实现远距离的传输数据。传输的信号是
27、GSM的电路如下图2.7所示。图2.7 GSM模块电路2.2.8.3 AT89C52单片机烟雾报警系统整体电路通过对每一个独立硬件模块的测试，并编写软件实现其功能。在调试过程中，进行改进，对部分功能难以实现，或者出现干扰的情况进行排除问题，针对每一部分的模块，温度检测、烟雾检测、蜂鸣器报警声光闪烁、GSM900通讯系统、供电电源灯模块进行测试、评估，以及搭建电路中所需用到的最基本的电容、电阻选取，从而确保模块电路的基本功能可行性。如下图2.8所示。图2.8 系统整体电路3 系统主要控制芯片介绍3.1 AT89C52单片机介绍3.1.1 主要实现功能 AT89C52是一款低功耗、抗干扰的单片机，
28、时钟选择有常用的11.0592MHZ,也有12MHZ和6MHZ以及其他的时钟源时钟可用。而该单片机也有以下几个主要特点： （1）工作电压：5.5V3.3V和3.8V2.0V。 （2）工作频率：040MHz。 （3）内部存储8K字节，片上RAM集成512字节。 （4）单片机P1/P2/P3/P4I/O口，是准双向口。而 P0口是漏极开路输出，如果是在总线扩展，无须外加上拉电阻；如果是作为普通I/O口，则需加上拉330欧姆或者1K电阻。 （5）集成的ISP在线可编程系统，仅用串口，用MAX转TTL电平，把相应的管脚RXD、TXD、GND，接到ST89C52单片机上的 RXD、TXD、GND就可以进
29、行在线程序烧录。 （6）具有EEPROM功能以及具有watch dog。 （7）有定时器T0、T1、T2三种模式。 （8）外部中断2路，低电平触发或者下降沿中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。 （9）通用异步串行口（UART），还可以用定时器软件实现多个UART。 （19）工作温度：-40+85（工业级）/075（商业级）。 （11）89C52支持工作断电后可以用外部中断唤醒，并且功耗较低。因此也广泛使用在小型供电系统。3.1.2 P3口复用特殊功能 （1） P3.1/TXD,P3.2/RXD。（2） INT0/INT1外部中断，T0/T1定时器。（3） 外部数据
30、存储器写选通为P3.7。（4） RST/9引脚：复位引脚，按键按下重新初始化，程序重新执行。（5） ALE/ 30引脚：用于访问外部程序存储器，锁存低8位信号。并且如果用在Flash编程时，该引脚可以用作编程输入脉冲。（6） 外部定时或时钟，可以让ALE以输出晶振/6的固定频率输出脉冲。当访问外部存储的数据时，其脉冲是以直接跳出作为相应内部定时的作用，因此，根据操作情况而定，通常没有进行外部存储操作的时候，可以将地址为8EH的SFR的第0位置高电平，这样ALE将操作无效。根据89C52芯片 的设计方式，只有在执行MOVX/MOV指令才为有效，其他情况则微置高电平。并且，该位地址即使SFR为0，
31、处于外部模式的时候则不具备此功能。（7） VPP/31引脚：需要接地，使能引脚。读取程序存储指令是从0000H到FFFFH读走数据。（8） XTAL1/19引脚：是振荡器反相放大器和内部产生时钟的输入端。XTAL2/18引脚：振荡器反相放大器的输入端。（9） SFR寄存器，对于AT89C52该特殊寄存器，数据存储中的地址值，都有相应的定义。而介于80HFFH之间的128个字节其中有一部分未定义。因此，如果没有进行定义的单元地址是不能进行单元操作以及读写工作。如果在操作过程中，也不可以对该类单元进行强制操作，因为这样将无法读出正确的数据来，因为此刻无论读出的数据，还是写入的数据都可能不是准确的值
32、，或者说是有效的数据。而这些尚未定义的单位位地址，根据生存该芯片的公司，也已经在功能上为在未来可能增加新的其他工作模式来定义这些地址。因此，在开发的过程中也应该遵守以下的开发原则，要保证这些未定义的单元地址的数值总是为0。（10） AT89C52定时器T1/计数器T1之外，还增加一个一个定时器/计数器2,定时器/计数器2是16位方式，T2CON决定控制位，T2MOD决定其状态。3.2 MC14468介绍3.2.1 低功耗CMOS离子感烟 MC14468是一款离子型烟雾检测芯片MC14468,工作耗电低，常用于工厂、办公场所、公共场所等地方。该芯片具有检测精度好和可以检测较小的烟雾浓度变化情况，
33、MC14468是一款内部集成计较出路的芯片，采集周围环境的浓度实时性效果较好，对周围空气具有监测的作用，当周围环境的烟雾浓度进行实时记录，并将检测到的烟雾离子浓度采样、处理，并根据基准值大小进行比较，如果浓度过大，则发出报警。电路设计也有它的局限性所在，因此该芯片的内部电路、或者比较也好，都能够改变外部元件改变相应的输入信号检测，而会检测一个输出口的值，因为这个也就是内部需要动作、或者会相应的值。烟雾检测器是来自国外的一款感烟的检测芯片，少数的外部元件就可以实现烟雾检测，简单常用，并且检测结果准确性高，精度好。也有以下几个特点： （1）内置高输入阻抗的场效应管和比较器。（2）内含压电式蜂呜器的
34、驱动电路。（3）探测信号输入端具有保护二极管。（4）探测阀值即灵敏度可通过电阻进行设置。MC14468还具有一个I/O脚，允许40个报警单元相互连接在一起，组成一个多点报警区域系统，由芯片的相应的引脚可以知道，从内部芯片所设置的相应输出和具有的功能。烟雾报警芯片所具有的功能，锁存、起振振荡器、定时功能以及控制作用。烟雾检测外部浓度，往往会有一个内部周期，而周期时间也有一个大约不变的时间。在这个周期内完成一次烟雾浓度采集。然而每隔固定周期内部电路会自动检测电池电压大小，从而排除由于外界的干扰而影响数据采集和输出有效电平。图3.1 MC14468 典型接线图3.3 GSM900A介绍3.3.1 G
35、SM900MHZ频段GSM900MHz频段双工间隔为45MHz，有效带宽为25MHz，124个载频，每个载频8个信道。GSM900 ：上行890-915MHZ；下行935-960MHZ,GSM最先实现的频段，也是使用最广的频段,900MHz扩展频段，中国GSM900使用频率。（1）中国移动：上行频段：890-909 MHz，下行频段：935-954 Mhz。（2）中国联通：上行频段：909-915MHZ,下行频段：954-960MHZ.（3）探DCS1800MHZ频段。（4）探测阀值即灵敏度可通过电阻进行设置。GSM 1800MHz频段双工间隔为95MHz，有效带宽为75MHz，374个载频，
36、每个载频8个信道。GSM1800 ：上行（MHz）1710-1785；下行（MHz）1805-1880（适用于对信道容量需求大的市场，应用范围仅次于900M。）中国DCS1800使用频率：（1）中国移动：上行频段：1710-1720 MHz，下行频段：1805-1815 MHZ。（2）中国联通：上行频段：1745-1755 Mhz ，下行频段：1840-1850 MHZ。3.4 ADC0809介绍 数模转换芯片ADC0809是美国半导体公司CMOS工艺生存具有8通道，是一种8位逐次逼近式A/D模数转换器。芯片内部集成了一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号
37、中的某一地址进行A/D转换。3.4.1 主要特性（1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。（2） 具有转换起停控制端，转换时间为也只有一百微妙左右。（3） 单个+5V电源供电。（4）模拟输入电压范围0+5V，无需零点和满刻度校准。（5）系统工作温度为-40+85摄氏度。（6）是一低功耗的芯片，约15mW。3.4.2 内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。外部特性，ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能： （1）IN0
38、IN7：8路模拟量输入端。 （2）2-12-8：8位数字量输出端。 （3）ADDA/B/C：决定地址位的选择，作为模数转换的数据口。用来选通8路中的一路。 （4）ALE：地址锁存允许信号，输入端，高电平有效。 （5）START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲，使其启动，脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换。 （6）EOC：A/D转换结束信号，在EOC持续为低电平时，数据仍然在继续转换，直到转换结束时，EOC输出高电平。 （7）OE：数据输出允许信号，输入端，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 （8）CLK：时钟脉冲输入端。要
39、求时钟频率不高于640KHz。 （9）REF（+）、REF（-）：基准电压。 （10）Vcc：电源，单一+5V。 （11）GND：地。3.4.3 工作过程首先输入3位地址，ADD A,ADD B,ADD C,用来决定的输入地址。并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中，选通8路作为该路的地址模拟输入到比较器。而START上升沿将逐次逼近寄存器复位，收到一个下降沿的时候启动 A/D转换，转换开始，EOC输出电平信号变低，同时A/D指示转换仍在进行，直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，并把转换的数据结果存入锁存器，并作用于中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的
40、数字量输出到数据总线上。而此时一个循环转换结束的数据 A/D转换后将相应的数据应及时传送给单片机进行处理。而等待解决的关键问题在于如何确认A/D转换的完成。为此可采用下述三种方式。（1）定时传送方式一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128s，相当于12MHz的TA89C52单片机共32个机器周期。这样，就可以为转换所需的短暂延时时间设置一个短暂的延时，同时可以保证在一次A/D转换完成的时候，数据转换工作已经结束，并启动数据开始进行传输。（2）查询方式检测EOC端口，可以查看EOC电平信号状态，查询是否已经完成转A/D转换，芯片ADC08
41、09，就可以通过这样的方式，判断转换完毕，并进行相应的数据传送。（3）中断方式以EOC信号，作为中断判断的请求信号，并根据检测到的EOC电平值，判断是否转换完毕，如果EOC返回的电平为低电平，则转换结束，并以中断方式进行数据传送。所以，定时传送方式、查询方式、中断方式，都是根据转换如果完成，即可通过指令进行数据传送。首先发送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，单片机就可以接收信号。4 系统的硬件设计4.1 系统硬件设计框架针对该毕业课题的硬件设计，进行对比了AT89C52、德州仪器公司（TI）的MSP430G2553以及PIC等几款芯片。MSP430是一款八位的芯片
42、，内置AD10路的模拟转换通道，在运行上MSP430速度较快，同时也是一款低功耗的芯片，相对来说，也是具有优势。MICROCHIP公司PIC10是一款8位的单片机，内部高度集成，同时价格也相对比较低廉，是一款对控制要求精度不高的场合可以采用。而AT89C52是ATmel公司在80-90年代开发的数据处理芯片，89C52也是一款8位芯片，同时由于具有丰富的引脚口以及P3管脚的功能复用管脚，所以适合用于控制外围设备上由于有丰富的引脚口，而这一点上，在控制成本的基础上，MSP430和PIC10却没有足够多的引脚可以控制故可以和外部设备进行更多电气上的联系，同时，89C52这款芯片的价格也是比较低廉，
43、在目前市场上容易获得。因此本次设计，选择了ATmel公司的89C52作为本次火灾系统的主要的控制芯片，并对本次需要实现的功能模块进行硬件框架设计以及硬件电路设计。4.1.1 围绕火灾自动报警系统组成部分（1） 温度采集：DS18B20温度传感器，具有灵敏度高，数据精确等优势该传感器可以准确有效的采集周围环境中的温度情况。通常DS18B20有三根线，中间的一根是数据输出口，与89C51单片机的P2.2端口连接，而单片机将DS18B20采集周围环境的温度通过P2.2端口输入到单片机，并把P2.2端口读取字节，8个字节为1位，8位采集完毕，内部设置全局变量把8位数据读走。（2） 烟雾浓度采集：感烟型
44、检测芯片，MC14468离子芯片，检测效果好，能够精密的检测到较小的烟雾浓度变化值。由于该芯片也有相应的典型电路，因此在电路设计上，也不用走弯路，根据典型电路，与单片机相应的I/O控制口连接，并测试验证电路的可行性。（3） GSM900A通讯：利用完整的通讯模块，该模块是PCB板贴片，电源供电的滤波、滤除噪音，从而得到稳定的电源电压。通讯过程中GSM天线的发射出的天线信号是否稳定以及信号强度。GSM900A允许硬件流控通过，RTS/CTS信号来实现，当接受数据缓存快满的时候，模块把CTS信号设置为无效，同时数据传输被暂停。直到当模块接受的缓存可以用来接收更多的数据信号的时候，CTS被重新设置为
45、有效位。412整体设计通过模块测试、分析，整合了温度传感器检测模块、烟雾传感器模块、GSM900模块、液晶显示屏、声光报警模块、供电电源模块等。系统整体设计结构如下图4.1所示。温度检测图4.1 系统总体结构原理图4.2 系统硬件设计过程分析在完成毕业设计作品的期间，根据任务书的需求，进行了硬件电路的设计，同时要保证设计电路的可行性。首先，单片机的电源模块，供电的稳定性是整体功能能够实现的前提和基本。电源模块，利用提供供电电芯电池电压经保护板升压之后的输出电压稳压5V。在设计的模块中，需要5V供电的模块有AT89C52单片机最小系统供电、LCD液晶屏供电、DS18B20温度传感器供电、MC14
46、468烟雾检测传感器的供电、以及GSM900的供电。因此，保证供电电压的稳定性至关重要。在设计的最初时，由于降压到5V的电压并不是很稳定。电池电压充满或者欠压的时候，当出现LCD液晶供电不正常，也就是屏幕的灯会出现很亮或者很暗，每当出现这种情况，我就会用万用表测量电池的电压以及输出的升压电压是否为5V，测量结果显示，输出电压并非是一直是一个稳定值。在电池电压过高或者过低的时候，输出5V电压都会有偏低的情况出现，会造成输5V电压出现震荡。在设计过程中，在LCD的A、K都用5V供电的时候，LCD始终无法在屏幕上显示出数值，也就是说，5V给A、K这两个引脚的时候，LCD出现工作异常的情况，也就是液晶
47、屏幕灯灯的颜色发黄、无法显示数值。一开始，我以为这是LCD是否是自身的问题，或者是LCD已经损坏，但是我重新拿了一款好的LCD显示屏，但是结果还是一样，于是，我排除了LCD损坏的可能，进行其他可能出现的问题进行排疑。首先，我以常理推测，在家里用的灯具，会因为使用时间过久而变得暗黄，而液晶显示屏是否也会出现同样的情况呢？于是，我把接好在LCD的A引脚的电阻更换为几种不同的阻值1k、3.3k、330欧姆等，但是LCD显示屏还是没有变化，于是排除是电阻的影响。既然电阻不影响，那么电流和电压是否影响呢？因为一般会影响用电器的除了其他外部损坏之外，会影响其功能的电流、电压自然不能排除。于是带着这样的疑问
48、，首先我把稳压电源串如二极管IN4007，这样电压经过IN4007之后就会有一个压降，于是我得到了4.5V的电压。观察LCD，屏幕不会显得那么发黄了，同时还隐隐约约有数值浮现在屏幕上，但是却难以分辨出来。发现这种情况后，我似乎看到了一些希望，于是，我增加了两个二极管，最后把电压降到了3.4V左右，这样LCD液晶A、K两端的供电变成3.4V，观察现象，此时在LCD上面清晰的显示出数值，同时，我轻轻的触摸DS18B20，可以在上很好的观察到数据的变化。4.2.1 硬件电路搭建实物图过程在硬件电路的设计过程中，根据设计好的电路图，在空板上面规划好原件放置位置，供电电源的选择，以及电路线路的走线都进行了规划，同时，在完成作品的期间，我记录了制作的过程步骤，并记录如下图所示。图4.1 制作前空板 图4.2 制作材料清单
