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1、目录1 绪论11.1 选题目的及意义11.2 技术发展概况11.3系统简介22 方案设计32.1 方案选择与论证32.1.1 煤气检测传感器选择32.1.2 温湿度检测传感器选择32.1.3 核心控制器选择32.2 设计方案43 电路设计53.1 电路设计应用环境53.2 一氧化碳浓度检测63.2.1 MQ-6简介63.2.2 A/D转换器73.2.3 一氧化碳浓度检测电路83.3 温湿度检测93.4 单片机控制103.4.1 单片机简介103.4.2 单片机时钟电路123.4.3 单片机复位电路133.4.4控制电路设计143.5 显示电路153.6拨号报警电路163.6.1 DTMF信号1
2、63.6.2 MT8880简介173.6.3 拨号报警电路设计173.7 声光报警电路183.8 电源电路184 软件程序设计204.1 程序设计应用环境简介204.2 设计流程214.2.1 读取温湿度数据224.2.2 液晶送显程序设计254.2.3 读取A/D数据284.2.4 读取按键值294.2.5 拨号报警程序设计295技术经济分析326总结33致谢34参考文献35附录A36附录B43附录C51摘要 随着人们生活水平的提高,全装修住宅的日益扩展,其室内环境质量控制越来越引起社会各界的广泛关注。同时人们也需要安全、舒适的家居。现市场也有对室内环境的检测仪器,但存在有体积大、价格贵、功
3、能少等原因,根据市场调查非常需要家居用室内安全、温湿度和室内燃气的检测。设计的室内多功能检测仪是以AT89S51单片机为控制器，通过传感器采集室内可燃气体浓度，甲烷温湿度等信息。当达到警戒值时，能够及时的进行声光报警和拨号报警，并在显示器上显示气体浓度和温湿度从而能够保护人身财产安全。设计的系统功能齐全、灵敏度高、实用性强。关键字：单片机；多功能检测仪；拨号报警；声光报警AbstractAs people living standard rise, all of the residence decorate the indoor environment, expanding quality c
4、ontrol more and cause of social concern. Meanwhile people also need safe and comfortable home. Now the market but also to the indoor environment of the testing instrument, but there are big volume, price your, function and other reasons, less according to the market research very need household USES
5、 indoor security, temperature, humidity and indoor gas detection. The interior design is based on AT89S51 multi-function detector for controller, through the MQ-6 sensor and temperature and humidity sensor to detect indoor combustible gas concentration and temperature and humidity conditions. When t
6、he combustible gas concentration and temperature and humidity value over secure value, can in time through the LCD1602 LCD display concentration and temperature and humidity, meanwhile, sound and light alarm and dial up alarm function. The design of the system function to be complete, high sensitivi
7、ty, the function is strong. Key word: AT89S51; Multi-functional detector; Dial-up alarm; LCD1602; Sound and light alarm 1 绪论1.1 选题目的及意义在当今社会发展中现代化的发展给人类带来了很大的方便，室内煤气、温湿度等问题受到人们关注。据有关专家介绍，使用燃气泄漏报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。燃气专家指出，燃气泄漏或废气排放而大量产生的一氧化碳是燃气中毒事响应的根源，如采有用燃气泄漏报警器就能得到及时的警示。有关部门经长期测试同样得出结论，燃气报警器防止一氧化碳中
8、毒事故发生的有效率达95%以上。温湿度在不同季节的变化，都与我们的健康息息相关。研究结果表明：人体适宜的健康温度为18-25，健康湿度为40-70RH，在此环境下人体感觉最舒适而在温度介于24-30，湿度小于60时，人体感觉热而不闷；在温度高于80，湿度大于70时，人体感觉闷热；在温度高于36，湿度大于80时，人体感觉严重闷热，且发汗机制受阻，容易因体内蓄积大量的余热而中暑；工作出错率比平时高十倍，意外工伤事故比率上升。1.2 技术发展概况随着国民生活水平的不断提高和安全防范意识的逐步增强，人们开始越来越关心自己的居住环境，不仅要求家居环境的人性化和舒适化，而且对智能化和安全化也提出了更高的要
9、求。相应的研究开发领域也应运而生，新技术、新产品层出不穷，室内防盗、火灾报警、煤气泄漏、水管爆裂等一系列存在不安全因素的相关产品都开始涌入市场。国外对温度环境控制技术研究较早，始于20世纪80年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温度控制技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温室控制技术的基础上，才掌握了人工气候室内微机控制技术，该技术仅
10、限于温度、湿度和COZ浓度等单项环境因子的控制。我国温室设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。我国采用的气体检测仪，最初主要从国外进口，后来研制出了利用气敏半导体检测元件的仪表并逐渐发展应用到各种行业。国外从的20世纪30年代开始研究及开发气体传感器，且发展迅速，一方面是因为人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高; 另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法规的推动。据有关统计，美国1996年-2002年气体传感器年均增长率为27%30% o随着传感器生产工艺水平逐步提高，传感器进口小型化、集成度不断增大，使得气体检测仪器的体积也逐渐
11、变小，提高了气体检测仪器的便携性，更加利于生产、运输及市场推广1.3系统简介本系统可提高个人家庭住宅生活的安全舒适性。它是以单片机为核心。按实现功能主要包括：1） 主控制器模块，采用AT89S51单片机作为主控单元。2） 温湿度模块，它使用传感器DHT11采集温湿度数据。3） 气体检测模块，使用MQ-6传感器采集气体浓度。4） 声光报警模块，采用MT8880来进行报警处理。5） 液晶显示模块，采用LCD1602显示模块来显示。2 方案设计2.1 方案选择与论证2.1.1 煤气检测传感器选择方案一：用QM-N10气敏传感器作为探测头，它是一种新型的低功耗、高灵敏的气敏元件。和其他的气敏传感器一样
12、，QM-N10也有一个加热丝和一对探测电极，它是半导体N型材料制成的。利用QM-N10设计电路简单，具有很高的灵敏度，对探测气体是行之有效的，但是功能单一，所以不能采用。方案二：采用MQ-6气敏传感器。MQ-6对液化气、丁烷、丙烷有较高的灵敏度，对乙醇蒸汽、烟雾几乎不响应，具有快速的响应回复特性，寿命长，稳定性可靠，驱动电路简单，适合于家庭或工业上对LPG、丁烷、丙烷、LNG的检测装置。通过以上比较，由于在家庭厨房，可能会有蒸汽和烟雾等，而MQ-6对于这些干扰的抵抗能力比较强，所以本设计采用MQ-6传感器。2.1.2 温湿度检测传感器选择方案一：采用分立器件搭建电路。分别采用温度传感器和湿度传
13、感器作为测量温湿度的器件，单片机分别读取温度与湿度后送显示。这种方法电路复杂，而且需要用AD转换期间，增加了编程的复杂性，而且器件多，给电路板的焊接与调试等都造成了更大的不便，同时也增加了系统的成本。方案二：采用温湿度一体数字传感器芯片。此方案既可以减小外界对系统的干扰，又可以兼顾系统的成本，且完全可达到测量要求。而且数字式传感器内部自带AD转换，输出直接为数字量，可直接被单片机读取，简化了电路，也简化了系统的程序。综合以上分析与比较，采用第二种设计方案。2.1.3 核心控制器选择对于控制芯片常用的可以选择的有CPLD器件和单片机。CPLD器件：采用CPLD器件设计起来结构清晰，各个模块从硬件
14、上设计起来相对简单，控制与显示模块间的连接也会比较方便，但是考虑到本设计的特点，EDA在功能扩展上比较受限制，而且CPLD占用的资源也相对多一些，从成本上来讲，用可编程逻辑器件来设计没有什么优势。单机片：单片机有丰富的中断源，方便本实验的设计，它的准确度相当高，并且C语言和汇编兼容的编程环境也很方便来实现一些调用。I/O口功能也比较强大，方便使用，方便对设计进行扩展，使设计更加完善，成本也相对低一些，虽然在控制与显示的结合上有些复杂，但和前者相比用单片机设计还是比较可行的。综上比较，本设计选用单片机作为控制芯片。2.2 设计方案 本设计以AT89S51单片机为核心控制器，通过MQ-2来检测一氧
15、化碳浓度，并通过A/D转换器将其浓度电信号转换为可以被单片机识别的数字量，单片机将其处理后送液晶显示器显示，同时判断其是否超出安全值，超出安全值时启动声光报警功能，并通过拨号电路实现拨号报警功能。拨号报警使用的电话号码可以通过按键来设定。系统还具有检测环境中温湿度的功能，并将温湿度值通过液晶显示器进行显示。系统设计方框图如图2-1所示。一氧化碳浓度检测温湿度检测AT89S51单片机液晶显示电路拨号报警电路按键设定号码声光报警电路图2-1 系统设计方框图Figure 2-1 system design charts3 电路设计3.1 电路设计应用环境PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出
16、的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，几乎所有的电子公司都要用到它。早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的PROTEL已发展到PROTEL99（网络上可下载到它的测试板），是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路
17、与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB100布通率。进行原理图设计步骤：一、新建设计数据库文件。双击Protel图标，点击File(文件)中new项，新建设计数据库。在Browse选项中选取需要存储的文件夹，然后点击OK即可建立自己的设计数据库。 二、打开和管理设计数据库。Protel 99 包括许多设计例子，选择文件打开
18、菜单Design Explorer 99Example folder，点击photoplotter.ddb文件，左侧窗口呈现树状结构。点Photohead.pcb 文件，PCB版图将出现，点Photohead.prj，原理图管理文件将被打开。关闭文件，可以用鼠标右键，选择Close，也可以用CTRL+F4来关闭。三、原理图连线设计。利用Protel所提供的各种工具、命令进行画图工作，将事先放置好的元器件用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，布线结束后，一张完整的电路原理图基本完成。四、检查原理图电性能可靠性。打开设计数据库，点取文件夹下的.prj后缀原理图设计窗口，Protel99可以帮助
19、我们进行电气规则检查选择Tools下面的ERC，在“Rule Matrix”中选择要进行电气检查的项目，设置好各项后，在“Setup Electrical Rlues Check”对话框上选择“OK”即可运行电气规则检查，检查结果将被显示到界面上。Protel 99软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel 98大体相同，新增加了一些功能模块。Protel公司引进了德国INCASES公司的先进技术，在Protel99中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助设计员在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性。3.2 一氧化碳浓度检测3.2.1 MQ
20、-6简介MQ 系列气体传感器的敏感材料是活性很高的金属氧化物半导体。金属氧化物半导体在空气中被加热到一定温度时，氧原子被吸附在带负电荷的半导体表面，半导体表面的电子会被转移到吸附氧上，氧原子就变成了氧负离子，同时在半导体表面形成一个正的空间电荷层，导致表面势垒升高，从而阻碍电子流动。在敏感材料内部，自由电子必须穿过金属氧化物半导体微晶粒的结合部位（晶界）才能形成电流。由氧吸附产生的势垒同样存在于晶界而阻碍电子的自由流动，传感器的电阻即缘于这种势垒。在工作条件下当传感器遇到还原性气体时，氧负离子因与还原性气体发生氧化还原反应而导致其表面浓度降低，势垒随之降低。导致传感器的阻值减小。在给定的工作条
21、件下和适当的气体浓度范围内，传感器的电阻值和还原性气体浓度之间的关系可近似由下面方程表示：Rs=ACRs ：传感器电阻；A ：常数；C:：气体浓度；：Rs 曲线的斜率。 MQ-6对液化气、丁烷、丙烷有较高的灵敏度，对乙醇蒸汽、烟雾几乎不响应。使用于家庭或工业上，具有优良的抵抗乙醇蒸汽、烟雾干扰能力。它的标准工作条件如表3-1所示。表3-1 MQ-6标准工作条件符号参数名称技术条件备注Vc回路电压15AC/DCVH加热电压5.0V0.2VAC/DCRL负载电阻可调RH加热电阻313室温PH加热功耗900mW 图3-1 MQ-6外形及结构图FIG. 3-1 MQ - 6 appearance an
22、d structure 3.2.2 A/D转换器模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。由于实现这种转换的工作原理和采用工艺技术不同，因此生产出种类繁多的A/D转换芯片。A/D转换器按分辨率分为4位、6位、8位、10位、14位、16位和bcd码的31/2位、51/2位等。按照转换速度可分为超高速(转换时间330ns),次超高速(3303.3s),高速(转换时间3.3333s),低速(转换时间330s)等。A/D转换器按照转换原理可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器。所谓直接A/D转换器，是把模拟信号直接转换成数字信号，如逐次逼近型，并联比较型等
23、。其中逐次逼近型A/D转换器，易于用集成工艺实现，且能达到较高的分辨率和速度，故目前集成化A/D芯片采用逐次逼近型者多；间接A/D转换器是先把模拟量转换成中间量，然后再转换成数字量，如电压/时间转换型(积分型),电压/频率转换型，电压/脉宽转换型等。其中积分型A/D转换器电路简单，抗干扰能力强，切能作到高分辨率，但转换速度较慢。有些转换器还将多路开关。基准电压源。时钟电路。译码器和转换电路集成在一个芯片内，已超出了单纯A/D转换功能，使用十分方便。本设计中选用TLC549作为A/D转换器。TCL549是美国TI公司生产的8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DAT
24、A OUT三个引脚进行串行接口。TLC549具有4MHz的片内系统时钟和软、硬件空盒子电路，转换时间最长17us，40000次/s，总失调误差最大为0.5LSB，典型功耗值为6mW。TLC549采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，接地，-1V，可用于较小信号的采样。TCL549的极限参数如下：电源电压：6.5V；输入电压范围：0.3V-VCC+0.3V；输出电压范围：0.3V-VCC+0.3V；峰值输入电流（任一输入端）：10mA；总峰值输入电流（所有输入端）：30mA；TLC549引脚图如图3-2所示，图3-2 TLC549引脚图FIG. 3-2 meet pins
25、figure 引脚功能如下：REF+：正基准电压，通常取值为VCC；ANALOG IN：被转换的模拟信号输入端；REF-：负基准电压，通常接地；GND：模拟信号和数字信号地；：片选端；DATA OUT：串行数据输出端,当为低电平时，此输出端有效，当为高电平时，DATA OUT处于高阻状态；I/O CLOCK：输入/输出时钟，用于接收外部送来的串行I/O时钟，最高频率可达2.1MHz；VCC：正电源电压4.5V-5.5V，通常取5V。3.2.3 一氧化碳浓度检测电路 一氧化碳浓度检测电路如图3-3所示。MQ-6将采集到的一氧化碳浓度信号转换为电信号，一氧化碳浓度的变化转化为MQ-6传感器内阻的变
26、化，进而转换为电压的变化，即将一氧化碳的浓度信号转换为模拟电信号，该模拟电信号经过A/D转换器TLC549转换为数字信号后被送入单片机内部。TLC549的I/O CLOCK端、DATA OUT端和端分别由单片机来控制。当片选端选中时，单片机通过TLC549的时钟时序来从DATA OUT引脚读出一氧化碳浓度信号经过A/D转换后得到的数字量。图3-3 一氧化碳浓度检测电路FIG. 3-3 carbon monoxide concentration measurement circuit 3.3 温湿度检测温湿度的测量采用DHT11传感器。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿
27、度复合传感器。它应用于专用的数字模块采集技术和温湿度传感器技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的温度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达到20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。DHT11为4针单排引脚封装，连接方便。本设计中直接
28、将DHT11的数据端口连接到单片机上的一个引脚即可实现DHT11与单片机之间的通信，电路如图3-4所示。这里只画出了单片机P0口。图3-4 温湿度检测电路FIG. 3-4 temperature detection circuit 3.4 单片机控制3.4.1 单片机简介所谓单片机就是利用大规模集成电路技术把中央处理单元和数据存储器、程序存储器及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统，而现代的单片机则加上了中断单元，定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。AT89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CM
29、OS8位微处理器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。AT89S51单片机引脚如图3-5所示。图3-5 AT89S51单片机引脚图FIG. 3-5 AT89S51 pins figure I/O口分配：P0口（P0.0P0.7）为双向8位三态I/O口，当作为I/O口使用时，可直接连接外部I/O设备。它是地址总线低8位及数据总线分时服用口，可驱动8个TTL负载。一般作为扩展时地址/数据总线口使用。lP1口（P1.0P1.7）的每一位都可以分别定义为输入线和输出线（做输入时，锁存器必须置1）
30、，可驱动4个TTL负载。P1口常用作通用I/O口，它是一个标准的准双向口。P2口（P2.0P2.7）为8位准双向I/O口，当作为I/O口使用时，可直接连接外部I/O设备。它是地址总线的高8位复用，可驱动4个TTL负载。一般作为扩展地址总线的高8为使用。P3口（P3.0P3.7）为8位准双向I/O口，是双功能复用口，可驱动4个TTL负载，能够实现第一功能，可作为通用I/O口。P3口的第二功能定义如表3-2所示。表3-2 P3口第二功能定义Table 3-2 P3 mouth second function definition 引脚定义功能引脚定义功能P3.0-RXD串行输入口P3.1-TXD串
31、行输出口P3.2-外部中断0P3.3-外部中断1P3.4-T0计时器0外部输入P3.5-T1计时器1外部输入P3.6-外部数据存储器写选通P3.7-外部数据存储器读选通RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：地址锁存允许信号输出。在CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器时，ALE提供一个地址锁存信号，将低8位地址锁存在片外锁存器中。在与Flash并行编程/校验期间，该引脚也是编程负脉冲的输入端。在正常操作状态下，该引脚端口输出恒定频率的脉冲。其频率为晶振频率的1/6，可用作外部定时或其他触发信号。如果需要，可通过SFR的第0位置禁止AL
32、E操作，但ALE的禁止位不影响对外部存储器的访问。：片外程序存储器选通信号，低电平有效。当AT89S51执行来自外部程序存储器的指令代码时，PSEN/每个机器周期两次有效。在访问外部数据存储器时，PSEN/无效。：片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。当接地时，CPU只执行片外存储器中的程序；当接Vcc时，CPU首先执行片内程序存储器中的程序（0000H0FFFH），然后自动转向执行片外程序存储器中的程序（1000HFFFFH）。如果程序锁定位LB1被编程（P），那么值将在复位时由片内锁存。在与Flash并行编程/校验期间，该引脚施加12V的编程电压VPP。XTAL1：反向振荡放大器的输入及
33、内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.4.2 单片机时钟电路单片机时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。1、内部振荡方式：AT89S51单片机内部带有时钟电路，因此，只需要在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入定时控制元件（晶体振荡器和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。2、外部振荡方式：把外部已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。在本设计中采用第一种方式，在XTAL1和XTAL2引脚分别接一个22pF的电容，两个引脚之间接入一个12MHz的晶振，电路如图3-6所示。图3-6 时钟电路FIG. 3-6 c
34、lock circuit 3.4.3 单片机复位电路复位是单片机的初始化操作，其主要功能是PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行时出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为使单片机正常工作，也需要按复位键以重新启动。RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间持续24个振荡脉冲周期（即两个机器周期）以上。复位操作有上电自动复位、按键电平复位、外部脉冲复位和自动复位四种方式。在本设计中复位电路采用按键电平方式，电路如图3-7所示，使RST引脚（图中悬空脚）经过10u电解电容与VCC电源接通，同时经过电阻与地连接而实
35、现。当按下按键S1时，RST引脚置高，系统进入复位状态。图3-7 复位电路FIG. 3-7 reset circuit 3.4.4控制电路设计单片机控制电路如图3-8所示。单片机的P0口用于读取温湿度传感器DHT11的温湿度数据和A/D转换器转换来的一氧化碳浓度的数字量；P1口用于向拨号报警电路中的MT8880中写入拨号号码；P2口向液晶显示器写入显示数据；P3口控制声光报警电路、按键设定范围电路及液晶显示器的控制端口。单片机工作过程：通过P0.0口读取温湿度数据并通过P2口将其送液晶显示器显示；通过P0.5-P0.7引脚控制并读取一氧化碳浓度值的数字量，并通过P2口将其浓度值送液晶显示器显示
36、。通过P3.1-P3.3引脚控制3个按键来设定拨号报警的电话号码，当检测到的一氧化碳浓度值超出安全值时，单片机通过P3.0引脚控制声光报警电路，通过P1口将电话号码写入MT8880实现拨号报警功能。图3-8 单片机控制电路FIG. 3-8 single-chip microcomputer control circuit 3.5 显示电路本设计的显示器选用LCD1602液晶显示器。LCD1602为字符型液晶显示器，分为带背光和不带背光两种，主要技术参数：显示容量，162个字符；芯片工作电压，4.5V-5.5V；工作电流，2.0mA；模块最佳工作电压，5V；字符尺寸，2.954.35mm。LCD
37、1602共有16个引脚，引脚说明如下：1脚，VSS，电源地；2脚，VDD，电源正极，接+5V；3脚，VL，液晶显示偏压，接正电源时对比度较弱，接地时对比度最高；4脚，RS，数据/命令选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器；5脚，R/W，读/写选择，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；6脚，E，使能信号，当E端由高电平跳变为低电平时，液晶块执行命令；7-14脚，D0-D7，8位双向数据线；15脚，BLA，背光源正极；16脚，BLK，背光源
38、负极。本设计中显示电路如图3-9所示。单片机的P2口作为LCD1602的数据线端口，P3口控制LCD1602的使能端；P3.5引脚控制复位引脚RST，P3.6引脚控制读/写引脚R/W，P3.7引脚控制使能端E。图3-9 显示电路FIG. 3-9 display circuit 3.6拨号报警电路3.6.1 DTMF信号双音多频DTMF（Dual Tone Multi Frequency），由高频群和低频群组成，高频群个包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字。DTMF信号由16个编码，利用DTMF信号可选择呼叫相应的对讲机。双音多频信号时贝尔实验室发明的，其目
39、的是为了自动完成长途呼叫，在电话系统中，双音多频信号是电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。在使用双音多频信号之前，电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码，成为脉冲拨号。脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途续接。双音多频的拨号键盘是44的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频，每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如“1”相当于697Hz和1209Hz。交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。DTMF编解码器在编码时将击键或数字信息换成双音信号并发送，解码时在收到的DTMF信号中检测击键或数字信息的存在性。一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠
40、加构成，这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组和列频组。每一对这样的音信信号唯一标示一个数字或符号。电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键09和6个功能键*、#、A、B、C、D。由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号，因此可采用的频率也由8种，故称之为多频，又因它采用从8种频率中任意抽出2种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。双音多频高低频率组合如表3-3所示。表3-3 双音多频高低频率组合Table 3-3 china-bells multirate high frequency combination 低频群/Hz高频群/Hz120913361
41、4771633697123A770456B852789C941*0#D3.6.2 MT8880简介 MT8880是一款集DTMF编解码于一体的专用芯片，带有呼叫处理滤波器。采用MITEL公司的低功耗、高稳定性的ISO-CMOS技术，DTMF信号的接收部分采用DTMF信号接收单片机MT8870的工业制造标准，发送部分采用开关电容进行D/A转换发送高精度、低畸变的DTMF信号。内部寄存器提供一个群模式，在双音频群模式下DTMF信号可以通过精确的时序被发送出去。可选择呼叫处理滤波器让一个微处理器呼叫音频信号。MT8880还具有标准的微处理器总线与6800系列的微处理器直接连接。MT8880的结构还包
42、括一个可变增益的内部放大器的高性能接收器和一个带有脉冲计数器的发射器，一个可以访问MT8880内部存储器的标准的微处理器接口。MT8880的内部寄存器包括1个状态寄存器、2个数据寄存器和2个控制寄存器。3.6.3 拨号报警电路设计 拨号报警电路如图3-10所示。MT8880作为号码发送器，当有报警信号产生时，单片机P3.4引脚置高，三极管Q2导通，继电器K1吸合，电话摘机，然后单片机通过P1.0-P1.3引脚将电话号码写入到MT8880的D0-D3引脚并锁存到MT8880的发送数据寄存器中，发送的DTMF信号的频率由3.576MHz的晶振分频而产生MT8880在内部将电话号码的二进制数转换为D
43、TMF信号后，从其TONE引脚输出，输出的DTMF信号经过滤波和稳压后由互感器T1互感后发送到电话线路网络中。从而实现了拨号报警的功能。图3-10 拨号报警电路FIG. 3-10 dial-up alarm circuit 3.7 声光报警电路声光报警电路如图3-11所示，由单片机的P3.0引脚控制。当一氧化碳的测量浓度超出安全值时，P3.0引脚置高，三极管导通，进而蜂鸣器导通，蜂鸣器和发光二极管D4实现蜂鸣、发光，即实现了声光报警的功能。图3-11 声光报警电路FIG. 3-11 sound-light alarm circuit 3.8 电源电路电源部分提供整个电路所需各种电压，由电源变压
44、器、整流电路、滤波电路及辅助稳压输出构成，电源变压器的功率由需要输出的电流大小决定，确保有充足功率余量。交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中。这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。稳压电路有分立元件稳压电路和集成稳压电路两种，其中集成稳压电路主要用于低电压小电流的整流电路，具有体积小，电路简单，稳压精度高，使用调试方便等特点。本设计中供电电源电路如图3-12所示，交流电经过
45、二极管整流桥后再经过电容滤波进入稳压块LM7805，整流桥选用1N4007二极管，其中电容滤波电路中大的电解电容滤掉大幅值的低频成分，小无极电容滤掉脉动直流中的高次谐波。经过滤波后的电信号经过LM7805后输出得到的是+5V电源，可供电路中元器件供电使用。图3-12 供电电源电路FIG. 3-12 the power supply circuit 4 软件程序设计4.1 程序设计应用环境简介Keil C51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境，同时保留了汇编代码高效、快速的特点。它可以支持所有8051的衍生产品，也可以支持所有兼容的仿真器，同时支持其它第三方开发工具。集成功
46、能：1、集成源极浏览器利用符号数据库使用户可以快速浏览源文件。用详细的符号信息来优化用户变数存储器。2、文件寻找功能：在特定文件中执行全局文件搜索。3、工具菜单：允许在V2集成开发环境下启动用户功能。4、可配置SVCS接口：提供对版本控制系统的入口。5、PCLINT接口：对应用程序代码进行深层语法分析。6、Infineon的EasyCase接口：集成块集代码产生。7、Infineon的DAVE功能：协助用户的CPU和外部程序，DAVE工程可被直接输入uVision2。编辑器和调试器：一、源代码编辑器：uVision2编辑器包含了所有用户熟悉的特性。彩色语法显像和文件辩识都对C源代码进行和优化。可以在编辑器内调试程序，它能提供一种自然的调试环境，使你更快速地检查和修改程序。二、断点：uVision2允许用户在编辑时设置程序断点（甚至在源代码未经编译和汇编之前）。用户启动V2调试器之后，断点即被激活。断点可设置为条件表达式，变量或存储器访问，断点被触发后，调试器命令或调试功能即可执行。 在属性框(attributes column)中可以快速浏览断点设置情况和源程序行的位置。代码覆盖率信息可以让你区分程序中已执行和未执行的部分。三、调试函数语言：uVision2中，可以编
