林祥-基于单片机火灾自动报警系统-毕业论文

安徽建筑大学

毕 业 设 计 (论 文)

专 业 自动化 班 级 2班 学生姓名 林 祥 学 号 XXXXXXXXX 课 题 基于单片机的火灾自动报警系统 指导教师 汪方斌

2013 年 6 月 18 日

目 录

摘 要 .............................................................................................................................................. 1 ABSTRACT ...................................................................................................................................... 2 1.绪 论........................................................................................................................................... 3

1.1选题背景及意义 ................................................................................................................ 3 1.2火灾报警技术的发展概况 ................................................................................................ 3 1.3智能火灾报警系统 ............................................................................................................ 4 1.4本章小结 ............................................................................................................................ 5 2.方案设计........................................................................................................................................ 6

2.1火灾报警系统的类型 ........................................................................................................ 6 2.2目的和要求 ........................................................................................................................ 7 2.3系统总体功能概述 ............................................................................................................ 7 3.硬件设计....................................................................................................................................... 8

3.1单片机 ................................................................................................................................ 8

3.1.1 单片机的选择 ....................................................................................................... 8 3.1.2 AT89C51结构简介 ................................................................................................ 9 3.2 A/D转换器 ...................................................................................................................... 10

3.2.1 A/D转换器的选择 ............................................................................................ 10 3.2.2 ADC0809芯片的基本知识 ................................................................................ 10 3.3烟雾传感器 ...................................................................................................................... 11 3.4温度传感器 ...................................................................................................................... 12 4 . 软件设计 ................................................................................................................................. 14

4.1 系统软件流程图 ............................................................................................................. 14 4.2 ADC0809流程图 .............................................................................................................. 15 4.3 DS18B20流程图 .............................................................................................................. 18 5 . 调试......................................................................................................................................... 23

5.1编程Keil环境介绍 ........................................................................................................ 23 5.2调试过程中遇到的问题及解决方法 .............................................................................. 25 6 . 结果......................................................................................................................................... 27 总结与展望..................................................................................................................................... 29 致 谢 .............................................................................................................................................. 31 参考文献......................................................................................................................................... 32 附录一 火灾自动报警原理图 ....................................................................................................... 34 附录二 文献翻译 ............................................................................................................... 35

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摘 要

目前，随着现代家庭用火、用电量正在逐年增加，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活得四周到处潜伏着火灾隐患。为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，我们必须按照“隐患险于明火，防患胜于救灾，责任重于泰山”的概念设计和完善火灾自动报警系统，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。

本系统可安装在各防火单位，它负责不断地向所监视的现场发出巡检信号，监视现场的温度、浓度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定火灾。当发生火灾时，可实现声光报警、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾传感器，具有一定的实用价值。

关键词: 单片机，火灾报警，传感器

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ABSTRACT

Now, With the modern home with fire, electricity consumption increases, the resulting fire, more and more, we live in fire hazards lurking around everywhere. To avoid fires and reduce fire losses, we must follow the \dangers fire in prevention is better than disaster relief, the responsibility is extremely heavy,\system, fire nipped in the bud, the maximum reduce the loss of social wealth.

The system can be installed in all fire units, which is responsible for continuously monitoring the site to start the inspection signal, monitor the site of temperature, concentration, and continuous feedback to the alarm controller, the controller will receive the signal and the normal memory setting value was determined by comparing to determine the fire. When fire occurs, can achieve sound and light alarm,alarm limit settings, delay alarm and serial communication with the host computer is a simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive, intelligent smoke sensor, has some practical value.

Keywords ： SCM，fire alarm，sensor

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1.绪 论

1.1选题背景及意义

火灾是可燃物在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，是威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。火，在给人类带来文明进步、光明和温暖的同时也在其失去控制之时给人类造成了巨大的灾难。据统计，我国70年代火灾平均损失不到2.5亿元，80年代火灾平均损失接近3.2亿元。进入90年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接损失上升到年均十几亿元，年均死亡2000多人。

严峻的事实证明，随着社会和经济的发展，社会财富日益增加，火灾给人类、社会和自然造成的危害范围不断扩大，它不仅毁坏物质财产，造成社会秩序的混乱，还直接威胁生命安全，给人们的心灵造成极大的伤害。残酷的现实让人们逐渐认识到监控预警和消防工作的重要性，良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低人员的伤亡，为社会减少不必要的损失。

随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活的四周到处潜伏着火灾隐患。智能化火灾报警系统已并非传统意义上的简单的报警设备，而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。伴随着科学技术的不断进步，火灾报警系统必将得到更快的发展。

1.2火灾报警技术的发展概况

我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设置一种单一或区域联网、廉价实用的智能火灾报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的智能火灾报警器是非常必要的。

火灾报警系统，从发展过程来看，大体可分为三个阶段:

第一阶段为多线型火灾自动报警系统，每个探测器除需提供两根电源线外，还需提供一根报警信号线，探测器电源由报警器提供，探测器的信号线均连接到报警显示盘上，报警时点亮相应的指示灯，如日本“日探”公司生产的CPF火灾

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报警系统。此类系统的功能一般以报警为主，辅以一些简单的联动功能(也为多线制)，如驱动蜂鸣器等，其报警器对外围探测器，无故障检测功能，只会对电源线的断线作出故障反应，安装此类系统比较繁琐，特别是校线工作量较大。

第二阶段为总线型火灾自动报警系统，已采用微处理器控制。其线制一般有四线制、三线制、二线制。探测器和模块通过总线与控制器实现信号传送。其探测器的报警形式为开关量，它的灵敏度在制造时，通过硬件决定，不可调整。此类系统可通过各种模块对各联动设备实行较复杂的控制。此类系统已具有系统自检以及对外围器件的故障检验等功能，但对故障类型不能区分。目前国内生产的火灾自动报警系统大多数为此类产品。由于此类产品具有先进的报警和控制功能，施工、安装较为方便，且价格较低，己被大量使用。

第三阶段为智能型火灾自动报警系统，由于采用了先进的计算机控制技术，智能化程度大大提高，探测器的报警形式采用模拟量，并可通过软件对其灵敏度根据使用场合、时间进行设定和调整，如可设定白天、夜间、休息日不同灵敏度。对探测器的使用环境参数变化较大的场所，灵敏度设定相对低一些，对环境较稳定或一些重要的场所，灵敏度设定相对高一些，这一功能可提高系统的稳定性及可靠性，减少误报。

1.3智能火灾报警系统

火灾自动报警系统属于楼宇自动化范畴，是当前楼宇自动化的一个主要构成系统。其设置目的是为了防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。火灾报警技术是预防火灾的一项基础工作，应用范围广泛。报警早，损失少，不仅对发生火灾的单位和个人具有重要作用，而且对公安消防监督机构及时扑灭火灾、减少人员伤亡和财产损失同样具有十分重要的现实意义。

火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置及具有其他辅助功能的装置组成。随着电子技术和计算机技术的迅速发展，火灾自动报警系统的结构、形式越来越灵活多样，很难精确划分为几种固定的模式。火灾自动报警技术趋向于智能化系统，这种系统可组合成任何形式的火灾自动报警网络形式，既可以是区域报警系统，又可以是集中报警系统或控制中心报警系统形式。

所谓智能火灾自动报警系统，应当是：使用探测器件将火灾发生期间所产生的烟、温等信号以模拟量形式，连同外界相关的环境参数一起传送给报警器，报

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警器再根据获取的数据及内部存储的大量数据，利用火灾模型判据来判断火灾是否存在，这样的系统称为智能火灾自动报警系统。从传统型走向智能型，是国内外火灾自动报警系统技术发展的必然趋势。智能型火灾报警系统是一个集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统，代表了当前火灾报警系统的发展方向。随着科学技术的迅猛发展以及国内外经济的迅速增长，市场上迫切需要一种容量大、性能优越、可靠性高、便于安装、使用和维护的智能型火灾报警控制系统。在本次设计中采用了感烟效果好、灵敏度高的MQ-2烟雾传感器和DS18B20数字温度传感器来完成设计要求。

智能火灾自动报警控制系统具有如下特点：

（1）为全面有效地反映被监视环境的各种细微变化，智能系统采用了设有专用芯片的模拟量探测器，对烟雾和灰尘等影响实施自动补偿，同时有数字量的探测器，直接将采集的信号信息送入控制器进行自动处理，从而为实现各种智能特性、解决无灾误报和准确报警奠定了技术基础；

（2）系统采用主从式网络结构，解决了对不同工程的适应性，又提高了运行的可靠性；

（3）利用全总线计算机通信技术，既完成了总线报警，又实现了总线联动控制，彻底避免了控制输出与执行机构之间的长距离穿线布管，大大方便了系统布线设计和现场施工。

（4）基于单片机的灵活性，可对整个系统进行扩展，实现更多的功能。

1.4本章小结

传感器技术经过十几年的发展，因其具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点正在向各个领域渗透，而单片机的应用正在随着计算机在社会各个领域的渗透不断地走向深入，将单片机与传感器技术有机的结合起来，既方便了人们的日常生活，又推动了科学的发展。如今，将单片机技术恰当的应用在传感器技术中，是技术进步的必然结果。

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2.方案设计

2.1火灾报警系统的类型

根据火灾报警系统中所使用的探测器种类的不同，火灾报警系统可以分为以下四种：

（1）感温型火灾报警系统

由于火灾发生时燃烧物会产生大量的热量，使得周围温度迅速变化。感温型火灾报警系统就是通过判断周围温度变化而产生响应的火灾报警系统，再把温度的变化转换为电信号以达到判断报警的目的。根据探测温度参数的不同，一般可以将感温型火灾报警系统分为定温式、温差式等几种。

(2)感烟型火灾报警系统

烟雾是早期火灾的重要特征之一。在火灾发生的初期，由于温度比较低，许多物质都处于阴燃阶段，产生大量的烟雾。感烟型火灾报警系统就是对空气中可见或不可见的烟雾粒子进行探测，然后将烟雾浓度的变化转换为电信号来触发报警。感烟型火灾报警系统主要有激光感烟式、光电感烟式和离子感烟式等。

（3）感光型火灾报警系统

物质燃烧不但会产生烟雾和热量，同时也会产生可见或不可见的光辐射。感光型火灾报警系统就是通过响应火灾中产生的光特性，即扩散火焰的光强度和闪烁频率，来触发报警系统的。根据感应的敏感波长，可以将感光型火灾报警系统分为对波长较短的光辐射敏感的紫外报警系统和对波长较长的光辐射敏感的红外报警系统。

（4）复合型火灾报警系统

如果报警系统同时对温度、烟雾和光辐射中的两种或两种以上参数做出响应，那么它就是复合型火灾报警系统。目前复合型火灾报警系统有感温感烟型、感烟感光型、感温感光型等多种形式。

根据比较总结本文采用感温感烟型复合火灾报警系统，具有灵敏度高、成本较低、操作简单等优点。

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2.2目的和要求

本次设计是设计和实现一种分布式智能火灾报警控制系统，实现系统软硬件的组成和实现。实时、准确报警和可靠的联动控制，使系统可靠性高、灵活性强、人机界面友好。设计成果能对室内烟雾(CO2，CO，甲烷等)及温度突变进行报警，烟雾和温度同时出现异常，则说明有火灾，发出火灾警报。通过设计熟悉51单片机的使用方法、ADC0809和DS18B20、MQ-2传感器等芯片的工作原理及其使用，并通过Keil编程往单片机上下载程序，进而实现对外接在单片机上的电路控制报警系统，驱动扬声器，达到预期效果。在智能火灾报警系统设计过程中，根据设计要求编写程序，绘制Protues原理图来达到设计的最优化和理想化、实用化。

2.3系统总体功能概述

本文的智能火灾报警系统的工作，首先，通过数据采集模块的MQ-2烟雾传感器采集周围环境的烟雾浓度，经A/D转换送到单片机控制中心进行处理；同时由DS18B20数字温度传感器采集周围环境中的温度，经过信息处理，转化为C51单片机能够处理的数字量。在STC89C51单片机中，采集并经过处理的数据要与系统所规定的相关上限值进行比较（上限值是保证系统正常工作同时周围环境处于良好状态时的上限），如果超过了上限值，则说明周围环境异常，要报警，以便人们的正常生活和工作。把信息综合处理，根据实际的需要以及现场的环境，来发现和识别警报，构成智能化的监控系统，提高了系统工作的可靠性。此系统的总体模块框图如图2.1所示。

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3.硬件设计

3.1单片机

3.1.1 单片机的选择

单片机是本方案的灵魂，所以我们选择是需要慎之又慎，下面我们来拿8031和AT89C51做一下比较。

8031片内不带程序存储器ROM，使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路373，外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。用户若想对写入到EPROM中的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言。

由于上述类型的单片机应用的早，影响很大，已成为事实上的工业标准。后来很多芯片厂商以各种方式与Intel公司合作，也推出了同类型的单片机，如同一种单片机的多个版本一样，虽都在不断的改变制造工艺，但内核却一样，也就是说这类单片机指令系统完全兼容，绝大多数管脚也兼容；在使用上基本可以直接互换。我们统称这些与8051内核相同的单片机为51系列单片机。

在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89Cx 做的编程器均带有这些功能。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。而且AT89C51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。单对AT89C51来说，在实际电路中可以直接互换8051和8751，替换8031只是第31脚有区别，8031因内部没有ROM，31脚需接地，单片机在启动后就到外面程序存储器读取指令；而8051/8751/89c51因内部有程序存储器，31脚接高电平，单片机启动后直接在内部读取指令。也就是51芯片的31脚控制着单片机程序从内部读取还是从外部读取，31脚接电源，程序从内部读取，31脚接地，程序从外部读取，其他无须改动。另外，AT89C51替换8031后因不用外存储器，不必安装原电路的外存储器和373芯片。由于内部RAM的存在，可以减少I/O扩展芯片、锁存器及片外RAM等等，使整个设计显得简单明了，所以我们选择AT89C51。

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3.1.2 AT89C51结构简介

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机，单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 性能介绍:

·与MCS-51 兼容

·4K字节可编程FLASH存储器 ·寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线 ·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路

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3.2 A/D转换器

3.2.1 A/D转换器的选择

A/D转换器的种类很多，就位数来分，有8位、10位、12位、16位等。位数越高，其分辨率也越高，但价格也越贵。而就其结构而言，有单一的A/D转换器，有内含多路开关的A/D转换器。根据本设计的需要，我选择的A/D转换器是ADC0809芯片。

ADC0809是美国Analog Device公司生产的8位逐次逼近式模数转换器，转换速率高，自三态输出缓冲电路，可直接与各种典型的8位或16位的微处理器相连而无需附加逻辑接口电路，且能与CMOS及TTL兼容，是目前我国应用最广泛，价格便宜的A/D转换器。加之内部含有三态输入缓冲电路，可直接与各种微处理器连接，且无须附加逻辑接口电路，内部设置的高精参考电压源和时钟电路，使它不需要任何外部电路和时钟信号，就能完成A/D转换功能，应用非常方便。

3.2.2 ADC0809芯片的基本知识

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。ADC0809的内部逻辑结构如图3-1。

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图3.1 ADC0809内部逻辑结构

由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

3.3烟雾传感器

烟雾检测报警器主要应用在石油、化工、冶金、油库、液化气 站、喷漆作业等易发生可燃烟雾泄漏的场所，根据报警器检测烟雾 种类的要求，一般选用接触燃烧式烟雾传感器和半导体烟雾传感器。

使用接触燃烧式传感器，其探头的阻缓及中毒，是不可避免的问题。 阻缓是当在烟雾与空气的混合物中含有硫化氢等含硫物质的情况下，则有可能在无焰燃烧的同时，有些固态物质附着在催化元件表面，阻塞载体的微孔，从而引起响应缓慢反应滞缓，灵敏度降低。虽然将阻缓的传感器再放回新鲜空气环境中有得到某种程度的恢复的可能，但是如果长期暴露在这样的环境中，其灵敏度会不断下降，导致传感器最终丧失检测烟雾的能力。中毒是如果环境空气中含有硅烷之类的物质时，则传感器将 使催化元件产生不可逆转的中毒，以致灵敏度很快就

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丧失。当怀疑检测环 境中存在这些物质时，经常对探头进行标定，是必须且有效的办法。

因此，经常对传感器进行标定，是保证其准确性的必要的途径。一般连续使用两个月后应对传感器进行量程校准，这种经常性对传感器的维护，无形中加大了工作人员的工作量，同时增加了报警器的维护成本。

半导体烟雾传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的烟雾传感器以及用单晶半导体器件制作的烟雾传感器，它具有灵敏度高， 响应快、体积小、结构简单，使用方便、价格便宜等优点，因而得到广泛应用。半导体烟雾传感器的性能主要看其灵敏度、选择性(抗干扰性)和稳 定性(使用寿命)。

经过对比上述两种烟雾传感器的应用特性，发现半导体烟雾传感器的优点更加突出：灵敏度高、响应快、抗干扰性好、使用方便、价格便宜，且不会发生探头阻缓及中毒现象，维护成本较低等。因此，本设计采用半导体烟雾传感器作为报警器烟雾信息采集部分的核心。而在众多半导体气体传感器中，本设计选用MQ-2型烟雾传感器，这种型号的传感器不但具备一般半导体烟雾传感器灵敏度高、响应快、抗干扰能力强、寿命长等优点。

3.4 温度传感器

温度传感器，使用范围广，数量多，居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段：

1.传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间转换。传统的分立式温度传感器如热电偶传感器。热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从-50~1600℃进行连续测量,特殊的热电偶如金铁——镍铬，最低可测到-269℃，钨——铼最高可达2800℃。

2.模拟集成温度传感器/控制器。它的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。

3.智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。

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温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类：一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器。接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这是的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。

非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。常用的是辐射热交换原理。此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测量温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。

综合以上，我选择数字温度传感器DS18B20。该产品采用美国DALLAS公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20一线总线数字式传感器，独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯，用户可定义的非易失性温度报警设置 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。

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4 . 软件设计

硬件电路和软件程序是组成一个系统不可缺少的两部分，二者的正确与否将直接影响整个程序的可实现性。在上一章中已经将整个系统的硬件部分作了介绍，在这一章中将就系统的软件部分加以分析说明。本次设计的软件要实现的功能是：当传感器在有火灾信息是，采集信息，用单片机实现对火灾信号处理，并在LED和蜂鸣器上显示结果。

4.1 系统软件流程图

开始 系统初始化 采集温度和烟雾信号 温度烟雾是否超过设定上限 Y 声光报警 N 结束

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4.2 ADC0809流程图

#include

sbit OE=P3^2; sbit EOC=P3^1; sbit ST=P3^0; sbit CLK=P1^5; sbit light=P1^1;

开始 模拟量输入 初始化 启动A/D 正在转化 结束转化 数字量输出 结束 15

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sbit light1=P1^0;

void DelayMS(unsigned int ms) {

unsigned int i,j; for(i=0;i

void Delayus(unsigned int us) {

unsigned int i; for(i=0;i

void main() { unsigned char temp; TH0=0x14; TL0=0x00; ET0=1; TR0=1; EA=1; OE=1; ST=1; while(1) { DelayMS(10); ST=0; ST=1; Delayus(10);

ST=0;

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while(EOC==0); temp=P2; if(temp>126) { light=0;

} else { light=1;

}

} }

void Timer0_INT() interrupt 1 { CLK=!CLK; }

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4.3 DS18B20流程图

开始 初始化 启动温度转换 初始化 读取温度寄存器 读取高低位温度 转换 结束 #include

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int

sbit DQ = P1^7;//定义ds18B20总线IO sbit deng=P1^0; void delay(uchar z) {

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}

void tmpDelay(uint num)//延时函数 { }

void Init_DS18B20(void)//初始化ds1820 { }

unsigned char ReadOneChar()//读一个字节 {

unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i--) {

DQ = 0; // 给脉冲信号 unsigned char x=0; DQ = 1; //DQ复位 tmpDelay(8); //稍做延时 DQ = 0; //单片机将DQ拉低 tmpDelay(80); //精确延时 大于 480us DQ = 1; //拉高总线 tmpDelay(8);

x=DQ; //稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败 tmpDelay(4); while(num--); uchar x,y;

for(x=1000;x>1;x--)

for(y=z;y>1;y--);

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}

void WriteOneChar(unsigned char dat)//写一个字节 { }

unsigned int Readtemp()//读取温度 {

unsigned char a=0; unsigned char b=0; uchar t=0; Init_DS18B20(); unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i--) { }

tmpDelay(4);

DQ = 0; DQ = dat&0x01; tmpDelay(4); DQ = 1; dat>>=1; }

return(dat);

dat>>=1;

DQ = 1; // 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; tmpDelay(4);

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WriteOneChar(0xCC); // 跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换 Init_DS18B20();

WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); //读取温寄度存器

a=ReadOneChar(); //连续读两个字节数据 //读低8位 b=ReadOneChar(); t=((a>>4)&0x0f); a=((b<<4)&0xf0); t=a|t; return(t);

}

void main() { uchar t;

while(1) {

t=Readtemp(); if(t>80) {deng=0; delay(100); } else

{deng=1;

//读高8位 21

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}

delay(100); } }

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5 . 调试

5.1编程Keil环境介绍

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。51的编程语言常用的有二种：一种是汇编语言，一种是C语言。汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却并不强，复杂一点的程序就更是难读懂，而C语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读性和可移植性却远远超过汇编语言，而且C语言还可以嵌入汇编来解决高时效性的代码编写问题。对于开发周期来说，中大型的软件编写用C语言的开发周期通常要小于汇编语言很多。综合以上C语言的优点，我在学习时选择了C语言。

使用C语言肯定要使用到C编译器，以便把写好的C程序编译为机器码，这样单片机才能执行编写好的程序。KEIL uVISION2是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的MCS51 架构的芯片，它集编辑、编译、仿真等于一体；同时还支持PLM，汇编和C语言的程序设计，它的界面和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。因此，很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者，对它十分喜欢。

以上简单介绍了KEIL51软件，要使用KEIL51软件，必需先要安装它。安装好后，建立第一个C项目。接着按下面的步骤建立第一个项目：

(1) 源文件的建立：使用菜单 “File-New”或者点击工具栏的新建文件按钮，即可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编辑窗口，在该窗口中输入C语言源程序（4.2小节所示）。保存该文件，加上扩展名（.asm或a51），这里将文件保存为examl1.asm。

(2)ect-New Project”菜单，出现以个对话框，要求给工程起一个名字，我们输入examl1,不需要扩展名，点击保存按钮，出现第二个对话框。这个对话框要求选择目标CPU（即我们所使用的芯片型号80C51）点击ATMEL前面的“+”号，展开该层，点击其中的80C51，然后点击确定按钮。回到主界面，此时，在工程窗口的文件页中，出现了“Target1”，前面有 “+”号，点击“+”展开，可以

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看到下一层的“Source Group1”,这时的工程还是一个空工程，里面什么文件也没有，需要手动把刚才编写好的源程序加入，点击“Source Group”使其反白显示，然后，点击鼠标右键，出现一个下拉菜单。选中其中的

“Add file to Group Source Group1”，对话框，要求寻找源文件，注意该对话框下面的“文件类型”默认为C Source file (*.c),也就是以C为扩展名的文件，点击对话框中文件类型后的下拉列表，找到并选中“CSource File(*.C)”,这样，在列表框中就可以找到examl1.C文件了。双examl1.C文件，将文件加入项目，注意，在文件加入项目后，该对话框并不消失，等待继续加入其他文件，但初学时常会认为操作没有成功而再次双击同一文件，这时会出现对话框，提示你所选的文件以在列表中，此时点击确定，返回前一对话框，然后，点击”Close”即可返回主界面，返回后，点击“Source Group 1”前的加号，会发现examl1.C文件以在其中。双击文件名，即打开源程序。

(3)工程的详细设置：首先点击左边Project窗口的Target 1,然后使用菜单“Project-Option for target ‘target 1’”即出现对工程设置的对话框，对这个对话框可谓非常复杂，共有8个页面，要全部高清可不容易，好在绝大部分设置项取默认值就行了。设置完成以后安确认返回主界面，工程建立、设置完毕。

(4)编译、连接：在设置好工程后，既可以进行编译、连接。选择菜单Project-Build target,对当前工程进行连接，如果当前文件已修改软件会先对该文件进行比阿尼，然后在连接以产生目标代码。编译过程中的信息将出现在输出窗口中的Build页中，如果源程序有语法错误，会有错误报告出现，双击该行，可以定到出错的位置，对源程序反复修改后最终会获得名为examl1.hex的文件，该文件即可被编程器读入并写到芯片中，同时还产生了一些其他相关文件可被用于keil的仿真与调试

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图5.1 keil编译结果

5.2调试过程中遇到的问题及解决方法

在进入环境以后，遇到了很多问题，总结如下： (1)提示无asm文件，编译时候提示： F:\\...\\XX.asm

File has been changed outside the editor, reload ？ 解决方法：重新生成项目，产生examl1.asm即可。 (2)在进入Keil的调试环境以后，发现程序有错

解决方法：将光标定位于需要修改的程序上，用菜单，Debug》Inline Assambly?即可出现对话框，Enter New 后面的编辑框内直接输入需要修改的程序语句，输入完之后键入回车将自动指向下一条语句，可以继续修改，如果不在需要修改，可以点击右上角的关闭按钮关闭窗口。

(3)程序调试时，一些程序必须满足一定的条件才能被执行到

解决方法：这些条件往往是异步发生或难以预先设定的，这类问题使用的单步实行方法是很难调试的，这时就要使用发哦程序调试中的另一种非常重要是方法---断点设置。断点设置的方法有多种，常用的是在某一程序行设置断点，设置好断点后可以全速运行程序，一旦执行到该程序行即停止，可在此观察有关变量值，以确定问题所在。在程序行设置/移除断点的方法是将光标定位于需要设置断点的程序行，使用菜单Debug/Insert/RemoveBreakPoint设置或移除断点（也可以用鼠标在该行双击实现同样的功能）；Debug/Enable/Disable BreakPoint是开启或暂停光标所在懂行的断点功能；Dubug/Disale All

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BreakPoint暂停所有断点；Debug/Kill All BreakPoint清除所有的断点设置。这些功能也可以用工具条上的快捷键进行设置。

(4)输入程序时，有中文标点，用keil编译时出现错误 解决方法：程序里有带中文标点，用英文重输入一遍 (5)汇编出现数字、字母混淆

解决方法：字母“O” 和 数字 “0”。主要错在这里。注意细节！

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6 . 结果

经过有keil软件的编程生成hex文件，由proteus软件仿真模拟结果如下 温度<80℃，烟雾<50%，没有灯亮、喇叭不报警

图6.1

温度>80℃，烟雾<50%，只有黄色灯亮、喇叭不报警

图6.2

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温度<80℃，烟雾>50%，只有绿色灯亮、喇叭不报警。

图6.3

温度>80℃，烟雾>50%，黄色、绿色、红色灯同时亮并且喇叭发出报警声。

图6.4

由模拟结果可以看到，本设计可以达到预计要求，在温度与烟雾浓度都超过设定上限时，发出声光报警，从而做到对火灾的自动报警功能。

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总结与展望

本设计方案达到了任务书的要求，本课题研究和设计火灾报警器感烟控制系统。本设计以单片机为核心，应用了A/D转换、显示装置报警，电路完成了火灾的报警。

作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的.这次毕业设计对于我来说，既是一次机遇，又是一次挑战。通过这次的毕业设计，我学到了很多东西，通过自己的实践，增强了动手能力。通过实际工程的设计也使我了解到书本知识和实际应用的差别。在实际应用中遇到很多的问题，这都需要我对问题进行具体的分析，并一步一步地去解决它。

通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。

在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。所以这几天不管是吃饭还是睡觉，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。不过说也奇怪，整天想着这些问题，脑子和身体却一点都不会觉得累，或许是那种渴望得到知识的欲念把疲劳赶到九宵云外去了吧！

我沉得做毕业设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。故一个小小的毕业设计，对我们的作用是如此之大。

火灾探测与控制系统在应用中相当的普遍，在设计中我们提出了将语音报警系统和自动喷水系统与火灾探测系统相结合的思路。这体现了自动化、高效化与智能化。此外，目前火灾探测已经大量应用于工厂、学校、住宅，而城市公交系统则相对应用较少，我们希望能将火灾探测项目向城市公交系统推行。由于车内

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环境和室内环境差别较大，因此对火灾探测器的要求也有所不同，例如：考虑到室外温度较高，温度报警上限应相应提高等。

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致 谢

毕业设计能够如期完成，我的指导老师汪方斌老师给了我极大的帮助与支持。汪老师学识渊博，学风严谨，待人宽厚。在我遇到困难时能耐心解答直至我明白。尤其在我刚拿到一个带有陌生专业术语的题目想退缩时，汪老师的一翻教导令我受益匪浅。让我明白，没有付出，就没有回报的真谛。还有，人要不断的接受新知识，学习新知识，这样才能在以后的人生道路上坚强的走下去。汪老师要指导很多同学的论文，加上本来就有教学任务，工作量之大可想而知。在设计的过程中，遇到很小的问题，都要劳烦老师讲解。在不断的接触中，汪老师的朴实无华，平易近人的性格对我影响颇深。在汪老师的指导和鼓励下，我才有信心去完成毕业设计，很荣幸成且幸运成为汪老师的学生。

除汪老师之外，还要感谢我的同学们。他们给了我很多的建议和帮助。尤其在程序的编写方面，给了我很大的帮助。特此感谢！通过本次设计，让我明白了很多。最重要的是一个人如果无法独立完成一件事情，那么，同学和朋友就是你的依靠。

毕业设计是我们在大学四年的句号，我们即将步入社会，回首我们的学生生涯，给与我们最多的就是我们的父母。他们默默的为我们操劳、付出。而我们为他们做的却很少很少，真心感谢他们。

再次感谢在设计中给我帮助的老师和同学、还有在背后默默支持我们的父母！

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参考文献

[1] ?str?m, C-G, Wallman, H, \correlation between road friction and traffic safety,\a. T. R. Institute, ed. (2001)。

[2] 谢静芳,吕得宝,王宝书.高速公路路面摩擦气象指数预报方法.气象与环境学报,2006(6)：18-21

[3] 胡功宏,黄新民,王小光,高建平.不良天气条件下高速公路行车安全研究.公路与汽运,2008(5):56-59

[4] A. W. Nolin, and J. Dozier, \Sensing the Grain Size of Snow,\Remote Sensing of Environment 74, 207-216 (2000)。

[5] W. M. Irvine, and J. B. Pollack, \water and ice spheres,\。

[6] T. C. Grenfell, S. G. Warren, and P. C. Mullen, \Solar-Radiation by the Antarctic Snow Surface at Ultraviolet, Visible, and near-Infrared Wavelengths,\Research-Atmospheres 99, 18669-18684 (1994).

[7] Johan Casselgren, Mikael Sjodahl,and James LeBlanc.Angular spectral response from covered asphalt.APPLIED OPTICS,2007(20):4277-4288 [8] 刘俊，张斌珍.微弱信号检测技术.北京:电子工业出版社,2005

[9] 李远明，陈文涛.微弱光信号前置放大电路设计.设计参考,2007(8):51-53 [10] 孙红兵,莫永新.微弱光电信号检测电路设计 2007（4）18-156 [11] 赵玉生,刘建斌. 智能微弱光数字检测仪电路设计 2004(06):0157-02 [12] 孙涵芳,徐爱卿.MCS-51/96系列单片机原理及应用 北京航空航天大学出版社，2006

[13] 谭浩强.C语言程序设计.清华大学出版社，2005.7 [14] 郑先锋.家庭安防系统设计.信息技术,2006.3 [20]

[15] 康华光,陈大钦,张林.电子技术基础（模拟部分）高等教育出版社 2007

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安徽建筑大学 毕业设计（论文）

[16] 汪方斌等.路面状况自动识别系统.仪表技术，2009.12 [17] 汪方斌. 基于DSP的前向能见度仪.仪表技术,2007.11

[18] 汪方斌. 基于SVM和集群思想的多类分类算法.工业仪表与自动化装置,2008.8

[19] 杜洋.爱上单片机.人民邮电出版社.2010.4

[20] 周灵彬.基于Protues的电路与PCB设计.电子工业出版社.2010.8 [21] 戴上举.单片机入门到精通.北京航空航天出版社.2011.1 [22] 夏路易.protel 99se设计教程.北京希望电子出版社.2002.6 [23] 兰吉昌.51单片机应用设计百例.化学工业出版社.2009.2 [24] 胡斌.元器件及实用电路.电子工业出版社.2011.1

[25] 牛余朋.基于单片机的高精度超声波测距电路.电子世界，2005.5

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附录一 火灾自动报警原理图

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附录二 文献翻译

Structure and function of the MCS-51 series

Structure and function of the MCS-51 series one-chip computer MCS-51 is a name of a piece of one-chip computer series which Intel Company produces. This company introduced 8 top-grade one-chip computers of MCS-51 series in 1980 after introducing 8 one-chip computers of MCS-48 series in 1976. It belong to a lot of kinds this line of one-chip computer the chips have,such as 8051, 8031, 8751, 80C51BH, 80C31BH,etc., their basic composition, basic performance and instruction system are all the same. 8051 daily representatives- 51 serial one-chip computers .

An one-chip computer system is made up of several following parts: ( 1) One microprocessor of 8 (CPU). ( 2) At slice data memory RAM (128B/256B),it use not depositting not can reading /data that write, such as result not middle of operation, final result and data wanted to show, etc. ( 3) Procedure memory ROM/EPROM (4KB/8KB ), is used to preserve the procedure , some initial data and form in slice. But does not take ROM/EPROM within some one-chip computers, such as 8031 , 8032, 80C ,etc.. ( 4) Four 8 run side by side I/O interface P0 four P3, each mouth can use as introduction , may use as exporting too. ( 5) Two timer / counter, each timer / counter may set up and count in the way, used to count to the external incident, can set up into a timing way too, and can

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according to count or result of timing realize the control of the computer. ( 6) Five cut off cutting off the control system of the source . ( 7) One all duplexing serial I/O mouth of UART (universal asynchronous receiver/transmitter (UART) ), is it realize one-chip computer or one-chip computer and serial communication of computer to use for. ( 8) Stretch oscillator and clock produce circuit, quartz crystal finely tune electric capacity need outer. Allow oscillation frequency as 12 megahertas now at most. Every the above-mentioned part was joined through the inside data bus .Among them, CPU is a core of the one-chip computer, it is the control of the computer and command centre, made up of such parts as arithmetic unit and controller , etc.. The arithmetic unit can carry on 8 persons of arithmetic operation and unit ALU of logic operation while including one, the 1 storing device temporarilies of 8, storing device 2 temporarily, 8's accumulation device ACC, register B and procedure state register PSW, etc. Person who accumulate ACC count by 2 input ends entered of checking etc. temporarily as one operation often, come from person who store 1 operation is it is it make operation to go on to count temporarily , operation result and loopback ACC with another one. In addition, ACC is often regarded as the transfer station of data transmission on 8051 inside . The same as general microprocessor, it is the busiest register. Help remembering that agreeing with A expresses in the order. The controller includes the procedure counter , the order is

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depositted, the order decipher, the oscillator and timing circuit, etc. The procedure counter is made up of counter of 8 for two, amounts to 16. It is a byte address counter of the procedure in fact, the content is the next IA that will carried out in PC. The content which changes it can change the direction that the procedure carries out . Shake the circuit in 8051 one-chip computers, only need outer quartz crystal and frequency to finely tune the electric capacity, its frequency range is its 12MHZ of 1.2MHZ. This pulse signal, as 8051 basic beats of working, namely the minimum unit of time. 8051 is the same as other computers, the work in harmony under the control of the basic beat, just like an orchestra according to the beat play that is commanded.

There are ROM (procedure memory , can only read ) and RAM in 8051 slices (data memory, can is it can write ) two to read, they have each independent memory address space, dispose way to be the same with general memory of computer. Procedure 8051 memory and 8751 slice procedure memory capacity 4KB, address begin from 0000H, used for preserving the procedure and form constant. Data 8051- 8751 8031 of memory data memory 128B, address false 00FH, use for middle result to deposit operation, the data are stored temporarily and the data are buffered etc.. In RAM of this 128B, there is unit of 32 byteses that can be appointed as the job register, this and general microprocessor is different, 8051 slice RAM and job register rank one formation the same to arrange

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the location. It is not very the same that the memory of MCS-51 series one-chip computer and general computer disposes the way in addition. General computer for first address space, ROM and RAM can arrange in different space within the range of this address at will, namely the addresses of ROM and RAM, with distributing different address space in a formation. While visiting the memory, corresponding and only an address Memory unit, can ROM, it can be RAM too, and by visiting the order similarly. This kind of memory structure is called the structure of Princeton. 8051 memories are divided into procedure memory space and data memory space on the physics structure, there are four memory spaces in all: The procedure stores in one and data memory space outside data memory and one in procedure memory space and one outside one, the structure forms of this kind of procedure device and data memory separated form data memory, called Harvard structure. But use the angle from users, 8051 memory address space is divided into three kinds: (1) In the slice, arrange blocks of FFFFH , 0000H of location , in unison outside the slice (use 16 addresses). (2) The data memory address space outside one of 64KB, the address is arranged from 0000H 64KB FFFFH (with 16 addresses ) too to the location. (3) Data memory address space of 256B (use 8 addresses). Three above-mentioned memory space addresses overlap, for distinguishing and designing the order symbol of different data transmission in the instruction system of 8051: CPU visit slice,

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ROM order spend MOVC , visit block RAM order uses MOVX outside the slice, RAM order uses MOV to visit in slice.

8051 one-chip computer have four 8 walk abreast I/O port, call P0, P1, P2 and P3. Each port is 8 accurate two-way mouths, accounts for 32 pins altogether. Every one I/O line can be used as introduction and exported independently. Each port includes a latch (namely special function register ), one exports the driver and a introduction buffer . Make data can latch when outputting, data can buffer when making introduction , but four function of passway these self-same. Expand among the system of memory outside having slice, four port these may serve as accurate two-way mouth of I/O in common use. Expand among the system of memory outside having slice, P2 mouth see high 8 address off; P0 mouth is a two-way bus, send the introduction of 8 low addresses and data / export in timesharing

Output grade , P3 of mouth , P1 of P1 , connect with inside have load resistance of drawing , every one of they can drive 4 Model LS TTL load to output. As while inputting the mouth, any TTL or NMOS circuit can drive P1 of 8051 one-chip computers as P3 mouth in a normal way . Because draw resistance on output grade of them have, can open a way collector too or drain-source resistance is it urge to open a way, do not need to have the resistance of drawing outerly . Mouths are all accurate two-way mouths too. When the conduct is input, must write the

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corresponding port latch with 1 first . As to 80C51 one-chip computer, port can only offer milliampere of output electric currents, is it output mouth go when urging one ordinary basing of transistor to regard as, should contact a resistance among the port and transistor base , in order to the electricity while restraining the high level from exporting P1~P3 Being restored to the throne is the operation of initializing of an one-chip computer. Its main function is to turn PC into 0000H initially , make the one-chip computer begin to hold the conduct procedure from unit 0000H. Except that the ones that enter the system are initialized normally,as because procedure operate it make mistakes or operate there aren't mistake, in order to extricate oneself from a predicament , need to be pressed and restored to the throne the key restarting too. It is an input end which is restored to the throne the signal in 8051 China RST pin. Restore to the throne signal high level effective , should sustain 24 shake cycle (namely 2 machine cycles ) the above its effective times. If 6 of frequency of utilization brilliant to shake, restore to the throne signal duration should exceed 4 delicate to finish restoring to the throne and operating. Produce the logic picture of circuit which is restored to the throne the signal:

Restore to the throne the circuit and include two parts outside in the chip entirely. Outside that circuit produce to restore to the throne signal (RST ) hand over to Schmitt's trigger, restore to the throne circuit sample

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to output , Schmitt of trigger constantly in each S5P2 , machine of cycle in having one more , then just got and restored to the throne and operated the necessary signal insidly. Restore to the throne resistance of circuit generally, electric capacity parameter suitable for 6 brilliant to shake, can is it restore to the throne signal high level duration greater than 2 machine cycles to guarantee. Being restored to the throne in the circuit is simple, its function is very important. Pieces of one-chip computer system could normal running,should first check it can restore to the throne not succeeding. Checking and can pop one's head and monitor the pin with the oscillograph tentatively, push and is restored to the throne the key, the wave form that observes and has enough range is exported (instantaneous), can also through is it restore to the throne circuit group holding value carry on the experiment to change.

At present,MCU to infiltrate all areas of our lives, which is

almost difficult to find traces of the field without SCM. Missile navigation equipment, aircraft, all types of instrument control, computer network communications and data transmission, industrial automation, real-time process control and data processing, extensive use of various smart IC card, civilian luxury car security system, video recorder, camera, fully automatic washing machine control, and program-controlled toys, electronic pet, etc., which are inseparable from the microcontroller. Not to mention the area of robot control, intelligent instruments, medical

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equipment was. Therefore, the MCU learning, development and application of the large number of computer applications and intelligent control of the scientists, engineers.

SCM is widely used in instruments and meters, household appliances, medical equipment, aerospace, specialized equipment, intelligent management and process control fields, roughly divided into the following several areas:

（1）In the application of Intelligent Instruments

SCM has a small size, low power consumption, controlling function, expansion flexibility, the advantages of miniaturization and ease of use, widely used instrument, combining different types of sensors can be realized Zhuru voltage, power, frequency, humidity, temperature, flow, speed, thickness, angle, length, hardness, elemental, physical pressure measurement. SCM makes use of digital instruments, intelligence, miniaturization, and functionality than electronic or digital circuits more powerful. Such as precision measuring equipment (power meter, oscilloscope, various analytical instrument).

（2）In the industrial control application

With the MCU can constitute a variety of control systems, data acquisition system. Such as factory assembly line of intelligent control,all kinds of alarm systems,and computer networks constitute a secondary control system.

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（3）In the Appliance of Household appliances

It can be said that the appliances are basically using SCM, praise from the electric rice, washing machines, refrigerators, air conditioners, color TV, and other audio video equipment, to the electronic weighing equipment, varied, and omnipresent.

（4）In the field of computer networks and communications applications MCU general with modern communication interface, can be easy with the computer data communication, networking and communications in computer applications between devices had excellent material conditions, are basically all communication equipment to achieve a controlled

by

MCU

from

mobile

phone, building

telephone, automated

mini-program-controlled switchboards,

communications call system, train radio communication, to the daily work can be seen everywhere in the mobile phones, trunked mobile radio, walkie-talkies, etc..

（5）Microcomputer in the field of medical device applications MCU in the use of medical devices is also quite extensive, such as medical respirator, the various analyzers, monitors, ultrasound diagnostic equipment and hospital beds, etc. call system.

（6）In a variety of major appliances in the modular applications Designed to achieve some special single specific function to be modular in a variety of circuit applications, without requiring the use of

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personnel to understand its internal structure. If music integrated single chip, seemingly simple function, miniature electronic chip in the net (the principle is different from the tape machine), you need a computer similar to the principle of the complex. Such as: music signal to digital form stored in memory (like ROM), read by the microcontroller, analog music into electrical signals (similar to the sound card).

In large circuits, modular applications that greatly reduce the volume, simplifies the circuit and reduce the damage, error rate, but also easy to replace.

（7）Microcontroller in the application field of automotive equipment SCM in automotive electronics is widely used, such as a vehicle engine controller, CAN bus-based Intelligent Electronic Control Engine,

GPS navigation system, abs anti-lock braking system, brake system, etc.. In addition, the MCU in business, finance, research, education, national defense, aerospace and other fields has a very wide range of applications.

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译文

51系列单片机的功能和结构

结构和功能的监控监-51系列之一--计算机芯片监控监-51名是一幅一个电脑晶片,英特尔公司生产系列. 这家公司推出8级一个计算机芯片监控监-51系列之后,于1980年8引入一个计算机芯片监控监,于1976年48系列.。它属于这一类型很多行一个芯片的电脑芯片都如8051、8031、8751、80c51bh,80c31bh等,其基本组成、性能和基本教学制度,都是一样的. 8051每日代表-51系列之一--电脑晶片 有一个芯片的计算机系统是由以下几个方面: (1)18微处理器(CPU). (2)在切片数据存储羊(128B/256B),使用可以不读书不数据写如因经营不中,最后结果要和数据显示等. (3)存储器存储程序/可擦写可编程只读存储器(4KB/8KB),用于保存程序和数据,初步形成片. 但并不存储器/可擦写可编程只读存储器在一些人的电脑芯片,如8031、8032、80c等. （4)经营的84并肩一/四OP0P3接口,每口可以用作介绍,也可以用作输出. (5)两个定时/柜台,每个计时器/柜台可设立和计算的方法,用来计算的外部事件,可以建立成一个时间的方式也可以和根据计算结果或时间实现控制的计算(六)五切断切断源头上控制系统. (七)各一序I/O口UART(异步接收世界/发送(UART)),它是实现一个计算机芯片和一个计算机芯片和通讯系列电脑上使用. (8)强、时钟振荡器电路生产、水晶石英细调需要外部电容. 为使振动频率目前最. 每上述地区内的数据是通过加入单片机.

其中,CPU的核心是一个电脑芯片,它是计算机和指挥控制中心等部分组成,运算器和控制等. 运算器的可携带8人计算a经营单位的经营逻辑,其中,1temporarilies存储装置8、暂时贮存器2、8的行政协调会累积装置、B、注册登记程序国有PSW等. 累积计200人,行政协调委员会结束对进入检查. 暂时运作往往是来自一店经营者,这是经营下去,使计暂时经营成果和行政协调会. 此外,行政协调会经常被视为转运站,在8051年的数据传输. 一般微处理器一样,是繁忙登记. 帮助大家,表示了赞同的命令. 控制程序包括柜台命令详解,振荡器电路和时间等. 程序相当于16. 这是一个字节地址位的程序,其实,内容是未来IA将进行PC. 修改的内容,它可以改变方向,进行程序. 在8051电路动摇一个电脑芯片、石英晶体外,只需要相当频繁调整电容,其范围是12mhz的频率

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1.2mhz. 这一脉冲信号,作为8051年工作的基本节拍,即单位时间内的最低. 8051年是计算机一样,在和谐的工作基本控制打,就像打了一个乐团,按照发挥,指挥. 有存储器(程序存储器,只能读),8051年在羊片(存储数据,是可以写出)二读,他们每个独立存储空间处理,处理方式是一样的,一般的电脑记忆. 8051年和8751年拨款程序存储程序存贮器4kb,从0000h地址,用于保存程序和方式不变. 数据8051-87518031128b记忆存储数据,00fh假地址,用于存放操作结果中,暂时储存数据和资料等无人。在这种羊128b,有32个单位字节可以出任就业登记,这是与一般不同的微处理器、8051切片和就业登记成立一个级别相同的地点安排. 这是很不相同的记忆监控监-51系列之一--计算机芯片,除了一般电脑的方式处置. 一般电脑先向空间、存储器和RAM,可安排在不同的空间范围内解决这一意愿,即存储器的地址和RAM,地址分配不同的空间形成. 同时来访的记忆,相应的存储器,只有一个地址,可以存储,也可以撞击,并以同样的访问. 这种记忆结构称为普林斯顿结构. 8051记忆分为程序存储空间和数据存储空间的物理结构,有四个存储空间:我们的程序储存在一个数据存储空间之外的数据存储和一个程序存储空间、外一、结构形式的这种程序装置和数据存储与形式的数据存储,称为哈佛结构. 但用用户的角度,讨论8051年的记忆空间分为三类:(1)在时代安排Ffffh座,0000h地点、从容外片(地址用十六). (二)处理数据存储空间之外64kb之一,被安排从地址0000hFfffh64kb(地址16),地点太. 三)处理数据存储空间256b(地址8使用). 上述三个存储空间地址重叠,鉴别设计,象征不同的数据传输的语言系统8051:CPU访问片,以存储器,阻止访问命令Ra用途外用一张旅游片。

8051年1-48芯片计算机与我走/澳港,要求P0、P1、P2和P3. 每个港口8准确双向口,共占32别针. 每一个我/O线可作为引进和输出独立. 每个港口有门闩(即登记特殊功能)、驾驶人、出口实行缓冲. 可当门闩使outputting数据,数据可以缓冲时推出,但这些四个功能自我同一. 在扩大对外开放具有时代记忆系统,这四个港口可准确双向口一/O共同使用。在扩大对外开放具有时代记忆系统,高8P2口地址见客. P0口是一个双向车采用8送数据低地址/出口Timesharing 在8051年的巡回一个计算机芯片和四个一/O港口很巧妙的设计. 熟悉我/港澳逻辑电路,不仅有利于正确、合理地使用港口、激励周边逻辑电路设

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计的一个计算机芯片有所提高. 负载能力和接口港口有一定的要求,因为产量等,P0和P1口的最终产量、P3口的结构,在不同的年级,所以,负载能力和接口要求其门南辕北辙相处. 不同于其他P0口口,其产量即将年级抵抗.。在使用它的嘴巴,用共同使用,是生产事故等级亮起电路,它是利用NMOS呼吁采取抵制外,应同时输入,走出失败. 当被用作介绍,应该写\一\的门闩头. 每一个有能驾驶8P0口输出模式LSTTL载荷. P1口是一个正确的双向口也作为我/海外广泛使用. P0口不同产量的电路,请联系电力负荷就在有阻力. 事实上,反抗是两种影响,同时负责操作:1配量负责,定期阻力. 另一种可能是导致这两个国家与接近,使总经理改变阻值近似零或一组值两形势十分沉重. 0时,大约是反抗,可以寄以很高的速度; 如果阻值很大,P1口,以妨碍国家引进高. P1口高产量的电力平时,它是利用电流负载提供庇护,以此抵制和不必回答. 在这里介绍的是用作码头,必须写1到相应的门闩头也使操作结束。相对约20,000ohms因负载阻力,因为在现场40,000ohms,不会产生影响的数据,输入. P2口的结构有些类似于P0口有开关. 这是促使口腔类似,但有些不是嘴巴大转换控制P1. P3口人的多功能港口,嘴也越来越多,P1比\、\和4缓冲门\这两个部分,使她除了精确的双向功能与P1口仅,也可以使用第二功能每针. \、\一门三转功能实际上 它决定将产量数据信号门闩第二产出功能. 在担任W=1时,问到生产信号; 作为在Q=1时,信号线可以生产W. 节目时,它是第一个功能,但仍是第二个功能不用软件P3口提前成立. 这不是硬件是在自动有两个功能outputted当CPU进行社会主义和寻求地点(所在地或字节)访P3口/不是在持久排队,有在硬件门闩促使=1.THE经营原则P3口类似于P1口.

生产级的P3口,P1,P1,内有连接负载阻力划,每个人可以带动4产出模型LSTTL载荷. 而作为输入口,任何NMOS电路可驱动TTL或P1的8051一个电脑芯片P3口的正常发展. 由于产量等作出抵抗的人,也可以公开方式收藏或流失的根源就是反抗的方式,要求公开,不须具备抵抗绘画. 别人都准确双向口也. 当行为投入,要写出一首相应的港口与门闩. 以80c51一个计算机芯片,只能提供港口毫安的电流电产出,它是生产口去要求一个普通的计算是将晶体管、接触的阻力应该在港口及半导体基地 同时为了抑制高电力输出P1~P3级是恢复王位是一个着手运作一个计算机芯片. 其主要功能是将电脑变成0000h开始,使一个开

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始进行计算机芯片进行程序0000h单位. 除了那些进入正常initialized系统,因为它的程序操作失误或操作失误不多,为了摆脱困境,必须按国家和恢复王位,恢复太重要了. 这是一项投入恢复王位,结束了在8051年中国信息表寄. 恢复王位高有效信号,应保持24震撼周期(机器周期,2)有效时间段. 6如果使用频率前去辉煌,恢复王位信号完成期限不得超过4微妙的王位,恢复营业. 逻辑电路生产情况,恢复王位的信号:

恢复王位的电路两部分组成,包括外部的芯片完全. 外界产生电路恢复王位信号(表)交给史密特的启动,恢复王位样品电路产量,史密特触发不断每一s5p2、机器周期有一次,光有与恢复王位和经营所需insidly信号. 恢复王位抵抗一般线路、电容参数适合6精彩震撼,是否能恢复王位高信号机会大于2周期保证. 正在恢复王位是简单的电路,其作用是非常重要的. 张一电脑芯片系统可正常运作,应先检查一下,才能恢复王位没有成功. 检测可以流行头和监督寄与初步示波器,并把恢复王位的关键,波的形式,并认为有足够的距离输出(瞬间),也就是通过它来恢复电路值进行实现改变。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：

（1）在智能仪器仪表上的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起

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