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1、#大学毕业设计说明书 目录1前言11.1课题的开发背景11.2课题设计的意义11.3课题完成的功能12总体方案设计32.1方案比较32.2方案论证与选择43单元模块设计53.1各单元模块功能介绍与电路设计53.1.1电路显示电路53.1.2 无线传输模块73.1.3 声光报警模块83.1.4 复位、时钟电路93.1.5 程序下载模块103.2特殊器件的介绍103.2.1 STC89C52单片机103.2.2温度传感器DS18B20133.2.3烟雾传感器QM-N516表3.6 QM-N5参数表173.2.4 NRF401184软件设计224.1下位机程序流程图224.1.1火灾检测子程序流程图
2、224.1.2温度获取子程序流程图234.2上位机程序流程图255 调试265.1 调试的步骤265.2调试过程中遇到的问题及解决方法276 使用软件介绍297总结与体会318致谢329参考文献33附录1：电路原理图34附录2：设计程序35附录3：外文资料翻译46 1前言1.1课题的开发背景进入上世纪90年代后，我国经济步入高速发展的时期，城市化建设不断加快，城市建筑也由分散式低密度向集中式高密度过渡，林立的高层建筑成了城市的主要的标志。居民住进了高层塔楼，企业搬进了摩天大楼，高层建筑有效利用空间，节约了城市中本就十分紧张的土地资源。任何事物的发展都具有两面性，高层建筑中各种通讯线路、动力和照
3、明线路、以及各种系统中线路纵横交错，致使火灾的发生概率也在大幅增加。加之现代建筑的密闭性较强，一旦发生火灾，整幢大楼就像一个大的火炉，而楼梯道、各种通风管道、线路竖井都是效果极佳的火筒，从而给灭火施救造成了巨大的难度，对火灾发生后及时发现、及时控制的要求促使了火灾报警产品应运而生。与此同时，现代计算机技术、通讯网络技术和自动控制技术的飞速发展又为人类实现更加理想化的生活提供了可能智能小区应运而生了。在智能小区内安装智能型火灾报警控制系统是必不可少的。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
4、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。1.2课题设计的意义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，国产火灾自动报警系统均采用汉字显示，价格低廉，适合我国国情，但是火灾自动报警系统由于多数没有分布智能，可靠性低，且产品没有形成系列化、品种不全，产品的外观也较差，编程复杂，调试不方便，设备兼容性差。国外产品多数具有分布智能，可靠性高，产品具有系列化、品种齐全，产品外观美观，人机对话功能强。缺点是多数没有汉化，操作维护不便，价格较高，设备兼容性差。根据以上的分析，开发具有国际先进水平的
5、火灾自动报警设备，价格介于进口设备和国产设备之间，从而具有很高的性能价格比，因此，研制一种结构简单、价格低廉的智能型火灾报警器是非常必要的。1.3课题完成的功能 当报警器监测到火情信息后，将表征火灾参数的物理量转化为电信号，通过电子线路将其放大、变换、传输、处理，直接通过Modem经公用电话交换网迅速向消防指挥中心报告火情信息(包括火灾单位编码、单位名称、火情级别以及报警时间等)，同时产生声光报警信号，并按事先预留的电话号 码自动拨号通知单位有关负责人。消防指挥中心根据接收到的火警信息，立即在消防信息数据库中查询单位位置、周围道路、交通、水源情况等基本信息，根据所获得的信息迅速确定最佳救火方案
6、，通过网络将出警命令直接下达各消防中队。动探测报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的语音数字联网火灾报警器是非常必要的。第32页2总体方案设计2.1方案比较方案一方案一的系统框图如下图2.1所示，分为两个部分，发送电路和接收电路两部分组成的，发射电路从传感器接收到的信号经过信号处理电路转化成单片机能接收的信号，单片机接收信号后经过单片机程序的算法，判断是否有火灾发生，如有火灾的时候则一级的声光报警电路发出报警信号，同时单片机将信号通过无线信号，将火灾信号向上位机，上位机总是在查询接收模块，是否有火灾信号的发送，接收电路将接收到的火灾信探测传感器信号处理电路单片机控制电路无线发射电路声光报
7、警电路无线接收模块单片机控制电路声光报警电路液晶显示电路发射部分电路接收部分电路号传到上位机的单片机，通过单片机程序使上位机的报警电路报警，同时显示火灾的地点通过LCD显示。图2.1方案一系统框图方案二方案二是通过传感器检测信号到下位机单片机通过RS-485总线传输给上位机通过上位机显示报警信息。探测传感器信号处理电路单片机控制电路液晶显示模块单片机控制电路声光报警电路RS-485接口探测传感器信号处理电路单片机控制电路RS-485接口图2.2方案二系统框图2.2方案论证与选择综上所述，方案一无论是从电路的结构复杂程度的角度，还是在生活中应用都是的容易实现，采样无线传输在安装简单，布线相对复杂
8、，在一些恶劣的环境中传输也会受到影响，所以我还是选择方案一。3单元模块设计3.1各单元模块功能介绍与电路设计3.1.1电路显示电路图3.1LCD接线图如图3.1是本设计的LCD显示电路，LCD将显示实时温度。LCD1602采用16脚DIP封装，他与单片机连接有11个I/O口，其中D0D7并行数据端口，与单片机P0.0P0.7连接，LCD的E，R/W，RS分别与单片机P2.0P2.2连接。而LCD的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，液晶模块执行命令R/W脚为读写控制脚。R/W为高电平时为读操作;低电平时为写操作。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
9、寄存器当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。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3。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显,控制简单。由于LC
10、D有两横数计显示位置，因此系统通电后，LCD有两种显示方式：LCD第一横显示“weidushi:”和当前温度值；（正常显示）LCD除显示第一种方式外还在第二横显示“chuxianyichang”字样。（异常显示）当温度采集模块，红外、烟雾检测模块三项电路模块中任意两种检测电路发生异常时，LCD以显示第方式显示，只有当两项出现异常的检测电路中任意一项电路异常排除时才恢复正常显示。当把手动控制模块中控制按键按下时，LCD异常显示，只有当按下复位键时才恢复正常显示。1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表3.1所示：表3.1 1602控制表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1
11、D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容表3.1：控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）3指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址0
12、0H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符
13、，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。3.1.2 无线传输模块图3.2无线收发器件电路连接单片机与无线收发器件NRF401的连接电路图如下3.2所示，单片机的P2.1口接NRF401的频道选择端口，选择收发器件的工作频率，当P2.1为高电平的时候，选择的频率是434.33MHz的2通道，当P2.1为低电平的时候，选择的传输的频率是433.92MHz的1通道。在本设计都是选择通道2频率为434
14、.33MHz的。PWR_UP是NRF401的节电控制当PWR_UP=1为NRF401的工作模式，当PWR_UP=0时为NRF401的待机模式，在待机模式下收发器件比较节电，所有如果没有数据传输的时候尽量选择待机模式，使P2.0为地电平。TX-EN引脚发射/接收选择端口，当TX-EN给高电平是为发射信号，当TX-EN给低电平是接收信号。所以下位机的NRF401为高电平的发射信号，上位机的NRF401为低电平的接收信号。DI为输入信号当接收的时候，同单片机的串口接收信号，经过单片机的RX传输到NRF401的DI。当接收模式的时候，无线接收模块，接收到的信号通过DO传给单片机，使单片机接收到无线信号。3.1.3 声光报警模块图3.3声光报警模块本设计上下位机都有声光报警电路，上位机的报警电路如上图3.3所示，上位机与下位机的报警电路都是相同的，只是与单片机的连接的引脚不同，下位机是通过P2.3和P2.4口发出声光报警信号的，上位机是通过P1.3和P1.4口发出报警信号的。上位机的P1.4口发出低电平是这时不报警，即三极管VT3不导通，发
