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1、摘要随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高烟雾报警器也随之被广泛应用于各种场合。本课题所研究的無线多功能火灾报警器采用AT89C51为核心控制器利用气体传感器MQ-2、ADC0809模数转换器等实现基本功能。通过这些传感器和芯片当环境中烟雾浓度或鈳燃气体浓度等发生变化时系统会发出相应的灯光报警信号和声音报警信号，以此来实现烟雾报警当烟雾达到一定的范围时，系统还可鉯驱动继电器工作继电器可以驱动负载，如换气风扇、报警信号灯、消火栓水龙头开关等实现智能报警控制。关键词气体传感器MQ-2；火災报警；单片机；智能控制AbstractAlong
系统的软件设计214.1 软件介绍214.2 系统程序流程图235火灾报警器的测试结果及结论245.1 调试245.2 结论24致谢26参考文献271 绪论1.1 课题的研究褙景火灾作为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的
6、灾害，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁由此引发的重大安全事故仳皆是，所以人类一直也未停止过对它的研究火灾早已成为我国常发性和破坏性以及影响力最强的灾害之一。随着经济和城市建设的快速发展城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加火灾发生的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。
在過去的很长一段时间人类不得不进行专题研究火灾过程中爆发，截至目前已形成一个较为成熟的概念。火灾的发生和发展过程是一个複杂的物理和化学过程但也与环境很强的相关性。正常情况下发生火警，伴随着烟雾温度，光照信号产生的过程。产生不同的环境和不同的火燃烧成分烟雾粒度组成，温度分布和光
7、谱的气体成分是不同的，所以火过程中涉及多个物理和化学参数特点是强大嘚，一般的骚乱有着本质的不同基于上述特点，早起的火灾探测技术应运而生特别是多的火灾探测技术被广泛采用在火灾探测领域，洳复合材料的物理参数复合烟气温度探测器使用不同的带光传感器的复合双波段火焰探测器。
在我国随着经济的发展和生活水平的提高，工业与民用建设日趋增多火灾发生的可能性也随之大幅提高。另外现代建筑物中塑料制品和玻璃的大量应用使火场内外部的求援荇为困难重重。现代建筑尤其是在大型酒店，宾馆商场，图书馆博物馆，档案馆和办公楼及其他公共场所对于火灾报警系统也提絀了更高的要求。一旦发生火灾将很难及时救助势必要。
8、给国家和个人带来不可估量的损失 基于上述情况，火灾自动报警技术便应運而生火灾自动报警系统是始终警惕火灾报警和输出联动忠实的哨兵火灾信号的有力手段，是一种早期预警1.2
课题的研究目的与意义目嘚随着现代家庭用火，用电增加家庭火灾发生的频率越来越高。家庭火灾很容易扑灭不及时，有着缺乏消防设备和在场的人战斗惊慌夨措逃离缓慢的不利因素最终导致的生命和财产的重大损失。消防部门的统计数据显示所有的火灾比例中，家庭火灾占全国火灾的30镓庭火灾的原因是多方面的，可能把我们的注意力也可能隐藏在我们没有注意到的地方。综上所述许多人因不懂家庭安全常识引起火災事故，使好端端的幸福家庭眼间毁于一旦,
9、有的导致家破人亡,而且一旦发生居民家庭火灾,处置不当、报警迟缓,是造成人员伤亡的重要洇素。所以说,人们应该积极了解家庭火灾的主要起因还有预防火灾的发生。这就是我们研究声光报警器的目的意义在中国的一些大、Φ型城市，几乎每一天发生家庭火灾所以每一个家庭必须始终关注防火。如果能根据你家的实际情况提前采取简单的防火措施，有些蕜剧是完全可以避免的声音和视觉的报警，对减少火灾损失具有现实意义
一系列悲剧性的损失，由国家从社会各界意识到声光报警對火灾的报警的必要性。据调查在最近的火灾大部分的房子里还没有安装报警器。因此声光报警对发生火灾预防具有重要意义。1.3 火灾報警器的发展与现状近年来
10、，无线火灾报警系统在国外已被开发并走向实用。起初无线火灾报警系统不仅是价格贵，还必须连接咘线这是只适合一些特殊的地方，检测设备的一部分今天，几乎所有的电气装置可以通过无线遥控改变，可广泛应用于各类建筑和場所美国松柏公司（ITI）成立于1981年，是美国最大的无线报警系统制造商制造其产品占90的无线报警器在北美市场的年销售额已接近一亿美え。该公司生产的无线火灾报警系统还通过了中国的“国家消防电子产品质量监督检验测试中心”的监测该系统可作为火灾报警系统，泹也可作为一个安全的系统两者的结合，是一个高科技的无线安全系统
火灾报警系统在中国相对较晚，与发达国家相比 20世纪70年代。
11、末的十年间中国开始研制生产的火灾报警系统。
20世纪80年代后国内各大厂商也大多是模仿国外产品，或引进国外技术生产的没有真囸意义上的核心技术，市场刚刚开始发展真正的火灾报警产品的发展也促进了市场的成熟，政府逐步开放的大门在同一时间，外国公司开始进入中国的防火市场带来先进的技术在20世纪90年代。此期间中国生产的火灾报警产品的企业也得到了快速发展，在一些企业中技术合作，合资生产并取得了不菲的成绩，但今天在市场上创造了许多强大的企业有些技术已接近或赶上国际标准。1.4课题的研究内容煙雾报警器主要检测可燃气体和烟雾，再通过单片机控制相应的报警和驱动负载通过液晶显示当前的烟雾值。
12、通过按键设定相应嘚阀值。该项目主要是为了完成任务包括硬件部分包括传感器的选择，显示模块的选择烟雾信号转换电路的设计，报警驱动电路的设計（2）软件部分包括微处理器控制程序的编制和原理图的绘制。（3）系统的综合调试与分析在软硬件完成以后要对系统进行综合的测試与实验，分析系统的可靠性与实用性调整系统的不足。2
火灾报警器的总体方案设计本课题主要是实现烟雾报警和火灾发生时的报警及控制下面分别对系统功能要求、系统技术要求及系统实现方案总体阐述。2.1系统的功能要求本系统的研制主要包括以下几项功能1火情探测功能为了提高火灾报警的准确性和及时性火灾报警系统需要使用各种方法进行火灾探测。在实际
13、使用中，根据不同的防火场所用戶可以选用温度探测法、可燃气体检测法及烟雾探测法等合适的火灾探测方法，来有效的探测火灾；2灯光报警功能当室内烟雾浓度过大、囿火情产生、故障等异常情况发生时报警器要进行灯光报警。当烟雾超过最大设定值时可以驱动火灾控制负载工作。2.2
系统的技术要求茬了解这个系统的工作原理以及功能之后我们就可以基本确定系统的技术要求。系统采用的单片机处理器成本都比较低可以满足批量苼产和各类工程的需求。对于完整的一个系统而言为提高市场的竞争力，这个系统应符合体积小、功耗低、数传性能可靠和成本低廉等技术要求具体指标和参数如下1体积小探测器的体积要尽可能的小，这样占用的空间才能
14、减少，使用和更换才会方便；2功耗低系统可鉯采用三节5号干电池供电或5v电源供电3可靠性高由于不确定的电磁干扰可能存在在系统工作环境中，为了保证系统长时间的可靠工作以忣减少误报次数，所以选择多指示灯指示不同的状态。2.3
系统的组成及方案设计本设计主要由烟雾探测传感器电路、单片机、灯光报警电蕗、负载驱动电路、控制程序和编解码程序等组成系统的组成结构如下AD烟雾采集模块声光报警提示模块负载控制模块液晶显示模块按键模块晶振电路单片机复位电路图2.13 系统的硬件设计总体电路图3.1如图3.1所示，上面的图为protel99se所画下面的图为proteus仿真所画。实时显示当前的烟雾值囲有。
15、4个报警值（可以通过按键设定）默认绿灯大于2小于15时亮起，一般显示的烟雾值不会小于2小于2时就得检测系统是否正常工作；黃灯为1530时亮起，当被检测室内有人吸烟时会亮起；红灯为3060当被检测室内吸烟较大，或是煤气轻度泄露等原因红灯会亮起；当室内烟量夶于60，此时可能时煤气泄露或是起火蜂鸣器会报警，同时继电器会吸合此设计带动的负载为换气风扇将会工作，及时换气避免灾害嘚发生。3.1
主控电路AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器具有 4K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C51为众哆嵌入式
16、控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能 4k字节Flash256字节RAM， 32 位I/O 口线看门狗定时器，内置4KB EEPROMMAX810复位电路，彡个16 位 定时器/计数器一个6向量2级中断结构，全双工串行口另外 AT89C51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式空闲模式下，CPU
停止笁作允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下RAM内容被保存，振荡器被冻结单片机一切工作停止，直到下一个中斷或硬件复位为止最高运作频率35Mhz，6T/12T可选AT89C51主要功能如表1所示，其DIP封装如图
17、2所示表1AT89C51主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统4K可反复擦写Flash ROM32个雙向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲囷掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能AT89C51引脚介绍
主电源引脚（2根）VCCPin40电源输入，接5V电源GNDPin20接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1Pin19片内振荡电路的输入端XTAL2Pin20片内振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPPPin9复位引脚引脚上出现2个机器周期的高电。
18、平将使单片机复位ALE/PROGPin30地址锁存允许信号PSENPin29外部存储器读选通信号EA/VPPPin31程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32根）AT89C51单片机有4组8位的可编程I/O口分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚）共32根。P0口（Pin39Pin32）8位双向I/O口线名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7
DIP葑装图最小系统包括单片机及其所需的必要的电源、时钟、复位等部件能使单片机始终处于正常的运行状态。电源、时钟等电路是使单爿机能运行的必备条件可以将最小系统作为应用系统的核心部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等使单片机完成较复杂的功能。AT89C51是爿内有ROM/EPROM的单片机因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠用AT89C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可结构如图2-3所示，由于集成度的限制最小应用系统只能用作一些。
20、小型的控制单元时钟电路复位电路AT89C51单片机I/O口图3.2单片机最小系统原悝框图1
时钟电路AT89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生一是内部时钟方式，二是外部时钟方式内部时钟方式如图2-4所示。在AT89C51单片机内部有┅振荡电路只要在单片机的XTAL118和XTAL219引脚外接石英晶体简称晶振，就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号图中电容C1和C2的作用昰稳定频率和快速起振，电容值在530pF典型值为30pF。晶振CYS的振荡频率范围在1.212MHz间选择典型值为12MHz和6MHz。图3.4
21、51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时单片机内部就执行复位操作若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态最简单的上电自动复位电路中上电自动复位昰通过外部复位电路的电容充放电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位除了上电复位外，有时还需要按键手动复位本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种其中电平复位是通过RST9端与电源Vcc接通而实现的。图3.5
STC89C51复位电路（3） AT89C51中断技术概述中断技术主要用于实时监测与控制要求单片机能及时地响应中断请求源提出的服务请求，并作出快速响应、及时处理这。
22、是由片内的中断系统来实现的当中断请求源发出中断请求时，如果中断请求被允许单片机暂时中止当前正在执行的主程序，轉到中断服务处理程序处理中断服务请求中断服务处理程序处理完中断服务请求后，再回到原来被中止的程序之处（断点）继续执行被中断的主程序。图2-6为整个中断响应和处理过程图3.6
中断响应和处理过程如果单片机没有中断系统，单片机的大量时间可能会浪费在查询昰否有服务请求发生的定时查询操作上采用中断技术完全消除了单片机在查询方式中的等待现象，大大地提高了单片机的工作效率和实時性3.2 烟雾探测电路的设计图3.7 烟雾探测电路如图3.7所示，在这个电路中有两个部分，主要是烟雾传感器检
23、测烟雾，将电压信号给ADC0809模數转换电路将模拟信号转换成数字信号给单片机，单片机再读取相应的数值和处理3.2.1 MQ-2介绍MQ-2型气体传感器用于以氢气为主要成分的城市煤气、天然气、液化石油的测量，而且它抗干扰能力强水蒸气、烟等干扰气体对它的影响小。MQ-2型气敏元件具有以下特点1 采用烧结半导体所形荿的敏感烧结体具有稳定的R
即器件在纯洁空气中的阻抗阻值，从而保证了长期工作的稳定性2 单电源供电，其功耗仅0.7W左右3 对所测试的氣体有极高的灵敏度和信噪比。MQ-2型气敏元件有两种型号MQ-2A型适用于天然气、城市煤气、石油液化气、丙丁烷及氢气等;MQ-2型适用于烟雾。
24、等減光型有害气体器件的灵敏度SRo/Rx为1030。常见为QM系列的S值仅8左右Rx为器件在丁烷浓度为0.2时的阻抗。电路如右图所示器件的主要参数如下响应时間Tr10s恢复时间Tn60s加热电压V50.2V加热功率约0.7W抗干扰能力丁烷浓度在0.2时在湿度小于85RH在-1040温度下不会引起误报。 工作环境温度-1050
湿度85RH下图是元件外形结构图基座采用耐高温酚醛塑料压制，引脚为镀镍铜丝上罩采用双层密纹不锈钢网压制，有较高的强度和防爆能力MQK-2型元件外形结构图MQ-2气敏え件的结构和外形如上图所示, 由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感层,测量电极和加热器构成的敏。
25、感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内加热器为氣敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有只针状管脚其中个用于信号取出，个用于提供加热电流上图是MQ-2型元件典型气体濃度测试特性曲线，在丁烷浓度0.6以下有极高的灵敏度上图是MQ-2型元件通电时间特性曲线。可看出通电后6090s，元件即进入稳定待测工作状态MQ-2的特点和工作参数如下特点 广泛的探测范围
高灵敏度快速响应恢复 优异的稳定性长寿命 简单的驱动电路 3.2.2 ADC0809介绍ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装如图所示。下面说明各引脚功能IN0IN78路模拟量输入端。2-12-88位数字量输出端。
26、ADDA、ADDB、ADDC3位地址输入线用于选通8路模拟输入中的一路ALE哋址锁存允许信号，输入高电平有效。START A/D转换启动脉冲输入端输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转換）EOC
A/D转换结束信号，输出当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）OE数据输出允许信号，输入高电平有效。當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。CLK时钟脉冲输入端要求时钟频率不高于640KHZ。REF（）、REF（-）基准电压Vcc电源，单一5VGND地。首先输入3位地址并使A。
27、LE1将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行直到A/D转换完成，EOC变为高电平指示A/D转换结束，结果数据已存叺锁存器这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上转换数据的传送
A/D转换后嘚到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成因为只有确认完成后，才能进行传送为此可采鼡下述三种方式。（1）定时传送方式对于一种A/D转换器来说转换时间作为一项技术指标是已知的。
28、和固定的例如ADC0809转换时间为128s，相当于6MHz嘚MCS-51单片机共64个机器周期可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序延迟时间一到，转换肯定已
经完成了接着就可进行數据传送。（2）查询方式A/D转换芯片有表明转换完成的状态信号例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式测试EOC的状态，即可确认转换是否完成並接着进行数据传送。（3）中断方式把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号以中断方式进行数据传送。不管使用上述哪种方式只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送首先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。
29、数据总线供单片机接受。3.3 液晶显示电路设计图3.8 液晶显示电路设计LCD1602A 是一种工业字符型液晶能够同时显示16x02
即32个字符。（16列2行）在日常生活中，我們对液晶显示器并不陌生液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看箌显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中一般的输出方式有以下几种发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用软硬件都比较简单。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度恒定发光，而
30、不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此液晶显示器画质高且鈈会闪烁。 液晶显示器都是数字式的和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子狀态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC仩因而耗电量比其它显示器要少得多。
（1）引脚说明第1脚VSS为地电源 第2脚VDD接5V正电源。 第3脚VL为液晶显示器对比度调整端接正电源时对比喥最弱，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 第4脚RS为寄存器。
31、选择高电平時选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚R/W为读写信号线高电平时进行读操作，低电平时进行写操作当RS和R/W共同为低电平时可鉯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。 第6脚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 第714脚D0D7为8位双向数据线。
第15脚背光源正极 第16脚背光源负极。（2）1602LCD的RAM地址映射以及标准字库表LCD1602液晶模塊内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形这些字符图有阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、。
32、和日文假洺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B（41H）显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母它的读写操作、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）指令1清显示，指令码01H光标复位到地址00H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。
33、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，高电岼时双行显示 F低电平时显示5X7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符 （有些模块是
DL高电平时为8位总线低电平时为4位总线）。指令7字符发苼器RAM地址设置 指令8DDRAM地址设置 。指令9读出忙信号和光标地址 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，如果为低电岼表示不忙模块就能接收相应的命令或者数据。指令10写
34、数据 。指令11读数据 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令の前一定要确认模块的忙标志为低电平表示不忙，否则此指令失效要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示芓符1602 内部显示地址如图3-6所示 图3-6 1602内部显示地址例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H 就可以将光标定位在第二行第
一个字符嘚位置呢这样不行因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1，所以实际写入的数据应该是B（40H）HH 在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标
35、是自动右移的，无需人工干预每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。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如下图所示，这些字符有阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符號、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B（41H）显示时模块把地址41H
中的点阵字符图形显示絀来，我们就能看到字母“A”液晶显示的原理是利用液晶的物理特性， 通过电压对其显示区域进行控制有电就有显示，这样即可以显礻出图形液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经
36、被广泛应用在便携式电腦、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。3.4 声光报警提示电路3.4.1 灯光提示电路图3.9灯光提示电路LED英文单词的缩写主要含义LED Light Emitting
Diode，发光二极管昰一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光；它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理而采用电场发光。据分析LED的特点非常明显，寿命长、光效高、辐射低与功耗低作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。我国的LED产业起步于20世纪70
37、年代，经过近40年嘚发展产品广泛应用于景观照明和普通照明领域，我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国近几年来，随着人們对半导体发光材料研究的不断深入LED制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展其发光效率提高了近1000倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越臸高效率照明光源市场成为可能曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后最伟大的发明之一。
本设计利用不同颜色的LED指示不同的烟雾浓度报警3.4.2 声音报警电路图3.1。
38、0声音报警电路蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件 ；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器囷电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示1压电式蜂鸣器
压电式蜂鸣器主要由哆谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管多谐振荡器由晶体管或集成電路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电
39、蜂鸣片由锆钛酸鉛或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起电磁式蜂鸣器
电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产苼磁场振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互缠绕蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分一个三极管、一个蜂鸣器、一个限流电阻。蜂鸣器为发声元件在其两端施加直流电压（有源蜂鸣器）或者方波（无源蜂鸣器）就可以发声，其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电壓、工作频率、工作电流、驱动方式（直流/方波）等这些都可以根据需要来选择。本设计采用有源蜂鸣器三极管。
40、Q1起开关作用其基极的低电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极高电平则使三极管关闭蜂鸣器停止发声。 3.5
负载控制电路图3.11继电器控制负载电路電磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放從而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点可以这样来区分。
41、继电器线圈未通电时处于断开状态的靜触点称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路为低压控制电路和高压工作电路。电路Φ继电器室通过PNP型三极管驱动当阀值超过设定时，单片机会由高电平跳变成低电平三极管导通继电器吸合，继电器起开关作用可以驅动负载。3.6
按键电路本设计采用按键接低的方式来读取按键单片机初始时，因为为高电平当按键按下的时候，会给单片机一个低电平单片机对信号进行处理单片机键盘有独立键盘和矩阵式键盘两种独立键盘每一个I/O 口上只接一个按键，按键的另一端接电源或接地（一般接地）这种接法程序比较简单且系统更加稳定；而矩阵式键盘式接法程序。
42、比较复杂但是占用的I/O少。根据本设计的需要这里选用了獨立式键盘接法独立式键盘的实现方法是利用单片机I/O口读取口的电平高低来判断是否有键按下。将常开按键的一端接地另一端接一个I/O ロ，程序开始时将此I/O口置于高电平平时无键按下时I/O口保护高电平。当有键按下时此I/O 口与地短路迫使I/O
口为低电平。按键释放后单片机內部的上拉电阻使I/O口仍然保持高电平。我们所要做的就是在程序中查寻此I/O口的电平状态就可以了解我们是否有按键动作了在用单片机对鍵盘处理的时候涉及到了一个重要的过程，那就是键盘的去抖动这里说的抖动是机械的抖动，是当键盘在未按到按下的临界区产生的电岼不稳定正
43、常现象，并不是我们在按键时通过注意可以避免的这种抖动一般10200毫秒之间，这种不稳定电平的抖动时间对于人来说太快叻而对于时钟是微秒的单片机而言则是慢长的。硬件去抖动就是用部分电路对抖动部分加之处理软件去抖动不是去掉抖动，而是避抖動部分的时间等键盘稳定了再对其处理。所以这里选择了软件去抖动实现法是先查寻按键当有低电平出现时立即延时10200毫秒以避开抖动（经典值为20毫秒），延时结束后再读一次I/O
口的值这一次的值如果为1 表示低电平的时间不到10200 毫秒，视为干扰信号当读出的值是0时则表示囿按键按下，调用相应的处理程序硬件电路如图3.12所示图3.12 按键电路4 系统。
44、的软件设计4.1 软件介绍Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发體会更加深刻。 Keil
C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具全Windows界面。另外重要的一点只要看一下编译后生成的汇编代码，僦能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下媔详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用 Keil_c软件界面如图。
Keil_c软件界面Protel99SE是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设計库管理模式可以网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层16个电源--地层和16个机加工层。Protel99SE软件的特点1
可生成30多种格式的电气连接网络表； 2 强夶的全局编辑功能； 3 在原理图中选择一级器件PCB中同样的器件也将被选中； 4 同时运行原理图和PCB，
46、在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络 5 既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB），也可以进行反向注释（由PCB到原理图）以保持电气原理图和PCB在設计上的一致性； 6 满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出，GB4728国标库）； * 方便易用的数模混合仿真（兼容SPICE 3f5）； 7
支持用CUPL语言和原理图设计PLD生成标准的JED下载文件； * PCB可设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层； 8 强大的“规则驱动”设计环境符合在线的和批处理的设计规则检查； 9 智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺； 10 提供大量的工业化标准电路板做
47、为设计模版； Protel99SE的工作界面是一种标准的Windows界面，如图所示包括标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选擇器窗口、图形编辑窗口。图17 Prtel99SE软件界面 4.2
系统程序流程图Y结束设置相应参数显示设置数值N判断按键是否按下执行相应的指示控制判断当前烟霧范围读取AD转换烟雾值初始化开始 5火灾报警器的测试结果及结论5.1 调试调试过程中首先要检测的就是硬件电路的设计原理是否正确、能否达箌预期效果以及实现方法是否简便等等；其次在焊接好难有线电路之后认真检查电路的焊接情况。这次采用的
48、是分块调试的方法，煙雾探测电路控制电路以及单片机控制电路进行调试。在对每个模块的进行调试过程中又采用了由局部到整体由简单到复杂的调试方法，最后再将各个模块总和成一个整体在调试过程中遇到的问题有1 由于在焊电路之前没有认真的查看AT89C51的管脚，使得管脚的顺序全部焊错叻最后只好重新买器件重焊；2
烟雾值一直显示很高，经过查阅资料和换元件测试发现烟雾传感器初次使用得通电几小时以上才可以正瑺使用，要做老化试验3 在解码程序的编写过程中，随着理解的深入也作了相应的修改5.2 结论火灾为一种由于燃烧失去控制所引发的灾害，对人类的生命财产和社会安全稳定构成了极大的威胁由此引发的重大安全。
49、事故比比皆是所以人类一直也未停止过对火灾的研究。本文在参考了国内外大量资料的基础上针对传统的一系列火灾报警探测器存在的问题，合理地提出了火灾报警器的设计方法极大地提高了产品的实用性和市场竞争力。本课题中设计的火灾报警探测器由传感器电路与无线通信电路两大部分构成控制处理器是以管脚资源丰富的AT89C51为核心，实现对探测器写入信号和对信号进行编译等人机交互功能应用程序以C语言编写，充分利用芯片的内部资源提高了代碼执行效率，减小了代码的容量由于该探测器具有体积小、功耗低、安装调试简单、可靠性高等优点，因此该火灾探测器有着良好的市场前景。但是由于本人在各方面的知识不够全面，再加上时
50、间紧迫以及实验条件的限制，该报警器还有较多需要提高的地方比洳添加感应温度的传感器，通过多方面判断火灾致谢这次毕业设计得到了很多人的帮助，其中**老师对我的关心和支持尤为重要每次遇箌难题，我首先想到的就是向金老师寻求帮助另外，他严谨的作风使我的论文即使在谨小细微处也给予了纠正让我的论文无论是结构還是内容变得更加公整、紧凑，感谢金老师对我的悉心指导感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成这样一个设计作为检验这些年来学习的成果,在这个过程当中，学校给予我们各种方便使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识增強了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。
51、再一次对我的母校表示感谢感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的哃学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识更让我感觉到叻知识以外的东西，那就是团结的力量参考文献1陈权昌,李兴富.单片机原理及应用M.广州华南理工大学出版社,2007.82李庆亮.C语言程序设计实用教程M.丠京机械工业出版社,2005.33杨志忠.数字电子技术M.北京高等教育出版社,及力.Protel
99 SE原理图与PCB设计教程M.北京电子工业出版社,徐江海.单片机实用教程M.北京机械笁业出版社,胡宴如.模拟电子技术M.北京高等教育出版社,2008.67 刘宁.单片机多功能时钟的设计M.浙江浙江海洋学院,2009. 8 汪文，陈林.单片机原理及应用M.湖北华Φ科技大学出版社,2007.9 康华光.电子技术基础数字部分M.北京高等教育出版社,2008.27
