基于單片機(jī)的火災(zāi)煙霧報(bào)警短信提示系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u21368基于單片機(jī)的火災(zāi)煙霧報(bào)警短信提示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15838引言 411532第1章緒論 575981.1設(shè)計(jì)的背景 539601.2設(shè)計(jì)的依據(jù) 6147151.3設(shè)計(jì)的功能及內(nèi)容 67679第2章設(shè)計(jì)的方案 7262942.1設(shè)計(jì)的思路 74086圖2.1工作原理圖 960092.2系統(tǒng)的構(gòu)成 93801第3章本設(shè)計(jì)的硬件電路 9307003.1硬件的原理圖 9104663.2單片機(jī)整體介紹 10319273.2.1單片機(jī)引腳介紹 108264 11196093.3按鍵的電路設(shè)計(jì) 12261273.4電源的電路設(shè)計(jì) 13215373.5報(bào)警提示的電路設(shè)計(jì) 1376253.8溫度傳感器的電路設(shè)計(jì) 1518977圖3.9溫度傳感器的電路 15138833.9煙霧傳感器的電路設(shè)計(jì) 15185533.10LED的電路設(shè)計(jì) 1620559第4章軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16303494.1軟件主程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1673814.2顯示屏的程序設(shè)計(jì) 17122494.3串口的程序設(shè)計(jì) 1850994.4溫度檢測(cè)的子程序設(shè)計(jì) 1945344.5按鍵的程序設(shè)計(jì) 1989304.6煙霧檢測(cè)的程序設(shè)計(jì) 20205484.7報(bào)警短信提示的程序設(shè)計(jì) 21183964.8短信的程序設(shè)計(jì) 2214985第5章實(shí)物調(diào)試 2330925.1實(shí)際測(cè)試和數(shù)據(jù) 23145725.2測(cè)試結(jié)論 27131575.3結(jié)論 27引言從過(guò)去到現(xiàn)在乃至未來(lái)，火災(zāi)的對(duì)人們財(cái)產(chǎn)和生命的頭號(hào)威脅。在火災(zāi)剛發(fā)生后沒有人覺察到，火災(zāi)不能及時(shí)撲滅，導(dǎo)致火苗越來(lái)越大，不僅使自家的財(cái)產(chǎn)得到損失，也會(huì)危及周圍鄰居的財(cái)產(chǎn)，也對(duì)消防工作人員的滅火造成了很大的困擾。所以說(shuō)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)很有必要，在火災(zāi)剛開始時(shí)及時(shí)滅火，也減輕了消防工作人員的工作量，可以盡可能的降低損失?？萍嫉玫搅丝缭绞桨l(fā)展，大量的電器的使用，會(huì)有火災(zāi)隱患，特別是在校園，學(xué)生公寓內(nèi)各宿舍分布集中，一旦發(fā)生火災(zāi)，如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將會(huì)迅速蔓延。我們知道火災(zāi)開始只是點(diǎn)點(diǎn)火星，如果及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并且排除，就會(huì)將損失降到最小。因此為了火災(zāi)發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，降低火災(zāi)帶來(lái)的損失，保護(hù)師生人身財(cái)產(chǎn)安全，設(shè)計(jì)了這套火災(zāi)報(bào)警短信提示系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)采集室內(nèi)的煙霧濃度和溫度，當(dāng)檢測(cè)到火災(zāi)發(fā)生時(shí)，會(huì)發(fā)送報(bào)警短信到住房者的手機(jī)，住房者會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)房屋情況并且報(bào)警。想要達(dá)到及時(shí)的進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警短信提示，就需要在室內(nèi)采用傳感器來(lái)測(cè)試，還需要使用靈敏度比較高的傳感器，來(lái)檢測(cè)房屋內(nèi)的煙霧濃度和溫度的情況，一旦超過(guò)了提前設(shè)定好的溫度限值和煙霧濃度限值后就可以及時(shí)的發(fā)送火災(zāi)報(bào)警提示短信。傳感器在日常生活中也得到廣泛使用，比如在冰箱和空調(diào)中常使用溫度傳感器，用來(lái)保持恒定的溫度。在一些惡劣環(huán)境下所使用傳感器，要求傳感器的質(zhì)量和性能提升明顯，在各個(gè)方面使用的傳感器數(shù)量也大幅提高。傳感器技術(shù)也一定程度上代表了我國(guó)的科技水平，特別是在信息社會(huì)，許多工作都離不開傳感器獲取外界信息。在本設(shè)計(jì)中，我選擇了煙霧傳感器、溫度傳感器以及SIM800短信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的功能，這些模塊是受單片機(jī)的控制下進(jìn)行工作的。第1章緒論1.1設(shè)計(jì)的背景當(dāng)科技發(fā)展到一定階段，傳感器的技術(shù)不斷發(fā)展，傳感器也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)在我們的日常生活當(dāng)中，并且扮演著愈加重要的角色。在很多方面都有傳感器的使用，隨著5G的到來(lái)并投入使用，萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代也將到來(lái)，像智能醫(yī)療，智能交通，智能家居等等這些技術(shù)都將得到成熟。并且隨著傳感器的發(fā)展及使用，也使得物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展。進(jìn)入了萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，所有的智能設(shè)備都將會(huì)連接在一起，通過(guò)傳感器可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)環(huán)境，也會(huì)在一定程度上使得社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，以及也可以使得人們享受到生活和工作的便捷。本次設(shè)計(jì)就是使用短信來(lái)進(jìn)行報(bào)警提示，對(duì)人們的生產(chǎn)及生活，將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，可以很大程度減少財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。在我們的平時(shí)所生活的環(huán)境，像醫(yī)院，圖書館，飯店，教室，房間以及宿舍內(nèi)，火災(zāi)安全防控是這些場(chǎng)所長(zhǎng)久安全的重中之重。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，燃燒的物品會(huì)釋放大量的熱量，也會(huì)釋放煙霧，隨著房屋內(nèi)的煙霧濃度增大，屋內(nèi)的傳感器就可以檢測(cè)溫度以及煙霧，當(dāng)煙霧濃度或者溫度達(dá)到上限時(shí)，就將驅(qū)動(dòng)火災(zāi)提示系統(tǒng)，進(jìn)行火災(zāi)提示。通過(guò)自己所學(xué)知識(shí)，更好的了解火災(zāi)提示是如何工作的，所以本次設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的校園安全火災(zāi)提醒系統(tǒng)。1.2設(shè)計(jì)的依據(jù)在一開始選擇單片機(jī)時(shí)，之前對(duì)比了傳統(tǒng)型單片機(jī)芯片，我們所使用的這款集成的程度更高，有著相對(duì)來(lái)說(shuō)也不是高昂的價(jià)格，功能來(lái)說(shuō)比較多樣，足以可以滿足設(shè)計(jì)的需求，所以這次使用的是STC89C52，我們可以使用單片機(jī)的I/O口來(lái)控制單片機(jī)的所連接的器件，操作方便簡(jiǎn)單。溫度傳感器我使用的是DS18B20溫度采集傳感器，通過(guò)查詢資料可知此傳感器操作方便，體積較小，安全性較強(qiáng)，收集的數(shù)據(jù)誤差也比較小，因此被大范圍的使用。在安裝之前需要使用按鍵來(lái)設(shè)定所需要的火災(zāi)報(bào)警的溫度值和煙霧值限度。所設(shè)計(jì)采用的LCD1602顯示屏用來(lái)呈現(xiàn)實(shí)時(shí)的溫度值和煙霧濃度值，通過(guò)對(duì)比可以得知，因?yàn)閭鹘y(tǒng)數(shù)碼管的不足是呈現(xiàn)的信息太少，而這次使用LCD1602顯示屏可以避免這種情況的發(fā)生，既可以將實(shí)時(shí)的溫度和所需的符號(hào)得到顯示，也會(huì)顯示那些數(shù)值。它的顯示屏的亮度也可以調(diào)節(jié)，并不是一層不變，通過(guò)調(diào)節(jié)亮度可以使得功耗降低，畢竟在安裝在室內(nèi)人們不會(huì)一直查看顯示屏。通過(guò)判斷蜂鳴器是否鳴響來(lái)進(jìn)行表明是否發(fā)生火災(zāi)，當(dāng)房屋內(nèi)的煙霧濃度以及溫度檢測(cè)到高于之前設(shè)定的煙霧濃度和溫度限值，單片機(jī)會(huì)發(fā)送一個(gè)高電平，使得蜂鳴器發(fā)出鳴響來(lái)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)手機(jī)也會(huì)收到火災(zāi)報(bào)警提示短信，這項(xiàng)工作需要SIM800來(lái)完成，是在單片機(jī)的控制下完成的。1.3設(shè)計(jì)的功能及內(nèi)容本設(shè)計(jì)采用的是基于單片機(jī)的火災(zāi)煙霧報(bào)警短信提示的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以通過(guò)短信來(lái)發(fā)送提示。在本設(shè)計(jì)中使用的處理器是STC89C52，通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警提示系統(tǒng)組合來(lái)形成一套的完整火災(zāi)報(bào)警提示系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)需要檢測(cè)的是實(shí)時(shí)的溫度值和煙霧濃度值，再通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)中的AD轉(zhuǎn)換模塊，將采集的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)收到采集的數(shù)據(jù)后，會(huì)進(jìn)行現(xiàn)有的公式計(jì)算和分析來(lái)得出溫度值和煙霧濃度值。采用LCD1602顯示屏進(jìn)行顯示，會(huì)顯示當(dāng)前房屋內(nèi)的溫度值以及煙霧濃度值，也顯示出提前設(shè)定好的溫度限值和煙霧濃度限值，一旦顯示的實(shí)時(shí)的數(shù)值有一項(xiàng)超過(guò)預(yù)定數(shù)值，就會(huì)進(jìn)行報(bào)警以及短信提示。火災(zāi)報(bào)警提示系統(tǒng)包括了用于提前的設(shè)定溫度按鍵，蜂鳴器以及短信發(fā)送。使用按鍵提前設(shè)定好煙霧濃度限值及溫度限值，檢測(cè)溫度值或者煙霧濃度值有沒有升高到所規(guī)定的限度，如果溫度值升高到設(shè)置限度值，溫度所對(duì)應(yīng)的LED燈常亮，蜂鳴器并且發(fā)出聲響，SIM800模塊給手機(jī)發(fā)送短信報(bào)警。如果煙霧濃度值升高到設(shè)置限度值，煙霧濃度所對(duì)應(yīng)的LED常燈，蜂鳴器也會(huì)發(fā)出聲響，SIM800模塊給手機(jī)發(fā)送短信報(bào)警。并且該設(shè)計(jì)系統(tǒng)中主板上還設(shè)置緊急的按鍵，如果使用按鍵后，單片機(jī)控制SIM800將短信緊急發(fā)送，手機(jī)就可以直接接收到。主要的功能如下：1、最小系統(tǒng)的硬件構(gòu)思（1）上電復(fù)位的電路REF_Ref14999\w\h[3]自動(dòng)的復(fù)位及手動(dòng)的復(fù)位。（2）晶振電子線路以及無(wú)源的晶振電子線路。（3）單片機(jī)的供電。2、溫度的測(cè)試（1）實(shí)時(shí)溫度將會(huì)通過(guò)DS18B20來(lái)檢測(cè)（2）可由引腳單片機(jī)會(huì)收到檢測(cè)并采集到的數(shù)據(jù)3、煙霧濃度的測(cè)試（1）使用煙霧傳感器來(lái)采集實(shí)時(shí)的房屋內(nèi)煙霧值（2）單片機(jī)將收到由AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成而成數(shù)字信號(hào)4、設(shè)定數(shù)值的按鍵電路（1）利用按鍵來(lái)設(shè)置煙霧濃度值限度和溫度值的限度（2）使用了快速按鈕，手機(jī)可以直接收到SIM800發(fā)送過(guò)來(lái)火災(zāi)報(bào)警提示短信（3）在這需要之前設(shè)定手機(jī)號(hào)5、短信報(bào)警提示（1）如果實(shí)時(shí)的溫度值高于提前設(shè)定好的溫度值時(shí)，單片機(jī)就會(huì)向手機(jī)發(fā)送火災(zāi)報(bào)警提示短信（2）如果實(shí)時(shí)的煙霧濃度值高于提前設(shè)定煙霧值時(shí)，單片機(jī)就會(huì)向手機(jī)發(fā)送火災(zāi)報(bào)警提示短信（3）如果按下緊急的按鍵，單片機(jī)就會(huì)直接發(fā)送火災(zāi)報(bào)警提示短信，不需要檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境第2章設(shè)計(jì)的方案2.1設(shè)計(jì)的思路校園火災(zāi)報(bào)警提示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要思考它所具備的功能，并且要它怎么來(lái)實(shí)現(xiàn)，起初要考慮的是安全防護(hù)火災(zāi)報(bào)警提示的功能，這就要求所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)房屋內(nèi)有無(wú)火災(zāi)發(fā)生之后進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警提示，這個(gè)系統(tǒng)需要傳感器和蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。當(dāng)房屋內(nèi)火災(zāi)發(fā)生了，會(huì)產(chǎn)生大量的熱和煙霧，在此時(shí)需要檢測(cè)房屋內(nèi)的溫度值以及煙霧濃度值是，這些功能的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在平時(shí)使用的傳統(tǒng)煙霧報(bào)警器并沒有顯示功能，這次使用的火災(zāi)煙霧報(bào)警器帶有顯示功能，顯示功能實(shí)現(xiàn)采用的是LCD1602液晶屏，提前可以使用按鍵來(lái)設(shè)定煙霧濃度值及溫度值的限度，當(dāng)升高到所設(shè)定的限度，蜂鳴器將會(huì)鳴響達(dá)到火災(zāi)煙霧報(bào)警的功能。在火災(zāi)發(fā)生的同時(shí)，單片機(jī)控制SIM800傳送火災(zāi)煙霧報(bào)警提示短信，手機(jī)將會(huì)接受到短信提示。在功能確定后，并且將各功能分開實(shí)現(xiàn)完成，就可以進(jìn)行硬件對(duì)應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)的選擇與電子線路完成，在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)起到的是核心的作用，在設(shè)計(jì)之前我通過(guò)查閱資料得出結(jié)論，把STC89C52為核心芯片，使用方便，功能齊全并且滿足設(shè)計(jì)的需求，可以控制各個(gè)傳感器，并使其各個(gè)功能得到實(shí)現(xiàn)。如上文所說(shuō)使用DS18B20傳感器來(lái)采集房屋的實(shí)時(shí)溫度值，使用MQ-2煙霧傳感器來(lái)采集房屋內(nèi)的實(shí)時(shí)煙霧濃度。下文來(lái)介紹本設(shè)計(jì)工作的原理：本設(shè)計(jì)是先進(jìn)行檢測(cè)，再顯示，如果數(shù)值達(dá)到提前設(shè)定的數(shù)值，就會(huì)報(bào)警。單片機(jī)使用的是STC89C52，它是起到CPU處理器的角色，通過(guò)LCD1602顯示屏，可以顯示到檢測(cè)的房屋內(nèi)的溫度值，煙霧濃度值,在之前通過(guò)按動(dòng)鍵盤操作來(lái)設(shè)定預(yù)定的房屋煙霧濃度值以及溫度值限度，使用LCD燈扮演火災(zāi)煙霧報(bào)警提示燈的角色，使用蜂鳴器的鳴響來(lái)進(jìn)行報(bào)警提示，通過(guò)SIM800的模塊給予手機(jī)發(fā)送短信，預(yù)定的手機(jī)號(hào)在代碼中得以實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)按動(dòng)緊急按鍵來(lái)發(fā)送火災(zāi)煙霧報(bào)警提示短信。SIM800短信模塊LCD1602顯示屏蜂鳴器LCD報(bào)警燈DS18B20煙霧檢測(cè)傳感器按鍵設(shè)置STC89C52單片機(jī)圖2.1是整個(gè)系統(tǒng)工作的原理圖：SIM800短信模塊LCD1602顯示屏蜂鳴器LCD報(bào)警燈DS18B20煙霧檢測(cè)傳感器按鍵設(shè)置STC89C52單片機(jī)圖2.1工作原理圖2.2系統(tǒng)的構(gòu)成在整個(gè)系統(tǒng)中，前后分為硬件的系統(tǒng)以及軟件的系統(tǒng)。在硬件的系統(tǒng)中，通過(guò)查閱資料，選擇本次設(shè)計(jì)所需要的單片機(jī)，所需要的傳感器以及連接整個(gè)系統(tǒng)所需要的器件。在選好所需的各種器件后，再開始進(jìn)行電子線路構(gòu)思，并且保證電子線路簡(jiǎn)單方便，又能保證系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)好電子線路后，連接好之前準(zhǔn)備的各個(gè)器件，就完成了整個(gè)硬件系統(tǒng)的安裝。完成硬件系統(tǒng)的安裝后，再設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，并通過(guò)軟件系統(tǒng)來(lái)控制整個(gè)硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)所需的功能。在軟件系統(tǒng)中，由于在之前接觸的是C語(yǔ)言，所以我采用了C語(yǔ)言來(lái)編寫整個(gè)軟件系統(tǒng),使用的系統(tǒng)軟件為kilec51集成軟件，由于之前接觸使用過(guò)，所以上手比較快。軟件系統(tǒng)的編寫也是采用的分部分進(jìn)行的，將main函數(shù)作為軟件系統(tǒng)的主程序，并且在其他模塊內(nèi)編寫對(duì)應(yīng)的控制程序，編寫相應(yīng)的子程序控制溫度檢測(cè)傳感器、火災(zāi)煙霧報(bào)警傳感器、蜂鳴器以及SIM800短信模塊，還有按鍵設(shè)定也需要子程序編寫進(jìn)行控制。第3章本設(shè)計(jì)的硬件電路3.1硬件的原理圖我在本設(shè)計(jì)中，采用的LCD1602作為顯示屏，用來(lái)顯示檢測(cè)出來(lái)當(dāng)前的房屋內(nèi)的煙霧濃度值和溫度值,在顯示屏中，第一行第一列為室內(nèi)實(shí)時(shí)檢測(cè)的溫度，第二行第一列為室內(nèi)實(shí)時(shí)的煙霧濃度，第一行第二列是提前設(shè)定好的溫度限值，第二行第二列是提前設(shè)定好的煙霧濃度限值。我所使用的STC89C52為核心芯片，使用溫度傳感器來(lái)檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生時(shí)房屋內(nèi)的溫度,通過(guò)煙霧傳感器使房屋內(nèi)的煙霧濃度得到檢測(cè)。按鈕是用來(lái)提前設(shè)置溫度值限度及煙霧濃度值限度，AD0832轉(zhuǎn)換器會(huì)將收集到的連續(xù)值變成離散值，單片機(jī)會(huì)根據(jù)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算和分析。SIM800模塊所實(shí)現(xiàn)的功能是發(fā)送短信，它是利用GSM的工作方法，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線進(jìn)行傳輸采集的房屋內(nèi)數(shù)據(jù)。所示的按鍵，有一個(gè)選擇項(xiàng)，有一個(gè)數(shù)值增加項(xiàng)，有一個(gè)數(shù)據(jù)減少項(xiàng)，還有一個(gè)緊急發(fā)送短信項(xiàng)。蜂鳴器的作用是發(fā)出聲響用于火災(zāi)煙霧報(bào)警提示，煙霧和溫度提示燈對(duì)應(yīng)了兩個(gè)LED指示燈。緊急按鍵作用是直接可以發(fā)送短信到手機(jī)，對(duì)于整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，需要對(duì)其供電才能實(shí)現(xiàn)功能，使用5V電源使單片機(jī)正常工作，結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖3.2單片機(jī)整體介紹在本設(shè)計(jì)中，使用的單片機(jī)是STC89C52,它有如下的特點(diǎn)，損失的能量較小，能滿足設(shè)計(jì)要求，并且性價(jià)比較高。擁有著8k字節(jié)內(nèi)存的Flash，RAM內(nèi)存還擁有512字節(jié)，它擁有著32位I/O口，有三個(gè)16位的定時(shí)器及計(jì)數(shù)器，以及四個(gè)外部的中斷，還包含了7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，以及全雙工的串行口。在空閑模式下，單片機(jī)的CPU將會(huì)停止工作，但是單片機(jī)的RAM、定時(shí)器及計(jì)數(shù)器、串口、中斷可以進(jìn)行正常工作。在掉電保護(hù)的狀態(tài)下，單片機(jī)的RAM內(nèi)容將會(huì)得到保存，并且振蕩器會(huì)被凍結(jié)，就會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)工作全部會(huì)停止，直到等來(lái)下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止REF_Ref32576\w\h[2]。最高的運(yùn)行頻率為35MHz，有著6T/12T兩項(xiàng)可選擇。這個(gè)單片機(jī)在很多方面都得到廣泛使用，像智能交通，智能家居以及智能醫(yī)療等等，這款單片機(jī)的性價(jià)比較高。3.2.1單片機(jī)引腳介紹在本次設(shè)計(jì)中，我所使用的是STC89C52，它的引腳的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)，一共有著40線的引腳，共有4組8位的I/O口，為P0、P1、P2、P3口，其中每個(gè)口都有8位，一共是32根，而且是使用了雙列直接插入式進(jìn)行密封。使用單片機(jī)引腳和各個(gè)傳感器進(jìn)行連接,可以實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的交流，只有使用引腳，才能實(shí)現(xiàn)信息的交流成功。在單片機(jī)有限的資源下，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)最大程度的使用，是我構(gòu)思和考慮的。后來(lái)了解到可以通過(guò)改善引腳來(lái)使得引腳高效使用，而且還可以使用雙功能的引腳，以及還可以使用多功能的引腳，從而使得實(shí)現(xiàn)單片機(jī)功能最大程度和高效的使用。如圖3.2所示：圖3.2STC89C52引腳圖(1)VCC(Pin40)：電源電壓(2)VSS(Pin20)：接地(3)P0口(Pin39～Pin32)：有8位雙向I/O口線，為P0.0～P0.7

。(4)P1口(Pin1～Pin8)：有8位準(zhǔn)雙向I/O口線，為P1.0～P1.7

(5)P2口(Pin21～Pin28)：有8位準(zhǔn)雙向I/O口線，為P2.0～P2.7(6)P3口(Pin10～Pin17)：有8位準(zhǔn)雙向I/O口線，為P3.0～P3.7(7)RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳。(8)ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。(9)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。3.2.1單片機(jī)內(nèi)部原理在單片機(jī)內(nèi)部中，STC89C52擁有的功能強(qiáng)大，并且它的結(jié)構(gòu)較為繁復(fù)，它不僅僅是微型的處理器，但它擁有處理器所具有功能。其中有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，程序存儲(chǔ)器以及RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，還有串行口和中斷系統(tǒng)等等REF_Ref15146\w\h[4]。圖3.3單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.3按鍵的電路設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的按鍵控制的電子線路是通過(guò)四個(gè)開關(guān)使其并聯(lián)來(lái)形成的電子線路，通過(guò)檢測(cè)電壓的高低電平來(lái)判斷按鍵是否使用。當(dāng)按鍵按下后在其過(guò)程中會(huì)有延遲時(shí)間，就會(huì)產(chǎn)生一定大小的誤差，因此在編寫程序時(shí)，在按鍵函數(shù)那需要額外另外添加去抖的函數(shù)，用來(lái)減少一定的誤差，誤差不能消除，只能盡可能降低。如上文所說(shuō)要使用按鍵提前來(lái)設(shè)定煙霧值和溫度值所需報(bào)警提示限度值，與此在軟件程序那提前設(shè)定好收到信息的手機(jī)號(hào)碼，后期可以通過(guò)改變程序代碼來(lái)改變手機(jī)號(hào)。板子上有四個(gè)鍵位，第一個(gè)按鍵表示選擇設(shè)定的模式，是設(shè)置溫度還是煙霧濃度，第二個(gè)按鍵表示設(shè)定數(shù)值的增加，第三個(gè)按鍵表示確定設(shè)定數(shù)值的減少，第四個(gè)按鍵作為緊急按鍵發(fā)送火災(zāi)報(bào)警提示短信。圖3.4按鍵的電路結(jié)構(gòu)圖3.4電源的電路設(shè)計(jì)在單片機(jī)電源使用，我選擇的為直流5V電壓進(jìn)行供電，電源部分有3腳電源座子與6腳電源開關(guān)。電源座子可以使外部電源的插頭與它連接，電源開關(guān)可以用來(lái)把握整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)電子線路的總開關(guān)。需要使電源座子2口引腳必須接到地下，1口引腳則要求和電源開關(guān)3口的引腳接通，通過(guò)查詢資料了解電源開關(guān)上1和3口的引腳同4和6口引腳的功能并無(wú)差別，因此使用它成為電源正極的輸出。通過(guò)使用電源開關(guān)的2和5口引腳來(lái)作為單片機(jī)的接地引腳，在使用時(shí)可以使用1和3口的引腳作為其輸出，這時(shí)就需要5口引腳為接地的引腳，在使用4和6引腳為輸出端口，這時(shí)就需要2口引腳成為接地引腳。圖3.5電源電路3.5報(bào)警提示的電路設(shè)計(jì)在之前，通過(guò)按鍵設(shè)定好溫度值和煙霧濃度值限值，監(jiān)測(cè)就通過(guò)單片機(jī)控制下開始了，當(dāng)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的溫度值與煙霧濃度值后，就會(huì)與提前設(shè)定的數(shù)值來(lái)對(duì)比，如果檢測(cè)的溫度高于提前設(shè)定的溫度，就會(huì)進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警短信提示。將報(bào)警提示電子線模塊分為以下這幾部分，有蜂鳴器的鳴響提示，振動(dòng)器的提示和短信煙霧提示，一共是這三個(gè)部分。蜂鳴器的電路如圖3.6，是由三個(gè)器件構(gòu)成，1k電阻的器件，PNP三極管的器件，和蜂鳴器。使用的PNP三極管，可以讓其實(shí)現(xiàn)的功能是將電流放大，由于單片機(jī)電子線路限制，不能支持蜂鳴器正常工作的電流，正常工作的電流可以使用三極管放大后而達(dá)到，可以將電流放大為原來(lái)的200倍，就可以使蜂鳴器正常工作，就可以發(fā)出聲響REF_Ref15659\w\h[8]。圖3.6蜂鳴器的電路3.6LCD1602顯示器的電路LCD1602液晶顯示器，可以顯示在單片機(jī)控制下采集到的房屋的溫度值和煙霧濃度值，LCD1602使用特別廣泛，在許多設(shè)計(jì)中都會(huì)出現(xiàn)，所以在選用顯示屏?xí)r直接考慮到它，又因?yàn)樗恼５墓ぷ麟妷菏?V，與設(shè)計(jì)的電壓也相符，體積較小方便安裝，滿足設(shè)計(jì)的顯示要求，所以使用這款顯示屏。LCD1602會(huì)有以下的特征,其顯示屏所顯示的內(nèi)容是每行最多也只能同時(shí)顯示的字符為16個(gè),因此選取的LCD1602這款顯示屏，上下兩行最多也只能顯示字符為32個(gè)。該顯示屏的工作特性通過(guò)液晶所具有的性質(zhì)，是利用電壓來(lái)改變所顯示的內(nèi)容，利用電壓大小變化，來(lái)顯示各種數(shù)字符號(hào)以及字母。圖3.7是展現(xiàn)了顯示屏引腳，讓其與P0口進(jìn)行接通，從而收到單片機(jī)的控制，在連通之間要通過(guò)上拉電阻。在本次設(shè)計(jì)中，LCD1602液晶顯示屏?xí)@示以下內(nèi)容，檢測(cè)的房屋實(shí)時(shí)溫度值和實(shí)時(shí)煙霧值和提前設(shè)定的數(shù)值，提前設(shè)定的數(shù)值在檢測(cè)時(shí)不會(huì)發(fā)生改變。圖3.7LCD1602的電路圖3.7SIM800的電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，無(wú)線連接板塊使用的是短信發(fā)送的模塊，通過(guò)查詢資料對(duì)比，最終使用SIM800模塊。SIM800模塊，因?yàn)樗墓δ茏阋詽M足設(shè)計(jì)要求，再插入SIM卡后，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)可以立刻發(fā)送短信到手機(jī)。使得SIM800正常工作有著嚴(yán)格的電壓要求，在電壓為5V到18V就可以，在電壓5V時(shí)單片機(jī)可以正常工作，所以一起使用5V的電壓就可以滿足工作的正常進(jìn)行，操作方便快捷，并且可以節(jié)約大量空間，在電路板的焊接時(shí)易操作，性價(jià)比高。在本設(shè)計(jì)中，我所要求的功能就是火災(zāi)發(fā)生后立即發(fā)送短信，一是檢測(cè)的溫度數(shù)值或煙霧數(shù)值達(dá)到要求（提前設(shè)定好的溫度值和煙霧濃度值）后發(fā)送短信，二是如果按下了按鈕后，就可以直接發(fā)送短信提示。圖3.8是SIM800的電子線路原理圖，在這原理圖我們不難理解，1與5的引腳用來(lái)接地，還需要使用二極管來(lái)保護(hù)器件，以防傳輸完短信后，有著很高的相反的電流來(lái)造成芯片的損壞。引腳2是與單片機(jī)上的TX引腳相連接的，引腳3是與單片機(jī)上的RX引腳相連，最終構(gòu)成完整的電路。圖3.8SIM800的電路3.8溫度傳感器的電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，使用了DS18B20的模塊REF_Ref15241\w\h[5]，使用溫度傳感器是為了采集房屋內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度，DS18B20傳感器在許多的設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)，采集環(huán)境的溫度時(shí)進(jìn)行使用，并且會(huì)受到單片機(jī)的控制。這款傳感器使用方便，操作簡(jiǎn)單，靈敏度高，誤差較小。傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的為單總線設(shè)計(jì)，并且該傳感器適用的環(huán)境很多，在惡劣的環(huán)境下也能使用，突出抵抗干擾的能力在許多的設(shè)計(jì)中得到使用，在許多的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，比如房間溫度檢測(cè)，工廠廠房?jī)?nèi)的溫度檢測(cè)等等，在許多的家用電器中也有使用，像變頻的恒溫空調(diào)以及冰箱，需要其實(shí)時(shí)的檢測(cè)其溫度，進(jìn)而可以保持一定的恒溫。選擇的這個(gè)溫度傳感器，它的所需的必要時(shí)間是75ns，所采集的數(shù)據(jù)是使用串行傳輸。它的采集溫度上下限為:0-50°。DS18B20傳感器工作原理如下，受到STC89C52單片機(jī)控制，單片機(jī)發(fā)出指令令其開始工作，是由I/O引腳傳輸?shù)紻S18B20，當(dāng)DS18B20收到指令后，會(huì)給單片機(jī)已反饋，然后就傳輸數(shù)據(jù)給單片機(jī)。單片機(jī)會(huì)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終會(huì)計(jì)算和分析出真實(shí)溫度值，然后讓其數(shù)值在顯示屏上顯示。圖3.9溫度傳感器的電路3.9煙霧傳感器的電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，我選用了MQ-2傳感器，使用它來(lái)檢測(cè)室內(nèi)煙霧濃度數(shù)值。根據(jù)查閱資料所得，MQ-2傳感器為一款新式傳感器，用它來(lái)檢測(cè)室內(nèi)的全部各種對(duì)人體有危害的氣體，不僅可以檢測(cè)人們生活中經(jīng)常使用的可燃?xì)怏w，也會(huì)在火災(zāi)后檢測(cè)到室內(nèi)的煙霧濃度。在MQ-2傳感器中，使用的氣體敏感傳感材料是由一種電荷運(yùn)輸效率很小的二氧化錫構(gòu)成。如果當(dāng)前所檢測(cè)的室內(nèi)的空氣中不含有易燃以及有害氣體一定的濃度，就會(huì)導(dǎo)致該煙霧傳感器電荷的運(yùn)輸效率就會(huì)依據(jù)該室內(nèi)的易燃以及有害氣體含量的逐漸的降低而緩慢的上升。可以使用換算電路就能實(shí)現(xiàn)將該傳感器的電荷運(yùn)輸效率的大小與采集到的室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行換算轉(zhuǎn)換成當(dāng)前的室內(nèi)易燃以及有害空氣的濃度數(shù)值，也會(huì)使其對(duì)應(yīng)了相對(duì)電壓信號(hào)。此模塊設(shè)計(jì)方便快捷，體積小很好的節(jié)省空間，并且它的靈敏度高，功能滿足設(shè)計(jì)要求，價(jià)格而且便宜REF_Ref15515\w\h[6]。圖3.10煙霧傳感器的電路3.10LED的電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，使用的燈為直插式LED燈來(lái)作為溫度過(guò)高的報(bào)警燈及煙霧濃度過(guò)高的報(bào)警燈等，如果傳感器檢測(cè)到房屋內(nèi)的溫度值和煙霧濃度值高于提前設(shè)定的數(shù)值，它們分別對(duì)應(yīng)的LED燈就會(huì)常亮，直到檢測(cè)的房屋內(nèi)的數(shù)值低于提前設(shè)定的數(shù)值。通過(guò)化學(xué)性質(zhì)分析，可以概括為兩類二極管，一是有機(jī)OLED，另一個(gè)為無(wú)機(jī)LED。一般稱二極管為浸提二極管，它擁有兩個(gè)電極，其原理圖如圖3.11所示：圖3.11LED指示燈的電路第4章軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1軟件主程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，并且調(diào)試后沒有什么問(wèn)題后，就需要編寫程序，其中包括單片機(jī)的主程序以及各傳感器對(duì)應(yīng)的子程序。在程序編寫之前，需要思考來(lái)編寫所需的功能，因此要先畫出流程圖，之后按照各傳感器的功能進(jìn)行排列，最終來(lái)編寫單片機(jī)的主程序和傳感器的子程序。在之前會(huì)將硬件重置，在重置后，各個(gè)系統(tǒng)開始運(yùn)行，傳感器來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前的室內(nèi)溫度值和煙霧濃度值，也會(huì)進(jìn)行報(bào)警提示運(yùn)行。開始的操作是：先使得GSM板塊重置，使用煙霧傳感器對(duì)當(dāng)前的室內(nèi)的煙霧濃度實(shí)時(shí)的進(jìn)行檢測(cè)，使用溫度傳感器對(duì)當(dāng)前的室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)。使用按鍵系統(tǒng)提前設(shè)置好溫度報(bào)警值，以及煙霧濃度的報(bào)警值。如果實(shí)時(shí)的溫度值和煙霧值兩者之間其中有一個(gè)或兩個(gè)都達(dá)到提前設(shè)置的數(shù)值時(shí)，會(huì)引起蜂鳴器發(fā)出聲響，它們所對(duì)應(yīng)的LED燈將會(huì)長(zhǎng)亮，直到低于設(shè)置的數(shù)值熄滅，同時(shí)也會(huì)使用SIM800向手機(jī)發(fā)送短信REF_Ref15580\w\h[7]。使用按鈕可以直接傳輸短信到手機(jī)，整個(gè)流程圖如圖4.1所示：圖4.1主程序的流程4.2顯示屏的程序設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，使用的顯示屏是普遍使用的LCD1602屏，當(dāng)LCD1602顯示屏通電成功，在LCD1602子程序控制下，要做的是對(duì)屏幕進(jìn)行重置，也就是將顯示屏上的數(shù)值清除，并且使得內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)清除。單片機(jī)會(huì)與顯示屏進(jìn)行雙向信息交流，顯示屏?xí)艿絾纹瑱C(jī)的控制，調(diào)整顯示屏的亮度和所顯示的數(shù)值，經(jīng)過(guò)必要時(shí)間后，就會(huì)進(jìn)入采集數(shù)據(jù)輸入操作，實(shí)時(shí)檢測(cè)的屋內(nèi)溫度值和煙霧濃度值就顯示在顯示屏上。同時(shí)，提前設(shè)定的房間溫度和煙霧濃度限值數(shù)值不會(huì)變化，變化的則是溫度傳感器和煙霧傳感器實(shí)時(shí)采集的溫度和煙霧濃度值。LCD1602操作的流程圖如4.2所示：圖4.2LCD1602流程4.3串口的程序設(shè)計(jì)在這次設(shè)計(jì)中，在保證GSM模塊與單片機(jī)連接成功后，需要使用SIM卡，當(dāng)安裝好SIM卡后，在進(jìn)行通電，當(dāng)GSM模塊打開接通按鈕后，會(huì)有提示燈亮起，也就是電源開關(guān)燈。開始實(shí)現(xiàn)串口重置，同時(shí)在LCD1602顯示屏可以表現(xiàn)出來(lái)，緊接著單片機(jī)將會(huì)啟動(dòng)總中斷。如果信號(hào)輸出以后，就會(huì)使單片機(jī)進(jìn)行總中斷，再會(huì)進(jìn)行啟動(dòng)串口的中斷。如果要求傳輸短信，就會(huì)使的串口的中斷。后期就可以開啟定時(shí)器，在經(jīng)過(guò)所必需的時(shí)間后發(fā)送短信提示，后來(lái)就可以設(shè)置串口的啟動(dòng)操作，在這時(shí)設(shè)定，在結(jié)束時(shí)設(shè)置定時(shí)器的初始數(shù)值，至此全部流程結(jié)束。串口在其中扮演的角色是單片機(jī)與SIM800模塊之間可以信息交互，使得短信發(fā)送給提前設(shè)定的手機(jī)號(hào)的手機(jī)上。串口重置如圖4.3所示：圖4.3串口重置流程4.4溫度檢測(cè)的子程序設(shè)計(jì)在接通電源之后，使得溫度傳感器進(jìn)行運(yùn)行，需要將溫度傳感器放置在所需要檢測(cè)的房屋內(nèi)部，在溫度檢測(cè)的程序中，需要溫度傳感器做的是，把室內(nèi)溫度的波動(dòng)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后才可以輸出，需要單片機(jī)做的工作為收到溫度傳感器的數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析以及計(jì)算出數(shù)值,就可以在LCD1602顯示屏上就可以顯示出來(lái)了。DS18B20則先需要重置，之后再進(jìn)行識(shí)別DS18B20的序列號(hào)，將會(huì)傳輸略過(guò)RAM的信號(hào)，后來(lái)執(zhí)行溫度變換，緊接著重置DS18B20，如果沒有中斷，就可以讀取數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)中斷，就需要繼續(xù)重置操作。其流程如圖4.4所示：圖4.4溫度檢測(cè)的流程4.5按鍵的程序設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)按鍵電子線路設(shè)計(jì)便捷，功能較少，主要是用來(lái)提前設(shè)定房屋檢測(cè)溫度值和煙霧濃度值的峰值，也規(guī)定了SIM800短信模塊所發(fā)送手機(jī)號(hào)碼。按鍵子程序設(shè)計(jì)的原理是檢測(cè)電壓信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)低電壓信號(hào)時(shí)有效。在單片機(jī)主程序，不斷地進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到低電平的信號(hào)的話，就導(dǎo)致單片機(jī)所產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)中斷，就會(huì)轉(zhuǎn)入按鍵的程序中去。一共有四個(gè)按鍵，第一個(gè)作用為選擇模式，第二個(gè)作用為增加，第三個(gè)的作用為減少，第四個(gè)作用為緊急發(fā)送短信。在不同頁(yè)面表示不同的功能。這四個(gè)鍵位的功能使用四個(gè)函數(shù)來(lái)完成，因?yàn)榘存I在這個(gè)過(guò)程會(huì)存在誤差，所以需要相應(yīng)的延時(shí)操作。流程圖如圖4.5所示：圖4.5按鍵的流程4.6煙霧檢測(cè)的程序設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，煙霧傳感器使用的是MQ傳感器，用來(lái)檢測(cè)空氣中的有害氣體和易燃?xì)怏w的濃度，當(dāng)主程序運(yùn)行時(shí)就啟動(dòng)了檢測(cè)，按照預(yù)定就會(huì)運(yùn)行到煙霧子程序中去，再提前設(shè)定好室內(nèi)的煙霧濃度限值，之后需要將實(shí)時(shí)采集的煙霧濃度值換算成電信號(hào)，使用電信號(hào)來(lái)進(jìn)行輸出，通過(guò)AD0832模塊，可以將連續(xù)的電信號(hào)經(jīng)過(guò)分析及運(yùn)算放大后轉(zhuǎn)變成離散的電信號(hào)，在將轉(zhuǎn)變的離散信號(hào)輸出給單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)的計(jì)算，就可以輸出正確的煙霧濃度數(shù)值，之后繼續(xù)煙霧濃度值的采集和計(jì)算。其流程如圖4.6所示：圖4.6煙霧檢測(cè)的流程4.7報(bào)警短信提示的程序設(shè)計(jì)當(dāng)主程序執(zhí)行之后，將會(huì)不斷檢測(cè)有沒有發(fā)生中斷，在這之前需要使用按鍵來(lái)設(shè)置達(dá)到報(bào)警提示的溫度數(shù)值和煙霧濃度數(shù)值，如果檢測(cè)到數(shù)值高于所設(shè)置的數(shù)值，就會(huì)引起報(bào)警提示，然后蜂鳴器就會(huì)發(fā)出響聲進(jìn)行報(bào)警提示，所對(duì)應(yīng)LED顯示燈常亮，于此SIM800模塊會(huì)發(fā)送短信提示給手機(jī)。短信提示流程圖如圖4.7所示：圖4.7報(bào)警短信提示的流程4.8短信的程序設(shè)計(jì)如果檢測(cè)到當(dāng)前室內(nèi)的溫度值與煙霧濃度值其中有一個(gè)或者兩個(gè)高于了之前所設(shè)定的限度，將信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，然后單片機(jī)就會(huì)驅(qū)動(dòng)短信模塊發(fā)送短息提示給手機(jī)。SIM800流程圖如圖4.8所示：圖4.8短信模塊的流程第5章實(shí)物調(diào)試5.1實(shí)際測(cè)試和數(shù)據(jù)（1）當(dāng)SIM卡未插入SIM800模塊中，LCD1602顯示屏將顯示“GSMinit...”，不能單片機(jī)正常工作，如圖5.1所示：圖5.1實(shí)物圖1當(dāng)SIM卡插入SIM800模塊后，在LCD1602顯示屏中，第一行第一列為室內(nèi)實(shí)時(shí)檢測(cè)的溫度，第二行第一列為室內(nèi)實(shí)時(shí)的煙霧濃度，第一行第二列是提前設(shè)定好的溫度限值，第二行第二列是提前設(shè)定好的煙霧濃度限值?？芍?dāng)前的溫度為220C，煙霧濃度為6%，提前設(shè)定的溫度為300C以及煙霧濃度為50%。如圖5.2所示：圖5.2實(shí)物圖2如果室內(nèi)實(shí)時(shí)檢測(cè)的溫度超過(guò)提前設(shè)定好的溫度限值，對(duì)應(yīng)的LED燈亮起，蜂鳴器鳴叫，手機(jī)將收到短信提示?？芍?dāng)前的溫度為250C，煙霧濃度為7%，提前設(shè)定的溫度為250C以及煙霧濃度為50%。如圖5.3和圖5.4所示：圖5.3實(shí)物圖3圖5.4實(shí)物圖4如果室內(nèi)實(shí)時(shí)檢測(cè)的煙霧濃度超過(guò)提前設(shè)定好的煙霧濃度限值，對(duì)應(yīng)的LED燈亮起，蜂鳴器鳴叫，手機(jī)將收到短信提示。可知當(dāng)前的溫度為240C，煙霧濃度為40%，提前設(shè)定的溫度為300C以及煙霧濃度為20%。如圖5.5和圖5.6所示：圖5.5實(shí)物圖5圖5.6實(shí)物圖6如果室內(nèi)實(shí)時(shí)檢測(cè)的煙霧濃度和溫度值均超過(guò)提前設(shè)定好的煙霧濃度和溫度限值，兩個(gè)LED燈同時(shí)亮起，蜂鳴器鳴叫，手機(jī)將收到短信提示?？芍?dāng)前的溫度為260C，煙霧濃度為18%，提前設(shè)定的溫度為250C以及煙霧濃度為15%。如圖5.7和圖5.8所示：圖5.7實(shí)物圖7圖5.8實(shí)物圖8使用按鍵可以調(diào)節(jié)提前需要設(shè)定的煙霧濃度和溫度限值。如圖5.9和圖5.10所示：圖5.9實(shí)物圖9圖5.10