单片机的火焰检测报警系统设计
目录
一、 引言 1
(一) 火焰检测报警器的发展背景 1
(二) 国内外发展现状 2
(三) 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
(一) 系统主控核心的选取 3
(二) AT89C51控制芯片简介 4
(三) 火焰传感器模块介绍 4
(四) LCD1602型液晶屏介绍 5
(五) 蜂鸣器概述 6
三、 硬件系统设计 7
(一) 火焰检测系统的硬件结构框图设计 7
(二) AT89C51单片机最小系统设计 7
(三) 火焰检测传感器电路设计 9
(四) 液晶屏电路设计 10
(五) 报警电路设计 10
(六) 按键电路 11
四、 软件系统设计 12
(一) 火焰检测系统的软件工作流程设计 12
(二) 火焰检测传感器的软件工作流程 13
(三) 液晶屏显示流程设计 13
(四) 报警电路工作流程设计 15
五、 实物制作 16
总 结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
*51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072&
/> 火焰检测报警器的发展背景
本课题将要设计的这款基于AT89C51单片机的火焰检测控制系统是一种采用了AT89C51芯片作为主要控制器的电子系统,这款系统的出现在某种程度上极大的方便了工业控制系统中对于火焰是否产生的快速检测,如火电发电厂的锅炉炉膛内的火焰是否发生探测、宾馆火灾检测等,不仅满足了现代人们对于高性能发电、火灾报警等系统的不断追求与向往,更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离,使得单片机系统趋向生活化和普遍化。火焰检测控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分,周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等,通过微处理器的强大控制作用,实现整个控制系统的一体化,火焰检测控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能,主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升,在这之前,要想实现一款火焰检测电子系统,只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现,此时的火焰检测控制系统的典型特点是线路复杂,并不能实现高集成度,另外对于误触发信号的抑制能力低,常常一些光信号能够轻易的触发火焰检测器进行动作,因此工作效率非常低,这种早期的火焰检测电子系统无论是在功能还是性能上,都是与现在市面上火焰检测系统所无法比拟的,首先在电路结构上,由于要完成一个简单的功能需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建,更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门,可想而知要完成一整个火焰检测控制系统需要搭建一个庞大的硬件电路结构,这么大的体积使得系统非常容易受到各种各样的电磁或者机械干扰,使得其稳定性和抗干扰性极差,并且复杂的电子线路也给火焰检测控制系统的检修工作带来了极大的阻碍;其次在功能上表现得非常的简单,就以显示功能来说,最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互,与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的火焰检测控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器,性能得到了极大的提升,并且通过复杂的接口协议,高清晰显示效果使得用户能够更好的使用火焰检测控制系统。本次毕业设计就将以火焰检测控制系统来作为研究的核心对象,结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程,通过对这些课程的综合融会贯通,并结合课外积累到的一些电子项目设计经验,来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的火焰检测电子控制系统的研究一直处于炙热的状态,通过前期对网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为,当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点为性能单一,往往只能够实现火焰检测和报警等单一功能,另外在主控的选择上,大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比,在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的16位机。
本文主要研究内容
本次论文结构安排如下:
第一章为论文设计的绪论部分,对火焰检测系统的发展背景以及发展现状做了简要介绍,并通过将国内外相关企业、研究小组对该系统的实现程度进行了对比,最终确立了本文的研究目标和指标。
第二章对控制系统的总体设计方案进行了设计,主要对控制系统所使用的控制器、液晶屏、传感器以及其他一些所需器件进行了简要介绍,为下文的软硬件电路设计做了铺垫。
第三章为火焰检测控制系统的硬件电路设计章节,对51单片机最小系统以及外围电路的详细原理图进行了设计。
第四章为火焰检测控制系统的软件部分设计,通过对主程序以及子程序的流程图分析来描述系统的设计思路,下面为本课题所要实现的功能。
1、能够实时检测火焰信号的发生;
2、当火焰发生时,火焰传感器立即输出电平信号传送给51单片机,单片机接收到这一电平信号后,驱动蜂鸣器模块发出报警信号,并显示;
3、具有显示功能,51单片机驱动LCD1602液晶屏进行参数显示。
方案选择及元器件介绍
系统主控核心的选取
本章开始进行硬件相关元器件的选择以及特性描述,其中对于软硬件系统的主控核心是最重要的,因为这将决定最终是否能够实现最终的指标和功能,这主要体现在功能、性价比以及功耗等几个方面,因此本章首先对主控核心即单片机进行选择。
方案一:选择我较为熟悉的Arduino Mega 2560单片机作为本系统的主控核心部分,由于之前在学习51过程中,触及到了一些关于Mega 2560的学习,感受到了Mega 2560单片机的高效性、多资源性以及艺术性,因此对于Mega 2560单片机有着较好的使用体验,所谓高效性指的是Mega 2560高速的数据处理速度以及常用资源都被囊括在了同一片内,因此在硬件设计过程中就无需在外部配置相关的硬件芯片,如AD模数转换器、DA模数转换器等常用器件;多资源性与高效性是一种因果关系,正是因为Mega 2560内部配置了很多常用的模块如AD、DA、IIC、SPI以及UART等模块,才使得拥护能够在极短的时间内开发出自己所需要的产品;而艺术性指的是该系列单片机(Arduino)是由意大利一所艺术类团队设计出来的,之所以要设计这款单片机是为了解决他们在进行艺术设计过程中所面临的一些难题,因此他们在设计这款单片机时或多或少的掺杂了很多艺术成分,如Mega 2560开发板的外观设计、开发环境IDE的界面人机感受等。然而如果将其运用在该系统所带来的难题主要是我目前对该单片机不是非常熟悉,如果遇到难题需要耗费很多的时间去解决。
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