浙江传媒学院本科毕业论文 基于STC89C52的火灾自动报警系统的设计与开发
STC89C52是一种高性能、低功耗CMOS8位微控制器，使用高密度非易失性存储器技术制造，在兼容性方面，工业80C51产品指令和引脚完全兼容，并且具有8K可编程Flash存储器。片上Flash适于常规编程器，亦允许程序存储器在线可编程。在单芯片上，拥有系统可编程Flash和灵巧的8 位CPU，因为具备这些条件，STC89C52可以为众多嵌入式控制应用系统提供超有效、高灵活的解决方案[10]。STC89C52还具备以下标准功能：256字节RAM，32 位I/O 口线，8k字节Flash定时器，2个数据指针，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，三个16位定时器/计数器，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降低0Hz 静态逻辑操作，并且支持2种软件可选择节电模式。在空闲模式条件下，CPU开始停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，振荡器被冻结，RAM内容被保存，单片机停止一切工作，直到下一个硬件或中断复位为止。这是一个以单片机为中心的模块，把程序代码烧进去以后，然后在外围接上振荡电路、复位电路、LED显示电路、LED显示电路、报警电路等子模块[11]。
2.2.3 温度采集模块
方案1：在测温电路中采用PT100作为温度传感器。PT100传感器是利用铂电阻的特性来进行测温的，铂电阻具有这样的特性，它的阻值随温度变化而变化、并呈一定函数关系的特性，并且PT100传感器具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。但它也具有一些缺点，就是使用起来比较复杂。
方案2：采用DS18B20作为本次设计的温度传感器。DS18B20的数字温度输出通过 “ 一线 ” 总线（ 1-Wire是一种特殊的数字信号总线协议，它将独特的信号线和电源线复合在一起，仅使用一条口线；每个芯片编码都是唯一的，支持联网寻址、还有零功耗等方面，是总线之中所需硬件连线最少的一种）这种独特的方式，可以使多个 DS18B20方便地组建成传感器网络，为整个测量系统的建立和组合提供了更大可能性。它在传输距离、转换时间、测温精度、分辨率等方面相较于其他温度传感器有了更大的进步，相对于用户来讲使用更方便，而且效果也更加令人满意[12]。
通过比较之后得出，DS18B20可以直接输出数字温度值，不需要校正，是比较理想的选择，因此最后决定选择方案2。
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3 系统概述与硬件方案的设计
3.1 系统总体框架
烟雾报警器是能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能的仪器。该报警系统的最基本组成部分应包括：信号采集模数转换电路、单片机控制电路、字符显示电路、声光报警电路和安全保护电路等部分组成。
为适应家庭和工业等场所对可燃性易爆烟雾安全性要求，设计的烟雾报警器具有显示报警状态。报警器采用延时的工作方式，烟雾检测报警器以STC89C52单片机为控制核心，选用MQ-2半导体气体烟雾传感器采集烟雾浓度信息，配合外围电路构成烟雾报警系统。本设计包括硬件和软件设计两个部分。
从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：烟雾检测部分、STC89C52单片机主控部分、报警部分，AD采集四大部分。电路总体设计框图如图2所示：
图2总体设计框图
处理器采用51系列单片机STC89C52。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的烟雾检测探头将检测到的烟雾变换成电信号，送出模拟信号，给AD采集电路采集。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出烟雾报警状态控制信号。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警[13]。
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3.2 电源模块
图3电源模块原理图
由于本系统采用电池供电，考虑了如下几种方案为系统供电。
方案1：采用5V蓄电池为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，在报警器上使用极为不方便。因此放弃了此方案。
方案2：采用4节1.5 V干电池共4.5V做电源，经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。
综上所述采用方案2，电源模块原理图如图3所示，其中P1为电池接口，SW1为电源开关[14]。
3.3 单片机最小系统
单片机如果需要工作起来，构成为单片机最小系统的基本构成如图4所示。
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图4单片机最小系统的基本构成
单片机最小系统大致由三部分构成，第一部分包含单片机，第二部分包含复位电路，最后一部分由时钟电路构成，这三部分每一部分都有其独立功能，能够单独工作却又互相协作。
而在STC89C52 单片机中，它的工作电压范围在4V到5.5V之间，所以就需要给单片机外接一个5V的直流电源。连接到单片机中的40脚，而单片机的VCC就需要接到正极5V，另外一个20脚VSS就接到电源地端，达到所需的效果。
复位电路则是用来确定单片机的工作起始状态，而单片机的启动过程就需要复位电路来实现。当单片机接通电源的时候，它会产生一个复位信号，用来完成单片机的启动并且确定单片机起始工作状态。如果单片机系统在运行的过程中，受到外界环境的干扰并且出现程序跑飞的现象时。只要按下复位按钮，其内部的程序便会自动从头开始执行。这种复位一般有两种方式，上电自动复位和外部按键手动复位。单片机在时钟电路工作以后，要完成复位操作，就需要在RESET端持续给出2个机器周期，这是完成复位操作的重要条件。本设计在两者之间采用的是外部手动按键复位电路，不过选择这个以后，则需要接上拉电阻来提高输出高电平的值。
时钟电路是单片机最重要的一部分，单片机的工作节奏由它来进行掌控。时钟电路在另一方面来讲也可以说是振荡电路，它需要向单片机提供一个正弦波信号作为基准，用来决定单片机的执行速度。XTAL1和XTAL2分别是反向放大器的输入和输出，该反向放大器可以配置一个片内振荡器。但是如果采用外部时钟源驱动器件，就不需
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要外接XTAL2。因为一个机器周期含有6个状态周期，每个状态周期又含有2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的话它的振荡频率就为12MHz，一个振荡周期的时间为1/12us[15]。
3.4 单片机的时钟电路与复位电路设计
本系统采用STC系统列单片机，相对于其他系列单片机来说的话，它具有更多的优点。一般STC单片在资源方面也比其他单片机要多，而且它还有一个优点，执行速度快；STC系列单片机使用串口对单片机进行烧写下载程序较为方便；STC89C52单片机内部集成了很多复杂电路，且在抗干扰方面也具有不错的能力。
本系统采用内部方式的时钟电路和加电自复位的复位电路，分别如图5和图6所示：
图5时钟电路
图6 复位电路
由于单片机为高阻态，PO口内部不含上拉电阻，不能正常地输出高/低电平，因而该组I/O口在使用时必须外接上拉电阻。
3.5 OLED显示模块
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