单片机火灾报警器课程设计

单片机原理及应用课程设计论文

09届自动化专业。。。班级题目火灾报警器设计

二О一二年六月二日

一、火灾报警的基本原理

本报警器的工作原理:当发现警情时,探测器将警报信号通过传感器接口送入单片机,单

片机的报警中断程序开始运行,调用拨号子程序按照预置号码进行拨号。此时单片机控制MT8880 发送双音频信号拨号,并检测呼叫信号以判定是否可以调用语音模块进行语音报警。当没有警情时,可以通过另一部话机拨打本机,振铃检测电路将振铃音信号转换成TTL 信号传送给单片机,由单片机计数；当经过预设的振铃无人摘机时,系统就会自动摘机,调用远程设置子程序进行远程录音、查询警情等操作。

语音报警系统主要完成的功能：感温传感器和感烟传感器通过采集现场信号输入中央处理器,若判断出两种传感器中有一种动作, 表明有异常现象,发异常语音报警信号“温度超限”或“烟雾报警”,同时相应的指示灯亮。此时,若另一传感器也动作,则停止异常报警,而进入火警报警状态,有现场语音“火警”报警提示,火警指示灯亮。同时系统调用远程报警模块,开始逐个拨叫预设的报警电话,直至有一个报警电话拨通,并收到回码。在拨号后首先判断电话线的状态是否为回铃音及对方是否摘机。如是,播放录制好的语音报警内容,如“某某区某某单元某某楼层某某房间发生火警”。否则挂机,拨打下一个号码。

二、设计方案

硬件电路主要包括单片机电路，2路传感器报警信号电路,模数转换电路， 语音报警

电路，震铃检测电路、模拟摘机和DTMF 解调电路，以及主备电控制电路部分。

图1 报警电路方框图

如图1所示, 报警器硬件由温度烟雾信号采集模块、声光报警模块以及单片机与收发码模块组成。图中1, 2, 3 组成数据采集模块, 4, 5 组成现场声光报警模块, 5,6组成远程报警模块。其中, 1 为传感器(包括烟感和温感) , 将现场温度、烟雾等非电信号转化为电信号；2为

1 温 度 烟 雾 传 感 器

2 信 号 调 理 器

3 A/ D 转 换 器

6 收 发 码 电 路

5 单片机AT89C51

4现场声光报警

系统

信号调理电路, 将传感器输出的电信号进行调理(放大、滤波等), 使之满足A/D 转换的要求； 3为A/D 转换电路, 完成将温度传感器和烟雾传感器输出的模拟信号到数字信号的转换。声光报警模块由单片机和报警电路组成, 由单片机控制实现不同的声光报警(异常报警、故障报警、火灾报警) 功能。单片机与远程报警模块由单片机、MT8880收发码电路组成, 实现远程报警。

三、硬件设计

1. MT8880接收电路的设计

图2MT8880接收电路连线图

当MT8880作为DTMF接收器的时候，DTMF信号经由IN＋和IN－输入，经过运算放大滤除信号中的拨号音频率，然后发送到双音频滤波器，分离出低频组和高频组信号，通过数字计数的方式检出DTMF信号的频率，并且通过译码器译成4位二进制码。4位二进制编码被锁存在接收数据寄存器中，此时状态寄存器中的延时控制识别位复位，状态寄存器中的接收数据寄存器满标识位置位，对外而言，当寄存器中的延时控制识别位复位时，IRQL/CP由高电平变为低电平。如果用IRQL／CP作为单片机的中断信号，IRQL由高电平变为低电平，向CPU发出中断请求，当CPU响应中断，读出寄存器中的数据后，IRQL返回高电平。MT8880的D0～D3与单片机的P1.0～P1.3相连，P1.4～P1.7分别与CK，RSO，CSL，R/WL相连。

2. 发送电路设计

图3MT8880发送电路连线图

当MT8880作为发送器时数据总线上D0～D3四位二进制码被锁存在发送数据寄存器中[8]，发送的DTMF信号频率由3.58 MHz的晶振分频产生。分频器首先从基准频率分离出8个不同频率的正弦波，行列计数器根据发送数据寄存器中的数据，以八取二方式分离出一个高频信号和一个低频信号，经开关电容做D／A转换，在加法器中合成DTMF信号，并从TONE 端输出，电路图如图7所示。应用MT8880使DTMF信号的收发功能于一体，完成DTMF信号的编码与解码，达到数据传输的目的。

3. 灯光报警电路

由AT89C51 P0 口的P0.0～P0.3 分别控制4 个发光二极管, 予以光报警, 如图8所示。P114～P117 控制的灯依次为绿色(正常信号灯)、黄色(故障信号灯)、红色(异常信号灯)和红色(火灾信号灯)。当这些输出端输出低电平时, 对应的信号灯便会发光报警。

图4 光报警电路

4. 系统总体电路图

5

4

3

21

Title

A01A12A23A34A45A5

6NC 7NC 8A69A710NC

11VSSD 12VSSA 13SP+14

SP-

15

VCCA

16MIC

17REF

18AGC

19ANAI

20ANAO

21NC

22PLAY 23PLAE

24RED 25XCLK

26REC 27VCCD 28ISD1420 5.1K

100K 100K 100K

470K

RES2

LED

105

4.7μF/16V 104104

VCC

MICROPHONE2

10μF/16V

VCC

P0.4

102

5v

录音

IN+1IN-

2GS

3

VREF

4VSS 5OSC16

OSC27

TONE 8R/W 9CS 10

RSO

11CK 12IRQ/CP 13D0

14

D115D216D3

17EST

18ST/GT 19VDD

20

3.579M

10K

100μF

DTMF OUTPUT M T 8880

200K 100μF

100μF

3.3K

VDD

P1.7P1.6P1.0P1.1P1.2P1.3

P1.4P1.5

IN+1IN-

2

GS

3

VREF 4VSS 5OSC16

OSC27TONE 8R/W 9CS 10

RSO

11CK 12IRQ/CP 13D0

14

D115D216D3

17EST

18ST/GT 19VDD

20

3.579M

100K

100μF

M T 8880

200K 100μF

100μF

3.3K

VDD

P1.7P1.6P1.0P1.1P1.2P1.3

P1.4

P1.5

50K

D T M F /C P

I N P U T

VCC P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VP ALEP PSEN

P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESET RXD TXD INT0INT1T0T1WR X2X1VSS

RD

AT89C51

绿

黄红

红

340Ω

340Ω

340Ω

340Ω

+5V

12MHZ

30PF

30PF

+

100μF VCC

1W

SPEAKER

104

104

4.7K

U11A

lm386

vcc

10K

104

SP+

1

2

3

4

Vin

1

G N D

2

Vout

3

78L05

220V

9V +

100uF 103uF

47uF 0.1uF

5V

12CON2

1

2

3

4

电话线

0.1uF

P 1.4

0.1uF

P 3.5

10uF

1K

+5V

4N25

4148

10uF

1K

T 0