基于51单片机的火灾报警器设计

ID:367198 · 发表于 2019-6-15 16:59

本设计采用ADC0832对火焰传感器和烟雾传感器获取到的数据进行转采集，并通过单片机将采集到的数据和设定值进行比较，从而决定是否报警。
各个报警值都可通过按键进行设置，各数据都是用LCD1602液晶进行显示的，简单易懂。

火灾报警器的原理图如下：

部分程序如下：
#include <REGX51.H>    //调用51单片机头文件
#include <Define.c>    //调用定义变量的C文件
#include <DS18B20.c>  //调用DS18B20驱动C文件
#include <ADC.c>    //调用ADCO832驱动C文件
#include <LCD1602.c>  //调用LCD1602显示屏的驱动C文件
#include <display.c>  //调用各种模式的显示C文件
#include <key.c>    //调用按键C文件，其中包含关于各按键的函数
/***************定时器0中断初始化函数****************/
void Timer0_Init(void) //使用定时器中断0
{
TMOD = 0x01;//使用模式0
TH0 = (65536 - 2000) / 256;//定时器装入初始值2ms
TL0 = (65536 - 2000) % 256;
ET0 = 1; //定时器0初始化
TR0 = 1;
EA = 1; //总中断
}
/***************定时器1中断初始化函数****************/
void Timer1_Init()    //使用定时器中断1
{
TMOD |= 0x10;          //使用模式1
TH1 = (65536-2000)/256; //定时器装入初始值2ms
TL1 = (65536-2000)%256;
ET1 = 1;//定时器1初始化
TR1 = 1;
EA = 1;  //总中断
}
/***************定时器0中断服务函数****************/
void Timer0_isr(void)interrupt 1
{
TH0 = (65536 - 2000) / 256;    //定时器装入初始值2ms
TL0 = (65536 - 2000) % 256;
cp++;
if(cp >= 100)
{
      temp_num = Read_Temperature();//获取实时温度
      cp = 0;
}
key(); //调用key.c中的按键函数
}
/***************定时器1中断服务函数****************/
void time1_isr(void)interrupt 3
{
TH1=(65536-2000)/256;       //定时器装入初始值2ms
TL1=(65536-2000)%256;
cp1++;
if(cp1 >= 100)
{
      AD_smok = (GetAD0832(0)*100)/255;    //获取烟雾浓度
//*由于传感器的AD输出的特殊原因，这里用255减去输出值以遍显示的时候可以从0%到100%增加*//
      AD_fire = ((255 - GetAD0832(1))*100)/255;    //获取火光亮度，
      cp1 = 0;
}
}
void main(void)
{
Init_LCD1602();    //LCD1602初始化
Timer0_Init();    //定时器0初始化
Timer1_Init();    //定时器1初始化
LED1 = 0; //关闭LED1
LED2 = 0; //关闭LED2
LED3 = 0; //关闭LED3

while(1)
{
      exchange();       //将各变量转换为十进制进行显示
      if(dis_mode == 0)display0();    //正常显示
      if(dis_mode == 1)display1();    //进入修改界面
      if(temp_num >=  Temp_alam)LED1 = 1;    //当温度超过警报值时，打开红色的LED
      else LED1 = 0;
      if(AD_smok >= S_alam)LED2 = 1;    //当烟雾浓度超过警报值时，打开黄色的LED
      else LED2 = 0;
      if(AD_fire >= F_alam)LED3 = 1; //当火光亮度超过警报值时，打开蓝色的LED
      else LED3 = 0;
      if((AD_fire >= F_alam)&&(AD_smok >= S_alam))Beep = 0; //当检测到的三个值中有两个超过警报值，则认为有火灾发生，启动声音报警
      if((AD_fire >= F_alam)&&(temp_num >= Temp_alam))Beep = 0;
      if((temp_num >= Temp_alam)&&(AD_smok >= S_alam))Beep = 0;
      if((AD_fire < F_alam)&&(AD_smok < S_alam)&&(temp_num < Temp_alam))Beep = 1;    //当三个值都降到警报值以下时，声音报警关闭
}
}

/********初始化函数********/
void Init_DS18B20(void)                                           //基本操作函数1
{
unsigned char x = 255;
DQ = 1;                                                       //先让DQ置1
DQ = 0;                                                       //单片机将DQ拉低
delay(80);                                                 //延时480-960us
DQ = 1;                                                       //释放总线
while(DQ && x--);                                           //等待返回的低电平响应如果没有响应，则做适量延时自动往下执行
delay(20);
}
/********从DS18B20中读一个字节********/
unsigned char Read_OneChar(void) //DS18B20开始发送RAM数据依次从0~8字节，且低位在前                                  //基本操作函数2
{
unsigned char i = 0;
unsigned char dat = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{
      DQ = 0;                                                 //发送启动信号
      dat >>= 1;
      DQ = 1;                                                 //释放总线
      if(DQ)                                                 //判断总线是否为高电平
      dat |= 0x80;                                           //如果是高电平，则把dat的最高位置1，如果不是，默认置0
      delay(10);
}
return(dat);
}
/********向18B20中写一个字节********/
void Write_OneChar(unsigned char dat)                                  //基本操作函数3
{
unsigned char i=0;
for (i=8; i>0; i--)
{
      DQ = 0;
      DQ = dat & 0x01; //先写入数据的最低位                                  //取dat的最低位
      delay(10);
      DQ = 1;
      dat >>= 1;          //再依次写入数据的低二位，低三位
}
delay(8);
}
/********读取温度********/
unsigned char a,b,c;
unsigned char Read_Temperature(void)                                  //应用操作函数1
{
unsigned char t;
Init_DS18B20();
Write_OneChar(0xcc); // 1100 1100  主机写CCH跳过ROM操作                                  // 跳过读序号列号的操作
Write_OneChar(0x44); // 0100 0100                                  // 启动温度转换
Init_DS18B20();
Write_OneChar(0xcc); // 1100 1100                                  //跳过读序号列号的操作
Write_OneChar(0xbe); // 1011 1110 主机写BBH读出RAM数据                               //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度
a = Read_OneChar();                                           //读取温度值低位
b = Read_OneChar();                                           //读取温度值高位
c = 0x0f & a;          // 0000 1111 &                                  //得到小数部分
a = a >> 4;                                                 //低位右移4位
b = b << 4;                                                 //高位左移4位
t = a | b;                                                 //得到8位温度的整数部分，最高1位为符号位
return(t);
}

#define LCD1602_DB P0 //LCD1602数据总线
/*=================================================
*函数名称：Read_Busy
*函数功能：判断1602液晶忙，并等待
=================================================*/
void Read_Busy()
{
uchar busy;
LCD1602_DB = 0xff;//复位数据总线
LCD1602_RS = 0;    //拉低RS
LCD1602_RW = 1;    //拉高RW读
do
{
      LCD1602_EN = 1;//使能EN
      busy = LCD1602_DB;//读回数据
      LCD1602_EN = 0;    //拉低使能以便于下一次产生上升沿
}while(busy & 0x80); //判断状态字BIT7位是否为1，为1则表示忙，程序等待
}
/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Write_Cmd
*函数功能：写LCD1602命令
*调用：Read_Busy();
*输入：cmd:要写的命令
=================================================*/
void LCD1602_Write_Cmd(uchar cmd)
{
Read_Busy();    //判断忙，忙则等待
LCD1602_RS = 0;
LCD1602_RW = 0; //拉低RS、RW操作时序情况1602课件下中文使用说明基本操作时序章节
LCD1602_DB = cmd;//写入命令
LCD1602_EN = 1;    //拉高使能端数据被传输到LCD1602内
LCD1602_EN = 0;    //拉低使能以便于下一次产生上升沿
}
/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Write_Dat
*函数功能：写LCD1602数据
*调用：Read_Busy();
*输入：dat：需要写入的数据
=================================================*/
void LCD1602_Write_Dat(uchar dat)
{
Read_Busy();
LCD1602_RS = 1;
LCD1602_RW = 0;
LCD1602_DB = dat;
LCD1602_EN = 1;
LCD1602_EN = 0;
}
/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Dis_OneChar
*函数功能：在指定位置显示一个字符
*调用：LCD1602_Write_Cmd(); LCD1602_Write_Dat();
*输入：x：要显示的横坐标取值0-40，y：要显示的行坐标取值0-1（0为第一行,1为第二行）
      dat：需要显示的数据以ASCLL形式显示
=================================================*/
void LCD1602_Dis_OneChar(uchar x, uchar y,uchar dat)
{
if(y) x |= 0x40;
x |= 0x80;
LCD1602_Write_Cmd(x);
LCD1602_Write_Dat(dat + 0x30);

}
/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Dis_Str
*函数功能：在指定位置显示字符串
*调用：LCD1602_Write_Cmd(); LCD1602_Write_Dat();
*输入：x：要显示的横坐标取值0-40，y：要显示的行坐标取值0-1（0为第一行,1为第二行）
      *str：需要显示的字符串
=================================================*/
void LCD1602_Dis_Str(uchar x, uchar y, uchar *str)
{
if(y) x |= 0x40;
x |= 0x80;
LCD1602_Write_Cmd(x);
while(*str != '\0')
{
      LCD1602_Write_Dat(*str++);
}
}
/*=================================================
*函数名称：Init_LCD1602
*函数功能：1602初始化
*调用： LCD1602_Write_Cmd();
=================================================*/
void Init_LCD1602()
{
LCD1602_Write_Cmd(0x38); // 设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
LCD1602_Write_Cmd(0x0c); //开显示
LCD1602_Write_Cmd(0x06); //读写一字节后地址指针加1
LCD1602_Write_Cmd(0x01); //清除显示
}

/***********按键函数*************/
void key(void)
{
if(key1 == 0)
{
      delay(200);    //按键消抖
      if(key1 == 0)
      {
         if(dis_mode == 0)
         {
            dis_mode = 1;
            Temp_set = Temp_alam;       //设置温度报警值
            Fire_set = F_alam;          //设置火光报警值
            Smok_set = S_alam;          //设置烟雾报警值
         }
         else if(dis_mode == 1)
         {
            set_mode++;             //设置标志位加
            if(set_mode >= 4)set_mode = 0;

         }
      }
      while(key1 == 0);
}

if(key2 == 0)
{
      delay(200);
      if(key2 == 0)
      {
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 1))  //警报值加
         Temp_set++;
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 2))
         Fire_set++;
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 3))
         Smok_set++;
      }
      while(key2 == 0);
}

if(key3 == 0)
{
      delay(200);             //按键消抖
      if(key3 == 0)
      {
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 1))  //警报值减
         Temp_set--;
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 2))
         Fire_set--;
         if((dis_mode == 1)&&(set_mode == 3))
         Smok_set--;
      }
      while(key3 == 0);
}

if(key4 == 0)
{
      delay(200);             //按键消抖
      if(key4 == 0)
      {
         dis_mode = 0;    //将显示标志位置0
         set_mode = 0;    //将设置标志位置0
         Temp_alam = Temp_set;  //设置的警报值生效
         F_alam = Fire_set;
         S_alam = Smok_set;
      }
      while(key4 == 0);
}
if(Temp_set >= 255)Temp_set = 255;       //上限值
if(Fire_set >= 100)Fire_set = 100;       //上限值
if(Smok_set >= 100)Smok_set = 100;       //上限值
if(Temp_set <= 0)Temp_set = 0;          //下限值
if(Fire_set <= 0)Fire_set = 0;          //下限值
if(Smok_set <= 0)Smok_set = 0;          //下限值
}

uchar GetAD0832(uint Channel)
{
uchar i=0,Data1 =0,Data2 = 0;
AD0832_CLK = 0 ; //时钟置低平
AD0832_DI = 1 ; //开始信号为高电平
AD0832_CS = 0 ; //片选信号置低，启动AD转换芯片
AD0832_CLK = 1 ; //输入开始信号（构成一个正脉冲）,时钟上升沿，输入开始信号
AD0832_CLK = 0 ; //时钟下降沿
//模拟信号输入模式选择（1：单模信号，0：双模差分信号）
AD0832_DI = 1 ;
AD0832_CLK = 1 ; //时钟上升沿，输入开始信号
AD0832_CLK = 0 ; //时钟下降沿
//模拟信号输入通道选择（1：通道CH1，0：通道CH0）
AD0832_DI = Channel ; //选择通道0
AD0832_CLK = 1 ; //时钟上升沿，输入开始信号
AD0832_CLK = 0 ; //时钟下降沿

AD0832_DI = 1 ; //数据线置高，准备接收数据
for(i=0;i<8;i++) //从高位移入数据
   {
   AD0832_CLK = 1 ;
AD0832_CLK = 0 ; //时钟下降沿,AD0832输出数据，高位（MSB）先
   Data1 = Data1<<1;
if(AD0832_DI == 1)
      {Data1 = Data1 | 0x01;} //数据左移位，补0 ，如果数据为“1”，移入1，如果数据为“0”，移入0，
}
for(i=0;i<8;i++) //从低位移入数据
{
      Data2 = Data2>>1;
      if(AD0832_DI == 1)
         {  Data2 = Data2 | 0x80;} //数据右移位，补0，如果数据为“1”，移入1如果数据为“0”，移入0，
            AD0832_CLK = 1 ;
            AD0832_CLK = 0 ; //时钟下降沿,AD0832输出数据，高位（MSB）先
}
      //数据线置高，释放总线，完成一次转换
AD0832_CLK = 1 ;
AD0832_DI = 1 ;
AD0832_CS = 1 ;
return (Data1==Data2)?Data1:0; // 如果相等输出data1  or  0
}

本设计包含程序、仿真已及PCB设计，拿到之后可以直接使用。