使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)報(bào)警器的設(shè)計(jì)說明

一種基于MQK氣體傳感器和PIC單片機(jī)的氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。這個(gè)該報(bào)警器的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單、可靠、高效，文中給出了主要的軟硬件設(shè)計(jì)方案。

報(bào)警器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與原理

該報(bào)警器以MQK系列氣體傳感器和PIC16F73 單片機(jī)為核心，構(gòu)成真正單芯片的高性能氣體泄漏報(bào)警器（圖1）。 該報(bào)警器的特點(diǎn)： 1） 使用MQK 系列氣體傳感器。該傳感器獲得過國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品證書，具有靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)速度快、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 2） 以PIC16F73 單片機(jī)為報(bào)警器的核心，實(shí)現(xiàn)傳感器檢測(cè)、電源控制、溫度補(bǔ)償、聲光報(bào)警、信號(hào)傳送等功能。 外圍電路簡(jiǎn)單、可靠，整機(jī)小巧，性價(jià)比高。 3） 利用PIC16F73 的PWM 功能、熱敏電阻和開關(guān)三極管等共同組成開關(guān)電源，給氣體傳感器提供加熱功率，實(shí)現(xiàn)隨外界溫度變化自動(dòng)改變氣體傳感器的加熱電壓，達(dá)到給氣體傳感器提供溫度補(bǔ)償?shù)哪康?/p>

PIC16F73 單片機(jī)簡(jiǎn)介

PIC系列單片機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)精練。它有以下優(yōu)點(diǎn)： 1） 哈佛總線結(jié)構(gòu).PIC 系列單片機(jī)內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)不同于普通單片機(jī)的馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，它采用的是哈佛結(jié)構(gòu)。這就意味著，在PIC 系列單片機(jī)的內(nèi)部，數(shù)據(jù)總線和地址總線是分離的，并且采用不同的寬度。這樣可以實(shí)現(xiàn)指令提取的“流水作業(yè)”，可以實(shí)現(xiàn)指令的單字節(jié)化、單周期化，提高指令的執(zhí)行速度。 2） 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng).PIC 系列單片機(jī)指令系統(tǒng)采用精簡(jiǎn)指令集RISC（Reduced Instruction Set Collection）技術(shù)，不僅便于記憶和學(xué)習(xí)，而且絕大部分的指令都是單字節(jié)、單周期指令，有利于提高指令運(yùn)行速度.PIC16F73單片機(jī)采用13位指令系統(tǒng)，使用4K×14位可反復(fù)擦寫的FLASH存儲(chǔ)器。

單片機(jī)的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報(bào)警器

2．3 聲光報(bào)警模塊

字串6

聲光報(bào)警電路在單片機(jī)P1口的控制下，可以根據(jù)不同情況（火災(zāi)、異常、故障）發(fā)出不同的聲光報(bào)警信號(hào)。聲音信號(hào)由專用語音芯片提供。通過給語音芯片的S1和S2端輸入不同的邏輯電平（00，01，10，11），便可以獲得4種不同的聲音信號(hào)。由單片機(jī)的P1．0和P1．1控制。另外該芯片還需要一個(gè)選通信號(hào)，由P1．3提供。只有當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，芯片才會(huì)根據(jù)S1和S2端的控制信號(hào)發(fā)出不同的報(bào)警聲，否則不會(huì)發(fā)聲報(bào)警。 字串7由P1口的P1．4～P1．7分別控制4個(gè)發(fā)光二極管，予以光報(bào)警，如圖6所示。P1．4～P1．7控制的燈依次為綠色（正常信號(hào)燈）、黃色（故障信號(hào)燈）、紅色（異常信號(hào)燈）和紅色（火災(zāi)信號(hào)燈）。當(dāng)這些輸出端輸出低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈便會(huì)發(fā)光報(bào)警。

當(dāng)報(bào)警器監(jiān)測(cè)到火災(zāi)信息后，除了在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)外，還需要將火災(zāi)信息按事先預(yù)留的電話號(hào)碼自動(dòng)撥號(hào)通知單位有關(guān)人員，并迅速上報(bào)消防指揮中心，為此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了單片機(jī)與Modem通訊模塊，該模塊由單片機(jī)、GM16C550串行端口擴(kuò)展芯片和RS232電平轉(zhuǎn)換電路組成。限于篇幅，對(duì)通訊模塊的硬件電路及編程不做詳細(xì)論述。

3 報(bào)警器監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

監(jiān)控程序流程圖如圖7所示。系統(tǒng)復(fù)位后，首先要進(jìn)行初始化，包括對(duì)各個(gè)控制用寄存器的初始化、設(shè)置中斷服務(wù)程序的入口地址、設(shè)置堆棧等。

為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報(bào)警子程序以及Modem通訊子程序等。

3．1 數(shù)據(jù)采集子程序 字串6

數(shù)據(jù)采集部分的程序設(shè)計(jì)包括：驅(qū)動(dòng)ADC0809的IN0和IN1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，分別由子程序ADC1（溫度轉(zhuǎn)換）和ADC2（煙霧濃度轉(zhuǎn)換）完成；單片機(jī)接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入指定內(nèi)存單元，由INT1中斷服務(wù)程序完成。每次驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后等待外部中斷1，中斷到來說明A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。

3．2 火災(zāi)判斷與報(bào)警程序

為了降低誤報(bào)率，系統(tǒng)采用了多次采集、多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行判斷：00H表示正常、01H表示異常、02H表示火災(zāi)；然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。數(shù)據(jù)在內(nèi)部RAM存儲(chǔ)單元中的存放情況如表1所示。具體判斷方法如下： 字串3

（1）對(duì)溫度和煙霧進(jìn)行了兩次數(shù)據(jù)采集與判斷

溫度≥100℃，溫度異常，置標(biāo)志位為1，否則為0；煙霧（CO，CO2）濃度≥0．06％，煙霧濃度異常，置標(biāo)志位為1，否則為0。 字串6

（2）根據(jù)溫度和煙霧的異常標(biāo)志位判斷現(xiàn)場(chǎng)情況

2個(gè)標(biāo)志位均為0，表示情況正常，給53H或56H單元送00H；2個(gè)中僅有1個(gè)為1，表示情況異常，送01H；2個(gè)均為1，表示有火災(zāi)發(fā)生，送02H。 字串8

（3）綜合兩次情況做最后判斷，并予以報(bào)警

若53H和56H中數(shù)據(jù)不相同，說明是誤報(bào)，調(diào)故障報(bào)警子程序；否則按該單元中的數(shù)據(jù)調(diào)相應(yīng)的報(bào)警子程序。

00H為情況正常，返回。

01H為情況異常，調(diào)異常報(bào)警子程序。

02H為現(xiàn)場(chǎng)有火災(zāi)，調(diào)火災(zāi)報(bào)警子程序，并向消防中心報(bào)告火情。