无线天然气报警器

无线天然气报警器 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 1 绪论 1.1 课题研究的背景 随着我国西气东输工程的不断推进，天然气已进入千家万户，并逐渐代替传统煤气成为新的使用能源。但由于各种原因如使用不当或疏于管理等而导致的天然气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾等事故时有发生,为人们的生命财产安全带来极大威胁。防患于未然无疑是避免事故的重要手段，而使用天然气报警器可有效防止事故发生并将其消灭在萌芽状态，极大的减少事故发生率。因此，天燃气报警器的作用不可代替。各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的燃气报警器实为必要之举。 然而我国天然气报警器的应用尚未真正普及开来。这一方面固然是我国居民使用燃气报警器的意识淡薄，另一方面却也跟燃气报警器的功能相对单一或应用范围不合适而不无关系。要改变这种状态，不仅需要唤起人们对燃气报警器的充分重视，也需要市场能够提供满足人们需求的报警器。随着生活水平的提高和技术的不断发展，人们对燃气报警器的要求越来越高，高自动化、智能化的产品正成为一种必然的需求趋势。 1.2 国内外现状及发展趋势 目前，气体报警器种类已相当繁多，有用于一般家庭、集体住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等;结构型式有袖珍型便携式、手推式、固定式报警等;工业用固定式报警又有壁挂式、台放式、单台监控式、多路巡检式等。民用可燃气体报警器为居民家庭用的燃气报警器，一般安装在厨房，遇燃气泄漏时，报警器可发出声光报警，或同时伴有数字显示，同时联动外部设备。有的报警器可自动开启排风扇，把燃气排出室外;有的报警器在报警时可自动关闭燃气阀门，以防燃气继续泄漏。 在应用方面，目前最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器构成的报警器，已普遍应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有6个州立法，规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。美国工业科学公司(ISC)一台携带式气体监控仪可实现4种气体监测，采用了统一的软件，只需要换气体传感器，即可实现对特定气体监测。美国国际传感器技术(IST)公司应用一种“MegaCas"传感器和微程序控制单元，可检测100种以上毒性气体和可燃性气体，通过其“气体检索”功能扫描，便能很快确定是哪一种气体。 1 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 可燃气体传感器的发展已成为气体检测系统的代表性标志。近年来，由于在工业生产、家庭安全、环境监测和医疗等领域对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来越高，因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要从而促进了气体报警器的快速发展。随着先进科学技术的应用，气体传感器发展的趋势是微型化、智能化和多功能化，这也导致了气体报警器的相应改变，性能不断得到提升和加强，功能设计也越来越智能化、人性化。 国外气体报警器发展很快，一方面是由于人们安全意识较强，对环境安全性和生活舒适性要求较高;另一方面是由于报警器市场增长受到政府安全法规的推动。因此，国外气体报警器技术得到了较快发展，而我国则相对落后。在气体检测及报警技术方面我国与先进国家的差距约为10年到15年。 在气敏元件传感器作为新型敏感元件传感器被国家列为重点支持发展的情况下，其在国内的发展也逐步扩展开来并具有了一定的开发创新基础。作为报警器的最重要元器件之一，气敏传感器的发展直接制约着气体报警器的发展。总的看来，我国气敏元件传感器及其应用技术有了较快进展，但与国外先进水平仍有较大的差距，主要是产品制造技术、产业化及应用等方面的差距。随着我国气敏元件传感器的迅速发展，更加微型化、智能化和多功能化的报警器是未来发展的必然趋势，我国气体报警器市场才刚刚开始发展，未来开发潜力巨大。此外，其他检测技术在我国也得到了一定发展，如红外检测技术。随着红外气体检测技术的不断开发应用，红外气体报警器在未来也将占有一席之地。 1.3 主要研究 随着社会的全面信息化、智能化和自动化，家居的智能化必将成为未来家居装饰潮流发展的新方向。本文提出基于SPCE061A单片机的智能控制系统，采用公用电话线作为信息传输媒体，充分利用公共电话线路普及性的优势，降低成本。并通过设计，使该系统基本能完成设计初期的各项目标，满足智能家居安防要求。本文研究重点:利用一片凌阳公司16位微控制器SPCE061A为核心构建智能控制系统，采用I/O口复用解决I/O口不足问题，从而可降低成本;采用公用电话线作为信息传输方式，提高系统的安全性;工作状况通过LED直观显示出来;通过本地语音报警和电话远程报警，提高报警效率;通过联动外部设备有效解决安全隐患。 本设计总体概述如下:第一部分是绪论，主要阐述背景、现状、和主要研究内容。第二部分是总体设计概述及重要芯片简介。第三部分是硬件设计，针对天然气报警器所需的硬件结构进行分析设计。第四部分是软件设计，针对天然气报警器所需的软件架构进行大致编写。第五部分是结论，针对系统的硬件设计和软件设计过程，得出设计心得和体会。 2 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2 系统设计 2.1 设计的基本原理 本设计采用单回路控制方式，即由传感器、调节器、执行器等组成的单回路控制系统，系统方框图如下图2-1所示。 电话远程报警 本地扬声器报警 被控变量 给定值 +- 控制器 执行器 对象 偏差 传感器 测量值 图2-1系统原理方框图 本设计采用微控制器SPCE061A作为系统控制核心;执行器选用AIDE电磁阀及普通家用排风机;传感器则选用MQ-4天然气专用传感器;图中给定值为预设在微控制器SPCE061A中的报警浓度下限值;被控变量则为空气中的天然气浓度。其中电话远程报警和本地扬声器报警对空气中的天然气不产生任何影响，仅具有报警提示作用。 2.2 设计指标 根据《GB16808-1997可燃气体报警控制器技术要求和试验方法的技术要求》相关规定可知报警器的基本设计指标如下:主电源如为交流供电，应采用220V、50Hz;其基本功能要求:能为可燃气体探测器和所连接的其他部件供电;能直接或间接地接收来自可燃气体探测器及其他报警触发器件的报警信号，发出声、光报警信号，指示报警部位并予以保持，声报警信号应能手动消除，再次有报警信号输入时应能发出报警信号;有故障发生时，可燃气体报警控制器应能在100s内发出与可燃气体报警信号有明显区别的声、光故障信号;可燃气体报警控制器应能对其面板上的指示灯、显示器和音响器进行功能检查(检查时输出控制接点不应动作);可燃气体报警控制器应具有可燃气体报警时间的功能，计时装置的日计时误差不应超过30s;可燃气体报警控制器应具有低限报警或低、高限两段报警功能，对于可改变与其连接的可燃气体探测器报警动作值的可燃气体报警控制器，应能指示已设定的可燃气体探测器报警动作值;可燃气体报警控制器应具有电源转换功能，当主电源断电时，能自动转换到备用电源，当主电源恢复时， 3 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 能自动转换到主电源，主、备电源的工作状态应有指示;可燃气体报警控制器应备有用作控制自动消防设备或作其他用途的输出接点，其容量及参数应在有关技术文件中说明，并保证在规定的范围内可靠动作。针对以上设计指标开发的本天然气报警器基本符合其要求，特殊方面功能远高于其规定。 2.3 系统实现方案与选择 针对目前主要处理芯片的不同，本文提出了2种实现方案，分别为方案一基于AT89S51单片机实现方案以及方案二基于SPCE061A的实现方案，并最终选择了方案二进行系统实现。 2.3.1 基于AT89S51单片机的实现方案 基于AT89S51单片机实现的天然气报警器的具体方案如图2-2所示。该方案主要包括了可燃气体传感器、A/D转换器、键盘控制电路、AT89S51单片机电路、晶振、蜂鸣器以及LED显示电路。 可燃气体传感器输出为模拟量，需要利用A/D转换器将模拟量转换成数字量送给AT89S51单片机;晶振和键盘控制作为单片机的外围输入电路;蜂鸣器和显示电路作为报警器的外围输出电路;显示电路采用了LED并由AT89S51单片机控制实现显示。 串口 显示 AT89S51 传感器 放大器 A/D 声响 晶振 其他 图2-2基于AT89S51单片机的实现方案框图 2.3.2 基于凌阳单片机SPCE061A的实现方案 基于SPCE061A实现的天然气报警器的具体方案如图2-3所示。该方案主要包括了天然气传感器、键盘控制电路、电源电路、电话报警模块电路、本地语音录入和播放电路以及显示电路和警情自动处理电路等。 4 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 天然气传感器输出为模拟量，可利用SPCE061A自带的A/D转换器将模拟量转换成数字量;键盘和语音录入电路作为SPCE061A的外围输入电路;语音播放电路以及显示电路和警情自动处理电路作为外围输出电路;显示电路采用了LED显示，由SPCE061A控制实现。 显示电路 存储扩展电路 存储扩展电路 MT8888及其接口电路 固 定 模拟摘挂机电路 天然电 气传感凌阳 话振铃检测电路 器 SPCE061A 网 扬声器报警电路 键盘输入电路 MIC输入 继电器 外部设备 电源转换及后备电源电路 图2-3基于SPCE061A的实现方案框图 2.3.3 方案选择 方案1中采用的是AT89S51单片机实现天然气气报警器，该方案具有结构化设计简单，器件成本较低的特点，是一种较为广泛采用的实现方案。 方案2中采用的是SPCE061A微控制器实现天然气报警器，该方案基于SPCE061A进行开发设计，SPCE061A可加速设计系统的开发和实施。设计采用模块化方法，共分以下几大模块:传感检测模块、中央控制模块、电话报警及信号音检测模块、摘挂机及电话接口模块、显示模块、按键控制模块、电源转换及后备电源模块、警情自动处理模块等部分。系统总体框图如图3所示，可清晰显示设计采用的各个部分及其之间的关系。因设计采用了模块化设计，使系统硬件部分制作更易实现，且大大提高了系统的稳定性，为保持系统准确度和灵敏度打下了坚实基础。各模块电路在第三部份会作详细介绍。软件部分，设计也采用模块化设计方法，既有利于程序的编写也使系统调试变得简单易行。 随着生活水平的提高，人们对于家电的功能的要求也越来越高。而凌阳科技在语音产品方面有着丰富的经验，如利用SPCE061A芯片的语音特性，依靠其内部集成的ADC、DAC、32K的FLASH以及CPU的高速的处理能力，为用户设计了一种代替传统的MCU+语音芯片方案的单芯片的语音录放方案，这样可以在减少产品成本的同时，提高产品的可 5 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 靠性。凌阳提供的多种语音压缩算法，可以在很大程度上解决目前安防产品普遍存在的不便使用的问题;而且这些算法都以库的形式提供给用户，用户需要用到语音功能时，只需调用相应的函数，应用起来非常简单、灵活。这样，可以为客户减小开发的难度的同时增加产品的卖点。 针对其应用扩展，故本设计选择了方案2为本天然气报警器的实现方案。 2.3.4 功能简述 本方案中，以SPCE061A的单芯片代替传统的MCU+语音芯片的方案。针对SPCE061A所拥有的独特的语音功能和MT8888特色进行精心的设计，使得SPCE061A的语音功能得以灵活的应用，使本方案拥有独特的功能:报警语言设置，可预录20s的报警语音。主控器电话报警:当测到天然气浓度超出预设值时，先利用本地语音提示用户注意，若一定时间后仍无人关闭语音报警，则触发电话报警电路。后备电源电路设计:当系统供电出现故障时，后备电源立刻发挥作用为系统供电，维持报警器正常运行，提高了系统可靠性。本系统与电话机并联，只在报警期间占用电话线路，报警结束后系统与电话线路脱离，不影响电话机的正常使用，利用公共通信网作传输媒体，只要安装了电话的用户，即可安装此报警器。本报警器具有自动、快速、准确的特点，当警情发生时，能够自动拨打预存号码，对方摘机后自动播放已录制好的语音报警内容。若遇到对方占线，能自动挂机，并能按照摘机、拨号、检测、放音、挂机的顺序自动循环。系统成本低，可以广泛地应用于仓库、商店、家庭的安全防范。 另外，SPCE061A有着丰富的片内资源，如UART、SIO、多种时基中断等，再结合语音特色，使得SPCE061A非常适合于有语音功能的报警器的设计中。单芯片的语音功能方案可以提高系统的可靠性，为客户减少成本，同时也为客户的产品加上了一个独特的卖点。系统功能框图如下图2-4所示。 系统功能 主机设置 主机操作 预设报警浓度 检测信号处理 录制提示留言 语言播放报警 设置报警电话 远程电话报警 按键功能设置 自动处理警情 图2-4系统功能框架图 6 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2.4 重要芯片简介 2.4.1 凌阳SPCE061A单片机简介 凌阳十六位单片机的CPU内核采用凌阳最新推出的µ’n SP(Microcon trollerand Signal Processor)16位微处理器内核(以下简称µ’nSP?);而µ’nSP?内核是一个通用的核结构。 SPCE061A是继µ’nSP?系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。SPCE061A里内嵌32K字(Word)的闪存(FLASH)，2K字的SRAM;内置十位ADC、DAC，有多达14个的中断源等丰富的片内资源。CPU最高可工作在49MHz的主频下，应用凌阳µ’nSP?的精简指令集，再加上较高的处理速度使µ’nSP?能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号;这使得SPCE061A带有DSP特性，且具有灵活的语音处理功能。 因此，与其它类型的单片机相比，以µ’nSP为核心的SPCE061A微控制器是适用于有数字语音功能的应用领域产品的一种最经济的选择。其CPU硬件资源情况如下:16位µ’nSP?微处理器;工作电压(CPU)VDD为2.4,3.6V(I/O)VDDH为2.4,5.5V;CPU时钟:0.32MHz,49.152MHz;内置2K字SRAM;内置32KFLASH;可编程音频处理;晶体振荡器;系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电仅为2µA&3.6V;2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值);2个10位DAC(数-模转换)输出通道;32位通用可编程输入/输出端口;14个中断源可来自定时器A/B，时基，2个外部时钟源输入;具备触键唤醒的功能;使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据;锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号;32768Hz实时时钟;7通道10位电压模数转换器(ADC)和单通道声音模数转换器;声音模数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能;具备串行设备接口;具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能;内置在线仿真电路ICE(In-Circuit Emulator)接口;具有保密能力;具有Watch Dog功能。芯片引脚排列如下图2-5所示。 8 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 232NC31NCMICP5430IOA9VRITADNC335529IOA10PFUSEVCM345628IOA11MICN355727IOA12MICOUTVDD3658VMIC26IOA13OPI375925SPCE061AIOA14AGCVSS386024IOA15Vss396123NCXROMTVREF240IOA06222NCVssDAC2IOA1416321XSLEEPDAC1IOA2426420IOB15PVIN43IOA36519IOB1411VssIOA44466NC181084IOB13XICESDA45IOA5NC67NC1783VssIOB12XICECLK46IOA6NC68169Vcp82IOB5IOB11XICE47XRESBIOA7NC69158VDD81IOB6PVPPVDD487014780IOB7IOB0NCVSSXTEST497113679IOB8IOB1NCVSSOSC32I50VDDH7212578IOB9IOB2NCOSC32OIOB1051VDDH73477IOB3NCIOA85274376IOB4VDDHNC532751 图2-5SPCE061A引脚图 应用SPCE061A的数字语音技术设计的安防报警器的控制器具有多种优点，如设计成本低、性价比高、运行可靠、设计新颖、功能强大等。SPCE061A是凌阳科技公司最新的16位单片机，特点是高速、低功耗、I/O口功能强大、外围电路相对简单等特点。另外，本设计方案只占用SPCE061A的一部分资源，可以在此基础上开发出功能更强的产品，缩短了开发周期。SPCE061A系统内部结构图如下图2-6所示。 FLASH16位处理器双16位定时器/计数器时基中断µ’nSP? +ICE控制RAM 双路PWM输出 7通道10位ADC锁相环CPU时钟单通道ADC+AGC实时时钟振荡器 双通道10位DAC 低电压检测/低电压复位串行输入/输出接口 1路UART看门狗 32管脚通用输入输出端口图2-6SPCE061A的系统内部结构图 9 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2.4.2 MT8888芯片简介 MT8888芯片是MITEL公司采用CMOS工艺生产的一种低功耗、高集成度的DTMF信号 888的主要功能结构及控制指收、发芯片，它可以方便地与微机接口。文中介绍了MT8 令，给出了它的具体应用电路。MT8888是DTMF信号收发一体集成电路，它的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号。接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。MT8888芯片集成度高、功耗低，可调整双音频模式的占空比，能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线，可与TTL电平兼容，并可方便地进行编程控制。MT8888芯片的引脚排列如图3-3所示。 MT8888 120 IN+ VDD 219 IN- ST/GT 318 GSEst 417 VREFD3 516 VssD2 615 OSC1D1 714 OSC2D0 813 TONE IRQ/CP 912 WRRD 1011 CSES0 图3-3MT8888芯片的引脚排列图 各引脚的功能如下:IN+:运放同相输入端;IN-:运放反相输入端;GS:运放输出端;VREF:基准电压输出端，电压值为VDD/2;Vss:接地端;OSC1:振荡器输入端;OSC2:振荡器输出端;TONE:DTMF信号输出端;WR:写控制端，低电平有效，与TTL兼容;CS:片选端，低电平有效;RSO:存储器选择输入端，与TTL兼容;RD:读控制端，低电平有效，与TTL兼容;IRQ/CP:中断信号请求端D0,D3:数据总线，在CS=1或RD=1时，处于高阻状态，与TTL电平兼容;Est:初始控制输出端;St/GT:控制输入/时间检测输出;VDD:+5V电源端。 MT8888内部由收发电路、振荡器和电源偏置电路组成。收码电路包括信号放大、拨号音抑制滤波、输入信号的高低频带通滤波、译码及锁存等功能;发码电路包括数据锁存、行列计数D/A转换和混频等功能。MT8888内部有两个数据寄存器，一个是只执行读操作的接收数据寄存器RDR;另一个是只执行写操作的发送数据寄存器TDR。另外，MT8888中还有两个4位的收、发控制寄存器CRA和CRB。对CRB的操作就是通过CRA中的一个 10 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 特定位来操作的，因此编程中应对其进行初始化;而MT8888中的4位状态寄存器SR则用来反映收、发信号的工作状态。寄存器的选择与操作由RS0及WR和RD口线来控制，控制功能如表2-1所列。 表2-1寄存器控制功能表 RS0 WR RD 功能 0 0 1 写发送数据寄存器 0 1 0 读接收数据寄存器 1 0 1 写控制寄存器 1 1 0 读状态寄存器 MT8888在发送信号时可提供三种工作模式，即DTMF模式、突发模式和CP模式。这三种工作模式均可通过寄存器进行设置，各寄存器的功能见表2-2和表2-3所列。 表2-2控制寄存器功能表 控制寄控制位 名 功能 说明 存器 称 b0 Tout 信号音输出控制 逻辑“1”使能信号音输出 b1 CP/DTM模式控制 逻辑“1”为CP模式，逻辑“0”为DTMF模式 F 中断使能 逻辑“1”使能中断模式，当b0=1时，接收到CRA b2 IRQ DTMF信号或发送完一DTMF双音信号，DTMF/CP 引脚电平由高变低 b3 RSEL 寄存器选择 逻辑“1”下一次访问寄存器CRB，访问结构转 回寄存器CRA b0 BURST 双音突发模式 逻辑“0”使能双音频突发模式 b1 TEST 测试模式 逻辑“1”使能测试模式，以在IRQ/CP引脚输 出延迟控制信号 CRB b2 S/D 单双音产生 逻辑“0”允许产生DTMF信号否则输出单音频 b3 C/R 列/行音选择 b2=1时，逻辑“0”使能产生行单音信号逻辑， 逻辑“1”使能产生列单音信号 11 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 表2-3状态寄存器功能表 状态位 名称 状态标志置位 状态标志清零 B0 IRQ 发生中断;b1或b2=0 读状态寄存器清除 B1 发送寄存器空(突发模式) 暂停结束:准备发送表数据 读状态寄存器清除 B2 接收寄存器满 接收寄存器的数据有效 读状态寄存器清除 B3 DTMF信号标志位 检测不到DTMF信号时置位 检测DTMF信号已清除 12 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 系统硬件设计 3.1 SPCE061A最小系统 基于SPCE061A丰富的片内资源，在它的OSCO、OSCI端接上32768Hz晶体振荡器及谐振电容，在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上相应的电容、电阻后，再加上复位电路即可构成一个最小系统。SPCE061A芯片及其最小系统如下图3-1所示。 SPCE061A同简单的外围电路相连接，就可以实现单芯片的语音功能了，MIC可以采集语音，所采集语音保存在SPCE061A的FLASH中，实现录音功能。另外，录音后可把现场的声音传到电话线上，实现远程电话报警功能。 AVSS1C13C14+VSS100uC15C16104104104 MICP5432IOA9VRITADNC335531IOA10NCVCM345630IOA11NC355729IOA12PFUSEVDD3658VMIC28IOA13MICN375927IOA14MICOUTVSS386026IOA15OPI396125SPCE061ANCXROMTAGC40IOA06224NCVssVssIOA1416323J1XSLEEPVREF2IOA2426422IOB15DAC2 143IOA36521IOB14DAC1IOA4446620CON1IOB13PVIN45IOA56719IOB12Vss1146IOA66818NCIOB1110XICESDA8447IOA769C27NC17+NC83PVPPVssXICECLK487010uC2616NC9VcpNCXICE82IOB5VSS49XRESB7110415NC8VDDNCVDD81IOB6VSS5072VDDH14 VSSA780NCXTESTIOB7IOB05173VDDH136NCOSC32I79IOB8IOB1IOA85274125NCOSC32O78IOB9IOB2IOB1053477IOB3376IOB4VDDHC25 OSCI OSCO275CAP1Y1VSS 32768VCPC24C2320P20PR213.3KC223300p Vss C20C17++C21100uC19C18100uCAP104104VSSPVss 图3-1SPCE061A芯片及其最小系统图 13 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3.2 天然气传感器模块 气敏传感器是能够感知环境中某种气体及其浓度的一种敏感器件，它将气体成分、浓度等有关信息转换成电信号，通过控制系统可以进行检测、监控、报警;还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统，是很重要的监测器件。在气敏传感器选择上要考虑测量对象与测量环境、灵敏度、频率响应特性、线性范围、稳定性和精度等多种因素。 MQ-4气体传感器以其对天然气有很高的灵敏度，对乙醇、烟雾有很低的灵敏度，有快速的响应恢复特性，具有长期的使用寿命、可靠的稳定性和简单的驱动电路，使它成为本设计的首选器件。MQ-4主要用于家庭或工业天然气的探测装置，其工作电压小于15V，负热电阻RL可调，使用温度范围是-10,+50?，存储温度范围是-20,+70?，适用测量范围为300,10000ppm。因为MQ-4型气敏元件对不同种类、不同浓度的气体有不同的电阻值，而且电阻值的变化很灵敏，所以把电阻的变化转化为电压的变化，经单片机中模数转换器转换为数字量，从而实现检测。因此在使用此类型气敏元件时，灵敏度的调整是很重要的，可根据不同的应用场合设置不同的浓度下限。具体性能参数已在下表3-1中列出。 MQ-4天然气传感器检测电路如下图3-2所示。 VC VCC AC or DC A or B A or B 5V + 0.1V _ RL Vout 图3-2MQ-4天然气传感器内部电路图 14 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 表3-1MQ-4天然气传感器规格表 符号 参数名称 技术条件 备注 VC 回路电压 ?15V ACorDC VH 加热电压 5.0V?0.2V ACorDC RL 负载电阻 可调 — RH 加热电阻 31Ω?3Ω 室温 PH 加热功耗 ?900mw — A.标准工作条件 符号 参数名称 技术条件 备注 Tao 使用温度 -10?-50? — Tas 储存温度 -20?-70? Rh 相对湿度 小于95,Rh O? 氧气浓度 21,(标准条件)氧气浓度会影最小值大于2, 响灵敏的特性 B.环境条件 符号 参数名称 技术条件 备注 Rs 敏感体表面电阻 10KΩ-60KΩ(5000ppmCH4) 适用范围: a(1000-5000ppmCH4) 浓度斜率 ?0.6 300-10000ppm 标准工作条件 温度:20??2?Vc:5.0V?0.1V 甲烷，天然气 相对湿度:65,?5,Vh:5.0V?0.1V 预热时间 不少于24小时 C.灵敏度特性 以上三表为MQ-4的工作条件参数表、环境条件参数表和灵敏度特性参数表，MQ-4气体传感器所涉数据已基本在列。 3.3 MT8888及其接口电路 DTMF信号收发器选用加拿大Mitel公司的MT8888。它是该公司生产的DTMF信号编码/解码系列芯片中较新的一种。该芯片功能强，功耗低，工作稳定可靠。MT8888在该系统中的主要功能是自动拨号以及DTMF信号的接收。 要实现电话远程报警，最重要的是DTMF收发电路。选用MT8888双音多频(DTMF)收发器，与单片机及音频放大电路组合，实现各种信号音的组合、检测及DTMF信号的产生，并将DTMF信号输送到电话线上。 15 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 当需要拨打电话时，需发送的DTMF编码信号通过MT8888的数据总线传到数据总线缓冲器，并且输入数据经发送数据寄存器(TDR)控制可编程行、列计数器、D,A转换器，合成需要发送的DTMF信号。而电话机传来的DTMF信号经拨号音抑制、分离带通滤波器、监频与确认，译成相应的4比特码。译码的DTMF信号经接收数据寄存器(RDR)输送至数据总线。MT8888与凌阳单片机接口电路如下图3-3所示。 自动报警方面，当接收到传感器发来的无线报警信号后，若无关闭本地语音报警，则处理器立即发出报警信号，通过电话线传到远程用户。用户通过键盘预先设置10个报警电话，当接到警情后，从第1个电话开始拨号，一直拨到第10个，来回拨3遍。每个号码需拨号时间300ms，号码之间留900ms间隔。用户可随意设置数个报警电话号码存入SPCE061A中。 C2 0.1uF IN VDDR5100kΩMT8888C6 120IN+ VDD 0.1uFC52190.1uFIN- ST/GTR8 R6R73.3KΩ318GSEst 100kΩ374KΩ417IOB7VREFD3 516IOB8VssD2Y1 615IOB9OSC1D1 IOB10714OSC2D0OUT IOB13813TONEIRQ/CPC3 10uFIOB15IOB12912WRRDR9 C410B14IOB111011CSES010uF10KΩ 图3-3MT8888与凌阳单片机接口电路 16 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3.4 自动摘挂机电路 自动摘机是电话报警的前提。为实现系统与电话网络的连接和断开，设计了自动摘挂机电路，当系统电话报警时，电路能实现系统与电话网络的接通。自动摘挂机电路如图3-4所示。当IOB0为低电平时，挂机;当IOB0为高电平时，摘机。 C23833.3uF/160V VCC电话线接口R1 210KΩ R3 14.7KΩIN4007IN4007 P5219011IN4007IN4007 R2R41.2KΩ10KΩIOB0 图3-4自动摘挂机电路 3.5 振铃检测电路 振铃检测电路的作用是检测电话线上的振铃信号，以便为单片机提供电话铃响的次数。系统的振铃检测电路如图3-5所示。振铃检测电路在待机状态下没有电流通过。而在没有电话呼入时其接口是处于高电平状态，当有电话呼入时，接口会出现高低电平的变化，通过检测该电平的脉冲次数来达到检测振铃的次数。检测到信号音的判断方法:将电路与Spce061A相连，电话呼叫过程中的各种信号音经滤波限幅后得到方波，输出到Spce061A的IOA3引脚，对该引脚信号记数5s。所得计数值则位于2175,2357范围内，为拨号音;计数值位于1041,1212范围内，为忙音;计数值位于425,475范围内，为回铃音。 2R361 10K VCC R3710KΩ C41R380.22uF10KΩ4148PC817IOA3 D 图3-5振铃检测电路图 17 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3.6 显示电路 显示电路主要是用单片机控制4位LED数码管实现显示，由IOB1~IOB4分别控制4个发光二极管，予以光显示。IOB1~IOB4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(超限信号灯)。当这些输出端输出低电平时，对应的信号灯便会发光报警。电路图如下图3-6所示下。 D1 470ΩIOB1 D2R10绿灯470ΩIOB2 D3R11黄灯470ΩIOB3 D4R12红灯470ΩIOB4 R13红灯 图3-6LED显示电路 3.7 扬声器报警电路 采用音频功率放大器LM386对凌阳单片机输出的语音信号进行放大，驱动扬声器报警。扬声器报警电路如下图3-7所示。 VCC DAC1C34 10uF6C331 28C36 510uFLM386 3100uF 7R26 10KΩ4C35 10uF C37 0.05uF 图3-7扬声器报警电路 18 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 本地语音播报警，可播放如“浓度超限，请速做处理”，“线路故障，请查校”，“危险”等长短不一，引人警觉的语句;电话语音报警时，可输出更加详细的语音内容，如报警的时间，警情发生地，警情严重级别等。 3.8 按键接口电路 键盘在单片机应用系统中是一个十分关键的部件，它能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人机对话不可缺少的输入方式之一。键盘利用机械触点的合、断作用实现信息输入。一个键实际就是一个开关，系统用两根I/O线的组合判断一个按键的开关状态。本报警系统键盘模块一共设了16个键，其中包括10个数字键以及#、*、R、C、SET、OK六个键。输入键盘控制电路采用4×4矩阵式非编码键盘电路，通过8根I/O线与单片机进行连接。单片机的IOA8~IOA11做键盘的行扫描输出口，IOA12~IOA15做键盘的列扫描输入口。键盘接口电路如图3-8所示。 VCC R22R23R24R25 47K47K47K47KIOA8 123R IOA9 456C IOA10 789SET IOA11 *0#OK IOA12 IOA13 IOA14 IOA15 图3-8键盘接口电路 19 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3.9 电源转换电路 SPCE061A采用低电压供电方式，这可以大大降低芯片的功率损耗。其中，SPCE06lA的电源分两种，即内核电源(VDD)和I/O口电源(VDDH)。I/O口电源采用5V电压，而内核电源则为3.3V或者更低。降低芯片内核电压的目的主要还是降低芯片的功耗，同时也可以降低芯片的工作温度，延长芯片使用寿命。尽管这种语音芯片的工作电压范围很大，但是为了使芯片内核运行更加稳定，同时又保证I/O口及外部扩展部件的工作电压要求，系统采取:AC220V电源通过整流，利用以7805稳压集成块为核心的电路，产生+5V电源，作为语音识别与播放模块共同使用的电源。5V电源经过RT9172-33得到DC3.3v为CPU核心供电。 R140VDD_A R150VDD_P RT1972-33+5VR1603VDD1VoutVin R170VDDH3GND1 2BRIDGE1220V-10V D3D6LM7805 2 C40DIODEDIODE1423+VinVout220uR190 1C43VSSGNDC38C39C32C41C42104+2R210104220uAVSS1 CON21000uF1041000uF3R220AVSS2 图3-9电源电路 3.10 存储模块电路 本方案采用凌阳公司的SPR4096芯片进行设计。SPR4096是一个高性能的4M-bit(512K×8bit)总线FLASH，分为256个扇区(sector)每个扇区为2K-byte。SPR4096还内置了一个4K×8bit的SRAM。在进行FLASH的编程/擦除的时候，可以并发执行SRAM的读/写。SPR4096内置了一个总线存储器接口和一个串行接口，它允许单片机通过8-bit并行模式或者1-bit的串行模式访问FLASHSRAM存储区。本例使用串行模式，其接口的工作频率为5MHz。SPR4096有两个电源输入端VDDI和VDDQ。VDDI为内部FLASH和控制逻辑供电;VDDQ专门为I/O供电。SPR4096最大读电流为2mA，最大编程/擦除电流为6mA。SPR4096的工作电路如图3-10所示。 20 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3.3V D51 VDDIVSS24IOB1 R3040042 SDAVDDQ23 10KIOB03 VSSQSCK22C30C32++220uC3147u4 VDDQ /RES211045 CF7VSS20 6 CF4 NC19× 7 CF3 NC18×3.3VR3110K8 CF0-2 NC17× 9 NC NC16×× 10 NC NC15×× 11 NC NC14×× C391213 NC NC××104图3-10SPR4096工作电路 SPR4096P24 3.11 后备电源电路 本系统的电源由市电和备用蓄电池两部分组成。在正常情况下，市电通过整流、滤波、稳压后向报警系统提供直流电源，并且向蓄电池自动稳流充电。当市电出现故障，蓄电池自动投入使用，以保证报警系统能正常工作，同时向外界发送电源故障预警信息。 后备电源电路用4节1.2V的镍镉充电电池作为电源，电力不足时能够自动恒流充电;利用电压检测模块HT7050A，电池充电满后自动停止充电。当市电停电时后备电源自动接入系统。电路如下图3-11所示。 VCC R272K 4001 R28R291KS85501K HT705013VDDVinVout GNDS855012V*42 图3-11后备电源电路 21 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3.12 音频输入模块电路 SPCE061A的A/D转换器有8个通道，其中有1个通道是MIC-NI输入，它专门用于对语音信号进行采样。语音信号经过MCI转换成电信号，然后输入至SPCE061A内部前置放大器。由于人们说话时，麦克风距离嘴边的距离不同，语音信号的能量将会有很大的差异，此时，如果芯片的的输入信号太大或是太小都将影响识别的精度。而SPCE06lA内部就带有自动增益控制电路AGC能随时跟踪、监视前置放大器输出的音频信号电平，当输入信号增大时AGC电路自动减小放大器的增益;当输入信号减小时，AGC电路自动增大放大器的增益，从而以补偿太小或是太大的信号，以便使进入户A/D的信号保持在最佳电平，又可使削波减至最小。音频输入模块电路如下图3-12所示。 C7R14AVSS1VMIC+1KVCM220u C10R18+C922uR15R1710K1041K10KAVSS1 MICC8104MICP MICNC11104VMIC R16 C29R20 3KΩOPI3KΩ220uF R19C12MICOUTC28AGC220uF1041KΩ AVSS1 图3-12MIC输入模块电路 3.13 自动处理警情电路 自动处理警情电路包括天然气管道阀控制电路和排气扇控制电路两部分。根据实际情况，前者只需控制阀的关闭，而后者需控制排气扇的开启和关闭，具体设计如下。 3.13.1 天然气管道阀控制电路 天然气管道阀控制电路由电磁阀、继电器等组成。电磁阀采用AIDE的M系列二位二通节能型燃气电磁阀(直动式)，其特点是低电压、小能耗。结构在线圈处配置永久性磁钢，线圈为正、负极脉冲供电。当反向脉冲供电时阀门关闭并保持，此时电源切断阀门为关闭位置。 22 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 12V 12D8 4004继电器HVS18 12V V6R32IOB6 805122KΩ 图3-13电磁阀控制电路 3.13.2 排气扇驱动电路 对该部分电路的设计，主要应解决的问题:弱电(凌阳单片机系统)和强电(AC220V)的隔离。对此，采用了如下图所示的电路，其中MOC3041是具有双向晶闸管输出的光电隔离器，Q1是功率双向可控硅，RL是负载，在MOC3041内部不仅有发光二极管，而且还有过零检测电路和一个小功率双向可控硅。当单片机的IOB7为高电平时，MOC3041中的发光二极管发光，由于过零电路的同步作用，内部的双向可控硅在过零后马上导通，从而使功率双向可控硅Q1导通，在负载中有电流流过。在电路中接上0.01uf的电容是为了校正零相位。 VCCMOC3041R33 27IOB7 R35 39 Q1220V R34 330C44 0.01uF M 图3-14排气扇控制电路 23 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 软件设计 SPCE061A支持C语言调用，所以本系统采用C语言与汇编语言混合编程。低层驱动由汇编语言编写，对外留C语言接口。语音方面的程序以库的形式提供，用户只需调用其接口函数即可。设计采用模块化程序设计的形式进行编程，有利于各个模块的升级、维护。主程序按预定优先级顺序调用各中断子程序实现系统的控制功能。传感信号处理的各子模块将采样数据送入缓冲区并根据预设数据特征形成中断标志位，I/O控制和报警子程序根据中断标志位依次执行相应的显示输出、控制输出、报警输出子程序等。 开始 初始化 浓度检测子程序 键盘接口检测 N 浓度超限,N 有键盘输入, Y Y自动报警主程序显示子程序按键操作子程序 NY 执行完毕, 是按键停止,N 是否录音,其他按键操作 YNY 电话报警子程序语音录入子程序N 执行完毕, NYN 报警完毕, 录音完成, YY 结束 图4-1主程序图 4.1 主程序 主程序的主要功能是实现报警和本地控制。采用循环结构，顺序查询各个报警输入端口和控制输入端口，当有某报警信号或控制信号输入时，程序转到相应的程序段运行，运行完毕后又进入循环。主程序所要完成的主要工作包括单片机系统各接口芯片的初始化，设置中断，给相应各内存单元赋初值，调用中断处理程序，延时子程序等。为使程 24 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 序清晰可读且运行速率高，本系统软件采用模块化结构设计，由主程序、自动报警主程序和其他相关子程序组成。流程图如图4-1所示。 系统软件采用模块化结构和子程序嵌套技术，可读性好，便于编制和扩充。主流程采用顺序查询方式，分别检测无线编码信号、设置按钮的开关状态、外部振铃信号等。用于检测后两个信号的时间很短，可以认为主机是在随时接收无线编码信号。 4.2 自动报警主程序 自动报警主程序流程如图4-2所示。它反复循环，调用以下几个主要子程序:显示子程序:如果检测到有效信号，则转入本地显示子程序。(2)设置按钮子程序:如果设置开关打开，则转入设置子程序，设定主机参数。(3)电话报警子程序:如果振铃达到设定的次数，则转入电话报警子程序。采用电话报警方式，即调用拨号子程序来拨出预先设定的报警电话，并选择恰当的语音放送到电话线路上。(4)警情处理子程序:当检测到天然气浓度超出预设值时，则自动关闭管道阀和打开排气扇。 开始 开排气扇初始化 电话报警调用显示子程序 调用显示子程序N 浓度正常, NY 浓度正常, 扬声器报警 Y N关排气扇 复位键按下, Y结束 关电磁阀 图4-2自动报警主程序框图 25 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4.2.1 显示子程序 系统正常或浓度正常时绿灯亮;系统故障时黄灯亮;周围环境异常时如高温、浸水等时第一红灯亮;浓度超限时第二红灯亮。若有异常，立即调用自动报警子程序，根据异常类别进行相应报警。点亮时均以闪烁的形式予以光报警。 控制LED灯显示子程序如图4-3所示。 开始 初始化 N系统正常,黄灯亮 Y 调用报警子程序绿灯亮 Y 环境正常, N 红灯亮 Y 浓度正常, N 红灯亮 图4-3控制LED显示子程序流程图 4.2.2 电话报警子程序 电话报警子程序主要进行自动循环拨号及语音播报。在循环拨号的过程中判断各种信号音，然后根据判断作出相应的动作。拨号及摘挂机子程序如下图4-4所示: 26 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 开始 初始化程序 检测IO1口状态 N报警, Y 摘机 拨下一组号码拨第一组号码 延时3S延时3S N拨通,N拨通,Y Y延时9S延时9S YN对方接听, N对方接听, Y 放音20S 挂机 结束 图4-4拨号及摘挂机子程序流程图 27 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4.2.3 按键操作子程序 键盘若有按键输入，即调用设置按钮子程序;如果设置开关打开，则转入设置子程 -5所示。 序，设定主机参数。按键操作流程如下图4 上电 系统初始化 检测键盘接口状态 N 有键盘输入, Y 执行键盘操作 N 执行完成, Y 结束 图4-5按键操作程序流程图 4.2.4 警情处理子程序 当检测到天然气浓度超出预设值时，则关闭管道阀和打开排气扇，流程如4-6所示。 28 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 开始 初始化 浓度检测 N 有警情, Y 关电磁阀 开起风扇 浓度检测 浓度正常, 关闭风扇 结束 图4-6警情处理子程序流程图 4.3 MT8888软件设计 4.3.1 MT8888初始化 MT8888在上电100ms内需进行初始化。MT8888初始化要经过读SR;写CRA=0000B; 再写CRA=0000B;写CRA=1000B;写CRB=0000B;读SR。函数如下: /*MT8880初始化子函数*/ voidinitialize(void) {P1=0x3f;/*读SR*/ P1=0x20;/*CRA=0000*/ P1=0x20;/*CRA=0000*/ P1=0x28;/*CRA=1000*/ P1=0x20;}/*CRB=0000*/ 29 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4.3.2 MT8888模块的基本操作函数 MT8888内部有一个只读接收数据寄存器，一个只写发送数据寄存器，两个控制寄存器及一个状态寄存器。通过对上述5个寄存器进行相应的读写操作完成DTMF编,解码。监控电话线状态等功能时，MT8888模块的基本操作函数包括: (1)MT8888的初始化，对应程序中的Init8888()函数 在系统上电后进行其他操作之前，必须有一个软件复位操作，以完成MT8888的初始化工作。通常在上电后100ms时初始化步骤:?读状态寄存器;?往控制寄存器写数据0;?再往控制寄存器写数据0;?往控制寄存器写数据8;?往控制寄存器写数据0;?读状态寄存器。 VoidInit8888(void)//初始化MT8888// { ReadStaReg();//READ WriteConReg(0);//WRITE1 WriteConReg(0);//WRITE2 WriteConReg(0);//WRITE3 WriteConReg(0);//WRITE4 ReadStaReg();//READ } (2)拨号前的初始化，对应程序中的InitToneOut()函数 为了使MT8888能稳定、可靠工作，在每次利用MT8888进行DTMF拨号前都需初始化一次:?调用(1)中的Init8888()函数;?向控制寄存器中写数据OXC，表示中断使能，选择DTMF模式，暂时禁止Tone输出，而且在下一次写控制寄存器时对寄存器B进行操作;?向控制寄存器中写数据0，表示不选择BURST模式，发送DTMF的持续时间由下述程序控制。 VoidInitToneOut(void) {Init8880(); WriteConReg(0xc); WriteConReg(0); } (3)拨号过程中拨一个数字的操作，对应程序中的Write-DataReg()函数 拨号时，SPCE061A除了往MT8888的数据总线上送出相应数字外，还必须通过控制寄存器A的最低位来控制发送音频的持续时间。这是因为在初始化(2)中没有选择BURST模式。 30 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 VoidWriteDateReg(uchardat)//向发送寄存器写入一个字节// { P1=0XC0; dat&=0xf; P1=dat; P1&=0x4f; P1=0xff; WriteConReg(7); delay_ms(120); WriteConReg(6); delay_ms(120); ReadStaReg(); } 4.3.3 MT8888状态Main()函数 Main()函数实现了整个报警系统中:接收检测信号输人、自动拨打电话并报警及接收用户修改电话号码等主要功能。在Main()函数上电，并对MT8888初始化后，将通过无条件的While循环在6种状态之间转移。定义系统状态如下: TypedefenumSTA(Idle=0,Dial,Detect,Play,ModifyCode, Wait-ForReset)STATUS;//系统状态的枚举// TypedefenumSTA(_D_Unknown=0,_D_FirstPulses,_D Judge)DETECTSTATUS;//检测状态Detect里面的状态枚举// DETECTSTATUSDetState;STATUSSysState;//检测状态 Detect里面的状态枚举// 上述6个系统状态中，Idle表示空闲状态。当没有信号输入、用户没有修改电话号码时，系统处于空闲状态;Dial表示系统在接收到信号输入后，自动摘机，选一个电话号码并拨号，紧跟着进入Detect状态;在Detect状态中，关键是检测出电话线的状态，根据信号音是忙音、回铃音还是对方已摘机，做不同处理。若回铃音，继续等待;若忙音，则重新回到Dial状态，准备拨下一个电话号码;若对方已摘机，则进入Play状态，开始播放语音;在Play状态中，每播出一次语音提示后，间隔20s则检测一次电话线的状态，若对方己挂机。则退出Play状态，而进入WaitForReset状态;在WaitForReset中，程序一直扫描传感器的输入引脚电平。当手动按下输入复位按钮后，该引脚变为低电平。系统重新回到Idle状态。 31 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 在DTMF发送(即拨号)程序中，把MT8888设定为DTMF模式，并使之工作于突发模式，不允许中断。写发送寄存器R后读状态寄存器SR，若SR的b1=l，则表示本次发送结束，可发送下一个号码。MT8888的DTMF发送程序，在接口软件设计时，只需模拟MT8888的控制时序，用指令进行读写操作，控制芯片内部的CRA、CRB等寄存器，从而实现对 /接收控制。 MT8888的发送 4.3.4 电话信号音检测 号码拨出以后，还需要进行电话信号音检测，以判断是否拨通。首先，设置MT8888工作模式，写CRA=1110B，再写CRB=0001B，使MT8888工作于呼叫处理(CALL)模式，TONEOUT不能输出，允许中断，非突发模式。信号音检测程序主要是在5s内对IRQ/CP输出的方波进行计数，计数值则位于2175,2357范围内，为拨号音;计数值位于1041,1212范围内，为忙音;计数值位于425,475范围内，为回铃音。 32 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 结束语 本无线天燃气报警器的设计是结合了电子、检测、通信等学科的技术而实现的。在智能控制方面，采用了凌阳单片机SPCE061A作为系统控制核心，因其强大的语音功能和可扩充性，配以其他选定的元器件构成的报警器最大限度地将其具备的资源应用到了设计中，不仅体现了单片机小系统的应用的灵活性，又实现了功能多样的智能控制。如除实现了本地语音报警外，还具有浓度跟踪显示和远程电话报警等功能，并可连接相应的外部设备以实现打开排气扇、关闭天然气管道阀门等操作。由于采用了单片机技术为应用范围。此外，也可根据实际应用的情况对该系统进行改造扩展，以满足不同的应用需求，本系统改造简单，扩展方便，具有较高的性价比，使其市场应主导的智能化管理，不仅实现了对天然气浓度的动态监控，而且运行稳定可靠，灵敏度高，操作十分方便。因在实际使用中，不同的应用场合有着不同的报警浓度下限，为了提高系统的灵敏度和准确度，考虑到温度、环境和电源电压的影响，开始报警浓度也应有一定的变化范围，这便无形中增加了本报警器的用前景更加广阔。 33 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 谢辞 通过本次毕业设计，我不仅系统的复习了4年的基础与专业知识，提高了思考能力与自我的动手能力，培养了自己严谨认真、注重实践的科学态度，锻炼了自己从失败中教训，积累经验的科学心态。而且发现了在做工作中自己的许多不足，认识到了知识的重要性，体会出只有不断的充实自己，不断的挑战自己，才能在今后的工作生活中获得更多的收获。 四年的专科学习和课题研究期间，老师们给予我许多悉心的指导和帮助，教给我知识和为人处世的道理。在这里非常感谢老师在设计中给我的建议、指导和帮助，诚挚感谢潘老师在我写论文期间对我的引导和启发。在整个论文的选题、理论研究、需求分析、总体设计、详细设计的过程中，自始至终得到了导师潘老师的悉心指导和深切关怀。 在此，致以我最诚挚的谢意～ 34 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 参考文献 [1]:孔祥洪,董昌春,王令群.凌阳16位单片机实训教程[M].北京航空航天大学出版社,2009:5-80 [2]:卢胜利.基于凌阳SPCE061A设计平台的专业综合设计教程[M].机械工业出版社,2007:6-51 [3]:王松武,赵旦峰,于蕾.常用电路模块分析与设计指导[M].清华大学出版社,2007:243-280 [4]:徐向文.家用煤气泄漏报警控制器硬件设计[D].东莞:东莞理工学院本科毕业设计,2009:1-44 [5]:彭传正,林春景.凌阳单片机原理与实践[M].北京航空航天大学出版社,2006.11:4-72 [6]:罗亚非等.凌阳16位单片机应用基础[M].北京航空航天大学出版社,2005.5 [7]:李广弟、朱月秀、王秀山等.单片机基础(修订本)[M].北京航空航天大学出版社,2005.6 [8]:李晶皎.嵌入式语言技术及凌阳十六位单片机应用[M].北京航空航天大学出版社,2003.11 35 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 目 录 1 绪论 ............................................................................................................................................................. 1 1.1 课题研究的背景 ............................................................................................................................. 1 1.2 国内外现状及发展趋势 ................................................................................................................. 1 1.3 主要研究内容 ................................................................................................................................. 2 2 系统方案设计 ............................................................................................................................................. 3 2.1 设计的基本原理 ............................................................................................................................. 3 2.2 设计指标 ......................................................................................................................................... 3 2.3 系统实现方案与选择 ..................................................................................................................... 4 2.3.1 基于AT89S51单片机的实现方案 ..................................................................................... 4 2.3.2 基于凌阳单片机SPCE061A的实现方案 ........................................................................... 4 2.3.3 方案选择 ............................................................................................................................. 5 2.3.4 功能简述 ............................................................................................................................. 6 2.4 重要芯片简介 ................................................................................................................................. 8 2.4.1 凌阳SPCE061A单片机简介 ............................................................................................... 8 2.4.2 MT8888芯片简介 .............................................................................................................. 10 3 系统硬件设计 ........................................................................................................................................... 13 3.1 SPCE061A最小系统 ...................................................................................................................... 13 3.3 MT8888及其接口电路 .................................................................................................................. 15 3.4 自动摘挂机电路 ........................................................................................................................... 17 3.5 振铃检测电路 ............................................................................................................................... 17 3.6 显示电路 ....................................................................................................................................... 18 3.7 扬声器报警电路 ........................................................................................................................... 18 3.8 按键接口电路 ............................................................................................................................... 19 3.9 电源转换电路 ............................................................................................................................... 20 3.10 存储模块电路 ............................................................................................................................. 20 3.11 后备电源电路 ............................................................................................................................. 21 3.12 音频输入模块电路 ..................................................................................................................... 22 3.13 自动处理警情电路 ..................................................................................................................... 22 3.13.1 天然气管道阀控制电路 ................................................................................................. 22 3.13.2 排气扇驱动电路 ............................................................................................................. 23 4 软件设计 ................................................................................................................................................... 24 4.1 主程序 ........................................................................................................................................... 24 4.2 自动报警主程序 ........................................................................................................................... 25 4.2.1 显示子程序 ....................................................................................................................... 26 4.2.2 电话报警子程序 ............................................................................................................... 26 4.2.3 按键操作子程序 ............................................................................................................... 28 4.2.4 警情处理子程序 ............................................................................................................... 28 4.3 MT8888软件设计 .......................................................................................................................... 29 4.3.1 MT8888初始化 .................................................................................................................. 29 4.3.2 MT8888模块的基本操作函数 .......................................................................................... 30 4.3.3 MT8888状态Main()函数 ................................................................................................. 31 36 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4.3.4 电话信号音检测 ............................................................................................................... 32 结束语 ................................................................................................................................................... 33 谢辞 ....................................................................................................................................................... 34 参考文献 ............................................................................................................................................... 35 37