第一篇：火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計中單片機(jī)的應(yīng)用論文

摘要：火災(zāi)報警器在現(xiàn)代社會的應(yīng)用非常廣泛，是很常見的火災(zāi)預(yù)警裝置，它對我國的發(fā)展具有重要意義，有效的保護(hù)了我國人民及財產(chǎn)的安全。現(xiàn)在我國的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)在的火災(zāi)預(yù)警裝置都采用了高科技的裝備，比如智能控制芯片，這就使得火災(zāi)預(yù)警裝置比過去的反應(yīng)更加靈敏。這對更好的發(fā)現(xiàn)災(zāi)情以及更好的控制災(zāi)情具有重要的意義。為了更好的研究火災(zāi)預(yù)警裝置相關(guān)問題，本文通過對以AT89C51單片機(jī)為基礎(chǔ)的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)進(jìn)行了科學(xué)的探究和分析。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；火災(zāi)報警系統(tǒng)；聲光報警模塊

近幾年，各種火災(zāi)事件不斷發(fā)生，因火災(zāi)產(chǎn)生的傷亡率也在不斷的增加，這樣的情況不僅對傷亡人員及其家屬造成了很大的傷害，還嚴(yán)重危害了社會的秩序，同時還造成了很大的財產(chǎn)損失等，在這種情況下，設(shè)計出更加智能化的火災(zāi)報警系統(tǒng)具有重要的作用。

1系統(tǒng)設(shè)計方案

本文設(shè)計出的單片機(jī)智能報警器包括兩個部分：單片機(jī)以及聲光報警模塊。我們把單片機(jī)智能報警器的工作原理總結(jié)如下：如果有火災(zāi)發(fā)生，單片機(jī)智能報警器里面的煙霧傳感器就會利用每個智能節(jié)點獲得煙霧信號，然后再進(jìn)行二階濾波處理，然后通過單片機(jī)中的模數(shù)轉(zhuǎn)化器把處理好的信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。再經(jīng)由無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f到射頻模塊進(jìn)行發(fā)射，當(dāng)射頻模塊得到了信號就會將其傳給單片機(jī)，單片機(jī)具有自動對火災(zāi)判斷的功能，單片機(jī)自主判斷后利用聲光預(yù)警模塊做出火災(zāi)預(yù)警。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1AT89C51單片機(jī)

AT89C51是一種具有4K字節(jié)閃爍能夠編程可以擦除只讀存儲器的低電壓，性能較高CMOS8位微處理器，我們一般稱其單片機(jī)。這個器件選擇的是高新技術(shù)制造完成的，即ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)，并且可以和高標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。這種控制器可以把具有多功能的8位CPU和閃爍存儲器組裝在一個芯片里面，因此ATMEL的AT89C51屬于高效的微控制器，并且它可以給一些嵌入式控制系統(tǒng)帶來很多比較有價值的處理方法。

2.2轉(zhuǎn)換芯片

本文設(shè)計的單片機(jī)智能火災(zāi)報警器選用的是ADC0804數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片。這種芯片就是一個連續(xù)漸進(jìn)式的轉(zhuǎn)換器，不僅轉(zhuǎn)換和傳遞的速率較快，分辨率比較高，而且其生產(chǎn)的過程也非常簡單，并且生產(chǎn)成本較低，這些特點將有利于單片機(jī)智能火災(zāi)報警器的廣泛應(yīng)用。并且它不用另外設(shè)定地址總線和地址鎖存器，因為它只有數(shù)據(jù)總線，這一點從操作性上來說就簡單的多。

2.3聲光報警模塊

由于聲光報警電路里面蜂鳴器使用的電流比較大，這就導(dǎo)致蜂鳴器的驅(qū)動具有很大阻力，必須借助外在力量對電路進(jìn)行放大后，才能將蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動，這里主要是利用三極管來達(dá)到放大電路的目的。首先，對聲光報警系統(tǒng)的電路控制是由單片機(jī)的P1.0引腳來完成的，如果引腳的輸出低電平，三極管就被接通了，那么蜂鳴器的電流就形成了了回路，并且會做出報警的反映。如果P1.0引腳沒有發(fā)出低電平，那么三極管就不會被導(dǎo)通，也就不會出現(xiàn)聲音報警的情況。其次，單片機(jī)P2.0口對光束報警的控制原理，和聲音報警基本類似。只有P2.0口輸出低電平時，才會出現(xiàn)發(fā)光二極管的光束閃爍的情形，然后開始光報警，如果P2.0口沒有低電平輸出，發(fā)光二極管就不會出現(xiàn)光束閃爍的情況，也就沒有光報警的發(fā)生。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1開發(fā)環(huán)境設(shè)計

本設(shè)計主要選用KeilC51作為軟件編程系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于51系列，并且可以和單片機(jī)C語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)兼容。Keil軟件開發(fā)系統(tǒng)除了提供連接器、宏匯編的開發(fā)方案，還有庫管理和C編譯器的全部開發(fā)方案，利用UVision集成開發(fā)環(huán)境把以上各種方案來連接到一起，并且Keil軟件適應(yīng)能力比較強(qiáng)，無論是WinXP系統(tǒng)還是Win系列系統(tǒng)，它都可以順利的運行，這也是其一大優(yōu)點。

3.2報警系統(tǒng)主程序設(shè)計

程序流程圖里面存在的初始化有2個，一個是單片機(jī)本身的初始化，另一個是初始化是無線接收模塊的。系統(tǒng)的主程序其實就是信號的一次無線循環(huán)過程，實現(xiàn)流程是：

（1）上電完成后，nRF24L01和單片機(jī)智能報警系統(tǒng)每個部分都實現(xiàn)自身的初始化；

（2）利用終止信號傳輸?shù)姆椒▉磉_(dá)到火災(zāi)報警系統(tǒng)對數(shù)據(jù)收集的目的。

（3）數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，系統(tǒng)就會自主判斷周圍環(huán)境會不會發(fā)生火災(zāi)，如果沒有出現(xiàn)火災(zāi)，就會將信號采集返回去。如果出現(xiàn)火災(zāi)，就會進(jìn)行火災(zāi)報警。（一般以聲光報警形式報警）。

（4）當(dāng)異常報警完成后（火災(zāi)結(jié)束或火災(zāi)所發(fā)出的煙霧信號無法使報警系統(tǒng)發(fā)出煙霧報警信號時），系統(tǒng)恢復(fù)之前狀態(tài)，重新回到初始化階段。

4結(jié)論

本文主要對以單片機(jī)為基礎(chǔ)的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析，先對整個系統(tǒng)的設(shè)計方案做了簡要說明，之后開始對AT89C51單片機(jī)、聲光報警模塊以及ADC轉(zhuǎn)換芯片這些系統(tǒng)的硬件做了設(shè)計，而且還對系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境以及報警系統(tǒng)主程序做了充分的研究和設(shè)計。結(jié)果顯示，在各部分的配合下，以AT89C51單片機(jī)為基礎(chǔ)的火災(zāi)報警系統(tǒng)對于預(yù)防火災(zāi)方面具有良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]魯西坤,鞏銀苗,徐帥,侯凡博,姬鵬飛.基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子測試,2018(Z1):7-9.[2]包航,仲毅,蔡長安等.基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計[J].福建電腦,2017,33(09):12+14.

第二篇：單片機(jī)課程設(shè)計 簡易報警系統(tǒng)設(shè)計（定稿）

課程設(shè)計(論文)

題 目 名 稱

簡易防盜系統(tǒng)設(shè)計

課 程 名 稱

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計

學(xué) 生 姓 名

學(xué)

號

系、專

業(yè)

信息工程系、信息工程類

指 導(dǎo) 教 師

2013年 6 月 28 日

目錄

1概 要﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌ 3

2設(shè)計指標(biāo)與要求﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌ 3 3設(shè)計方案與論證﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌ 3 4電路設(shè)計原理與流程圖﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌5采用的主要元器件﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌6編程實現(xiàn)﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌7仿真結(jié)果與分析﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌8總結(jié)與致謝﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌

9參考文獻(xiàn)﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌

概 要

傳感技術(shù)是21世紀(jì)人們在高新技術(shù)發(fā)展方面爭奪的一個制高點，各個發(fā)達(dá)國家都將傳感技術(shù)視為高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。從20世紀(jì)80年代起，基于傳感技術(shù)的光電防盜系統(tǒng)也得到了高速的發(fā)展，最早的非可見光侵物探測器，有發(fā)射機(jī) 將一個編碼信號送到一個 IR LED中。此LED的輸出聚成一束很窄的光束，并使其對準(zhǔn)遠(yuǎn)距離仿制的接收機(jī)中的一只匹配的IR光敏探測器。此系統(tǒng)是以針尖視線的原理來工作的，它可以被任何一個進(jìn)入到發(fā)射機(jī)與接收機(jī)透視鏡之間瞄準(zhǔn)直線上的大于針尖的物體所觸發(fā)。隨后又出現(xiàn)了給予被動是紅外傳感技術(shù)的被動式紅外入侵報警器，它能可靠地將運動著的物體和飄落著的物體加以區(qū)別，同時它還具有強(qiáng)大的監(jiān)控范圍，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)，和誤報率低等特點。

本設(shè)計采用光電傳感器檢測入侵者，其基本原理為：傳感器感應(yīng)到入侵者，將其轉(zhuǎn)換成超低頻信號，經(jīng)電路放大，輸出。同時由接受裝置根據(jù)接受到的信號得到高低電平，輸出。經(jīng)判斷，再將報警信號通過電路輸入到單片機(jī)的接口上，由單片機(jī)決定是否對報警信號進(jìn)行觸發(fā)。

2設(shè)計指標(biāo)與要求

采用光電式傳感器檢測入侵者，用蜂鳴器作為報警器的輸出，報警距離≥10M；

3設(shè)計方案與論證

系統(tǒng)主控部分采用AT89C51芯片，當(dāng)光電感應(yīng)器感受到外部有入侵物時，發(fā)出信號，單片機(jī)接收到信號時，采用延時抖動，再次檢測是否還有報警信號，如果有報警信號，啟動報警器，紅燈全部亮，報警結(jié)束后，紅燈滅，綠燈亮，如果誤報警，可以采用外部中斷0使人工停止報警，如果光電感應(yīng)器沒能檢測到入侵物，可以采用外部中斷1人工報警，人工報警時流水燈亮，蜂鳴器響！

因為如果用光電感應(yīng)器來檢測入侵者，在仿真里無法看到現(xiàn)象，故采用開關(guān)來模擬光電感應(yīng)器。

4電路設(shè)計的原理與流程圖

(1)電路設(shè)計的原理

首先給單片機(jī)的P1.0安裝一個開關(guān)，用來模擬光電感應(yīng)器。然后給單片機(jī)的P3.1腳通過三級管接一個蜂鳴器，用于當(dāng)有報警信號時用來報警。再給P3.0接4個LED燈，用于報警時顯示報警燈作用。再給P3.2接一個按鍵，用于當(dāng)光電感應(yīng)誤報警時，可以人工中斷報警。給P3.3接一個按鍵，用于當(dāng)光電感應(yīng)沒有報警時，按下可以人工報警。

（2）流程圖

開始壓入堆棧程序初始化P1.2=1P3.0=1P3.1=0P2=00HP1.2清零NP1.0=0?P1.2清零出棧N返回P1.0=0?P1.2=1P3.0取反P3.1取反20H=50TR0=1NTF0=1?Y壓入堆棧P1.2=1R7=5P2=0FFH調(diào)用延時子程序NP2=00H調(diào)用延時子程序P3.1清零P1=0FFH調(diào)用延時子程序調(diào)用延時子程序YR7-1=0?YP3.1=1調(diào)用延時子程序30H=50TR0=1NTF0=1?YTF0清零TF0=0重裝系統(tǒng)NN重裝系統(tǒng)30H-1=0?P3.1=0P1.2=0出棧P2=00H返回結(jié)束YN20H-1=0?YP3.0=1P3.1=0P1.2=0

5采用的主要元器件

主要元器件：AT89C51,NPN,RES,CAP,CAP-ELEC,BUTTON,BUZZER, CRYSTAL 6編程實現(xiàn)

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP ZT0 ORG 0013H LJMP ZT1 ORG 0100H MAIN:MOV TMOD,#01 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB EA SETB EX0 SETB IT0 SETB EX1 SETB PX0 SETB IT1 MOV SP,#60 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH MOV P2,#00H CLR P1.2 LP:JNB P1.0,LA LJMP LP LA:LCALL DS01 JNB P1.0,ALARM LJMP LP DS01:MOV R1,#0FFH D1:MOV R2,#0FFH D2:NOP DJNZ R2,D2 DJNZ R1,D1 RET ALARM:SETB P1.2 CPL P3.0 CPL P3.1 MOV 20H,#50 SETB TR0 L2:JBC TF0,L1 LJMP L2 L1:CLR TF0 MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH DJNZ 20H,L2 SETB P3.0 CLR P3.1 CLR P1.2 LJMP LP ZT0:PUSH ACC SETB P1.2 SETB P3.0 CLR P3.1 LCALL DS01 CLR P1.2 POP ACC RETI ZT1:PUSH ACC SETB P1.2 MOV R7,#05 DQ:MOV P2,#0FFH LCALL DS01 MOV P2,#00H LCALL DS01 DJNZ R7,DQ SETB P3.1 LCALL DS01 MOV 30H,#50 SETB TR0 L4:JBC TF0,L3 SJMP L4 L3:CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ 30H,L4 CLR P3.1 CLR P1.2 POP ACC MOV P2,#00H RETI END

7仿真結(jié)果與分析

在系統(tǒng)正常的情況下，系統(tǒng)不斷檢測是否有警報信號，當(dāng)檢測有警報信號時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入報警，從而蜂鳴器響。8 總結(jié)

總結(jié)

課程設(shè)計是我們理論聯(lián)系實際的最好的途徑之一，讓我們有機(jī)會把課本上學(xué)到的知識運用到實際生活中。目前單片機(jī)在工業(yè)檢測領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，在我們平常的生活中也是隨處可見，包括我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見的交通燈、鬧鐘等都含有單片機(jī)作為一個主要的部件，懂得并熟悉掌握單片機(jī)的運用技術(shù)常有用的。通過這次課程設(shè)計使對單片機(jī)語言的理解和掌握上有了很大的進(jìn)步，以前所了解的單片機(jī)語言僅限于一些片面的知識，通過這次編程，將這些零零碎碎的知識匯集起來，編寫出了一個完整的系統(tǒng)，并且對單片機(jī)語言的應(yīng)用能力有了極大的提高。在這次課程設(shè)計的過程中，我深深體會到團(tuán)隊合作的精神是極其重要的。因為身在一個團(tuán)隊，有了困難大家一起解決，減少了壓力，同時拓展了思維，交換了意見，一個人的思想當(dāng)被接受和了解時，我們有了更多的思想關(guān)于一個問 題，我想這些都是作為一個團(tuán)隊的好處。經(jīng)過此次課程設(shè)計，我們經(jīng)歷了喜，怒，哀，樂。同時我們也對明年的畢業(yè)設(shè)計有了一定的想法和實現(xiàn)自己想法的決心.9參考文獻(xiàn)

[1] 李泉溪．單片機(jī)原理與應(yīng)用實例仿真[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.[2] 江世明．基于Proteus的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009.[3] 周潤景，張麗娜.基于Proteus的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.[4] 張友德．單片微型計算機(jī)原理、應(yīng)用與實驗[M]．上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2003.

第三篇：《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》課程教學(xué)大綱

《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》課程教學(xué)大綱

Single-Chip Microcomputer Application System Design 課程編號：公選課

適用專業(yè)：全校工科類專業(yè)

學(xué) 時 數(shù)：16

學(xué) 分 數(shù)：1 執(zhí) 筆 者：王福忠

編寫日期：2008年12月

一、課程的性質(zhì)和目的

單片機(jī)技術(shù)在通信、家電、自動控制、儀器儀表中得到廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計是面向工科類專業(yè)的一門公共選修課，是一門邏輯性強(qiáng)、理論與實踐并重，軟硬件結(jié)合，內(nèi)容豐富，知識面寬廣的課程。

2.課程任務(wù)

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對單片微型計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)有一個系統(tǒng)的了解。掌握單片微型計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的初步方法，建立有關(guān)微型計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的初步概念，了解高科技的發(fā)展動態(tài)，增強(qiáng)學(xué)生對后續(xù)課程如自動控制原理，微型計算機(jī)原理、單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)等課程學(xué)習(xí)的興趣。為其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和走向工作崗位從事單片機(jī)應(yīng)用的相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。

二、教學(xué)要求的基本層次

本課程的教學(xué)要求可分為四個層次，即：掌握、理解、應(yīng)用和了解。1.掌握

對于本課程的重點內(nèi)容要求學(xué)員達(dá)到掌握的程度。即要求學(xué)員能夠全面、深入地掌握所學(xué)內(nèi)容，能夠舉一反三，熟練解決相關(guān)問題。要求學(xué)員掌握的內(nèi)容也就是考試的主要內(nèi)容。

2.理解

對于本課程的一般內(nèi)容要求學(xué)員能夠理解。即要求學(xué)員能夠理解所學(xué)內(nèi)容，對所涉及的內(nèi)容能夠進(jìn)行簡單的分析和判斷。

3．應(yīng)用

使學(xué)生具有一定的單片機(jī)應(yīng)用技能和按要求組織單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的初步能力 4.了解

對于本課程的次要內(nèi)容要求學(xué)員能夠了解。所涉及的內(nèi)容都是一些基本概念和簡單敘述，知道了就行，沒有進(jìn)一步深入和擴(kuò)展的要求。二．教學(xué)內(nèi)容和要求 1 單片機(jī)基礎(chǔ) 1.1 教學(xué)內(nèi)容

（1）單片機(jī)的基本概念；（2）單片機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展；（3）單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)；（4）單片機(jī)特點及應(yīng)用； 1.2 教學(xué)要求（2學(xué)時）本章的基本任務(wù)是學(xué)習(xí)單片微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展概況及應(yīng)用。單片機(jī)與典型微型計算機(jī)在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。為后續(xù)章節(jié)奠定基礎(chǔ)知識。

掌握：單片微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本概念、單片機(jī)與典型微型計算機(jī)在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置的概念；

了解：單片機(jī)的特點、發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域，典型單片機(jī)系列的基本情況。2 應(yīng)用系統(tǒng)的基本組成與設(shè)計內(nèi)容 2.1 教學(xué)內(nèi)容

（1）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般硬件組成；（2）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容 2.2 教學(xué)要求（2學(xué)時）

本章的基本任務(wù)是對應(yīng)用系統(tǒng)的基本組成與設(shè)計內(nèi)容有一個初步了解，為后續(xù)章節(jié)提供必要的概念基礎(chǔ)。

理解：典型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、前向通道的組成及其特點和各環(huán)節(jié)的作用、常見的傳感器、后向通道的組成與特點道結(jié)構(gòu)、模擬輸出通道的作用、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、人機(jī)通道的結(jié)構(gòu)及其特點、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容。3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程與內(nèi)容 3.1 教學(xué)內(nèi)容

（1）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)主要步驟；（2）總體方案確定；（3）硬件設(shè)計；（4）軟件設(shè)計。

3.2 教學(xué)要求（2學(xué)時）

本章的基本任務(wù)是學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程與內(nèi)容。

掌握：單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)主要步驟及內(nèi)容，總體方案，硬件設(shè)計，軟件設(shè)計等內(nèi)容與注意的問題。4 人機(jī)接口的設(shè)計 4.1 教學(xué)內(nèi)容

（1）開關(guān)及接口；（2）按鍵、鍵盤及接口；（3）LED顯示器及接口；（4）液晶顯示器(LCD)及其接口 4.2 教學(xué)要求（2學(xué)時）

掌握：人機(jī)接口的基本原理與設(shè)計初步方法。5 數(shù)據(jù)采集技術(shù)與輸入接口 5.1 教學(xué)內(nèi)容

（1）檢測信號與數(shù)據(jù)放大器；（2）采樣保持器及其與微機(jī)的連接；（3）A/D轉(zhuǎn)換器 5.2 教學(xué)要求（2學(xué)時）

掌握：模擬量輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計原則；模擬輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置；模擬量輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的問題；模擬低通濾波器(ALF)；模擬多路轉(zhuǎn)換器；A／D轉(zhuǎn)換器的選擇和使用注意事項。6 控制輸出（后向）通道與接口 6.1 教學(xué)內(nèi)容

（1）后向通道中的常用器件；（2）后向通道中的D／A轉(zhuǎn)換技術(shù)和接口芯片；（3）執(zhí)行器類型

6.2 教學(xué)要求（1學(xué)時）

掌握：后向通道應(yīng)解決的問題，大功率I／O口接口器件，光電隔離與接口驅(qū)動器件，D／A轉(zhuǎn)換接口設(shè)計的一般問題，執(zhí)行器類型。7 數(shù)據(jù)處理技術(shù) 7.1 教學(xué)內(nèi)容（2學(xué)時）

（1）標(biāo)度變換及其程序設(shè)計；（2）數(shù)字濾波及其程序設(shè)計；（3）控制技術(shù)及其算法 7.2 教學(xué)要求

掌握：線性儀表的標(biāo)度變換、非線性測量的標(biāo)度變換、常用的靜態(tài)濾波算法原理、自動控制系統(tǒng)的基本概念、數(shù)字PID算法原理。8 單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 8.1 教學(xué)內(nèi)容（2學(xué)時）

（1）干擾源及其分類；（2）干擾對單片機(jī)系統(tǒng)的影響；（3）硬件抗干擾技術(shù)；（4）軟件抗干擾技術(shù)。8．2 教學(xué)要求

掌握：干擾的含義、干擾源的分類、干擾入侵單片機(jī)系統(tǒng)的途徑、串模干擾的抑制方法、共模干擾的抑制方法、程序執(zhí)行過程中的軟件抗干擾。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例 9.1 教學(xué)內(nèi)容

（1）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試工具；（3）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)例子 9．2 教學(xué)要求（1學(xué)時）

掌握：單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)、萬用表、邏輯分析儀等開發(fā)工具。

第四篇：基于ZigBee的火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計-開題報告

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告

課題名稱：基于ZigBee的災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)院（系）： 年級專業(yè)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期：

一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多,火災(zāi)隱患也隨之增加,火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量及其造成的損失都呈逐年上升趨勢。因此，有效的火災(zāi)報警系統(tǒng)成為保護(hù)人身生命財產(chǎn)安全的重要設(shè)施。

從火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展過程來看[1]，大致可以分成三個階段：多線性火災(zāi)報警系統(tǒng)，總線型火災(zāi)報警系統(tǒng)[2]和無線型火災(zāi)報警系統(tǒng)[3-4]。多線性報警系統(tǒng)由于電路復(fù)雜、布線多、可靠性差，已經(jīng)逐漸被總線型報警系統(tǒng)取代，這種自動報警系統(tǒng)己采用微處理器控制，通過總線與控制器實現(xiàn)信號傳送，它同以前的產(chǎn)品相比有了很大的飛躍，布線工作顯著減少，安裝調(diào)試變得容易，降低了安裝和維修費用，目前國內(nèi)生產(chǎn)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)大多數(shù)為此類產(chǎn)品[5]。

但隨著社會的發(fā)展，這一系統(tǒng)已逐漸暴露出它的問題。由于采用了有線連接，線路容易老化或遭到腐蝕、磨損，系統(tǒng)耗材多、造價高、功耗大、擴(kuò)展能力差、設(shè)計、施工與維護(hù)復(fù)雜[6]。在火災(zāi)發(fā)生前后不能有效地發(fā)揮其作用。解決這些問題的最佳方法就是取消硬線連接，使用可以即插即用的無線系統(tǒng)。

國際上許多著名的大學(xué)和公司紛紛從不同的層次、不同的角度對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究和開發(fā)。目前，國外在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究已經(jīng)取得了一些積極的研究成果，他們已經(jīng)成功地開發(fā)了全功能傳感器。極少數(shù)企業(yè)已經(jīng)開始使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[7]。但是目前國外的類似產(chǎn)品，主要是作為樓宇自控系統(tǒng)的附屬子系統(tǒng)，不符合我國有關(guān)火災(zāi)報警必須自成系統(tǒng)的設(shè)計原則，因此國外目前的無線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在我國消防消防領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。

主要的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有藍(lán)牙技術(shù)[8]、紅外線技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)、ZigBee技術(shù)等，這些技術(shù)各有優(yōu)缺點[9]?；馂?zāi)報警系統(tǒng)除了要求具有較好的可靠性，穩(wěn)定性和實時性外，我們還希望火災(zāi)報警器的成本較低，方便我們大規(guī)模地在樓宇內(nèi)布置節(jié)點，但藍(lán)牙技術(shù)集成復(fù)雜，成本高，紅外線技術(shù)只能在兩種設(shè)備之間連接，Wi-Fi技術(shù)功耗大，都不適用于火災(zāi)報警。而ZigBee技術(shù)由于低功耗，低成本，組網(wǎng)能力強(qiáng)，成為火災(zāi)報警系統(tǒng)的最佳選擇。

在國內(nèi)，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)報警系統(tǒng)的研究主要是在許多大學(xué)的研究所進(jìn)行的，由于研究的目的不同，而所釆取的硬件設(shè)計平臺也不近相同。這些研究主要集中于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、能量管理、路由算法及通信協(xié)議等，例如，基于ZigBee的無線樓宇火災(zāi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，基于ZigBee的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計等。隨著ZigBee技術(shù)逐步成熟，國內(nèi)多家單位將基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、煤礦安全、遠(yuǎn)程抄表、智能家居等領(lǐng)域開展了研究，從理論和實踐上獲得了突破，火災(zāi)報警系統(tǒng)無線化的時代即將到來。

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題

ZigBee作為一種低功耗、低成本、高可靠性的無線通信技術(shù)，是非常理想的選擇[10-11]。而近年來各國學(xué)術(shù)界在無線傳感器理論研究和實踐中所積累的理論和經(jīng)驗，為我們搭建基于ZigBee的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)支撐。

1、本系統(tǒng)是基于ZigBee技術(shù)的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)[12-15]，系統(tǒng)一改傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)，采用ZigBee網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。解決了傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)布線難、后期維護(hù)復(fù)雜、誤報率高、一些特殊場合不適用等一系列問題。

2、系統(tǒng)的總體設(shè)計。本系統(tǒng)分為三個模塊：傳感器模塊、無線傳輸模塊，上位機(jī)模塊，傳感器模塊用于探測各個區(qū)域的溫度、濕度、煙霧情況，通過無線傳輸模塊送到上位機(jī)系統(tǒng)，完成對環(huán)境中溫度、濕度及煙霧的測量。

3、系統(tǒng)的監(jiān)控。本系統(tǒng)采用相應(yīng)上位機(jī)軟件，用于操作人員進(jìn)行全網(wǎng)監(jiān)控。系統(tǒng)完成對環(huán)境溫度、濕度及煙霧氣體檢測，某項值超標(biāo)即出發(fā)報警，同時實時記錄報警信息。

4、系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。系統(tǒng)采用CC2530單片機(jī)，作為無線傳輸模塊，DHT11溫濕度傳感器，QM-2型煙霧傳感器制作傳感器模塊，并設(shè)計PCB電路板。軟件方面采用TI公司的Z-Stake協(xié)議棧，進(jìn)行C語言編程。

三、研究步驟、方法及措施

1、對ZigBee技術(shù)進(jìn)行深入的了解：了解無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)配置和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2、確定系統(tǒng)總體設(shè)計方案：系統(tǒng)設(shè)計原則，系統(tǒng)軟硬件設(shè)計方案，系統(tǒng)的功能。

3、系統(tǒng)硬件設(shè)計及分析：本系統(tǒng)采用CC2530芯片，作為無線傳輸模塊，其中QM-2型煙霧傳感器[16]，DHT11溫度濕度傳感器，作為傳感器模塊。

4、系統(tǒng)軟件設(shè)計及分析：CC2530采用IAR Embedded Workbench 5.4進(jìn)行C語言編程，用protel 99se軟件進(jìn)行傳感器模塊PCB板的制作，用Labview軟件進(jìn)行上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計。

四、研究工作進(jìn)度

1-4周，查閱ZigBee技術(shù)的相關(guān)書籍和文獻(xiàn)，選擇所需的芯片型號和所需的傳感器型號，確定總體的設(shè)計方案。

5-8周，CC2530單片機(jī)的調(diào)試，實現(xiàn)CC2530的基本無線傳輸功能，protel 99se軟件的學(xué)習(xí)，簡單PCB板的的制作。

9-12周，進(jìn)行無線傳輸模塊和傳感器模塊的調(diào)試，實現(xiàn)簡單地溫濕度無線傳輸。

13-16周，學(xué)習(xí)Labview軟件，設(shè)計人機(jī)界面，實現(xiàn)火災(zāi)報警系統(tǒng)的監(jiān)控。

17周，撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。

五、主要參考文獻(xiàn) 施承,宋鐵成.基于Zigbee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的制作.廣東通信技術(shù), 2006,(1):10~12 2 潘倩姿,錢學(xué)榮.CAN總線協(xié)議的分析及其應(yīng)用技術(shù)的研究.今日科苑, 2008,(06):192~19 3 瞿雷.一種新的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)ZigBee.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用, 2006,(01):12~14 4 趙娜.無線火災(zāi)報警控制器的研制,碩士學(xué)位論文.哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2006, 6:3~4 5 張澤.中國消防產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)研報告(2010年).中國科學(xué)技術(shù)出社, 2011: 60~61 劉勝福,劉和平.基于ZIGBEE的分布式智能復(fù)合探測無線消防報警系統(tǒng).自動化技術(shù)與應(yīng)用,2008,27(7):67~70 7 湯文亮,曾祥元,曹義親.基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng).實驗室研究與探索, 2010,29(6):49~53.8 李卓.藍(lán)牙技術(shù)在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的應(yīng)用探討.消防設(shè)備研究,2005, 24(03):64~65 9徐漢文.近距離無線技術(shù)的介紹和對比.數(shù)字社區(qū)&智能家居.2008, 1:33~36 10 Sinem Coreli Ergen.Zigbee/IEEE802.15.4 summary.Sep 10 2004:2~3 11 高守偉,吳燦陽.ZigBee技術(shù)實踐教程.北京航空航天大學(xué)出版社,2009.6 12黃建華.基于ZigBee2006的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn).西安電子科技大學(xué),2009,6 13 Andreas Vlissidis, Stavros Charakopoulos, Emmamouil Makryqiannakis.Thedevelopment of a platform based on wireless sensors etwoek and ZigBee protocol for the easy detection of the forest ire.Advances in Intelligent and SoftComputing,2010:391~399.14 Wang guozhu, Zhang Junquo, Li Wenbin,etc.A forest fire monitoring system on GPRS and ZigBee wireless sensor network.Proceedings of the 2010 5th IEEE Conference on Industrial Electronices and ApplicationsJCIEA, 2010:1859~1862.15 吳鳳泉,李杰.胡德雙.基于ZigBee的樓宇火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計.微計算機(jī)信息,2009,25(7):42~44.16 濟(jì)南聯(lián)誠創(chuàng)發(fā)科技有限公司.煙霧傳感器MQ-2規(guī)格書,2011

第五篇：《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用(公選)》教學(xué)大綱

《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用（校公選）》教學(xué)大綱

一、課程基本信息

1．課程英文名稱：Microcontroller system design and application

2．課程類別：技術(shù)基礎(chǔ)課程

3．課程學(xué)時：總學(xué)時32，實驗學(xué)時32

4．學(xué)分：2

5．先修課程：C語言

6．適用專業(yè)：所有理工類本專科生

7．大綱執(zhí)筆：電氣信息實驗教學(xué)中心高鳳水

8．大綱審批：電氣信息學(xué)院學(xué)術(shù)委員會

9．制定時間：2011年12月

二、課程的目的與任務(wù)

本課程是獨立開設(shè)的實驗課，一切從實踐應(yīng)用出發(fā)，使學(xué)生初步掌握單片機(jī)電路設(shè)計和單片機(jī)程序開發(fā)的方法；掌握常用的單片機(jī)開發(fā)調(diào)試工具的使用方法；掌握單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境使用；熟悉常見單片機(jī)的性能指標(biāo)和選型方法；基本掌握單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計、組裝和調(diào)試方法，為以后從事工程技術(shù)和科學(xué)研究等方面的工作，在實踐能力方面打下基礎(chǔ)。

三、課程的基本要求

本課程在不影響學(xué)生理解的前提下，盡量淡化繁復(fù)的單片機(jī)工作原理理論，從實際應(yīng)用出發(fā)，著重介紹單片機(jī)程序開發(fā)方法和硬件設(shè)計技巧。包括：常用的單片機(jī)設(shè)計開發(fā)平臺、單片機(jī)小系統(tǒng)設(shè)計方法、單片機(jī)程序調(diào)試方法和技巧、單片機(jī)設(shè)計原則和注意事項、常見單片機(jī)片上外設(shè)的使用、單片機(jī)外部器件擴(kuò)展方法，等。

四、教學(xué)內(nèi)容、要求及學(xué)時分配

（一）理論教學(xué)

無

（二）實驗教學(xué)

1．單片機(jī)系統(tǒng)概述驗證性教學(xué)時數(shù)：2 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和認(rèn)識什么是單片機(jī)；

（2）初步掌握單片機(jī)的基本工作原理；

（3）了解和認(rèn)識單片機(jī)系統(tǒng)的硬件組成。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

2．單片機(jī)開發(fā)平臺和調(diào)試工具使用驗證性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)常用的單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境和下載工具的使用；

（2）學(xué)習(xí)和認(rèn)識單片機(jī)最小系統(tǒng)板的機(jī)構(gòu)和使用；

（3）學(xué)習(xí)單片機(jī)的IO訪問方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

3．單片機(jī)片內(nèi)資源使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)傳遞及運算的基本方法；

（2）學(xué)習(xí)和掌握利用SPI總線驅(qū)動七段數(shù)碼管的方法；

（3）學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)內(nèi)timer以及中斷系統(tǒng)的使用方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

4．單片機(jī)片上外設(shè)使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）認(rèn)識和了解什么是單片機(jī)片上外設(shè)；

（2）學(xué)習(xí)利用單片機(jī)片載EEPROM存取數(shù)據(jù)。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

5．單片機(jī)UART總線使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）認(rèn)識和學(xué)習(xí)什么是UART總線；

（2）學(xué)習(xí)利用RS232接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

6．單片機(jī)I2C總線使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

(1)認(rèn)識和學(xué)習(xí)什么是I2C總線；

（2）利用I2C總線實現(xiàn)外部存儲器的數(shù)據(jù)存儲。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

7．用單片機(jī)做個數(shù)字溫度計綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和掌握溫度的數(shù)字化測量方法；

（2）了解基于one-wire總線的數(shù)字溫度傳感器DS18B20的使用方法；

（3）初步掌握綜合性程序的設(shè)計調(diào)試方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

8．單片機(jī)紅外接收實驗綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和掌握什么是紅外遙控；

（2）初步掌握低速紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ?/p>

（3）初步掌握利用單片機(jī)接收、解碼紅外遙控信號的方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

9.字符液晶使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和掌握字符液晶的工作原理；

（2）初步掌握字符型液晶的單片機(jī)驅(qū)動方法和程序編寫。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

10.單片機(jī)PWM波的產(chǎn)生綜合性

實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)什么是PWM波以及PWM波的簡單應(yīng)用；

（2）學(xué)習(xí)和掌握PWM的單片機(jī)產(chǎn)生方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

11.單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器使用綜合性

實驗?zāi)康模?/p>

（1）初步掌握單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器的使用方法；

（2）利用單片機(jī)的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器測量電壓。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

12.單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計性

實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)基本的單片機(jī)的硬件設(shè)計方法；

（2）初步掌握單片機(jī)電路設(shè)計的基本原則；

（3）能夠設(shè)計基于單片機(jī)最小系統(tǒng)的硬件電路。

實驗儀器設(shè)備：單片機(jī)通用開發(fā)平臺，下載器，計算機(jī)。

在所有設(shè)定的實驗項目中任選32學(xué)時實驗。

五、考試考核辦法

課程成績＝平時（作業(yè)、實驗、考勤）50%＋考試50%

六、教材及參考書

（一）教材

《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實驗指導(dǎo)書》自編

（二）參考書

教學(xué)時數(shù)：3 教學(xué)時數(shù)：3 教學(xué)時數(shù)：3 3

《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例》，韓志軍，機(jī)械工業(yè)出版社