(新)计算机课设说明书.docx

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1、第一章设计场景和设计任务1设计场景描述本设计主要以STC89C52单片机为主，以火焰传感器、3*4矩阵键盘等电路来实现安防，外加液晶显示，火焰报警，蓝牙通信检测室温等功能2设计任务功能描述当室内不小心发生明火，火焰传感器会收到信号，收到信号后将数据传送给单片机处理并报警，温度传感器实时监测室内温度，当温度超过设定值时报警，并将数据通过蓝牙给手机一个提醒信号，当信号符合设定值时，正常显示室内温度。LCD1602显示屏显示时间、室内温度。3*4矩阵键盘主要实现密码锁，密码可输入三次，当密码输入错误一次，蜂鸣器报警一次，密码输入错误三次，蜂鸣器长鸣报警,通过蓝牙给手机传送一个提醒信号。第二章方案设计

2、与论证1设计原理框图报 警3*4矩阵键盘温度传感器火焰传感器A2系统工作原理说明火焰传感器：检测是否着火，如果检测到有火焰，火焰传感器将数据传给D/A进行模数转换后将数据传给单片机，通过蜂鸣器报警,并通过蓝牙传给手机提醒。温度传感器：检测室内温度，将检测到的温度通过单片机传给液晶显示，手机也可以通过蓝牙实时看到室内温度3*4矩阵键盘：利用3*4矩阵键盘设定值为0-9,确定和更改，进行密码输入，密码设置为四位，密码可输入三次，密码输入错误一次，蜂鸣器报警一次，密码输入错误三次，蜂鸣器长鸣报警，通过蓝牙传送给手机液晶显示：显示温度传感器检测到的温度，时间。报警：使用蜂鸣器报警，如果室内有异常单片机

3、给信号，蜂鸣器报警。蓝牙：火焰传感器，密码输入锁，温度传感器所检测到的数据都活通过蓝牙传送到手机，手机壳实时监测室内情况。3针对框图中的每一个单元进行方案比较与论证火焰传感器方案比较方案一：火焰传感器根据火焰的光特性，目前使用的火焰探测器有三种：一种是对火焰中波长较短的紫外光辐射敏感的紫外探测器；另一种是对火焰中波长较长的红外光辐射敏感的红外探测器;第三种是同时探测火焰中波长较短的紫外线和波长较长的红外，火焰探测器是探测在物质燃烧时,产生烟雾和放出热量的同时，也产生可见的或大气中没有的不可见的光辐射。响应速度快，探测间距远，适应环境性好，方案二:烟雾传感器1.能选择性地检测某种单烟雾，而对共存

4、的其它烟雾不响应或低响应；2.对被测烟雾具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的烟雾浓度；3.对检测信号响应速度快，重复性好；4.长期工作稳定性好；5.使用寿命长；6.制造成本低，使用与维护方便。二、温度传感器方案比较方案一：数字式温度传感器:将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，具有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点。方案二：模拟式温度传感器：将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上，直接输出反应被测温度的数字信号，使用方便，但响应速度较慢（IOomS数量级）。三、实时监测系统方案比较方案一：LCD1602液晶显不屏：1.显示质

5、量高。由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁2.数字式接口。液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。3.功耗低。相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。4.体积小、重量轻。液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。方案二:七段数码管：1.能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS.TTL电路兼客。2.发光响应时间极短（0Ius

6、）,高频特性好，单色性好，亮度高。3.体积小，重量轻，抗冲击性能好。4.寿命长，夜用寿命在10万小时以上，甚至可达100万小时。成本低。四、无线通信方案比较蓝牙和WiFi:蓝牙和WIFI都属于无线通信网络标准。它们的相同点是都工作在ISM2.4GHz公共频段。不同的地方是，蓝牙使用的是FHSS（跳频扩谱）方式，一般每秒钟跳变1600次，将83.5MHz的频带划分为79个频带信道，每个时刻只占IMHz的带宽。调制方式是GFSK（高斯频移键控），可以同时进行数据和语音的无线通信，通信距离一般是10米，在今年4月份推出的最新的版本BlUetooth4.0传输距离可以达到50米。现在各种数码产品中基本

7、上都可以集成蓝牙功能，比如，手机，耳机，打印机，键鼠，相机等等，使用范围极其广泛。而wifi所使用的协议时IEEE802.Ilb局域网协议，它的传输范围100米，速度最大可以达到IlMbps,使用的是DSSS（直序列扩频）和QPSK或BPSK（相移键控），带宽是22MHz。主要提供的是无线上网业务，因此经常可以在需要无线移动上网的设备中看到它的身影,比如笔记本，PDA,智能手机等。还有一点，蓝牙属于WPAN无线个域网，楼上的说的差不多，即点对点。而Wifi属于WLAN无线局域网，多个终端同时传输的网路模式。由于两者在同一频段工作，它们之间的互干扰问题一直是讨论的焦点第三章硬件设计针对系统的每一

8、个单元进行详细硬件设计具体包括：一、器件选型：火焰传感器：基于红外接收管设计的传感器模块，可用于检测火焰（红外光线），经常使用于灭火机器人中，探测角度40度左右。红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件；它的核心部件是一个特殊材料的PN结，和普通二极管相比，在结构上采取了大的改变，红外线接收管为了更多更大面积的接收入，电流则随之增大。1.规格参数1）供电电压：DC3.3-5V推荐5V2）使用芯片：LM3933）检测距离：0-30OnIm4）灵敏度：可调5）安装孔径:3mm6）模块尺寸:28*23*7.3mm（长*宽*高）7）孔间距：15mm8）模块重量：3.3g2.引脚说明1）G-G

9、nd（地）2）V-Vcc（电源+5V）3）P24-P24（信号）温度传感器:DS18B20是一种单总线数字温度传感器，测试温度范围-55CT25C,具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。单总线，意味着没有时钟线，只有一根通信线。单总线读写数据是靠控制起始时间和采样时间来完成，所以时序要求很严格,这也是DS18B20驱动编程的难点.1.引脚图I）GND为电源地2）DQ为数字信号输入/输出端3）VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。1602显示屏，是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以

10、显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。1.管脚功能1602采用标准的16脚接口，其中：第1引脚：GND为电源地第2引脚：VCC接5电源正极第3引脚：VO为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高。第4引脚：RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5引脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6引脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平时读取信息，负跳变时执行指令。第714引脚：DOD7为8位双向数据端。第1516脚

11、：空脚或背灯电源。第15引脚背光正极。第16引脚背光负极。2.特性3.3V或5V工作电压，对比度可调，内含复位电路，提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能。蓝牙串口通信模块是新一代基于BluetoothSpecificationV4.0BLE蓝严协议的数传模块。无线工作频段为2.4GHZISM调制方式是GFSK模块最大发射功率为4dBm接收灵敏度93dBm,空旷环境下和ihone4s可以实现80来超远距离通信。1.32HC-08蓝牙引脚定义通常情况下，只需要用到了脚、2脚、1脚、13脚，引脚定义如表3-1:引脚定义I/O方向说明1TXD输出URAT输出口，3.3VT

12、TL电平2RXD输入URAT输入口，3.3VTTL电平12VCC电源脚电源脚，要求直流3.3V电源，供电电流不小于IOomA13GND接地LCD1602P26RDP25WRgP27LCDEgNDCCOSWBOBIGvvrreddddddddbb-P03-TtF-P04TTVCCP06也Q-no?R1.CD1602独立按键RXDTXDP32/CS1P33/CS2S179丫S19p-OS20GND矩阵按键DS1302时钟复位电路VCCO“SgyfSETRST_C1547uFTtv11R64人人IoKRESETGND蜂鸣器BZ1、,厂火焰传感器，DO74W3VCC DO GNDGB-18温度J10D

13、S29工作原理红外接收管将光信号（不可见光）转换成电信号一般是接收、放大、解调一体头，红外信号经接收管解调后，数据0和“1”的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上，单片机解码时，通常将接收头输出脚连接到单片机的外部中断，结合定时器判断外部中断间隔的时间从而获取数据。重点是找到数据“0”与“1间的波形差别。一般与可见光、红外光谱匹配或配对于红外发射管使用，环境光照强的情况下，检测火焰，会有所干扰。主要应用接收讯号的设备；火灾烟雾警报器；收款、售票、游戏与贩卖机系统的条形码读取装置；车辆的雨水与操控；与一般感测的用途上使用。3单元电路工作原理4*4键盘工作原理：1,矩阵键盘又称为行列式键盘

14、，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置个按键。这样键盘中按键的个数是4x4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。2,火焰传感器：红外接收管将光信号（不可见光）转换成电信号一般是接收、放大、解调一体头，红外信号经接收管解调后，数据“0”和1的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上，单片机解码时，通常将接收头输出脚连接到单片机的外部中断，结合定时器判断外部中断间隔的时间从而获取数据。重点是找到数据0与1”间的波形差别。一般与可见光、红外光谱匹配或配对于红外发射管使用，环境光照强的情况下，检测火焰，会有所干扰3,LCDl602液晶显示屏:1.CD1902是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。1.CD1602液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，即可以显示出图形。4,温度传感器：DS18B2O是一种单总线数字温度传感器，测试温度范围-55C-125C,具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。单总线，意味着没有时钟线，只有一根通信线。单总线读写数据是靠控制起始时间和采样时间来完成，所以时序要求很严格，这也是DS18B20驱动编程的难点。5,蓝牙：蓝牙设备使用无线电波连接手机和电脑。蓝牙产品包含一块小小的蓝牙模块以及支持连接的蓝牙