【正文】 ............................................ 16 DS18B20 的介紹 ................................................. 16 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路 ........................... 21 DS18B20 的控制方法 ............................................. 22 1602LCD 液晶顯示屏 ................................................. 24 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù) ........................................... 24 LCD1602 引腳說(shuō)明 ............................................... 25 控制指令說(shuō)明 .................................................. 25 3 硬件設(shè)計(jì) .............................................................. 27 單片機(jī) 最小系統(tǒng)電路 ................................................. 27 DS18B20 測(cè)溫電路 ................................................... 27 IV ........................................................... 28 ....................................................... 29 ............................................... 29 ................................................. 30 ....................................................... 31 4 軟件設(shè)計(jì) .............................................................. 33 主程設(shè)計(jì)及流程圖 ................................................... 33 主程序初始化流程圖 ................................................. 34 中位置平均濾波法數(shù)字濾波子程序設(shè)計(jì)及流程圖 ......................... 35 插值法線性化處理子程序設(shè)計(jì)及流程圖 ................................ 36 煙霧子程序設(shè)計(jì)及流程圖 ............................................ 38 報(bào)警子程序設(shè)計(jì)及流程圖 ............................................. 39 控制按鍵子程 序設(shè)計(jì)及流程圖 ........................................ 40 本章小結(jié) ........................................................... 41 5 實(shí)驗(yàn)檢定及誤差分析 .................................................... 42 煙霧檢測(cè)報(bào)警器檢定 ................................................. 42 爆炸下限概念介紹 ............................................... 42 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 .................................................. 43 實(shí)驗(yàn)誤差分析 ...................................................... 45 本章小結(jié) ........................................................... 46 結(jié) 論 ................................................................... 47 致 謝 .................................................................. 488 參考文獻(xiàn) ................................................................ 49 附錄 A .................................................................. 50 附錄 B .................................................................. 51 附錄 C .................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 1． 課題背景 （ 1）人們對(duì)生活質(zhì)量要求的提高和人們安防意識(shí)的提高 都說(shuō)水火無(wú)情，火災(zāi)是比較常見(jiàn)的災(zāi)害之一，為了能早期發(fā)現(xiàn)和通報(bào)火災(zāi)，防止和減少火災(zāi)帶來(lái)的危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤氣管道使用人數(shù)約為 4億。到目前為止，全國(guó)沼氣池?cái)?shù)量多達(dá) 2000 萬(wàn)個(gè)，這就為火災(zāi)報(bào)警控制器提供了巨大的市場(chǎng)。隨著科技的不斷發(fā)展，傳感器生產(chǎn)工藝水平也逐步提高，日益精煉集成的傳感器，使得火災(zāi)報(bào)警控制器的體積也逐漸變小，提高了火災(zāi)報(bào)警控制器的便攜性和使用率。 我國(guó)從事煙霧報(bào)警的時(shí)間比較晚，但是發(fā)展速度卻非常快。 （ 1）硬件設(shè)計(jì)上 ，采用 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器 ，其檢測(cè)精度很高； （ 2）顯示技術(shù)上，采用 LCD 顯示濃度級(jí)別和溫度級(jí)別大大提高了顯示效果； （ 3）通信傳輸方式上，采用數(shù)字化技術(shù)使得可靠性得到很大的加強(qiáng)； （ 4）性能方面， 具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。 3 1 火災(zāi)報(bào)警控制器的方案設(shè)計(jì) 頁(yè)眉？ 火災(zāi)報(bào)警控制器設(shè)計(jì)思路 火災(zāi) 報(bào)警控制器是能夠檢測(cè)環(huán)境中的溫度和煙霧濃度，并具有診斷報(bào)警和自動(dòng)采取控制功能的設(shè)備。由單片機(jī)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理和數(shù)據(jù)分析，判斷其數(shù)值是否超出某個(gè)預(yù)設(shè)值 (也就是報(bào)警值 )，如果大于則觸發(fā)報(bào)警電路并發(fā)出報(bào)警聲音。以上是根據(jù)報(bào)警控制器應(yīng)具備的功能，提出的整體設(shè)計(jì)思路。 煙霧傳感器的選型 煙霧傳感器是氣 電變換器，即將收集到的煙霧氣體信號(hào)通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入單片機(jī)處理器，之后由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作。 煙霧傳感器介紹 (1) 煙霧傳感器的分類 煙霧傳感器種類繁多，根據(jù)檢測(cè)原理上可以 分為三大類： 物理化學(xué)性質(zhì)型煙霧傳感器、物理性質(zhì)型煙霧傳感器、電化學(xué)性質(zhì)型煙霧傳感器。它的優(yōu)點(diǎn)是 :穩(wěn)定性好 ,反映快速、準(zhǔn)確和可定量檢測(cè) ,但是使用壽命比較短。自 1962年以來(lái) ,半導(dǎo)體金屬氧化物煙霧傳感器出現(xiàn)以來(lái) ,由于其耐久性強(qiáng)、響應(yīng)快、靈敏度高、輸出信號(hào)強(qiáng) ,價(jià)格低廉 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn) ,得到了廣泛的應(yīng)用。接觸燃燒式煙霧傳感器檢測(cè)元件通常鉑系金屬線 ,使用鉑絲通電 ,保持高溫 300176。由于這種傳感器電導(dǎo)率、高靈敏度和良好的選擇性 ,因此廣泛的應(yīng)用 ,幾乎打進(jìn)礦業(yè)、環(huán)保、石油化工等領(lǐng)域 ,它 5 是僅次于半導(dǎo)體煙霧傳感器輸出另一種傳感器。 煙霧傳感器的選定 由于火 災(zāi)報(bào)警控制器的應(yīng)用場(chǎng)所主要集中在油庫(kù)、冶金、石油液化氣站、化工、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃煙霧泄漏的場(chǎng)所，基于該種類的要求，一般選用接觸燃燒式煙霧傳感器和半導(dǎo)體煙霧傳感器。另外如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質(zhì)時(shí)，則傳感器會(huì)使催化元件產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的中毒，以致靈敏度很快就喪失。 半導(dǎo)體煙霧傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性、和穩(wěn)定性。而在 6 眾多半導(dǎo)體氣體傳感器中， MQ2 型煙霧傳感器又具有突出的性能，該型號(hào)的傳感器具備大多數(shù)半導(dǎo)體煙霧傳感器所具備 的特性：靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 P 型阻值隨煙霧濃度的增大而增大； N 型在檢測(cè)時(shí)阻值隨煙霧濃度的增大而減小。 C 300～ 450176。 C 700176。當(dāng)在 200 300176。 7 當(dāng)遇到可燃煙霧 (如甲烷等 ),原來(lái)的吸附的氧脫附 ,二氧化錫半導(dǎo)體表面的可燃煙霧以陽(yáng)離子狀態(tài)吸附 。 MQ 2型傳感器結(jié)構(gòu)如圖 顯示 ,其外觀以 。 。 (e)回路電壓： (V c) 5~24V (f)取樣電阻： (RL) ~20K (g)靈 敏 度：以甲烷為例 R0(air)/RS (%CH4)＞ 5 火災(zāi)報(bào)警控制器整體設(shè)計(jì)方案 火災(zāi)報(bào)警控制器工作原理 本論文中的煙霧檢測(cè)報(bào)警器以 AT89S52 單片機(jī)為控制核心，采用 MQ2 型電阻式半導(dǎo)體傳感器采集煙霧信息。 火災(zāi)報(bào)警控制器的結(jié)構(gòu) 9 為了滿足國(guó)內(nèi)工業(yè)和其他易燃易爆場(chǎng)所煙霧安全需求 ,設(shè)計(jì)的可燃煙霧報(bào)警裝置應(yīng)不僅能工作在較寬的溫度范圍內(nèi) ,還應(yīng)該有故障自檢 ,顯示可燃煙霧濃度、延時(shí)報(bào)警功能 ,可以滿足計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和實(shí)時(shí)控制功能。系統(tǒng)應(yīng)采用高性能單片機(jī) ,要求工作穩(wěn)定 ,測(cè)量精度高、普遍性、低功耗 ,保證報(bào)警器的精度和可靠性 ,最好是小體積 ,低成本 ,這樣有利于減少報(bào)警器的體積 ,降低報(bào)警器的成本。 C；報(bào)警器 0176。 lHz (12)具備快速重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警功能，可區(qū)別煙霧的泄漏 和短時(shí)間的微量散失，防止誤報(bào)。并且從結(jié)構(gòu)、功能、技術(shù)指標(biāo)三方面對(duì)報(bào)警器進(jìn)行了詳細(xì)地論述，使其在較寬的溫度范圍工作，用于檢測(cè)空氣中煙霧或可燃性液體蒸汽的濃度。 11 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)利用單片機(jī)采集溫度，溫度值精確到小數(shù)點(diǎn)一位， LCD 顯示溫度值，設(shè)置三個(gè)按鍵調(diào)整報(bào)警溫度值，當(dāng)溫度超出所設(shè)定的上下限范圍時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始報(bào)警，繼電器工作。在芯片程序內(nèi)存允許重復(fù)在線編程 ,使程序中的內(nèi)存系統(tǒng)通過(guò) SPI 串行端口改寫(xiě)或重寫(xiě)。 13 圖 AT89S52 結(jié)構(gòu)框圖 14 圖 AT89S52 主要功能特性： （ 1）兼容 mcs51 指 令系統(tǒng) （ 2） 4k 可反復(fù)擦寫(xiě) (1000 次） isp flash rom （ 3） 32 個(gè)雙向 i/o 口 （ 4） 工作電壓 （ 5） 2個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 （ 6）時(shí)鐘頻率 033mhz （ 7）全雙工 uart 串行中斷口線 （ 8） 128x8bit 內(nèi)部 ram （ 9） 2個(gè)外部中斷源 15 （ 10）低功耗空閑和省電模式 （ 11）中斷喚醒省電模式 （ 12） 3 級(jí)加密位 （ 13）看門(mén)狗（ wdt） 電路 （ 14）軟件設(shè)置空閑和省電功能 （ 15）靈活的 isp 字節(jié)和分頁(yè)編程 （ 16）雙數(shù)據(jù)寄存器指針 按照功能， AT89S52 的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能 I/O 口、控制和復(fù)位等。當(dāng)端口寫(xiě)“ 1”時(shí) ,通過(guò)內(nèi)部上拉電阻變?yōu)楦唠娖?,此時(shí)可以用作輸入端口。在 Flash 編程和校驗(yàn)期間 ,P0 口也接收到高地址或一些控制信號(hào)。在 Flash編程和校驗(yàn)時(shí) ,P1口接收低 8位地址。 16 表 P1口管腳復(fù)用功能 端口引腳 復(fù)用功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)算器 2 的外部輸入端） T2EX（定時(shí)器 /計(jì)算器 2 的外部觸發(fā)端和雙向控制） MOSI（用于在線編程） MISO（用于在線編程） SCK（用于在線編程） ③ P2 端口，該口是八個(gè)雙向 I / O 端口并帶有上拉電阻 ,P1 口輸出緩沖區(qū)可以驅(qū)動(dòng)四個(gè) TTL 的輸入。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ,P2口送出高 8 位地址 ,訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ,P2 口引腳的內(nèi)容 ,在整個(gè)訪問(wèn)期間都不會(huì)改變。 P3 口輸入端口使用 ,因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻 ,外部信號(hào)會(huì)輸出 一個(gè)電流?？撮T(mén)狗定時(shí)器（ W