【正文】 atchdog）溢出后，該引腳會保持 98 個振蕩周期的高電平。在存取外部存儲器時，這個輸出信號用于鎖存低字節(jié)地址。在需要時，可以把地址 8EH 中的 SFR 寄存器的 0位置為 “1” ，從而屏蔽 ALE 的工作；而只有在 MOVX 或 MOVC 指令執(zhí)行時 ALE 才被激活。當(dāng) AT89S52 在執(zhí)行來自外部存儲器的指令時，每一個機(jī)器周期 PSEN 被激活 2 次。但是，如果鎖定位 1 被編程，則 EA 在復(fù)位時被鎖存。 振蕩器的反相放大器輸出。開漏單總線接口引腳。 DS18B20 的性能特點如下： ●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信； ●多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； ●無須外部器件； ●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； ●零待機(jī)功耗； ●溫度以 9或 12 位數(shù)字； ●用戶可定義報警設(shè)置； ●報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； ●負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 采用 3腳 PR－ 35 封裝或 8腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。該 8 位存儲器 ,結(jié)構(gòu)如圖 3 顯示。字節(jié)定義如圖 3 顯示。因此 ,在實際應(yīng)用要權(quán)衡考慮分辨率和轉(zhuǎn)換時間。轉(zhuǎn)換完成后的溫度以 16位二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速臨時存儲的 2字節(jié)。 表 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時間表 溫度 LSB 溫度 MSB TH 用戶字節(jié)1 TL 用戶字節(jié)2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 21 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 DS18B20 溫度測量原理是這樣 ,設(shè)備的低溫度系數(shù)的晶體振蕩 頻率由溫度的影響小 ,用于產(chǎn)生固定頻率脈沖信號減去計數(shù)器 1。 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時，溫度寄存器的值將加 1，減 法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。 當(dāng)在寫內(nèi)存操作和 DS18B20 溫度 A / D 轉(zhuǎn)換操作 ,汽車必須有強(qiáng)烈的拉起 ,拉開時間最大 10 微妙。 DS18B20 具有嚴(yán)格的通信協(xié)議 ,以確保所有的數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。數(shù)據(jù)和命令傳輸都是低位在先。 （ 5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平 “1” 。 （ 8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平 “1” 后結(jié)束。 24 圖 DS18B20讀時序過程 （ 1）將數(shù)據(jù)線拉高 “1” 。 （ 5）將數(shù)據(jù)線拉高 “1” 。 DS18B20 的寫時序： 對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 1 時序和寫 0 時序兩個過程。 （ 3） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。 （ 7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高 。在 DS18B20 的相關(guān)信息并沒有提及的單總線掛著DS18B20 數(shù)量問題 ,容易 使人們錯誤地相信可以掛多個 DS18B20,實際應(yīng)用中并非如此。這種情況主要由總線分布式電容信號波形失真。 1602LCD 液晶顯示屏 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù) (1)顯示容量為 16 2個字符； (2)芯片工作電壓為 ～ ； 26 (3)工作電流為 （ ）； (4)模塊最佳工作電壓為 ； (5)字符尺寸為 （ W H） mm。 第 4腳： RS為寄存器選擇，低電平時選擇指令寄存器、高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo) 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4位總線，低電平時為 8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7的點陣字符，高電平時顯示 5x10的點陣字符 指令 7：字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置 指令 8： DDRAM地址設(shè)置 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 DS18B20 測溫電路 29 圖 DS18B20 電路 DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的 ， 3腳接 VCC，為了確保 DS18B20工作可靠， 2腳要接 10K 的上拉電阻。 LCD1602與單片機(jī)的連接圖，如圖 ： 圖 LCD液晶顯示屏與單片機(jī)接口硬件連接圖 其中，單片機(jī)的 ~ LCD1602的 4~6引腳相連，因為 AT89S52單片機(jī)的 P0口沒有上拉電阻，所以在它們中間接一個 ，它們數(shù)據(jù)的讀寫功能。 煙霧傳感器轉(zhuǎn)換電路 32 圖 下載電路 煙霧傳感器 MQ2 經(jīng)過 AD0832 轉(zhuǎn)換后接單片機(jī)口。首先必須給傳感器預(yù)熱 3分鐘 ,因為 MQ 2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器在閑置一段時間后 ,再上電 ,傳感器無法立即正常工作采集信息 ,需要吸收一些熱量做預(yù)熱。同時液晶顯示器 (LCD)顯示濃度。第一組定 36 時初始 50 ms,利用 IAP 寫入 EEPROM 作為取值區(qū)間。 圖 中位值平均濾波法數(shù)字濾波子程序設(shè)計及流程圖 在煙霧傳感器煙塵濃度采樣 ,可以滿足尖脈沖干擾現(xiàn)象。這個方法可以過濾到脈沖干擾和過濾器帶來的隨機(jī)干擾。 中位值平均濾波法的程序流程圖如圖 所示。 本文使用 MQ 2 報警類型傳感器電阻是隨著煙霧濃度的上升和下降的 ,所以輸入電壓的單片機(jī)也降低了。 圖 根據(jù)分段線性插值法求輸入單片機(jī)的某一電壓值對應(yīng)的煙霧濃度的 公式如下： f(x) = f(xi) + (xxi)*（ f(xi+1)f(xi)） /（ Xi+1Xi） i=1,2,3… N 式中， xi 是區(qū)間的上限濃度對應(yīng)電壓值， N 為所分區(qū)間個數(shù)， f (x)為實際煙霧檢測濃度， x 為實際氣體檢測濃度對應(yīng)的電壓值， f (xi )為區(qū)間上限煙霧濃度值， xi 是 區(qū)間的下限濃度對應(yīng)電壓值， f (xi)為區(qū)間下限煙霧濃度值。 40 } 圖 數(shù)碼管驅(qū)動子程序 報警子程序設(shè)計及流程圖 當(dāng)煙霧濃度超過報警設(shè)定值 ,報警出一種近似警笛的聲音 ,并伴有紅色的光芒 ,以提示操作員 采取安全措施或自動控制相關(guān)安全裝置 ,以保證安全生產(chǎn) ,避免火災(zāi)和爆炸事故。按鍵處理子程序流程圖如圖 所示。 43 5 實驗檢定及誤差分析 煙霧檢測報警器檢定 爆炸下限 (LEL)概念介紹 本論文設(shè)計的煙霧檢 測報警器選用“ %LEL”作為煙霧 的測量單位及衡量標(biāo)準(zhǔn)，下面介紹關(guān)于 LEL 的相關(guān)概念。是指可燃煙霧在空氣中遇到明火或者高溫時的最高濃度。點火源。 有關(guān)部門和專家已經(jīng)對可燃?xì)怏w燃燒爆炸的做了分析 ,計算出爆炸極限 ,它是煙分為爆炸下限和爆炸上限。 可燃煙霧在空氣中濃度只有在爆炸下限 ,爆炸上限之間才會發(fā)生爆炸。甲烷在空氣密度是 9% 11%在遇到明火爆炸 ,超過 11%或低于 9%都不會爆炸。實際的甲烷煙和單片機(jī)的輸入電壓值對應(yīng)的數(shù)據(jù)如表 所示。 直線方程 f(x) = f (xi ) + (x xi ) f (xi ) f (xi )/（ xi – xi） i =1,2,3L,7 (51) 45 其中， xi 是區(qū)間的上限濃度對應(yīng)電壓值， x 為實際煙霧檢測濃度對應(yīng) 的電壓值， f (x)為實際煙 霧檢測 LEL 濃度， xi 是區(qū)間的下限濃度對應(yīng)電壓值， f (xi )為區(qū)間上限點煙霧LEL 濃度值， f (xi)為區(qū)間下限點煙霧 LEL 濃度值，根據(jù)公式 51 計算出 7 個直線方程式，如下： (1) 60%~80%LEL f (x) = + (2) 0%~10%LEL f (x) = + (3) 80%~100%LEL f (x) = + (4) 40%~50%LEL f (x) = + (5) 20%~40%LEL f (x) = + (6) 10%~20%LEL f (x) = + (7) 50%~60%LEL f (x) = + 經(jīng)實驗的標(biāo)定，實際煙霧濃度與顯示濃度誤差對比如表 所示： 濃度（ %LEL。煙塵濃度和測量電壓值線性圖如圖 顯示。 44 這個設(shè)計甲烷爆炸下限是 10%體積比 ,相應(yīng)的報警限在 20%的爆炸下限 ,也是甲烷含量為 2%體積比時報警器報警。因此 ,在爆炸測量、報警濃度一般設(shè)置在爆炸下限的25%的爆炸下限以下。另外 ,天然氣燃燒、爆炸和煙霧的壓力、溫度、和其他因素 ,如能源的點火。另一種類型的燃燒 ,氣體和空氣混合物燃燒 ,燃燒反應(yīng)激烈 ,速度很快 ,一般會產(chǎn)生巨大的壓力和聲音 ,稱為爆炸。燃燒是伴隨著發(fā)光發(fā)熱的強(qiáng)烈氧化反應(yīng) ,它必須有三個要素 :燃料 (天然氣 )。是指可燃煙霧在空氣中遇到明火或高溫時的最低濃度。首先介紹了 設(shè)計工具的選擇和軟件編程的所需要的開發(fā)環(huán)境，這里選擇的 89C52 系列單片機(jī)，利用 KEIL C51 編程器和 STC 單片機(jī)專用的 ISP 下載軟件開發(fā)完成。報警程序流程圖如圖 所示。 39 圖 分段插值法線形化程序流程圖 煙霧濃度顯示子程序設(shè)計及流程圖 本設(shè)計采用數(shù)碼管顯示，線性化處理完畢后需將 其送入數(shù)碼管顯示。需要進(jìn)行線 性化。但校準(zhǔn)曲線的輸出通常不是一個理想的直線 ,所以要對校準(zhǔn)曲線進(jìn)行線性化處理 ,用擬合線性近似代替輸出曲線 ,線性化的智能 38 儀器是一個典型的功能。 37 在實際應(yīng)用中，該 N 值可以任意取值。 如果使用一般平均法 ,經(jīng)過“平均”后將干擾平分到計算結(jié)果上 ,因此無法消除煙霧濃度采集的偏差。模式 1狀態(tài)定時器工作寄存器 TH TL1 是所有 16參與操作。 35 圖 主程序初始化流程圖 主程序初始化流程圖如圖 所示。本文主程序設(shè)計的傳感器預(yù)熱三分鐘 ,預(yù)熱同時 ,傳感器加熱絲故障檢測 ,使用軟件模式檢測傳感器加熱導(dǎo)線是否電纜斷線或接觸不良。單片機(jī)讓 控制制冷裝置的 繼電器動作，同時點亮紅色發(fā)光二極管。 報警溫度設(shè)定按鍵電路 31 圖 按鍵電路 報警溫度用按鍵 S2， S3， S4來 設(shè)置， S2 為調(diào)整鍵，按一次可調(diào)整報警上限溫度值，按兩次可調(diào)整報警下限溫度值，按三次數(shù)碼管恢復(fù)到正常溫度顯示。 液晶顯示電路 本系統(tǒng)的顯示部分采用 LCD1602字符顯示模塊，與采用數(shù)碼管相比，硬件連接和軟件調(diào)試上都由優(yōu)勢。 （ 2） 晶振采用 12MHZ。（說明：1為高電平、 0為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo) 和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。當(dāng) RS為高電平 RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)，當(dāng) RS為低電平 RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS和 RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址。 第 2腳： VDD接 5V正電源 。 (4) 在 DS18B20 溫度編程中 ,發(fā)送一個溫度轉(zhuǎn)換命令 ,程序?qū)⒖傄却祷匦盘?,一旦 DS18B20 接觸壞或斷 線 ,當(dāng)一個程序來讀取 DS18B20,將沒有返回信號 ,程序進(jìn)入死循環(huán)。測試中 ,當(dāng)使用常見的信號電纜傳輸長度超過五十米 ,讀取溫度數(shù)據(jù)就會發(fā)生錯誤。在 PL / M， C 和其他高級語言程序設(shè)計系統(tǒng)對 DS18B20 操作部分最好使用 C 語言。 （ 5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。 圖 DS18B20 寫時序過程 25 （ 1） 數(shù)據(jù)線先置低電平 “0” 。 （ 7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到 1 個狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 （ 3）將數(shù)據(jù)線拉低 “0” 。 對 DS18B20 閱讀時隙從主機(jī)把單總線拉低后 ,在 15 秒內(nèi)將不得不釋放單總線 ,為了讓 DS18B20 數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進(jìn)行等待，不然會使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時控制）。 （ 2） 延時（該時間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點） （ 3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0” 。所有的時序是將主機(jī)為主要設(shè)備 ,單總線設(shè)備作為從設(shè)備。由于單線只有一個根線 ,所以輸出接口必須三個狀態(tài)。