【正文】 ...................................... 16 7 軟件流程圖及軟件設(shè)計 ................................................ 18 系統(tǒng)軟件流程圖 ................................................. 18 軟件程序設(shè)計 ................................................... 19 8 系統(tǒng)調(diào)試與改進(jìn) ...................................................... 19 結(jié)論 .................................................................. 23 參考文獻(xiàn) .............................................................. 24 附錄 1 ................................................................. 26 附錄 2 ................................................................. 27 附錄 3 ................................................................. 28 致謝 .................................................................. 56 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒論 概述 近年來，全國可燃?xì)怏w泄漏事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的人員傷亡和物力損失，隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災(zāi)發(fā)生的頻率越來越高。 因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。人類能夠?qū)疬M(jìn)行利用和控制，是文明進(jìn)步的一個重要標(biāo)志。在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。 作為和諧社會的一個重要組成部分和發(fā)展方向，家庭 CO 安全檢測、煤礦瓦斯安全檢測等可燃?xì)怏w監(jiān)測技術(shù)已成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。本作品實(shí)時監(jiān)測精度高，穩(wěn)定性好，低功耗工作等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于家庭，也可引用于工廠、礦井等各種場合。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量體積較小、能源受限，具有一定計算、存儲和無線通 訊能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，其綜合了傳感器、嵌入式、無線網(wǎng)絡(luò)、分布式信息處理等技術(shù)。該系統(tǒng)由多個終端節(jié)點(diǎn) (無線傳感器 )與匯集節(jié)點(diǎn)決定檢測區(qū)域的范圍，各終端節(jié)點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù) 通過自組織的多跳路由網(wǎng)絡(luò)傳送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)并將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，然后通過單片機(jī)處理（或者串行通信接口有線網(wǎng)絡(luò)，傳送至監(jiān)測預(yù)警終端服務(wù)器）由它來對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和報警處理。本氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)運(yùn)用無線傳輸技術(shù)，具有低功耗、低成本的優(yōu)勢， 主要應(yīng)用于家庭，也可引用 于工廠、礦井等各種場合。在目前中國許多冠名以高新技術(shù)的行業(yè)中，中國企業(yè)大多做的是下游的制造和服務(wù)，分取極少一部分的利潤，象消防報警產(chǎn)品那樣又擁有自我知識產(chǎn)權(quán)，又擁有大量市場的行業(yè)其實(shí)是很少的。由于中國的建設(shè)正在飛速發(fā)展，市場大的驚人， 難道這由中國發(fā)展帶來的成果只能由外國企業(yè)來瓜分？可幸的是中國企業(yè)抓住了機(jī)遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國家的科研院所，后是一批國營企業(yè)、民營企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國內(nèi)的技術(shù)和管理精英，花了十多年時間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國際水平，并且奪回了大部分國內(nèi)市場，使得現(xiàn)在大多國外產(chǎn)品只有招架之功，這是典型的自力更生，走自己的路。按照功能和技術(shù)指標(biāo)要求，采取“自頂向下”的方式開展設(shè)計工作： 1)擬定總體設(shè)計方案（硬件、軟件） 。 二、主要功能和設(shè)計要求 溫度檢測范圍： 50℃ ～ 100℃ ，檢測精度 ： 177。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 4 2 火災(zāi)報警器總體設(shè)計 火災(zāi)報警器組成 火災(zāi)報警器總體方案設(shè)計思想： 此次設(shè)計是針對于單片機(jī)原理及其應(yīng)用展開的。 我們把溫度作為輔助報警條件，當(dāng)監(jiān)測溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時即發(fā)生報警。 溫度檢測模塊：對給定環(huán)境進(jìn)行溫度測量?；馂?zāi)報警器具有實(shí)時監(jiān)測功能，實(shí)時監(jiān)測環(huán)境中的可燃 氣體濃度并且每隔一段時間監(jiān)測一下所放空間內(nèi)的溫度并在顯示屏上 顯示 溫度 。它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅 241，電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子，在電場的作用下各自向正負(fù)電極移動。煙霧傳感器廣泛應(yīng)用在城市安防、小區(qū)、工廠、 公司、學(xué)校、家庭、別墅、倉庫、資源、石油、化工、燃?xì)廨斉涞缺姸囝I(lǐng)域。 (2) 散射光式光電煙霧探測器 該探測器的檢測室內(nèi)也裝有發(fā)光器件和受光器件。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 7 觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。 2) 一氧化碳?xì)饷粼鞲衅?, 一氧化碳?xì)饷粼捎糜诠I(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃燒檢測報警。該傳感器常用于家庭和工廠的氣體泄漏裝置，適宜于液化氣、丁烷丙烷、 甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。因此， 我們采用 MQ2可燃?xì)怏w檢測 傳感器 ，此傳感器 在較寬的濃度范圍內(nèi)對可燃?xì)怏w有良好的靈敏度 ， 對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度較高 壽命長成本低驅(qū)動電路簡單，是一種非常實(shí)用的 氣敏式煙霧傳感器。 加熱功率 ≤900mW 測量電壓 ≤24V 工作條件 環(huán)境溫度： 20℃ ～ +55℃ 濕度： ≤95%RH 環(huán)境含氧量： 21% 貯存條件 溫度 : 20℃ ～ +70℃ 濕度 :≤70%RH 2)靈敏度調(diào)整 MQ2 型氣敏元件對不同種類、不同濃度的氣體有不同的電阻值。封裝好的氣敏元件有６只針狀管腳，其中 4個用于信號取出， 2個用于提供加熱電流。 2N 39 04Q 5112KR 5712KR 52R 5112KR 5412KR 561KR 5512KR 531N 41 48D 521N 41 48D 1512L E D 012L E D 122KW120KW2470uFC 5147uFC 52V C CS1756U 9B23148O p A m pU 9AP C 11234天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 4 溫度檢測電路設(shè)計 溫度傳感器 選型 溫度傳感器 （ temperature transducer） 定義： 利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。 C。 C，測溫精度為177。以 AD7817 型 5 通道智能溫度傳感器為例，它對本地傳感器、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時間分別僅為 27us、9us。 DS18B20 是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公 司繼 DS1820 之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。 在本次設(shè)計中選用 DS18B20 溫度傳感器 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 11 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20 的主要特性 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電 。 5） 溫范圍－ 55℃ ～ +125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177。 8） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力 。 2) GND 為電源地 。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。圖 3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1的預(yù)置值。當(dāng)單總線上所掛 DS1820超過 8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計時 要加以注意。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 5 報警顯示電路設(shè)計 報警電路設(shè)計 圖 51 報警系統(tǒng)電路圖 蜂鳴器俗稱喇叭，是廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品的一種元器件，它用于提示、報警、音樂等許多應(yīng)用場合。用戶可以通過程序控制 PD7 管腳的置低和置高來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。 LCD1602液晶顯示模塊（圖 52）具有體積小、功耗低、電路設(shè)計 （圖 53）簡單等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。 方案二：采用 NRF24L01 模塊 實(shí)現(xiàn)無線傳輸，價格便宜，單片軟件編程自由度大，也可編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯算法。接收時，工作電流只有 mA，多種低功率工作模式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設(shè)計更方便。推薦電壓 左右（ ）。掉電和待機(jī)模式時更低。接收數(shù)據(jù)時 ,首先將 NRF24L01 配置為接收模式，接著延遲 130μ s 進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。 CEC S NS C KM OS IM I S OIRQVDD VSSXC2XC1VD D_ P AVS SVDDAN T 2IREFAN T 1VDDVSSVSSDVDDnR F 24L 011 216M H zX11nFC822pFC133nFC710nFC911622KR 2A1 161MR 1AVDD123456 7 8 910111213141516171820 1922pFC2C3C4 HL1 HL2L3C5C6 圖 61 NRF24L01 工作原理圖 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 18 7 軟件流程圖及軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件流程圖 開始時，需要對其初始狀態(tài)復(fù)位，由煙霧傳感器 MQ2 檢測可燃?xì)怏w或煙霧濃度， 當(dāng)達(dá)到濃度范圍之內(nèi)，由無線傳輸模塊把數(shù)據(jù)傳給接收部分由單片機(jī)處理，并且發(fā)出報警 及顯示 。 int h = 0。 DDRA =0X00。 DDRD =0Xff。 SetRX_Mode()。//出示顯示內(nèi)容 PORTD=0X00。 LCD_write_char(15,0,RxBuf[4])。 if(h=32) { PORTD=0X00。 3）檢查系統(tǒng)線路是否有錯 線、開路、虛焊、短路。具有友好的交互界面、下拉菜單、快捷鍵和快速訪問命令列表等，使程序設(shè)計工作更加方便、快捷、高效。調(diào)試過程中，要不斷分析問題存在的可能原因，針對具體問題找尋具體解決辦法，在硬件和軟件程序間不斷改進(jìn)調(diào)試，從簡單開始一步步進(jìn)行下去直到最終功能實(shí)現(xiàn)為止。單獨(dú)運(yùn)用 MQ2 傳感器對可燃?xì)怏w進(jìn)行檢測 ， 當(dāng)達(dá)到 濃度范圍之內(nèi)，由無線傳輸模塊把數(shù)據(jù)傳 給接收部分由單片機(jī)處理，是否 發(fā)出報警 并顯示溫度和地址， 對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試 。在作品中是一對一無線傳輸，而在實(shí)際的環(huán)境需要多對一或多對多傳輸，那么就需要對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。該傳感器是對以烷類煙霧為主的多種煙霧有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。為提高響應(yīng)時伺，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，需要向煙霧傳感器持續(xù)供給 5V的加熱電壓。 在 研制 的 火災(zāi) 報警器的基礎(chǔ)上，可以再做適當(dāng)?shù)墓δ軘U(kuò)展，使 火災(zāi) 報警器的功能更加完善，安全 性更高，使用更加方便等。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機(jī)干擾，不 但最大限度地排除現(xiàn)場噪聲干擾，降低煙霧報警器誤報概率，而且易于在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)。= ~(1 PB5) define Read_24L01_MOSI PINB amp。 (1 PB7)。= ~(1 PB0) define Read_NRF24L01_IRQ PINB amp。 //本地地址 char RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]= {0x11,0x11,0x11,0x11,0x11}。 char SPI_RW(char data)。 char SPI_Write_Buf(char reg, char *pBuf, char uchars)。 void