【正文】 20 電源變壓器降壓后變?yōu)橹绷鳎?流電壓直接供傳感器 MQ－ 2的加熱絲 HH工作，加熱絲給傳感器 MQ－ 2預(yù)熱一定時(shí)間后，才能正常檢測煙霧。 (2) ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 有模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和 A/D 轉(zhuǎn)換兩大部分組成。 CPU 取數(shù)時(shí)，發(fā)出 OE信號(hào)選通芯片內(nèi)部三態(tài)輸出緩沖器將數(shù)據(jù)輸出。 圖 DS18B20 與芯片連接圖 三、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 A/D 轉(zhuǎn)換器 的功能是將模擬量電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。上電后，由于電容的充電和反相門的作用，使 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平。 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖 所示。 斜 率 累 加 器計(jì) 數(shù) 器 1比 較預(yù) 置低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器= 0 溫 度 寄 存 器預(yù) 置高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器T x計(jì) 數(shù) 器 2= 0T 1T 2加 1停 止 圖 DS18B20 測溫原理圖 第三節(jié) 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件部分主要實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的測試工作，由煙霧傳感數(shù)據(jù)采集程序、溫度采集程序、聲光報(bào)警程序等三個(gè)部分組成。 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1） 光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。 ℃ ●零待機(jī)功耗 ●可編程的分辨率為 9～ 12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫 ●在 9位分辨率時(shí)最多在 ， 12位分辨率時(shí)最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 ●用戶可定義報(bào)警設(shè)置 ●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件 ●測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC校 驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 ●負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常 9 工作 以上特點(diǎn)使 DS18B20非常適用與多點(diǎn)、遠(yuǎn)距離溫度檢測系統(tǒng)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。對(duì) P2端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在 flash 編程時(shí)， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。空閑模式下， CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作?；谏?述要求，本設(shè)計(jì)選用 DS18B20 傳感器最為系統(tǒng)采集溫度信號(hào)用的傳感器。本系統(tǒng)包含以下幾個(gè)模塊： AT89S52單片機(jī)最小控制系統(tǒng)，以 DS18B20數(shù)字傳感器為核心的溫度探測模塊， A/D轉(zhuǎn)換模塊以及報(bào)警模塊。 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形式越來越靈活多樣，很難精確劃分為幾種固定的模式。這給客戶帶來一種安心和安全保障更好的生活。使得火災(zāi)研究進(jìn)入了科學(xué)化、系統(tǒng)化的軌道，并促進(jìn)了防火、滅火技術(shù)的進(jìn)步。不僅用了煙霧傳感器還用到了數(shù)字式溫度傳感器，這對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的精度更加的完善。以前，火災(zāi)的報(bào)警和控制都很落后，造成了巨大的損失。 作者簽名： 日 期： III 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保 存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 IV 摘 要 近年來全國火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，造成人、財(cái)、物的巨大損失。選用的 AT89C52 單片機(jī)，它具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，是目前同類技術(shù)中應(yīng)用最廣的，且其擴(kuò)展電路很廣泛。本世紀(jì) 70年代后期，開始出現(xiàn) — 門新興的多學(xué)科交叉應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué) —— 火災(zāi)科學(xué)，其中心內(nèi)容 是用現(xiàn)代高科技手段研究火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展和防治的機(jī)理和規(guī)律，為火災(zāi)防治提供新的思想、理論和方法。數(shù)字式的控制單元，具有 結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的煙霧報(bào)警器。是物理傳感技術(shù)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和管理、智能樓宇等技術(shù)的綜合集成，屬于高新技術(shù)。 4 第二章 火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 第一節(jié) 系統(tǒng)概述 本設(shè)計(jì)可以對(duì)外界溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和檢測，當(dāng)所測溫度高于臨界溫度時(shí)自動(dòng)報(bào)警。 二、 傳感器選型： 對(duì)于溫度傳感器的選型，要求傳感器的測溫精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾力好、可靠性高。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。 引腳號(hào)第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL邏輯電平。對(duì) P3端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口 使用。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。 DS18B20 性能特點(diǎn)： ●獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊 ● DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫 ● DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) ●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 ●溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時(shí)精度為177。 圖 封裝圖 、 圖 傳感器電路圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 10 圖 為 DS1820 的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、 64 位激光 ROM 單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式 RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的 TH和 TL 觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、 8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）發(fā)生器等七部分 。 12 減法計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入 ,減法計(jì)數(shù)器 1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù) ,如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫圖 2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，于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是 DS18B20 的測溫原理。復(fù)位電路電路采用按鍵復(fù)位方式，當(dāng)單片機(jī)復(fù)位引腳檢測到至少 24 個(gè)時(shí)鐘周期的高電平的時(shí)候會(huì)自動(dòng)復(fù)位系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)重新啟動(dòng)。開關(guān)復(fù)位可以在電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。 DS18B20 與芯片連接電路如圖 所示。 (3) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)（ START）：是由 CPU 提供給 ADC 芯片的，在正脈沖的下降沿轉(zhuǎn)換開始； (4) 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)（ EOC）：一旦啟動(dòng)轉(zhuǎn)換， EOC 立即變低，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC 輸出高電平，通知 CPU 轉(zhuǎn)換已結(jié)束 ； (5) 允許輸出信號(hào)（ OE）： ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在輸出鎖存器中，并沒有送入數(shù)據(jù)總線上。 1LSB，功耗： 15mW； ⑥工作電壓： +5V，參考電壓標(biāo)準(zhǔn)值 +5V； ⑦片內(nèi)無時(shí)鐘，一般需外加 640KHz 以下且不低于 100KHz 的時(shí)鐘信號(hào)。封裝好的氣敏元件有 6 只針狀管腳，其中 4個(gè)用于信號(hào)取出， 2個(gè)用于提供加熱電流。 它 的清除端是異步的。有超 前進(jìn)位功能。三端穩(wěn)壓器件 78/79 系列三端穩(wěn)壓器件是最常用的線性降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器， 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓器來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用 起來可靠 、方便，而且價(jià)格便宜。然后緊接著調(diào)用煙霧濃度采集模塊程序采集環(huán)境煙霧濃度。 寫數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號(hào)。 DS18B20初始化過程如圖 。 開 始D S 1 8 B 2 0 初 始 化跳 過 r o m 指 令是 否 初 始化 成 功 ？開 始 溫 度 轉(zhuǎn) 換 并 延時(shí) 5 5 0 u sD S 1 8 B 2 0 復(fù) 位匹 配 r o m 指 令R A M 操 作 讀 寄 存 器讀 取 溫 度 值結(jié) 束YN 圖？？ 溫度讀取程序流程圖 30 DS18B20 讀寫相關(guān)程序如下： Init_DS18B20(void)； //DS18B20 初始化程序 ds_read_byte()； //從 DS18B20 讀一個(gè)字節(jié) ds_write_byte(char bitval)； //向 DS18B20 寫一個(gè)字節(jié) get_temperature()； //從 DS18B20 讀取溫度值 三、 煙霧傳感數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì) 本課題中首先通過煙霧濃度傳感器 MQ2 將煙霧濃度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后采用 ADC0809 轉(zhuǎn)換芯將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過單片機(jī)進(jìn)行處理。所以 C、 B、 A 端全接地。 st=0。 } 四、 聲光報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì) 該部分程序控制 LED 的亮滅和蜂鳴器的報(bào)警，當(dāng)煙霧濃度和溫度兩個(gè)指標(biāo)有超標(biāo)時(shí)，程序通過點(diǎn)亮 LED 和使蜂鳴器報(bào)警。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(jì)工 作更加方便、高效。 三、測試結(jié)果 通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的測試，得到了以下驗(yàn)結(jié)果： ①通過上電運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。 英國每年發(fā)生 50000起以上的嚴(yán)重家庭火災(zāi)，其中大部分火災(zāi)造成人員 傷亡和重大的家庭財(cái)產(chǎn)損