【正文】 DS18B20 每一步操作都要遵循嚴格的工 作時序和通信協(xié)議。 基于 MSP430 單片機的室內煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 38 void FLASH_wb(char *pData char nValue) { PCTL3=0xA500。 是用來顯示數(shù)據(jù)， 分別與對應 LCD1602 的 D0— D7 相連接， P2 . 和 是用來控制數(shù)碼管的選通狀態(tài)。 （ 9） 第 16腳 是 背光源負極。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號。 查 LM386 的 datasheet，電源電壓 412V或 518V(LM386N4)；靜態(tài)消耗電流為 4mA；電壓增益為 20200dB；在 8 腳開路時，帶寬為300KHz；輸入阻抗為 50K；音頻功率 。 （ 2） 工作電壓范圍寬， 412v 或 518v。該系統(tǒng)的鍵盤設計是采用掃描方式實現(xiàn)的矩陣鍵盤。 報警模塊 采用 LM386 芯片，實現(xiàn)報警控制。 穩(wěn)壓電壓同時供控制電路 工作，接在繼電器、通電指示燈和風扇上。 （ 1） 靈敏度特性： 圖傳感器典 基于 MSP430 單片機的室內煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 16 型的靈敏度特性曲線 注：圖中縱坐標為傳感器的電阻比（ Rs/Ro），橫坐標為氣體濃度。并且，它具有靈敏度高、響應時間和恢復時間快、使用壽命長及價格低等優(yōu)點，成 為世界上產量最大、使用最廣的傳感器之一。通過集成的 IDE 開發(fā)環(huán)境，使用戶很容易調試程序。P P P5 與 P6。當懷疑檢測環(huán)境中存在這些物質時，經常對探頭進行標定，是必須且有效的辦法。任何物質，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。 SAW 傳感器輸出為準數(shù)字信號，因此可簡 便地與微處理器接口。大大提高氣體泄漏事故處置的工作效率和安全性，對于控制事故損失具有重要的作用。開發(fā)語言有匯編語言和 C 語言 。因而可使其在 1MHz 的時鐘條件下運行時，芯 片的電流最低會在 165μA 左右， RAM 保持模式下的最低功耗只有 。并且相應地調整了顯示存儲器在存儲區(qū)內的地址 ,為以后的發(fā)展拓展了空間。稱之為混合信號處理器，主要是其針對實際應用需求，把許多模擬電路，數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上。使用天然氣報警器是對付燃氣無形殺手的重要手段之一。 DS18B20 的應用范圍 .............. 錯誤 !未定義書簽。 33x 系列價格較高，比較適合于較為復雜的應用系統(tǒng)。一是從存儲器方面來說，將 RAM 容量大大增加，如 F1611 的 RAM 容量增加到了 10KB。 片內資源豐富 MSP430 系列單片機的各系列都集成了較豐富的片內外設。氣體傳感器作為 燃氣泄漏報警器 的信號采集部分，是儀表的核心組成部分之一。但這種氣體傳感器要通過電聚合過程來激活，這既耗費時間，又會引起各批次產品之間的性能差異。測量該電流即可確定氣體濃度。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時對疾病進行診斷治療（見熱像儀）；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進行監(jiān)視，可實現(xiàn)大范圍 的天氣預報；采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發(fā)動機 的過熱情況等。 MSP430F149 的組成 ? 基礎時鐘模塊，包括一個數(shù)控振蕩器 (DCO)、 一個高速晶體振蕩器 (最高 8MHz)和一個低速晶體振蕩器 (32768Hz）。 ? 使用中斷請求將 CPU從低功耗模式 下 喚醒 時間： 6us ? 快速的指令執(zhí)行時間。 12位 A/D 轉換用到 2 個參考電平，即 Vr+和 Vr ，作為轉換范圍的上 下 限和讀數(shù)的量程值和 0 值。 半導體氣敏傳感器的原理 當半導體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)時，氣體接觸半導體表面而被吸附，吸附的分子首先在表面自由擴散，失去運動能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產生熱分解而固定在吸附處。5% VH: 177。由于該系統(tǒng)采用 DS18B20 作為溫度采集傳感器，這部分電路就比較簡單了， 圖 25 為溫度采集電路。而整個系統(tǒng)采用 。依次將 、 、 設置為低電平來判斷該 行是否有輸入，如果沒有輸 入的話， 、 、 、 均為高電平，如果有輸入的話， 、 、 上為低電平 ，就會觸發(fā)中斷，進入中斷服務程序，獲得輸入數(shù) 據(jù)。第三級中的 T8和 T9 管復合成 PNP 型管，與 NPN 型管 T10 構成準互補輸出級。好處是： “＋ ”、 “－ ”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。 （ 3） 第 3 腳 VL 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度。 基于 MSP430 單片機的室內煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 35 （ 6） 指令 6：功能設置命令 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。該函數(shù)的功能是將一個 WOED 類型的數(shù)據(jù)寫 入到 FILASH 里面 。 //LCOK=0。這樣在沒有按鍵按下的情況下，該四個管腳的電平為高電平，如果有按鍵按下時，則相應的列線管腳為低電平，這時通過設置 、 、 、 為低電平觸發(fā)中斷方式，低電平就觸發(fā)中斷而進入中斷服務程序，從而基于 MSP430 單片機的室內煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 40 獲得輸入的數(shù)據(jù) 。 //ERASE=1。下面而給出主處理的流程圖，如圖 41所示。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍 ，高電平閃爍，低電平不閃爍。 本設計采用的是 LCD1602，他有很多優(yōu)點： （ 1） 顯示質量高 （ 2） 數(shù)字式接口 （ 3） 體積小、重量輕 （ 4） 功耗低 LCD1602 基本參數(shù) 及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光厚 ， 是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如 圖 310 所示： 基于 MSP430 單片機的室內煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 32 圖 310 LCD1602 尺寸圖 1602LCD 主要技術參數(shù) ? 顯示容量 :162個字符 ? 芯片工作電壓 :— ? 工作電流 :() ? 模塊最佳工作電壓 : ? 字符尺寸 :(WH)mm 引腳功能說明 1602LCD 采用標準的 14腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口 說明如 表 31 所示 : （ 1） 第 1腳 VSS 為地電源。非?？尚械姆椒ǎ簩⑸想姟⒌綦姇r間短的電源放到 +12V處，選擇上升相對較慢的電源作為 LM386 的 Vs，但不要低于 4V。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。將 設置為低電平，如果該行上有按 鍵按下 的話，則 、 、 或者 上為低電平 [10]，就會觸發(fā)中斷，基于 MSP430 單片機的室內煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 27 進入中斷服務程序，獲得輸入的數(shù)據(jù)。 電源及復位模塊 本模塊采用 TPS76033（ 低功耗 50mA 低壓降 (LDO) 穩(wěn)壓器 ）芯片實現(xiàn)， 如圖 32 所示： 圖 32 TPS76033 實物圖 電 壓電路：由于 MSP430F149 單片機的工作電壓一般是 ~,并且功率極低。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用美國 DALLAS 公司生產的單線 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20來采集溫度數(shù)據(jù)，作為 單片機 MSP430149 的溫度傳感器，該芯片有很多優(yōu)點，可把溫度信號直接轉換成串行數(shù)字信號供微機處理。 2℃ Vc:177。 響應時間均 ≤0 秒 。其中有 2個中斷向量，便 于處理各種定時中斷。在休眠條件下上作電流只有 。而在眾多半導體氣敏傳感器中，本設計選用 MQ2型氣敏傳感器，這種型號的傳感器具備一般半導體氣敏傳感器靈敏度高、響應快、抗干擾能力強、壽命長等優(yōu)點 。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。這些反應由針對被測氣體而設計的電極材料進行催化。高分子氣體傳感器根據(jù)氣敏特性主要可分為下列幾種： l)高分子電阻式氣體傳感器 該類傳感器是通過測量高分子氣敏材料的電阻來測量氣體的體積分數(shù)，目前的材料主要有歐菁聚合物、 LB膜、聚毗咯等。 控制系統(tǒng)的原理圖 本設計 的 控制系統(tǒng)主要包括五部分：采集模塊，鍵盤輸入模塊，電源及復位模塊，報警模塊，顯示模塊，具體結構如圖 21 所示。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（ AM）和五種低功耗模式（ LPM0~LPM4）。 TI 公司在 2020 年底和 2020 年期間又陸續(xù)推出了 F15x 和 F16x系列的產品。這個時期的 MSP430已經顯露出了它的特低功耗等的一系列技術特點，但也有不盡如人意之處。 MSP430F149 單片機 .................................... 11 MSP430F149 的組成 ............................... 11 MSP430F149 的特點 ............................... 12 MSP430F149 的定時器及轉換模塊 ................... 12 單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 ............ 錯誤 !未定義書簽。 其中選用 MQ2傳感器實現(xiàn)對氣體的檢測，具有靈敏度高、響應快、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且價格低廉，使用壽命長。 每一系列有 ROM 型（ C）、 OTP 型（ P）、和 EPROM 型（ E）等芯片。 TI 公司推出具有 Flash 型存儲器及 JTAG 邊界掃描技術的廉價開發(fā)工具 MSPFET430X110，將國際上先進的 JTAG 技術和 Flash 在線編程技術引入 MSP430。在 MSP430 系列中有兩個不同的時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（ FLL 和 FLL+）時鐘系統(tǒng)和 DCO 數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)所需 的控制電路，設計控制系統(tǒng)；控制電路主要由MSP430F149 單片機、 MQ2 氣敏傳感器、 LCD1602. 系統(tǒng)原理圖、方框圖和線路圖等。其工作原理是：氣敏材料在通電狀態(tài)下，可燃性氣體氧化燃燒或在催化劑作用下氧化燃燒，產生的熱量使電熱絲升溫，從而使其電阻值發(fā)生變化，測量電阻變化 從而測量氣體濃度。 （ 5） .電化學傳感器 電化學傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應并產生與氣體濃度成正比的電信號來工作。 紅外線傳感器包括光學系統(tǒng)、檢測元件和轉換電路。一般連續(xù)使用兩個月后應對傳感器進行量程校準，這種經常性對傳感器的維護，無形中加大了工作人員的工作量，同時增加了報警器的維護成本。 ? 2 位 200kbps 的 A/D 轉換器 ADC12，自帶采樣保持。 ? 串口通信模塊， USART0 USART1。其中電導控制型一般以金屬氧化物 半導體材料 如 SnO、 ZnO、 FeO 系為基體，加入合適的催化金屬和添加劑，采用燒結、厚膜或薄膜工藝制成。 Rs表示在 含 1000ppm 甲烷、不同溫 /濕度下 傳感器 的電阻值 Ro表示在含 1000ppm 甲 烷、 20℃ /65%RH環(huán)境條件 下 傳感器 的電阻值 表 傳感器的相關的參數(shù) （ 3） 規(guī)格： （ 4） 符號 參數(shù)名稱 技術條件 備注 Vc 回路電壓 ≤ 24V DC VH 加熱電壓 177。風扇產生吸力將煙霧吸入裝有活性炭過濾篩的殼體，先經過一層活性炭過濾后，再經過負離子發(fā)生器，從而除掉有害物質。 硬件電路圖 單片機的最小系統(tǒng)如圖 31 所示 ： 基于 MSP430 單片機的室內煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 23 圖 31 單片機最小系統(tǒng)電路 單片機電路作為整個系統(tǒng)的核心控制部分，主要完成與其他電路的接口，從而獲得數(shù)據(jù)進行處理，將處理的結果采用某種方式表現(xiàn)出來，比如顯示 或報警 。 圖 35 鍵盤輸入電路 該矩陣掃描鍵盤由行線和列線組成， 、 、 、 構成鍵盤的行線， 、 、 和 構成鍵盤的列線。 （ 4） 電壓增益可調， 20200。 下面介紹改進措施： （ 1） 通過接在 1 腳、 8 腳間的電容（ 1 腳接電容 +極）來改變增益，斷開時增益為 20dB。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會使截止