【正文】 學(xué)友情深，情同兄妹。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。其他同志對(duì)本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，選用 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器。綠燈常亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃煙霧濃度極低。 輸入形式 配置位 選擇通道 CH0 CH1 CHO CH1 差分輸入 0 0 + 圖 ADC0832 引腳圖 陳元龍：基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì) 14 0 1 + 單端輸入 1 0 + 1 1 + 如表 ，當(dāng)配置位 2位數(shù)據(jù)為 0時(shí)，只對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。其主要特點(diǎn)如下： ● 8 位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為 5V； ● 5V 單電源供電； ● 輸入模擬信號(hào)電壓范圍為 0～ 5V； ● 輸入和輸出電平與 TTL 和 CMOS 兼容； ● 在 250KHZ 時(shí)鐘頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32us； ● 具有兩個(gè)可供選擇的模擬輸入通道； ● 功耗低， 15mW。 如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁 止ALE 操作。對(duì)端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。另外由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應(yīng)越 快，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間就越快。 （ b）初期穩(wěn)定特性 半導(dǎo)體煙霧傳感器在 不通電狀態(tài)存放一段時(shí)間后，再通電時(shí)，器件并不能立即投入正常工作。當(dāng)與煙霧接觸時(shí)，如果晶粒間界處的勢(shì)壘受 到該煙霧的調(diào)制而變化，就會(huì)引起表而電導(dǎo)率的變化。因此，本設(shè)計(jì)采用半導(dǎo)體煙霧傳感器作為報(bào)警器煙霧信息采集部分的核心。由于非碳?xì)浠衔镆兹紵熿F (如氫 )不吸收電磁譜中 IR 部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測(cè)量碳?xì)浠衔铮⒕哂凶钚〉慕徊骒`敏度，而且不受其它煙霧的腐蝕以及高濃度目標(biāo)煙霧的影響。高分子氣敏材料在遇到特定煙霧時(shí)，其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速 度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。 (c)利用電化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如電 流型煙霧傳感器、電勢(shì)型氣 體傳感器等。當(dāng)然目前而言，我們基本占據(jù) 的是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)外還剛啟動(dòng)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 火災(zāi)報(bào)警器的發(fā)展趨勢(shì) 二十多年前，中國(guó)的消防報(bào)警產(chǎn)品剛剛起步，無論產(chǎn)品技術(shù)含量、產(chǎn)品系 列完整性、使用性，還是社會(huì)影響程度都是相當(dāng)?shù)偷摹Ｓ纱丝梢?，傳感器的選型是非常重要的。 C~400176。未吸收的紅外光由光電探測(cè)器測(cè)量，產(chǎn)生一個(gè)正比于目標(biāo)煙霧濃度的差分信號(hào)。 半導(dǎo)體煙霧傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的煙霧傳感器，它具有靈敏度高， 響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。 C H H2S 表 半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類 本設(shè)計(jì)中采用的 MQ2 型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料，屬于表面離子式 N 型半導(dǎo)體。 K=RS / R0 (21) 式中， R0為煙霧傳感器潔凈空氣條件下的電阻值， RS 為煙霧傳感器在一定濃度的檢測(cè)煙霧中的電阻值。 （ 3） MQ2型傳感器的特性參數(shù) （ a）回路電壓： (Vc) 5～ 24V （ b）取樣電阻： (RL) ～ 20K （ c）加熱電壓： (VH)5177。作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 表 21 P3 口的第二功能表 陳元龍：基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì) 12 即使不訪問外部存儲(chǔ)器， ALE 仍以是時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此他可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。芯片具有端口引腳 第二功能 RXD(穿行輸出口 ) TXD(穿行輸入口 ) INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) WR(外部數(shù)據(jù)寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)讀選通 ) 20xx 級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK提供時(shí)鐘脈沖 ， DO/DI端則使用 DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。 SPI 串 行擴(kuò)展系統(tǒng)的主器件單片機(jī)，可以帶有 SPI 接口，也可以不帶 SPI 接口，但從器件必須具有 SPI 接口。 本論文在對(duì)煙霧傳感器和報(bào)警技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，全面比較國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)，合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。在此，我向身邊關(guān)心我的同學(xué)致以誠(chéng)摯的謝意！另外，系里的領(lǐng)導(dǎo)和老師也給了我必要的指導(dǎo)，我也向系和年級(jí)的領(lǐng)導(dǎo)們表示衷心的感謝！最后感謝學(xué)院對(duì)我這幾年的培養(yǎng)。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。從這里走出，對(duì)我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。 最后，我要特別感謝 我的導(dǎo)師劉望蜀 老師、 和研究生助教吳子儀 老師。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。 作者簽名： __________ 日期： ___________ 陳元龍：基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì) 22 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 在系統(tǒng)單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)上，采用了 STC89C52RC 單片機(jī)作為核心芯片，煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應(yīng)越快，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間 就越快。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。當(dāng)配置 2位數(shù)據(jù)為 0、 1時(shí)，將 CH0作為負(fù)輸入端IN， CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。 ● CH0， CH1—— 兩路模擬信號(hào)輸入端。 PSEN：程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT80C51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器（例如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時(shí)， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。 煙 霧 傳感 器A / D 轉(zhuǎn)換單片機(jī)狀 態(tài) 指示 燈聲 音 報(bào)警緊 急 按鍵 圖 煙霧傳感器檢測(cè)報(bào)警器結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)的選型 STC89C52RC 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) STC89C52RC 單片機(jī)是一款低功耗、低電壓、高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8KB（可經(jīng)受 1000 次擦寫周期）的 FLASH 可編程可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ EPROM），器件陳元龍：基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì) 10 采用 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)器（ NURAM）技術(shù)制造，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容，片內(nèi)的 FLASH 存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)編程器來編程。一般情況下，不通電時(shí)間越長(zhǎng)，初期穩(wěn)定時(shí)間也越長(zhǎng)，當(dāng)不通電存放時(shí)間達(dá)到 15 天左右時(shí)，初期穩(wěn)定時(shí)間一 般需要 5 分鐘左右。而當(dāng)空氣中沒有煙霧時(shí)，二氧化錫半導(dǎo)體又會(huì)自 動(dòng)恢復(fù)氧的負(fù)離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài)。按敏感機(jī)理分類，可分為電阻型和非電阻型。固體電解質(zhì)煙霧傳感器主要用于檢測(cè)無機(jī)煙霧，如O CO H Cl SO2 等。 (e) 電化學(xué)傳感器 電化學(xué)傳感器由膜電極和電解液封裝而成。 (3)常見煙霧傳感器簡(jiǎn)介 下面對(duì)工業(yè)上常用的幾種煙霧傳感器作簡(jiǎn)單介紹。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)。傳感器技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。 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)?？梢圆捎糜坝?、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?jī)?nèi)容。即由自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火、安全疏散誘導(dǎo)、系統(tǒng)過程顯示、消防檔案管理等組成一個(gè)完整的消防控制系統(tǒng)。單片機(jī)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 濾波處理，并對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于或等于某個(gè)預(yù)設(shè)值 (也就是報(bào)警限 )，如果大于則啟動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲音，反之則為正常狀態(tài)。但這種傳感器制造成本高，檢測(cè)煙霧范圍有限，在檢測(cè)環(huán)境污染領(lǐng)域中有優(yōu)勢(shì)。溫度的變化情況是目標(biāo)煙霧熱傳導(dǎo)率的函數(shù)，而對(duì)于一種給定的煙霧或汽化物，熱傳導(dǎo)率是它固有的物理特性。當(dāng)懷疑檢測(cè)環(huán) 境中存在這些物質(zhì)時(shí)，經(jīng)常對(duì)探頭進(jìn)行 標(biāo)定，是必須且有效的辦法。 C 700176。 陳元龍：基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì) 8 （ d）電路設(shè)計(jì)電壓范圍寬， 24V 以下均可；加熱電壓 5177。 3?。 FLASH 編程時(shí)， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 RST:復(fù)位輸入。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。但由于 DO端與 DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。圖 為 ADC0832 時(shí)序圖。本論文的主程序設(shè)計(jì)先對(duì)傳感器預(yù)熱三分鐘。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅 學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對(duì)我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝 他 耐心的輔導(dǎo)。郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。 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?jī)?nèi)容。自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程和進(jìn)度。 煙霧檢測(cè)報(bào)警器軟件流程及設(shè)計(jì) 本論文中，軟件解決的主要問題是