【正文】 13 原度 高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時(shí)間極短等 LCD 顯示器難以超越的優(yōu)點(diǎn)，而且現(xiàn)在的 CRT 顯示器價(jià)格要比 LCD 顯示器便宜不少。 2） 耗電量低 LED 耗電相當(dāng)?shù)?，直流?qū)動(dòng)，超低功耗（單管 瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近 100%。 （ 1） 在較寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)可燃?xì)怏w有良好的靈敏度 （ 2） 對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度 較高 （ 3） 長(zhǎng)壽命、低成本 （ 4） 簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路即可 （ 5） 家庭用氣體泄漏報(bào)警器 （ 6） 工業(yè)用可燃?xì)怏w報(bào)警器 （ 7）便攜式氣體檢測(cè)器 可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置， 適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。溫度值可由測(cè)得的電阻值直接求出。電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。對(duì)于溫度傳感 器的選型，要求傳感器的測(cè)溫精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾力好、可靠性高。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （ 2）控制功能強(qiáng) 為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件 :分支轉(zhuǎn)移 6 能力， I/O 口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門(mén)的控制功能。 工作電壓： 220 伏或 110 伏 環(huán)境溫度 ：零下 10 度到零上 45 度 靜態(tài)電流：小于 15 毫安 檢測(cè)煙霧的濃度： % 檢測(cè)溫度范圍： 0100℃（177。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)僅火災(zāi)探測(cè)報(bào)警產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)就已超過(guò) 100 家，在國(guó)內(nèi)銷售產(chǎn)品的國(guó)外生產(chǎn)廠商也有 30 余家。以 AT89C52 單片機(jī)和 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器及數(shù)字式溫度傳感器為核心設(shè)計(jì)的火災(zāi)報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)障自診斷、報(bào)警限設(shè)置、延時(shí)報(bào)警及等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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，具有一定的實(shí)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)每年安裝投入使用的探測(cè)器總量約為 400 萬(wàn)只，市場(chǎng)占有率為 75%。 ℃）完成方案設(shè)計(jì)及論證、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì) 。 （ 3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為 ～ ， 而工作電流僅為數(shù)百微安。 （ 3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備?；谏鲜鲆?，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。 （ 8） 掉電保護(hù)功能。 （ 5）輸出線性好。 靈敏度調(diào)整 ： MQ2型氣敏元件對(duì)不同種類、不同濃度的氣體有不同的電阻值因此，在使用此類型氣敏元件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的。一般來(lái)說(shuō) LED 的工作電壓是 ，工作電流是 ；這就是說(shuō)，它消耗的電能不超過(guò) ，比傳統(tǒng)光源節(jié)能 80%以上。 但是它具有輻射，對(duì)人體有害。 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 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)AT89C52 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，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN 信號(hào)。當(dāng)然。單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖 34 所示。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)?RL值。 （ 6）可編程分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。C 0000 0101 0101 0000 0550h +176。 的讀操作 （ 1）將數(shù)據(jù)線拉高“ 1”。 （ 2）延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)）。 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 。 （ 4）延時(shí) 750 微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從 480 到 960 微秒）。 （ 3）將數(shù)據(jù)線拉低“ 0”。C 0000 0000 1010 0010 00A2h +176。 （ 8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字信號(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。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。傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫 (SnO2)。不能太大。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)。 P3 口： P3 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) P0 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 可以做鍵盤(pán)的有：獨(dú)立式按鍵，矩陣式按鍵，獨(dú)立式鍵盤(pán)主要用于按鍵較少的場(chǎng)合，矩陣式鍵盤(pán)主要用于按鍵較多的場(chǎng)合，也稱行列式鍵盤(pán)。它為固體冷光源，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，使用壽命可達(dá) 6萬(wàn)到 10 萬(wàn)小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng) 10 倍以上。本設(shè)計(jì)采用了 A/D 轉(zhuǎn)換器 ，可以將多路模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，因而省略了多路開(kāi)關(guān)。如將另一端（即參考端）溫度保持一定（一般為 0℃），那么 回路的熱電動(dòng)勢(shì)則變成測(cè)量端溫度的單值函數(shù)。 DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構(gòu)建自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)，因此也就被設(shè)計(jì)者們所青睞。單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的 7 功能。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，以傳感器作為其測(cè)溫裝置，來(lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的智能化程度不及國(guó)外，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量與國(guó)外產(chǎn)品相比還 有一些差距。 參考文獻(xiàn) ............................................................ 51 附錄 1：基于煙霧檢測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)性能微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)原理圖 .............. 52 附錄 2：基于煙霧檢測(cè)火災(zāi)自動(dòng) 報(bào)警系統(tǒng)性能微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)程序清單 ........ 53 1 第 1 章 緒 論 課題研究的目的和意義 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是由觸發(fā)裝置、火災(zāi)報(bào)警裝置、火災(zāi)警報(bào)裝置以及具有其它輔助功能裝置組成的，它具有能在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量、火焰等物理量，通過(guò)火災(zāi)探測(cè)器變成電信號(hào)，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器，并同時(shí)顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位、時(shí)間等，使人們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時(shí)采取有效措施，撲滅初期火災(zāi)，最大限度的減少因火災(zāi)造成的生命和財(cái)產(chǎn)的損失，是人們同火災(zāi) 做斗爭(zhēng)的有力工具。外圍設(shè)備，結(jié)合單片機(jī) AD89C52 芯片控制電路，實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 中國(guó)消防電子報(bào)警行業(yè)經(jīng)歷了 20 多年的發(fā)展歷程，建立了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)，具備了一定的技術(shù)實(shí)力；加強(qiáng)了產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量體系認(rèn)證管理工作；技術(shù)引進(jìn)和消化、吸收相結(jié)合，加快了產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高，系列化產(chǎn)品增多，市場(chǎng)適應(yīng)能力增強(qiáng)；工程施工安裝隊(duì)伍擴(kuò)大，安裝質(zhì) 量不斷提高。 (如煙霧濃度過(guò)大或是溫度較高 )，能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào)，令值班人員到現(xiàn)場(chǎng)處理。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的 CPU。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能 力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 （ 5）一般采用便于安裝的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱（ 4U 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱較為常見(jiàn)） 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)作為其控制系統(tǒng)。 DS18B20的測(cè)量分辨率可通過(guò)程序設(shè)定 912位。在振動(dòng)小而適宜的環(huán)境下，可在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持 ℃以下的穩(wěn)定性 。 MQ2 半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈 敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想。而光的波長(zhǎng)決定光的顏色，是由形成 PN結(jié)材料決定的。 LCD缺點(diǎn)： 1） 價(jià)格相對(duì) crt 要高 ； 2） 可視角度較小，色彩不好 ； 3） 反應(yīng)速度慢，有拖影問(wèn)題 ； 4） 亮度和對(duì)比度不如 crt； 5） 分辨率固定，非標(biāo)準(zhǔn)分辨率下顯示效果差 ； 6） 維修費(fèi)用昂貴 ?？臻e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。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）。如有必要，可通過(guò)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。比如 12M 晶振。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵 K后松 開(kāi)，也能使 RST 為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作，復(fù)位電路 如圖 33 圖 33 復(fù)位電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)概述及原理圖 51 系列單片機(jī)最小系統(tǒng)包含 51 單片機(jī)芯片，復(fù)位電路和振蕩電路三個(gè)部分，本設(shè)計(jì)采用 AT89S52 單片機(jī)芯片，芯片有 40 腳，包含 32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 Vc 則是用于測(cè)定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻（ RL）上的電壓（ VRL）。 （ 4） 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)。表 35是 DS18B20 的溫度數(shù)據(jù)表。注意：在外部供電的方 式下， DS18B20 的 GND引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是 85℃。 （ 6）重復(fù)上（ 1）到（ 6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無(wú)限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。 （ 6）延時(shí) 15 微秒。C 1111 1111 1111 1000 FFF8h 176。 圖 39 DS18B20引腳 25 的 4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部份 （ 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。 3Ω 室溫 PH 加熱功耗 ≤ 900mW 表 32 環(huán)境條件 符號(hào) 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注 Tao 使用溫度 10℃ 50℃ Tas 儲(chǔ)存溫度 20℃ 70℃ RH 相對(duì)濕度 小于 95%RH O2 氧氣濃度 21%(標(biāo)準(zhǔn)條件 ) 氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特性 最小值大于２％ 表 33 靈敏度特性 符號(hào) 參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù) 備注 Rs 敏感體表面電阻 3KΩ 30KΩ (1000ppm 異丁烷 ) 探測(cè)濃度范圍 100ppm10000ppm 300ppm5000ppm 丁烷 5000ppm20210ppm 甲烷 300ppm5000ppm 氫氣 α(3000/1000) 異丁烷 濃度斜率 ≤ 標(biāo)準(zhǔn)工作條件 溫度： 20℃177。 1. 圖 35是傳感器典型的靈敏度特性曲線 。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)復(fù)位電路是指單片機(jī)的初始化操作。 晶振電路設(shè)計(jì) ，通常分成有源晶振和無(wú)源晶振兩個(gè)大類，無(wú)源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號(hào)電壓根據(jù)起振電路而定，允許不同 的電壓，但無(wú)源晶振通常信號(hào)質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需更換晶