【文章內(nèi)容簡介】 間， P3 口還接收一些控制信號。 (2) RST 復(fù)位 端 口輸入引腳 。 當(dāng)外部輸入為高電平 時(shí)，單片機(jī)才能復(fù)位 。 當(dāng)外部輸入時(shí)低電平時(shí)，輸入是無效的。 表 22 P3端口引腳與復(fù)用功能表 端口引腳 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0的外部輸入） T1（定時(shí)器 1的外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） (4)PSEN 程序存儲器允許信號。 它用于讀外部程序存儲器。當(dāng) 單片機(jī) 在執(zhí)行外部存儲器的 程 序 時(shí)，每一個(gè)機(jī)器周期 PSEN 獎(jiǎng)被 被激活 2 次。在對外部數(shù)據(jù)存儲器的每次 讀 取中， PSEN 的 2 次激活 則 會被跳過。 (5)EA/Vpp 外部存取允許信號。 為了確保單片機(jī)從地址為 0000H～ FFFFH 的外部程序存儲器中讀取代碼，故要把 EA 接到地端。但是，如果鎖定位 是 1 被編程，則 EA 在復(fù)位時(shí)被鎖存。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部程序時(shí)， EA 應(yīng)接到 Vcc。在對 Flash 存儲器編程時(shí)，這條引腳接收 直流 12V編程 所需 電壓 Vpp。 (6)XTAL1 振蕩器的反相放大器輸入，內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 (7)XTAL2 振蕩器的反相放大器輸出 。 火災(zāi)報(bào)警探測器的分類和性能比較 本設(shè)計(jì)中，采用 一片 單片機(jī)與 多個(gè)傳感器 相結(jié)合的方式，將 傳感器轉(zhuǎn)換的 數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值比較， 單片機(jī)處理后 ，實(shí)現(xiàn) 對火災(zāi)的自動報(bào)警 。 火災(zāi)報(bào)警探測器的分類 目前火災(zāi)探測器的種類很多，按照不同的方式有不同的分類方法。 根據(jù)監(jiān)測的火災(zāi)特性不同，火 災(zāi) 傳感 器 大體 可分為感 溫 、感 光 、感 煙 、 可燃?xì)怏w 和 復(fù)合 等五種類型， 各個(gè) 類型又根據(jù)其工作原理的不同而分為若干種。 根據(jù)感應(yīng) 器 件的結(jié)構(gòu)不同，可 細(xì) 分為 ： （ 1） 點(diǎn)型火災(zāi)探測器。對警戒范圍中某一點(diǎn) 環(huán)境 的火災(zāi)參數(shù)做出響應(yīng) ； （ 2） 線型火災(zāi)探測 器。對警戒范圍中某一線路 環(huán)境 的火災(zāi)參數(shù)做出響應(yīng) 。 根據(jù)操作后是否能復(fù)位，可分為 ： （ 1） 可復(fù)位火災(zāi)探測器。在產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號的條件不再存在的情況下，不需要更換組件即能從報(bào)警狀態(tài)恢復(fù)到監(jiān)視狀態(tài)。根據(jù)復(fù)位的方式不同，又可分為以下三種： (a) 自動復(fù)位火災(zāi)探測器 ， 能自動地恢復(fù)到監(jiān)視狀態(tài) ； (b) 遙控復(fù)位火災(zāi)探測器 ， 通過遙控操作能恢復(fù)到監(jiān)視狀態(tài) ； (c) 手動復(fù)位火災(zāi)探測器 ， 通過手動調(diào)節(jié)能恢復(fù)到監(jiān)視狀態(tài) 。 （ 2） 不可復(fù)位火災(zāi)探測器 。 在產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號的條件不再存在的情況下，需調(diào)換組件才能從報(bào)警狀態(tài)恢復(fù)到監(jiān) 視狀態(tài)或動作后不能恢復(fù)到監(jiān)視狀態(tài)。 火災(zāi)探測器的性能比較 由于建筑物越來越高和越來越密集，這就要求系統(tǒng)能更準(zhǔn)確和更 及時(shí)地探測火災(zāi) 發(fā)生點(diǎn) ，并 同時(shí)進(jìn)行報(bào)警。這對系統(tǒng)的要求更高了，歸根到底是對火災(zāi)探測器提出了更高的要求。在設(shè)計(jì)火災(zāi)檢測模塊 時(shí)必須 要充分考慮火災(zāi)探測器的性能、建筑物的狀況、火災(zāi)的危害。以下就一些常用火災(zāi)探測器和應(yīng)用環(huán)境 作一 簡單的對比 。 （ 1）感煙探測器。感煙探測器 可 劃分為離子感煙探測器與光電感煙探測器，其中離子感煙探測器的優(yōu)點(diǎn)是有很 好的早期 火災(zāi) 報(bào)警功能，即使在環(huán)境 惡劣條件的樓房里也有 很好的探測效果，它一般應(yīng)用于高層建筑 或 者 空心花板或 者 地下室中，感煙探測器 僅 適 合用在火災(zāi) 早期，產(chǎn)生 較 大量的煙 霧 和少量的熱 汽，沒有甚至很少的 火焰輻射，但它 很大的缺點(diǎn)是 不能 嚴(yán)格 區(qū)分 出火災(zāi)信息與 廚房煙、水蒸氣 正常等信息，因此容易產(chǎn)生失誤報(bào)警的現(xiàn)象 。 （ 2）感溫探測器。感溫探測器可劃分為三種類型， 分 別為定溫式、差溫式和差定溫式 ， 使用 單一的感溫探測器 的檢測模塊，這個(gè)模塊靈敏度會不高，而且檢測測進(jìn) 度 很慢，致命的是對陰燃狀況沒有任何 響應(yīng)， 所以 誤報(bào)率 很 高。 （ 3）氣體探測器：氣體探測器適 合應(yīng)用于散發(fā)可燃?xì)怏w或者可燃蒸汽 的環(huán)境。 （ 4）紅外火焰探測器和紫外火焰探測器： 火焰能夠輻射紅外線，所以它 適合應(yīng)用在發(fā)生火災(zāi)時(shí)有強(qiáng)烈的火光輻射且要求做出快速相應(yīng) 的場合 環(huán)境 ， 但它也是有缺點(diǎn)的，對高溫物體表面有時(shí)也會做出反應(yīng)。從而產(chǎn)生誤報(bào)警的情況，會引起人們的恐慌。 從以上的介紹中，可以看出不管哪一種 火災(zāi)探測器都只是 有針對性的，有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。缺點(diǎn)可能會導(dǎo)致系統(tǒng)誤報(bào)警。所以我們在設(shè)計(jì)火災(zāi)檢測模塊時(shí)，一定要解決誤報(bào)警的情況。為了降低誤報(bào)警的情況，大致有以下幾條解決方案。 （ 1）設(shè)計(jì)并優(yōu)化探測器結(jié)構(gòu)，在不同的環(huán)境使用適合種類的探測器。 （ 2） 通過 設(shè)計(jì)合理的報(bào)警識別方法，通過測得的數(shù)據(jù)信息和大量實(shí)驗(yàn)參數(shù)先對比，判斷是否發(fā)生火災(zāi)。 （ 3）用多種探測器測檢測一點(diǎn)的參數(shù) ， 通過多組數(shù)據(jù)對比，來判斷是否發(fā)生火災(zāi)。這樣一來可以 降低誤報(bào)警。 依據(jù)上面介紹的幾種火災(zāi)傳感器，這個(gè) 設(shè)計(jì)主要采用溫度傳感器和煙霧傳感器來 同時(shí)檢測火災(zāi)，來達(dá)到降低誤報(bào)警 。 工作流程設(shè)計(jì) 火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)由火災(zāi)檢測模塊、液晶顯示模塊、聲光 報(bào)警模塊和單片機(jī)組成。工作流程圖如圖 24所示。 單片機(jī)是系統(tǒng)的核心部件，它負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)。它把火災(zāi)檢測模塊所測得數(shù)據(jù)處理，一方面把他送給液晶顯示模塊，通過 液晶顯示模塊的液晶顯示器顯示所測的溫度值和煙霧等級；另一方面是與設(shè)定值做比較，通過聲光報(bào)警模塊的反應(yīng)，可知道比較結(jié)果。 通過系統(tǒng)流程圖可知，這個(gè)系統(tǒng)利用火災(zāi)檢測模塊上的煙霧和溫度傳感器來同時(shí)檢測 周圍的環(huán)境 參數(shù)。系統(tǒng)工作開始時(shí)，要設(shè)定報(bào)警的溫度值和煙霧等級。系統(tǒng)正常工作時(shí)，溫度傳感器和煙霧傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境的參數(shù)， 一旦 監(jiān)測周圍的溫度或者 煙霧濃度超過設(shè)定值 時(shí) ， 單片機(jī)會對監(jiān)測模塊傳來的參數(shù)和預(yù)設(shè)的參數(shù)作比較。當(dāng)高于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警。當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)不會產(chǎn)生報(bào)警。系統(tǒng)繼續(xù)正常工作，實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境參數(shù)。 開 始I / O 口 初 始 化各 單 元 初 始 化讀 取 溫 度讀 取 煙 霧 濃 度對 溫 度 、濃 度 判 斷聲 光 報(bào) 警 聲 光 報(bào) 警聲 光 報(bào) 警液 晶 狀 態(tài) 顯 示都不過限溫度過限結(jié) 束濃度過限都過限 圖 24 火災(zāi)自動報(bào)警流程圖 3 系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 本章介紹火災(zāi)報(bào)警 報(bào)警系統(tǒng)的 各個(gè) 硬件功能模塊設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn)。 火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的硬件部分共分為四部分：火災(zāi)檢測模塊、液晶顯示模塊、聲光報(bào)警模塊和電源模塊。 火災(zāi)檢測模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 根據(jù)火災(zāi)檢 測模塊提出的控制要求，介紹溫度傳感器、煙霧傳感器和相關(guān)選擇及其所選擇的傳感器的特性 。 傳感器 是火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)中的敏感 元件 。在 比 較小的 智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中，通常用 感 溫 、感 煙 、感光、復(fù)合和可燃?xì)怏w 傳感器。所常見的是感溫和感煙傳感器，即溫度 傳感器 和煙霧 傳感器。 溫度傳感器選用 DS18B20，煙霧傳感器選用 MQ2。下面分別介紹他們的特性及其原理圖。 1， 溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線元 件， 它具有線路簡單，體積小等特點(diǎn)，因此用它很容易組成一個(gè)測溫模塊 。在一根通信 線 路 上，可以掛 載很多 DS18B20 溫度傳感器， 使用 十分方便。它能直接輸 出串行數(shù)字信號，而且具有微型化 、功耗低、性能高、容易與單片機(jī)相連接和抗干擾等優(yōu)勢。像比較與以前生產(chǎn)的熱敏電阻 ，它不需要 經(jīng)過運(yùn)算放大，就可以 直接讀出被測 環(huán)境的溫度，并可依據(jù)實(shí)際需求 通過簡單的編程 編寫 來實(shí)現(xiàn) 多位的數(shù)字值讀取 ，而且從 DS18B20 讀出的數(shù)據(jù) 或?qū)懭?DS18B20 的數(shù)據(jù)僅需要一根 線 路 讀寫，DS18B20 的溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，所以不 需 要 額外電源。因此，使用DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性 高。 并且性價(jià)比很高。通過下面的數(shù)字式DS18B20 溫度傳感器 與 模擬式 AD590 溫度傳感器 比較 就可知。 如下 表 31。 DS18B20 是數(shù)字溫度傳感器，使用 DS18B20 線路簡單，編程容易，測量溫度精度雖然沒有 AD590 高，但是 AD590 還需要其它輔助電路，線路復(fù)雜，編程難度大。所以本設(shè)計(jì)選用 DS18B20 來做溫度傳感器。 DS18B20 主要性能指標(biāo)： (1)電壓試用范圍 寬，電壓范圍： ～ 。 (2)單 總線接口電路 ， DS18B20 溫度傳感器在與單片機(jī)組成系統(tǒng)時(shí)，只需要一條電纜線即可完成單片機(jī) 與 DS18B20 傳感器的雙向信息傳遞 ； (3)DS18B20 具有多點(diǎn)組網(wǎng)能力，數(shù) 個(gè) DS18B20 溫度傳感器通過并 聯(lián)在 一 個(gè)三線上，就可完成 組網(wǎng) 實(shí)現(xiàn) 多點(diǎn) 實(shí)時(shí) 測溫； 表 31 DS18B20與 AD590比較 器件選擇 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) AD590 線性優(yōu)良 性能穩(wěn)定 無需補(bǔ)償 抗干擾能力強(qiáng) 需要模擬轉(zhuǎn)數(shù)字電路 成本 較 高 精確度低 電路繁多 對線阻有要求 DS18B20 開發(fā)電路簡單 成本低 精度高 單總線可連接多個(gè)溫點(diǎn) 信號線距離遠(yuǎn) 測溫范圍小 (4)測量的參是數(shù)字溫度參數(shù) ， 不需要再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 以 一線總線 串行傳送給 CPU，同步傳輸 CRC校驗(yàn)碼。使模塊有很高 的抗干擾糾錯(cuò)能力。 (5)溫度范 圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時(shí)精度為177。 ℃； (6)DS18B20 在設(shè)計(jì)時(shí)不用添加其他元器件 ， DS18B20 溫度傳感器在生產(chǎn)時(shí)就把所需要的傳感元部件和轉(zhuǎn)換電路集成在一起了，它的形狀像三極管； (7)可編程 分辨率為 9～ 12位， 所對應(yīng)的可分辨溫度有四個(gè)等級，分別是℃、 ℃、 ℃和 ℃。能組成精度較高的測溫模塊 ； (8)在 9位分辨率時(shí) ，可最長耗時(shí) 可以 把溫度 值 轉(zhuǎn)換為數(shù)字 量 ，12位分辨率時(shí)，最長耗時(shí) 750ms 把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字 量 ， 而且 速度更快； 負(fù)壓特性： 即使當(dāng)電源極性反接 時(shí)，芯片不 不 會因 為發(fā)熱而燒壞 ，但 是無法正常工作。 引腳功能：如圖 31 所示。 圖 31 DS18B20引腳和 SOSI封裝圖 其中 ： （ 1） GND 為電源地； （ 2） I/O 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； （ 3） VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地） 圖 32 DS18B20接口電路圖 上圖 32 所示 的是 DS18B20 與單片機(jī)連接的原理圖 ，由于 DS18B20 是數(shù)字溫度傳感器，它的信號是數(shù)字信號，不需要 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，而且它與 AT89S52 采用的 是串行數(shù) 據(jù)傳送，所以直接連接到 AT89S52 的 I/O 接口 ， AT89S52 能夠直接讀出數(shù)據(jù)。 DS18B20 溫度傳感器 具有測 量 溫 度電路 簡單、 容易連接、測量精度較高、需要數(shù)據(jù)傳輸 線少等 其他優(yōu)勢 ，但在實(shí)際 設(shè)計(jì) 應(yīng)用中 ，以下幾個(gè)問題值得注意 。 （ 1）雖然硬件設(shè)計(jì)簡單，但軟件編寫比較繁瑣 ，由于 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸 采 用串行方式，所以 ，在對 它進(jìn)行軟件 編程 編寫時(shí)，一定要保證 時(shí)序 的正確 ，否則 單片機(jī)將不能讀取測量的 結(jié)果。在使用 C語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對 DS18B20 溫度傳感器的操作用，匯編語言進(jìn)行編 寫 。 （ 2）在 有關(guān) DS18B20溫度傳感器的大量 資料中 ，很難找到提到單總線上的 掛 載能力 ， 這會使我們誤以為單總線的掛載能力很強(qiáng) ， 甚至可以掛載無數(shù)個(gè)。其實(shí)則不然。單總線上 掛 載 超過 8個(gè) DS18B20 時(shí)，就需要 我們解決單片機(jī)的總線驅(qū)動問題。如果設(shè)計(jì)掛載數(shù)量較多時(shí)，那就一定要注意了 。 （ 3）連接 DS18B20 的 單 總線 的電纜長度不是無限的 。 大量的試驗(yàn)表明 ，當(dāng) 總線采用普通 電纜 時(shí)，其電纜長度最好不要超過 50米 ， 當(dāng)普通電纜選用超過 50米時(shí)，單片機(jī)很難讀準(zhǔn)測量值。當(dāng)總線 改為 帶屏蔽 雙絞線時(shí)， 在 150米內(nèi)的范圍內(nèi)可以正常通訊， 當(dāng)采用更為復(fù)雜的雙絞線 時(shí)，正常通訊距離 會更進(jìn)一步延長。 總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變 是造成這種情況的主要原因。所以 ，在用 DS18B20 設(shè)計(jì)遠(yuǎn)距離測溫模塊時(shí)， 要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 （ 4）在 DS18B20測溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS18B20 的返回信號，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不良或接線斷開，在程序讀這個(gè) DS18B20溫度傳感器時(shí)，將讀取不到信號，程序接著進(jìn)入死循環(huán)。 在進(jìn)行 DS18B20溫度傳感器硬件焊接 和軟件 程序編寫時(shí)時(shí)一定要高度的 重視。