【文章內(nèi)容簡介】 片的復(fù)位腳為9腳，所以復(fù)位電路接STC89C52RC的9腳，具體電路如下圖所示。當(dāng)采用的晶體頻率是6 MHZ時，可取C=22UF，R=1K；當(dāng)采用的晶體頻率為12MHZ時，可取C=10UF，R=。不過這都是最佳的組合，也可以有其它大小的電容電阻，只要符合電路要求就可以，如本文就采用22UF的電容和10K的電阻。圖43 復(fù)位電路 AT89C51與上位機的接口電路本次的串口通信的設(shè)計主要是考慮到其可擴展性進行設(shè)計的，由于滅火系統(tǒng)可能用于多點和網(wǎng)絡(luò)型的實時監(jiān)測，這對于數(shù)據(jù)的處理要求較高，需要接到上位機PC，為此我們設(shè)計了一個基于RS232的串口通信，以備擴展需要，下面就基于RS232的串口通信做簡單的介紹。RS232信號在正負(fù)電平之間擺動,在發(fā)送數(shù)據(jù)時,發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在+5V～+15V，負(fù)電平在5V～15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL電平，從開始數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇Y(jié)束，線上電平從TTL電平到RS232電平再返回TTL電平。接收器典型的電平在+3V～+12V與3V～12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2～3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳輸距離最大為約15m，最高速率為20kbps。RS232用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)規(guī)定不通，因此要用RS232總線進行串行通信時需外接電路以實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。在發(fā)送端用驅(qū)動器將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平，在接收端用接收器將RS232電平再轉(zhuǎn)換成TTL電平。MAX232內(nèi)部有電荷汞電壓轉(zhuǎn)換器，可將+5V電源變換成RS232所需的177。10V電壓，以實現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換，既符合RS232的技術(shù)，又可實現(xiàn)+5V單電源供電，所以MAX收發(fā)器電路給短距離串行通信帶來極大的方便。單片機有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和計算機之間可以方便 地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，計算機的串口是RS232 電平的，而單片機的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，采用專用芯片MAX232進行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。采用三線制連接串口，也就是說和計算機的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。電路如圖44所示，MAX232的第11腳和單片機的11腳連接，第12腳和單片機的10腳連接，第15腳和單片機的20腳連接。圖44基于rs232串口通信電路5自動滅火系統(tǒng)外接硬件系統(tǒng)本次報警部分分2個部分，一個是LED燈光的閃爍，一個是蜂鳴器的報警。LED報警：由2個不同顏色的二極管組成，，預(yù)警，即煙霧濃度指示燈，當(dāng)煙霧濃度不滿足測試值時便開始發(fā)光；，即溫度超過閥值便開始不停的閃爍（閃爍容易引起人們的注意），發(fā)出火災(zāi)警告。蜂鳴器報警下圖61為聲音報警部分的電路圖，通過簡單的三極管Q9014驅(qū)動電路和蜂鳴器構(gòu)成，其中一個電阻是偏置電阻，給三極管提供偏置電壓。這個電路的工作過程可簡單的描敘如下：驅(qū)動電路的輸入端與單片機的I/O口相連，當(dāng)I/O口輸出一個高電平，三極管Q的基極B得到高電平，三極管導(dǎo)通，電流從VCC經(jīng)集電極C流向發(fā)射極E，并流入蜂鳴器BP，這樣蜂鳴器BP得到工作電流而發(fā)出“滴滴”的提示音。圖51 蜂鳴器報警電路本部分由兩組構(gòu)成，一組用來作為初級階段的火災(zāi)驅(qū)動，一組作為下一階段的火災(zāi)驅(qū)動，具體的滅火設(shè)備和選用的物質(zhì)和現(xiàn)場緊密相關(guān)的。固態(tài)繼電器又名固態(tài)開關(guān)。是一種新穎的四端以弱控器的無觸點功率控制元件。一般施加輸入信號后其主控回路呈導(dǎo)通狀態(tài),無信號時呈阻斷狀態(tài),固態(tài)繼電器為一個四端組件:兩個輸入控制器,兩個輸出受控端。它由三部分組成:輸入控制部分、隔離部分及輸出受控部分。輸入控制部分一般由限流電阻或恒流電路及光電二極管組成。隔離部分一般由光電隔離器組成,也有用變壓器隔離的。輸出部分一般由光敏控制器、電壓過零控制器、驅(qū)動器、可控硅及阻容吸收部分組成,固態(tài)繼電器的如圖62所示。恒流電路發(fā)光二極管過零控制器光敏檢測器與門驅(qū)動器可控硅圖 52 SRR的結(jié)構(gòu)組成示意圖 固態(tài)繼電器特點(1) 輸入控制電壓低(3～14V) , 驅(qū)動電流小(3～15mA) , 輸入控制電壓與TTL 、DTL 、HTL 電平兼容,直流或脈沖電壓均能作輸入控制電壓。(2) 輸出與輸入之間采用光電隔離,可實現(xiàn)在以弱控強的同時,做到強電與弱電完全隔離,兩部分之間的安全絕緣電壓大于2kV , 符合國際電氣標(biāo)準(zhǔn)UL 的器件。(3) 輸出無觸點、無噪音、無火花、開關(guān)速度快。(4) 輸出部分內(nèi)部一般含有RC 過壓吸收電路,以防止瞬間過壓而損壞固態(tài)繼電器。(5) 有多種規(guī)格可選擇: 輸入有電阻限流直流、恒流直流、交流等類型。輸出有直流輸出方式和交流輸出方式。輸出額定電壓有(220～380V) 交流電壓及(30～180V) 直流電壓。交流輸出中有過零觸發(fā)型和非過零觸發(fā)型(移相型) 。(6) 過零觸發(fā)型固態(tài)繼電器對外界的干擾非常小。(7) 采用環(huán)氧樹脂全灌封裝,具有防塵、耐濕、壽命長等優(yōu)點。如下為圖63，當(dāng)AT89C51輸出為高電平信號時，經(jīng)過或非門后為低電平信號固態(tài)繼電器SSR 導(dǎo)通，使電磁閥開通，從而達到自動噴淋效果。相反，輸出為低電平信號時，經(jīng)過或非門為高電平信號，固態(tài)繼電器SSR 截止。圖53 SRR驅(qū)動電路按照燃燒原理，一切滅火方法的原理是將滅火劑直接噴射到燃燒的物體上?；蛘邔缁饎﹪姙⒃诨鹪锤浇奈镔|(zhì)上，使其不因火焰熱輻射作用而形成新的火點。以下為幾種常用的方法： 冷卻滅火法：這種滅火法的原理是將滅火劑直接噴射到燃燒的物體上，以降低燃燒的溫度于燃點之下，使燃燒停止。或者將滅火劑噴灑在火源附近的物質(zhì)上，使其不因火焰熱輻射作用而形成新的火點。 冷卻滅火法是滅火的一種主要方法，常用水和二氧化碳作滅火劑冷卻降溫滅火。滅火劑在滅火過程中不參與燃燒過程中的化學(xué)反應(yīng)。這種方法屬于物理滅火方法。隔離滅火法：隔離滅火法是將正在燃燒的物質(zhì)和周圍未燃燒的可燃物質(zhì)隔離或移開，中斷可燃物質(zhì)的供給，使燃燒因缺少可燃物而停止。具體方法有：把火源附近的可燃、易燃、易爆和助燃物品搬走；關(guān)閉可燃?xì)怏w、液體管道的閥門，以減少和阻止可燃物質(zhì)進入燃燒區(qū)；設(shè)法阻攔流散的易燃、可燃液體；拆除與火源相毗連的易燃建筑物，形成防止火勢蔓延的空間地帶。 窒息滅火法：窒息滅火法是阻止空氣流入燃燒區(qū)或用不燃燒區(qū)或用不燃物質(zhì)沖淡空氣，使燃燒物得不到足夠的氧氣而熄滅的滅火方法。具體方法是：用沙土、水泥、濕麻袋、濕棉被等不燃或難燃物質(zhì)覆蓋燃燒物；噴灑霧狀水、干粉、泡沫等滅火劑覆蓋燃燒物；用水蒸氣或氮氣、二氧化碳等惰性氣體灌注發(fā)生火災(zāi)的容器、設(shè)備；密閉起火建筑、設(shè)備和孔洞；把不燃的氣體或不燃液體（如二氧化碳、氮氣、四氯化碳等）噴灑到燃燒物區(qū)域內(nèi)或燃燒物上。目前市場上存在的滅火設(shè)備大多基于以上幾種滅火原理設(shè)計而成的，對于不同的場所和情況，我們可以靈活的安裝和選用滅火設(shè)備，以達到最佳的經(jīng)濟效益和滅火效果。 本次的顯示部分采用4位的七段共陰數(shù)碼管顯示，部分電路如51圖所示，通過P2端口提供段選信號來點亮各位和小數(shù)點， 、即每次輸出的數(shù)據(jù)送到個位、十位還是百位或是小數(shù)位，也就是動態(tài)顯示。七段數(shù)碼管有不同的尺寸，以適應(yīng)不同場合的需要。它的七個顯示段可以獨立地控制發(fā)光或者熄滅，這樣一來不同段組合的就形成了不同的數(shù)字或者英文字母。所謂共陰就是7個數(shù)碼管的負(fù)極相連接到GND，而正極由我們來控制；共陽就是這7個發(fā)光二極管的正極相連，接到電源正極，而負(fù)極則是有我們來控制。在實際的應(yīng)用中選擇共陰或是共陽取決于設(shè)計的方便性，本次我們采用共陰。圖54 顯示電路鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機的主要手段。按鍵是一種常開型按鈕開關(guān)。平時(常態(tài)時)，按鍵的兩個觸點處于斷開狀態(tài)，按下鍵時它們才閉合(短路)。本次鍵盤采用最簡單的上拉電阻和開關(guān)與單片機接口相連，由于本次I/O端口的數(shù)目足夠，故直接與8個端口相連構(gòu)成8鍵組成的鍵盤系統(tǒng)，可參考總電路圖，其功用如下：啟動、停止、確認(rèn)、取消、數(shù)字加數(shù)字減設(shè)置、空白鍵(為了設(shè)計時可以做成4*2)。啟動與停止是通過中斷來實現(xiàn)的，分別接單片機的INT0和INT1，主要適用于人為的控制系統(tǒng)的運作，即啟動按下，不管外界的情況如何，SSR1 SRR2控制端輸出高電平，整個滅火設(shè)備進入工作狀態(tài)；設(shè)置鍵、確認(rèn)、取消、數(shù)字+數(shù)字1是用來調(diào)節(jié)溫度上限設(shè)定的閥值，即報警預(yù)設(shè)值的設(shè)定，初始狀態(tài)我們給它設(shè)定為70攝氏度，可以人為根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境來增減。CPU通過中斷響應(yīng)和隨機掃描兩種方式來獲取鍵盤的信號，然后轉(zhuǎn)到內(nèi)部的程序來執(zhí)行相應(yīng)的步驟，具體的可參考程序流程圖部分6自動滅火系統(tǒng)軟件設(shè)計介紹軟件流程是程序編寫的核心，也是整個控制系統(tǒng)工作的核心思想，因此一個合理有效的流程構(gòu)思顯得尤為重要。主程序的主要功能是負(fù)責(zé)讀取煙霧濃度信號，溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20的當(dāng)前溫度值，同時通過掃描和中斷來調(diào)用鍵盤子程序達到閥值調(diào)整、故障人工操作等。如圖71為整個程序的主程序流程圖。圖61 主程序流程圖參照附錄的匯編程序做下簡單的部分原理解釋，系統(tǒng)初始化主要是對波特率的設(shè)置，單片機與上位機之間的傳輸是串口，因此需要一個8位的UART，對波特率設(shè)置是必須的；同時也對中斷的允許位進行了設(shè)定，中斷申請是靠外部的INTO和INT1輸入電平來決定，一旦提出了中斷申請，立馬轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷子程序SETUP和STOP。系統(tǒng)初始化完成后，轉(zhuǎn)去判斷煙霧輸入電平的高低，從而進行初步火災(zāi)的判斷，決定是否執(zhí)行啟動2路繼電器，無論怎樣都要轉(zhuǎn)去執(zhí)行溫度本分的信號采集和比較，這部分也是本次程序設(shè)計的核心和難點。DS18B20的初始化步驟如下：（1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。（2） 延時（該時間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點）（3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。（4） 延時750微秒（該時間的時間范圍可以從480到960微秒）。（5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。（6）延時等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時控制）。（7）若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要480微秒。（8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。接下來要進行的是DS18B20的寫操作如下為操作步驟：（1） 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。（2） 延時確定的時間為15微秒。（3） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。（4） 延時時間為45微秒。（5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。（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。（7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高。如下為DS18B20的讀操作步驟：（1）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（2）延時2微秒。（3）將數(shù)據(jù)線拉低“0”。（4）延時15微秒。（5）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（6）延時15微秒。（7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理。（8）延時30微秒。完成DS18B20溫度的讀取，然后與設(shè)定的上限值進行比較，決定是否啟動2路繼電器和相關(guān)的報警措施。同時要對鍵盤進行掃描，確定是否改變溫度上限值，可參考鍵盤子程序部分KEYWORK，主要能實現(xiàn)的內(nèi)容如下，按下設(shè)置鍵，開始進入溫度上限改變的程序，按+，個位會自動增加1，如果超過10，則執(zhí)行個位清零，十位+1,：按下，則個位會自動減1，如果個位數(shù)字為0，則執(zhí)行十位減1，個位數(shù)值變?yōu)?。接下來如果收到COFIRM，則設(shè)定的數(shù)值就成功了，若是DELE，則取消設(shè)置，保存原有的數(shù)值，轉(zhuǎn)到主程序繼續(xù)執(zhí)行。7結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計歷時3個月，期間各種查閱資料，詢問老師相關(guān)的前沿信息，終于在今天基本上完成所有的設(shè)計包括說明書的撰寫，心里異常的高心，在此先要感謝我的指導(dǎo)老師黎水平老師，再要感謝下平時相互討論的同學(xué)和學(xué)校方面的督促，在你們的幫助下，我才得以完成本次畢業(yè)設(shè)計。在拿到自動滅火這個課題時，首先要做的事就是對課題的任務(wù)，要求和條件進行仔細(xì)的分析和研究，找出關(guān)鍵問題，根據(jù)關(guān)鍵問題提出實現(xiàn)的原理和方法，并畫出原理框圖。原理方案確定好了之后就是細(xì)節(jié)部分的研究，這也是非常的復(fù)雜，單就傳感器的選擇就要考慮各種因素，加上本次的設(shè)計對場所的不定性要求，我盡量比較全面的考慮問題，以使整個系統(tǒng)有足夠強的擴展性，可以在多種場合有其一定程度的價值性。當(dāng)所有的因素的排除或考慮以后，先對電路圖進行了繪制，采用了Protel繪制的。后期主要是軟件方面的設(shè)計，由于本次傳感器的特性，軟件實質(zhì)是整個系統(tǒng)的核心。鑒于之前對于單片機的編程掌握程度不夠，這次設(shè)計之前大量的閱讀和查閱相關(guān)的程序，然后用匯編語言進行了本次軟件的編寫，再次也多虧了相關(guān)書籍的幫助。本次畢業(yè)設(shè)計使我對本專業(yè)有了個更加完美的認(rèn)識，更進一步的認(rèn)識到測控技術(shù)與儀器的研究領(lǐng)域，我想這期間的經(jīng)驗將對我以后工作生活學(xué)習(xí)產(chǎn)生不可磨滅的影響。參考文獻[1] C++串口通信與工程實踐[M].北京:人民郵電出版社,2008.[2]：機械工業(yè)出版,2003. [3] C51 應(yīng)用程序設(shè)計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2002.[4][M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.[5](第二版) [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000. [6]：電子工業(yè)出版社，2002.[7]：機械工業(yè)出版社,2002.[8]. 北京：高等教育出版社,2004.[9]. 北京：電子