【文章內(nèi)容簡介】 須經(jīng)過3個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令。最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500s，然后釋放，DSI8B20收到信號后等待16—60s左右，后發(fā)出60—240s的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。溫度采集模塊選用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，其可以與單片機(jī)I/O口直接連接，不需要外接A/D轉(zhuǎn)換模塊。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：①．獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；②．可通過數(shù)據(jù)線供電，～；③．溫度測量范圍為－55℃～＋125℃；④．℃；⑤．溫度以9位或12位A/D轉(zhuǎn)換。DS18B20采用3腳PR－35封裝，： DS18B20與單片機(jī)接口電路圖DS18B20的工作是由單片機(jī)軟件程序控制的，控制方法如下：①.復(fù)位操作：首先單片機(jī)應(yīng)向DS18B20輸送復(fù)位信號，將數(shù)據(jù)線拉低并保持480960us再釋放，然后由上拉電阻拉高1660us，最后再由DS18B20發(fā)出響應(yīng)低電平60240us就完成復(fù)位操作。②.寫操作：單片機(jī)先將數(shù)據(jù)線拉低1 us以上，再寫入數(shù)據(jù)。③.讀操作：讀數(shù)據(jù)之前，單片機(jī)應(yīng)先將數(shù)據(jù)線拉低，再釋放。DS18B20在數(shù)據(jù)線從高電平跳低后15us內(nèi)將數(shù)據(jù)送出，單片機(jī)在15us后讀取數(shù)據(jù)線。 MQ2型煙霧傳感器(1)工作原理半導(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。按敏感機(jī)理分類，可分為電阻型和非電阻型。半導(dǎo)體氣敏元件也有N型和P型之分。N型在檢測時(shí)阻值隨煙霧濃度的增大而減小；P型阻值隨煙霧濃度的增大而增大。半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類如表二所示。表二 半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類類型所利用的特性工作溫度代表性被檢測氣體電 阻 型電阻表面電阻控制器300～450176。C可燃性氣體體電阻控制器300～450176。C700176。C以上乙醇、可燃性氣體非電 阻型二極管整流特性室溫～200176。CHCO、乙醇晶體管特性150176。C HH2S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。當(dāng)處于200～300℃溫度時(shí)，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負(fù)離子吸附，使半導(dǎo)體中的電子密度減少， 從而使其電阻值增加。當(dāng)與煙霧接觸時(shí)，如果晶粒間界處的勢壘受 到該煙霧的調(diào)制而變化，就會引起表而電導(dǎo)率的變化。利用這一點(diǎn)就可以 獲得這種煙霧存在的信息。遇到可燃煙霧（如CH4等）時(shí)，原來吸附的氧脫附，而由可燃煙霧以正離子狀態(tài)吸附在二氧化錫半導(dǎo)體表面；氧脫附放出電子，煙霧以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使二氧化錫半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子密度增加，電阻值下降。而當(dāng)空氣中沒有煙霧時(shí)，二氧化錫半導(dǎo)體又會自 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)。這就是MQ2型燃性煙霧傳感器檢測可燃煙霧的基本原理。MQ2型傳感器的結(jié)構(gòu)圖如 ： MQ2型傳感器的結(jié)構(gòu)圖 (2) MQ2型傳感器的特性及主要技術(shù)指標(biāo) (A) MQ2型傳感器的一般特點(diǎn) (a) MQ2型傳感器對天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對烷類煙霧更為敏感。 (b) MQ2型傳感器具有良好的重復(fù)性和長期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間短，長時(shí)間工作性能好。 (c) MQ2型傳感器具有良好的抗干擾性，可準(zhǔn)確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息，例如酒精和煙霧等。 (d) 電路設(shè)計(jì)電壓范圍寬，24V以下均可，加熱電壓5177。 (B) MQ2型傳感器的基本特性 (a) 靈敏度特性 煙霧傳感器在最佳工作條件下，接觸同一種煙霧，其電阻值RS隨氣體濃度變化的特性稱之為靈敏度特性，用K表示：K=RS/R0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煙霧中的電阻值。雖然對于不同的煙霧，器件靈敏度特性K的值也會各有差異，但是它們都遵循同一規(guī)律，logRS = mlogC + n式中，m為器件相對煙霧濃度變化的敏感性，又稱煙霧分離能，對于煙霧，m值為1/2～1/3；C為檢測煙霧的濃度。n為與檢測煙霧，器件材料有關(guān)，并隨測試溫度和材料中有無增感劑而有所不同。 (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。這是因?yàn)闊熿F傳感器中的二氧化錫在不通電的狀態(tài)下會吸附空氣中的水蒸氣，當(dāng)再次通電時(shí)需要預(yù)熱幾分鐘使水蒸氣蒸發(fā)后，氣敏電阻才能正常工作。再通電工作時(shí)氣敏電阻值達(dá)到穩(wěn)定時(shí)所需要的時(shí)間，定義為初期穩(wěn)定時(shí)間。一般情況下，不通電時(shí)間越長，初期穩(wěn)定時(shí)間也越長，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。 (c) 加熱特性 半導(dǎo)體煙霧傳感器一般要在較高的溫度(200～450℃)下工作，所以需要對其加熱。由于傳感器一般工作在易燃易爆環(huán)境下，若加熱絲直接與電源相接，當(dāng)加熱絲局部短路造成器件過熱或放電時(shí)，可能引發(fā)事故。所以必須使用傳感器生產(chǎn)廠家推薦的加熱電壓，使其工作在較安全的范圍內(nèi)。MQ2型煙霧傳感器加熱電壓為5177。，加熱電阻為31177。3。當(dāng)加熱絲斷路時(shí)，由于熱惰性緣故，煙霧傳感器的氣敏特性并不立即消失，此時(shí)檢測必出現(xiàn)較大的誤差。為避免出現(xiàn)這種情況，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣敏元件的故障，需要設(shè)計(jì)加熱絲故障診斷報(bào)警電路。 (C) 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。；(d) 加熱功率：(P)約750mW ；(e) 靈 敏 度：以甲烷為例R0(air)/RS (%CH4)＞5 ；(f) 響應(yīng)時(shí)間：Tres＜10秒 ；(g) 恢復(fù)時(shí)間：Trec＜30秒 。(3) 煙霧檢測報(bào)警器工作原理 本論文中的煙霧檢測報(bào)警器以STC12C5A60S2單片機(jī)為控制核心，采用MQ2型電阻式半導(dǎo)體傳感器采集煙霧信息。 首先，傳感器送來的煙霧濃度對應(yīng)的微小的電壓信號經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號送入STC12C5A60S2單片機(jī)；然后，在STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換、濃度比較，對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成為對應(yīng)的十進(jìn)制濃度值；最后，將實(shí)際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出報(bào)警限，當(dāng)濃度處于正常狀態(tài)綠燈長亮，當(dāng)煙霧濃度超出設(shè)定的限定值時(shí)，發(fā)出聲音報(bào)警并伴隨紅燈閃亮。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。為提高響應(yīng)時(shí)間，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報(bào)警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一個(gè)5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時(shí)，進(jìn)行故障監(jiān)測。當(dāng)傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線或接觸不良時(shí)，進(jìn)行故障報(bào)警，發(fā)出聲光報(bào)警信號。當(dāng)然幾種狀態(tài)的報(bào)警信號是各不相同的。 MQ7型煤氣探測器MQ7氣體傳感器的氣敏材料，是用在清潔空氣中電導(dǎo)率低的二氧化錫(SnO2)。采用高低溫循環(huán)檢測方式。低溫（）檢測一氧化碳，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中一氧化碳?xì)怏w濃度增加而增大，高溫（）清洗低溫時(shí)吸附的雜散氣體。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化，轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。MQ7傳感器對一氧化碳的靈敏度高，這種傳感器可檢測多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。圖中縱坐標(biāo)為傳感器的電阻比（Rs/Ro），橫坐標(biāo)為氣體濃度。Rs 表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值；Ro 表示傳感器在1000ppm 氫氣中的電阻值，圖中所有測試都是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下完成的。： 傳感器典型的靈敏度特性曲線圖中縱坐標(biāo)是傳感器電阻比（Rs/Ro）。Rs表示在含100ppm 一氧化碳、各種溫/濕度下的電阻值；Ro表示在含100ppm 一氧化碳、20℃/65%RH下的電阻值溫/濕度的影響。受溫度、： 受溫度、濕度影響的典型曲線基本測試回路： 傳感器的基本測試電路該傳感器需要施加2個(gè)電壓：加熱器電壓（VH）和測試電壓（VC）。其中VH用于為傳感器提供特定的工作溫度。VC 則是用于測定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻（RL）上的電壓（VRL）。這種傳感器具有輕微的極性，VC 需用直流電源。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC 和VH 可以共用同一個(gè)電源電路。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)腞L值。MQ7氣敏元件的結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)A或B)，由微型Al2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，為了改善傳感器的選擇性，傳感器氣室用活性炭過濾層與外界隔開。加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號取出，2個(gè)用于提供加熱電流。門磁開關(guān)主要由開關(guān)和磁鐵兩部分組成，開關(guān)部分由磁簧開關(guān)經(jīng)引線連接。定型封裝而成；磁鐵部分由對應(yīng)的磁場強(qiáng)度的磁鐵封裝于塑膠或合金殼體內(nèi)。當(dāng)兩者分開或接近至一定距離后，引起開關(guān)的開斷從而感應(yīng)物體。 門磁開關(guān)圖在系統(tǒng)處于撤防狀態(tài)下，發(fā)生入侵險(xiǎn)情時(shí)，主人可以通過緊急求助按鈕向室內(nèi)、外人員進(jìn)行求助。人為觸發(fā)家庭內(nèi)部的入侵探測器、燃?xì)庑孤短綔y器與緊急求助按鈕，報(bào)警控制中心應(yīng)可實(shí)時(shí)接收到來自入侵探測器發(fā)出的報(bào)警信號，包括時(shí)間、區(qū)域及類別。報(bào)警信號應(yīng)能保持至手動(dòng)復(fù)位。緊急求助按鈕在緊急情況下或進(jìn)行系統(tǒng)功能檢測室使用。通過四位撥碼開關(guān)模擬成四個(gè)傳感器模塊實(shí)現(xiàn)“0”和“1”兩者高、低電平的變換，給單片機(jī)兩種不同的高、低信號，模擬傳感器的功能。 串口通訊模塊為了讓控制系統(tǒng)GSM900C模塊與計(jì)算機(jī)之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)相互傳遞，本系統(tǒng)都是采用MAX232芯片來實(shí)現(xiàn)。 MAX232管腳及內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖圖210的MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路，使用+5v單電源供電。它是一種把電腦的串行口RS232信號電平（10V，+10V）轉(zhuǎn)換為單片機(jī)所用到的TTL信號電平（0，+5V）的芯片。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路。由6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12V和12V兩個(gè)電源，提供給RS232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由11114腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/COMS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DP9插頭；DP9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R2IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/COMS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5V）。MAX232芯片的主要特點(diǎn)如下：（1）單5V電源工作。（2）兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器。（3）177。30V輸入電平。（4）低電源電流，典型值是8mA。（5）符合甚至優(yōu)于ANSI標(biāo)準(zhǔn) EIA/。（6）ESD保護(hù)大于MILSTD883標(biāo)準(zhǔn)的2000V。 串口通訊模塊電路目前RS232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至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，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS232是為點(diǎn)對點(diǎn)（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3～7kΩ。所以RS232適合本地設(shè)備之間的通信。在RS232的通訊標(biāo)準(zhǔn)中是以一個(gè)25針的接口來定義的，并在早期的計(jì)算機(jī)如PC機(jī)或XT機(jī)型上廣泛使用，但在AT機(jī)的以后機(jī)型上，實(shí)際均采用了9針的簡化版本應(yīng)用，現(xiàn)在所說的232通訊均默認(rèn)為9針的接口。 RS232的接口管腳圖串口通訊接口管腳說明。① TXD：數(shù)據(jù)輸出線；② RXD：數(shù)據(jù)輸入線；③ RTS：要求發(fā)送數(shù)據(jù)；④ CTS：回應(yīng)對方發(fā)送的RTS的發(fā)送許可，告訴對方可以發(fā)送；⑤ SG：信號線的接地線（嚴(yán)格的說是信號線的零標(biāo)準(zhǔn)線）；⑥ CD：載波檢出，用以確認(rèn)是否收到Modem的載波；⑦ RI：連到機(jī)器的接地線；⑧ DSR：告知本機(jī)在待命狀態(tài)；⑨ DTR：告知數(shù)據(jù)終端處于待命狀態(tài)。實(shí)際應(yīng)用中，在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備的通信時(shí)，通常在9針的基礎(chǔ)再簡化，只用其中的5這三個(gè)管腳進(jìn)行通信。這三個(gè)管腳分別是接收線、發(fā)送線和地線，在一般情況下即可滿足通訊的要求。 串口間的通訊接線方法值得注意的是，、3兩腳是交叉互聯(lián)的，因?yàn)橐粋€(gè)設(shè)備的發(fā)送線必須連接到另外一臺設(shè)備的接收線上，反之亦然。（1）串行通訊接口結(jié)構(gòu)隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，通信功能越來越顯得重要。這里所說的通信是指計(jì)算機(jī)與外界的信息交換。因此，通信既包括計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間，也包括計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的信息交換。由于串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并且可以借助現(xiàn)成的電話網(wǎng)進(jìn)行信息傳送，因此，特別適合于遠(yuǎn)距離傳輸。對于那些與計(jì)算機(jī)相距不遠(yuǎn)的人－機(jī)交換設(shè)備和串行存儲的外部設(shè)備如終端、打印機(jī)、邏輯分析儀、磁盤等，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。在實(shí)時(shí)控制和管理方面，采用多臺微機(jī)處理機(jī)組成分級分布控制系統(tǒng)中，各CPU之間的通信一般都是串行方式。所以串行接口是微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的接口。許多外設(shè)和計(jì)算機(jī)按串行方式進(jìn)行通信，這里所說的串行方式，是指外設(shè)與接口電路之間的信息傳送方式，實(shí)際上CPU與接