【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (d)加熱電壓： (VH)5177。 (e)回路電壓： (V c) 5~24V (f)取樣電阻： (RL) ~20K (g)靈 敏 度：以甲烷為例 R0(air)/RS (%CH4)＞ 5 火災(zāi)報(bào)警控制器整體設(shè)計(jì)方案 火災(zāi)報(bào)警控制器工作原理 本論文中的煙霧檢測(cè)報(bào)警器以 AT89S52 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，煙霧傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) AD0832 進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入單片機(jī)，溫度通過(guò)DS18B20 進(jìn)行采集，用 LCD 顯示溫度和煙霧濃度的級(jí)別，其中溫度報(bào)警的上下限值可以通過(guò)三個(gè)按鈕來(lái)設(shè)置。另外，還設(shè)置一個(gè)緊急呼叫按鈕，可以通過(guò)按此按鈕來(lái)緊急報(bào)警，也可以設(shè)置為無(wú)人狀態(tài)，用煙霧和溫度自動(dòng)報(bào)警。報(bào)警時(shí)繼電器工作，模擬 控制的工作。 火災(zāi)報(bào)警控制器的結(jié)構(gòu) 9 為了滿足國(guó)內(nèi)工業(yè)和其他易燃易爆場(chǎng)所煙霧安全需求 ,設(shè)計(jì)的可燃煙霧報(bào)警裝置應(yīng)不僅能工作在較寬的溫度范圍內(nèi) ,還應(yīng)該有故障自檢 ,顯示可燃煙霧濃度、延時(shí)報(bào)警功能 ,可以滿足計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和實(shí)時(shí)控制功能。目標(biāo)是在傳統(tǒng)的煙霧報(bào)警裝置的基礎(chǔ)上 ,盡量提高精度、縮小體積、降低成本。 報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示 ,系統(tǒng)以單片機(jī)為核心 ,結(jié)合外圍電路完成信號(hào)采集、集中顯示、狀態(tài)顯示、鍵盤輸入、聲音和閃光報(bào)警、故障自檢等功能。報(bào)警器以報(bào)警檢查的工作方式 ,兩級(jí)進(jìn)行報(bào)警值設(shè)定 ,并伴有不同的 光和聲信號(hào)。系統(tǒng)應(yīng)采用高性能單片機(jī) ,要求工作穩(wěn)定 ,測(cè)量精度高、普遍性、低功耗 ,保證報(bào)警器的精度和可靠性 ,最好是小體積 ,低成本 ,這樣有利于減少報(bào)警器的體積 ,降低報(bào)警器的成本。 單片機(jī)時(shí)鐘電 路復(fù)位電 路采集溫度電路采集煙霧電路按鍵電路L C D 顯示 圖 可燃性氣體檢測(cè)報(bào)警器結(jié)構(gòu)框圖 煙霧檢測(cè)報(bào)警器的主要技術(shù)指標(biāo) (1) 傳感器類型：半導(dǎo)體電阻式 (2) 檢測(cè)范圍： 0~100%LEL (3) 報(bào)警點(diǎn)設(shè)置：達(dá)到 20%LEL 開(kāi)始報(bào)警 (4) 報(bào)警準(zhǔn)確度：177。 5%LEL (5) 報(bào)警器工作方式：現(xiàn)場(chǎng)固定安裝，自然擴(kuò)散進(jìn)行采樣，長(zhǎng)年連續(xù)運(yùn)行 (6) 工作環(huán)境溫度： 檢測(cè)器 50176。 C~50176。 C；報(bào)警器 0176。 C~500176。 C 10 (7) 工作環(huán)境濕度：≤ 85%RH (8) 報(bào)警方式：煙霧泄漏聲光報(bào)警、自診斷故障報(bào)警 (9) 指示方式：數(shù)字顯示，可顯示被測(cè)煙霧 LEL%及設(shè)定報(bào)警限值 (10)響應(yīng)時(shí)間：≤ 30S (11) 輸出信號(hào)：可輸出與煙霧濃度對(duì)應(yīng)的 0~5V DC 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) (11) 工作電壓： AC220V177。 15%， 50177。 lHz (12)具備快速重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警功能，可區(qū)別煙霧的泄漏 和短時(shí)間的微量散失，防止誤報(bào)。 本章小結(jié) 本章主要闡述了煙霧報(bào)警儀的設(shè)計(jì) 方案，即傳感器的選型和報(bào)警器的設(shè)計(jì)。傳感器從種類、選定、工作原理、基本特性四個(gè)方面分別敘述。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求及使用環(huán)境、成本等因素選用的 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式煙霧敏感器件。并且從結(jié)構(gòu)、功能、技術(shù)指標(biāo)三方面對(duì)報(bào)警器進(jìn)行了詳細(xì)地論述，使其在較寬的溫度范圍工作，用于檢測(cè)空氣中煙霧或可燃性液體蒸汽的濃度。 該報(bào)警器會(huì)將煙霧濃度和溫度集中顯示在 LCD 上 ,當(dāng)空氣中的煙霧或可燃液體蒸氣濃度達(dá)到一定程度時(shí) ,報(bào)警器會(huì)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào) ,并作出有效的控制。反復(fù)測(cè)試和延遲報(bào)警 ,是防止誤報(bào)的有力措施 ,其中開(kāi)閥產(chǎn)生可燃煙霧微量損失 ,就很容易造成誤報(bào)。該系統(tǒng)可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制。 11 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)利用單片機(jī)采集溫度，溫度值精確到小數(shù)點(diǎn)一位， LCD 顯示溫度值，設(shè)置三個(gè)按鍵調(diào)整報(bào)警溫度值，當(dāng)溫度超出所設(shè)定的上下限范圍時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始報(bào)警，繼電器工作。 系統(tǒng)框圖 圖 總體設(shè)計(jì)方框圖 單片機(jī)的介紹 單 片 機(jī) 復(fù)位電路 報(bào)警電路 時(shí)鐘振蕩 溫度傳感器 LCD 顯示 蜂鳴器報(bào)警 12 該單片機(jī) 主要由以下幾部分組成： 40 個(gè)引腳， 4k bytes flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ) 器， 128 bytes 的隨機(jī)存儲(chǔ)器， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ i/o）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2 層中斷套中斷， 2個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 AT89S52 單片機(jī)是一個(gè)高性能低功耗的微控制器，內(nèi)置 8KB 可編程的閃存。該器件采用的是 Atmel 公司的高密度存儲(chǔ)技術(shù)，該指令與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 80C51 指令兼容。在芯片程序內(nèi)存允許重復(fù)在線編程 ,使程序中的內(nèi)存系統(tǒng)通過(guò) SPI 串行端口改寫(xiě)或重寫(xiě)。通過(guò)一般 8位 CPU 可以在線下載 Flash 集成在一個(gè)芯片上， AT89S52 成為一個(gè)高效的微 型計(jì)算機(jī)。它的應(yīng)用范圍廣泛 ,可以用來(lái)解決復(fù)雜的控制問(wèn)題 ,成本低。結(jié)構(gòu)關(guān)系圖如圖 所示。 13 圖 AT89S52 結(jié)構(gòu)框圖 14 圖 AT89S52 主要功能特性： （ 1）兼容 mcs51 指 令系統(tǒng) （ 2） 4k 可反復(fù)擦寫(xiě) (1000 次） isp flash rom （ 3） 32 個(gè)雙向 i/o 口 （ 4） 工作電壓 （ 5） 2個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 （ 6）時(shí)鐘頻率 033mhz （ 7）全雙工 uart 串行中斷口線 （ 8） 128x8bit 內(nèi)部 ram （ 9） 2個(gè)外部中斷源 15 （ 10）低功耗空閑和省電模式 （ 11）中斷喚醒省電模式 （ 12） 3 級(jí)加密位 （ 13）看門狗（ wdt） 電路 （ 14）軟件設(shè)置空閑和省電功能 （ 15）靈活的 isp 字節(jié)和分頁(yè)編程 （ 16）雙數(shù)據(jù)寄存器指針 按照功能， AT89S52 的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能 I/O 口、控制和復(fù)位等。 I/O 口 AT89S52共有四個(gè) 8位的并行 I/O口： P0、 P P P3端口，對(duì)應(yīng)的引腳分別是 ～ ， ～ ， ～ ， ～ ，共 32 根 I/O 線。每根線可以單獨(dú)用作輸入或輸出。 ① P0 端口，該口是八個(gè)雙向 I / O 端口并帶有上拉電阻 ,P0 口輸出緩沖區(qū)可以驅(qū)動(dòng)四個(gè) TTL 的輸入。當(dāng)端口寫(xiě)“ 1”時(shí) ,通過(guò)內(nèi)部上拉電阻變?yōu)楦唠娖?,此時(shí)可以用作輸入端口。 P0 口輸入端口使用 ,因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻 ,外部信號(hào)會(huì)輸出一個(gè)電流。在 Flash編程和校驗(yàn)時(shí) ,P0口接收低 8位地址。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ,P0口送出高 8 位地址 ,訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ,P0 口引腳的內(nèi)容 ,在整個(gè)訪問(wèn)期間都不會(huì)改變。在 Flash 編程和校驗(yàn)期間 ,P0 口也接收到高地址或一些控制信號(hào)。 ② P1 端口，該口是八個(gè)雙向 I / O 端口并帶有上拉電阻 ,P1 口輸出緩沖區(qū) 可以驅(qū)動(dòng)四個(gè) TTL 的輸入。當(dāng)端口寫(xiě)“ 1”時(shí) ,通過(guò)內(nèi)部上拉電阻變?yōu)楦唠娖?,此時(shí)可以用作輸入端口。 P1 口輸入端口使用 ,因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻 ,外部信號(hào)會(huì)輸出一個(gè)電流。在 Flash編程和校驗(yàn)時(shí) ,P1口接收低 8位地址。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ,P1口送出高 8 位地址 ,訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ,P1 口引腳的內(nèi)容 ,在整個(gè)訪問(wèn)期間都不會(huì)改變。在 Flash 編程和校驗(yàn)期間 ,P1 口也接收到高地址或一些控制信號(hào)。 另外， 與 可以配置成定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入端（ ）與定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入端 （ ），如表 所示。 16 表 P1口管腳復(fù)用功能 端口引腳 復(fù)用功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)算器 2 的外部輸入端） T2EX（定時(shí)器 /計(jì)算器 2 的外部觸發(fā)端和雙向控制） MOSI（用于在線編程） MISO（用于在線編程） SCK（用于在線編程） ③ P2 端口，該口是八個(gè)雙向 I / O 端口并帶有上拉電阻 ,P1 口輸出緩沖區(qū)可以驅(qū)動(dòng)四個(gè) TTL 的輸入。當(dāng)端口寫(xiě)“ 1”時(shí) ,通過(guò)內(nèi)部上拉電阻變?yōu)楦唠娖?,此時(shí)可以用作輸入端口。 P2 口輸入端口使 用 ,因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻 ,外部信號(hào)會(huì)輸出一個(gè)電流。在 Flash編程和校驗(yàn)時(shí) ,P1口接收低 8位地址。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ,P2口送出高 8 位地址 ,訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ,P2 口引腳的內(nèi)容 ,在整個(gè)訪問(wèn)期間都不會(huì)改變。在 Flash 編程和校驗(yàn)期間 ,P2 口也接收到高地址或一些控制信號(hào)。 ④ P3 端口，該口是八個(gè)雙向 I / O 端口并帶有上拉電阻 ,P3 口輸出緩沖區(qū)可以驅(qū)動(dòng)四個(gè) TTL 的輸入。當(dāng)端口寫(xiě)“ 1”時(shí) ,通過(guò)內(nèi)部上拉電阻變?yōu)楦唠娖?,此時(shí)可以用作輸入端口。 P3 口輸入端口使用 ,因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻 ,外部信號(hào)會(huì)輸出 一個(gè)電流。在 Flash編程和校驗(yàn)時(shí) ,P3 口接收低 8位地址。 表 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） 17 T1（定時(shí)器 1的外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 復(fù)位輸入端。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使其單片機(jī)復(fù)位 ?？撮T狗定時(shí)器（ Watchdog）溢出后，該引腳會(huì)保持 98 個(gè)振蕩周期的高電平。在 SFR AUXR（地址 8EH）寄存器中的 DISRTO 位可以用于屏蔽這種功能。 DISRTO位的默認(rèn)狀態(tài)，是復(fù)位高電平輸出功能使能。 。在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，這個(gè)輸出信號(hào)用于鎖存低字節(jié)地址。在對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，這條引腳用于輸入編程脈沖 PROG。一般情況下，ALE 是振蕩器頻率的 6分頻信號(hào)，可用于外部定時(shí)或時(shí)鐘。但是，在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器每次存取中，會(huì)跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。在需要時(shí)，可以把地址 8EH 中的 SFR 寄存器的 0位置為 “1” ，從而屏蔽 ALE 的工作；而只有在 MOVX 或 MOVC 指令執(zhí)行時(shí) ALE 才被激活。在單片機(jī)處于外部執(zhí)行方式時(shí)，對(duì) ALE 屏蔽位置 “1” 并不起作用。 程序存儲(chǔ)器允許信號(hào)。它用于讀外部程序存儲(chǔ)器。當(dāng) AT89S52 在執(zhí)行來(lái)自外部存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每一個(gè)機(jī)器周期 PSEN 被激活 2 次。在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的每次存取中， PSEN 的 2 次激活會(huì)被跳過(guò)。 。為了確保單片機(jī)從地址為 0000H～ FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器中讀取代碼，故要把 EA 接到 GND 端， 即地端。但是，如果鎖定位 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(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，這條引腳接收 12V 編程電壓 Vpp。 振蕩器的反相放大器輸入，內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 振蕩器的反相放大器輸出。 DS18B20 的介紹 DS18B20 的介紹 18 DS18B20 溫度傳感器是美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出的一個(gè)先進(jìn)的智能溫度傳感器 ,和傳統(tǒng)的熱敏電阻傳感器相比 ,它可以直接讀出測(cè)量溫度 ,并且可以根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9 ~ 12 數(shù)值的解讀方式。 TO－ 92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見(jiàn)圖 ，其引腳功能描述見(jiàn)表 。 圖 DS18B20 （底視圖） 表 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述 序號(hào) 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： ●獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； ●多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； ●無(wú)須外部器件； ●可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； ●零待機(jī)功耗； ●溫度以 9或 12 位數(shù)字； ●用戶可定義報(bào)警設(shè)置； ●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； ●負(fù)