【文章內容簡介】 P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PRDG30P31/TXD11P30/RXD10U1AT89C51 圖 2 AT89C51單片機 引腳圖 AT89C51單片機主要的工作特性 [5]： （ 1）內含 4KB的 Flash存儲器，擦寫次數(shù) 1000次； （ 2）內含 128字節(jié)的 RAM； （ 3）具有 32根可編程 I/O線； （ 4）具有 2個 16位可編程定時器； （ 5）具有 5個中斷源、 2級優(yōu)先權的中斷結構； （ 6）具有 1個全雙工的可編程串行通信接口； 9 （ 7）具有 1個數(shù)據(jù)指針 DPTR； （ 8）兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模 式； （ 9）具有可編程的 3級程序鎖定位； （ 10） AT89C51的工作電源電壓為 5（ 1+） V典型值為 5V； （ 11） AT89C51最高工作頻率為 24MHZ。 傳感器 介紹 為了能及時有效地發(fā)現(xiàn)火災，必須做好關鍵的第一步，即火災傳感器的選擇。經過對火災發(fā)展的過程分析，發(fā)現(xiàn)火災一般有 3個階段，即早期火災的陰燃、中期溫度上升階段和后期發(fā)光爆炸階段。若火災在陰燃階段，會產生大量的煙、少量的熱和很少量的光輻射；中期上升階段宜采用溫度傳感器；如果火勢進一步發(fā)展，就會產生很強的光輻射，此時宜采用感光傳感器進行 監(jiān)測 [6]。其中煙霧傳感器不僅可探測一般火情，對陰燃火的探測效果較好，主要用于火情早期各種燃燒的煙霧顆粒進行探測，這一點就彌補了溫度傳感器對陰燃火不敏感，響應速度慢以及不能區(qū)分是火災的熱還是環(huán)境或人為因素的熱等缺點。可以探知早期火災煙霧中的可燃氣體濃度，這樣就大大降低了各種環(huán)境因素的干擾，提高了報警的可信度。在倉庫的火災報警系統(tǒng)設計中只 探討 早期 和中期 火災的 報警系 統(tǒng)， 采用感煙、感溫傳感器相結合的方式。 MQ2煙霧傳感器 基于單片機的倉庫防火報警系統(tǒng)采用的是二氧化錫半導體氣敏材料的傳感器， 型號為 MQ2，這種傳感器是 N型半導體表面離子式。 MQ2煙霧傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫 (SnO2)。 給傳感器一個預熱電源（五伏直流電源），但溫度加熱到 200~300℃ 溫度時候，空氣中的氧氣被二氧化錫所吸附，氧氣變成負離子吸附在表面，這樣半導體中的電子就會減少，從而導電能力減弱，使電阻值增加。是利用這一點把煙霧的濃度的信息轉化成電信號， 當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時， 煙霧的濃度越大，電阻率就會變小電阻就減小 ， 導電率上升。 MQ－ 2煙霧傳感器可檢測出多種可燃性氣體，尤其對液化氣、 丙烷和氫氣的靈敏度高，對天然氣和其他可燃蒸汽的檢測也很理想，是一款適合多種應用的低成本傳感器 ,其顯著的優(yōu)點是在較寬的濃度范圍內對可燃氣體有良好的靈敏度 [6]。 MQ2煙霧傳感器實物圖及引腳圖如圖 3所示。 10 113366442255MQ2 圖 3 MQ2 煙霧傳感器實物圖及引腳圖 傳感器的特性及主要技術指標： （ 1） MQ2型傳感器的一般特點： ① 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。 ② MQ2型傳感器具有良好的重復性和長期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定 ,響應時間短，長時間工作性能好。 ③ MQ2型傳感器具有良好的抗 干擾性，可準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。 ④ 電路設計電壓范圍寬， 24V 以下均可；加熱電壓 5177。 （ 2） MQ2型傳感器的特性參數(shù)： ① 回路電壓： (Vc) 5~24V。 ② 取樣電阻： (RL) ~20K。 ③ 加熱電壓： (VH)5177。 ④ 加熱功率： (P)約 750mW。 ⑤ 靈敏 度：以甲烷為例 R0(air)/RS (%CH4)＞ 5。 ⑥ 響應時間： Tres＜ 10秒。 ⑦ 恢復時間： Trec＜ 30秒。 （ 3）引腳說明： ① A1或 A2為輸出的一端。 ② H為加熱接線段。 ③ B1或 B2為輸出另一端。 11 DS18B20 溫度傳感器 溫度傳感器使用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，它只有三個引腳，其精度可精確到，可進行環(huán)境溫度的測量。 DS18B20 是美國 Dallas 公司生產的單總線數(shù)字溫度傳感器，可將溫度信號直接轉換成串行數(shù)字信號供微處理器處理，而且可在一條總線上掛接多個 DS18B20 芯片，構成多點溫度檢測系統(tǒng)無需任何外加硬件 [7]。 是將溫度傳感器和信號調理電路集成在一塊芯片中，節(jié)省了外圍硬件，應用非常方便。 DS18B20 溫度傳感器可提供 9～ 12 位溫度讀數(shù)，讀取或寫入 DS18B20 的信息僅需一根總線，總線本身可向所有掛接的 DS18B20 芯片提供電源，無需額外電源 [8]。 DS18B20 能實用很寬泛的電壓，使用電壓范圍是 ~，可以測量的溫度范圍是 55℃ ～ +125℃ ，當溫度在10℃ ～ +85℃ 的范圍內它的精度為 177。℃ 。 DS18B20 的測溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關系，把溫度信號直接轉換為串行數(shù)字信號，通過內部計數(shù)器對受溫度影響的振蕩器周期的計數(shù)可實現(xiàn)溫度測量。 DS18B20溫度傳感器引腳圖如圖 4所示 GND I/O VDD 圖 4 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20引腳說明 （ 1） DQ是數(shù)字信號的輸出 /輸入端； （ 2） GND是電源接地； （ 3） VDD 是芯片電源供電的輸入端。 ADC0832 模數(shù)轉換器 A/D 轉換器的種類很多，就位數(shù)來分有 8 位、 10 位、 12 位、 16 位等。位數(shù)越高，其分辨率也越高，但價格也越貴。而就其結構而言，有單一的 A/D 轉換器，有內含多路開關的 A/D 轉換器?；趩纹瑱C的倉庫火災報警系統(tǒng)設計選用的是 ADC0832 模數(shù)轉換器。 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉換芯片，其最高分辨可達 256 級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5VDS18B20 1 2 3 12 之間。芯片轉換時間僅為 32μS，工作頻率是 250KHZ。有兩個輸入模擬量的通道，有兩個數(shù)據(jù)的輸出能夠對數(shù)據(jù)進行校驗，這樣能把轉換的數(shù)據(jù)誤差率降低。芯片的轉換速度也比較快而且穩(wěn)定。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端， 能夠很方便的選擇通道。 ADC0832 的引腳圖如圖 5 所示。 CSGNDCH1CH0Vcc/VEFCLKDODI 圖 5 ADC0832 模數(shù)轉換芯片引腳圖 芯片接口說明 ： （ 1） CS：片選使能，低電平芯片使能 （ 2） CHO：模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用 （ 3） CH1：模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用 （ 4） GND：芯片參考零電位（地） （ 5） DI：數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制 （ 6） D0：數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出 （ 7） CLK：芯片時鐘輸入 （ 8） Vcc/REF：電源輸入及參考電壓輸入（復用） 4 系統(tǒng)硬件設計 單片機最小系統(tǒng) （ 1）晶振電路 晶振電路是給單片機工作提供時鐘信號的，芯片內部有一個高增益的反相放大器用于形成內部的振蕩器。引腳 XTAL1 是這個放大器的輸入端子， XTAL2 是這個放大器的輸出 端子。在片外的陶瓷諧振器或者是石英晶體作為反饋元件和放大器形成了一個自激振蕩器。 AT89C51 晶振電路使用的是石英晶體，電容選擇的是三十皮法。 （ 2）復位電路 復位電路的基本功能是：當系統(tǒng)得電的時候提供一個復位信號，當系統(tǒng)穩(wěn)定的時候 13 在撤銷復位信號。單片的有兩種復位方式，一種是手動按鈕復位，另一種是上電復位，本設計的復位采用的是手動復位。手動復位是在需要復位的時候按下按鈕使復位端子加上高電平，復位電路中 S1 為手動復位開關，電容 C3 可避免高頻諧波對電路的干擾。 AT89C51 單片機最小系統(tǒng)如圖 6 所示。 R1220ΩS112MHzY2C310ufC233pC133pp00p02p04p06p11p14p15p20p21p22p23p24p25p26p27p33p34p36p37EA/VPP31X119X218RESET9RD/P3717WR/P3616P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P101P112P123P134P145P156P167P1