【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?；馂?zāi)發(fā)生的頻率也越來(lái)越高，火災(zāi)報(bào)警器也隨之被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了這一煙霧監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。警、濃度顯示、溫度顯示等功能。低廉、智能化的煙霧報(bào)警器，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

　　

【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 (2) 在 DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛 DS18B20 超過(guò) 8個(gè)時(shí)鐘，就需要解決微處理器 的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 (3) 連接 DS18B20 的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。因此，在?DS18B20 進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。 (4) 在 DS18B20 測(cè)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(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20 時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。 本章小結(jié) 本章主要闡述了報(bào)警器的設(shè)計(jì)方案，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)的論述 。根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體要求，選擇了 MQ2 煙霧傳感器、AT89S52 單片機(jī)和 DS18B20 溫度傳感器。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第 3 章 系統(tǒng)的硬件電路 AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 圖 31 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 電源電路：向單片機(jī)供電。 AT89S52 單片機(jī)的工作電壓范圍為 — ， 所以通常給單片機(jī)外接 5V直流電源。連接方式為 ： VCC(40 腳） 接電源 +5V， VSS(20腳）：接 地端 。 時(shí)鐘電路： AT89C52單片機(jī)芯片內(nèi)部 設(shè)有一個(gè)由反向放大器構(gòu)成的振蕩器，XTAL1 和 XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時(shí)鐘可由內(nèi)部或外部生成，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接晶體振蕩器 Y，內(nèi)部振蕩電路就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。系統(tǒng)采用的定時(shí)元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振頻率選擇12MHZ， C C2的電容值取 30pF，電容的大小起頻率微調(diào)的作用。 復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)有多種 復(fù)位電路，本系統(tǒng)采用自動(dòng)復(fù)位（上電復(fù)位）與手動(dòng)復(fù)位方式 。當(dāng)上電時(shí)， C3 充電，電源經(jīng)過(guò)電容器 C3 加到 RESET 引腳，使單 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 片機(jī)復(fù)位；在正常工作時(shí)，按下復(fù)位鍵時(shí)單片 機(jī)復(fù)位。 煙霧信號(hào)采集及 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ADC0832是 NS(National Semiconductor)公司生產(chǎn)的串行接口 8位 A/D轉(zhuǎn)換 器，通過(guò)三線接口與單片機(jī)連接，功耗低，性能價(jià)格比較高，適宜在袖珍式的智能儀器儀表中使用。 其最高分辨可達(dá) 256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件連接和處理器控制變得更加方便。通過(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 其主要特點(diǎn)如下： 8位分辨率，逐次逼近 型，基準(zhǔn)電壓為 5V； 5V單電源供電； 輸入模擬信號(hào)電壓范圍為 0～ 5V； 輸入和輸出電平與 TTL和 CMOS 兼容； 在 250KHZ 時(shí)鐘頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32us； 具有兩個(gè)可供選擇的模擬輸入通道； 功耗低， 15mW。 ADC0832 有 DIP 和 SOIC 兩種封裝， DIP 封裝的 ADC0832 引腳排列如圖 32所示。 圖 32 ADC0832引腳圖 各引腳說(shuō)明如下： CS—— 片選端，低電平有效。 CH0， CH1—— 兩路模擬信號(hào)輸入端。 DI—— 兩路模擬輸入選擇輸入端。 DO—— 模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端。 CLK—— 串行時(shí)鐘輸入端。 Vcc/REF—— 正電源端和基準(zhǔn)電壓輸入端。 GND—— 電源地。 正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、 DO、DI。但由于 DO 端與 DI 端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO 和 DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832 未工作時(shí)其CS 輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端 置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK輸入 時(shí)鐘脈沖 ， DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第 1 個(gè) 時(shí)鐘脈沖 的下沉之前 DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第 3 個(gè)脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)見(jiàn) 表 31。 表 31 ADC0832通道選擇配置位 輸入形式 配置位 選擇通道 CH0 CH1 CHO CH1 差分輸入 0 0 + 0 1 + 單端輸入 1 0 + 1 1 + 如 表 31 所示，當(dāng)此 2 位數(shù)據(jù)為 “1” 、 “0” 時(shí)，只對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2位數(shù)據(jù)為 “1” 、 “1” 時(shí)，只對(duì) CH1 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2位數(shù)據(jù)為 “0” 、“0” 時(shí)，將 CH0 作為正輸入端 IN+， CH1 作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為 “0” 、 “1” 時(shí)，將 CH0 作為負(fù)輸入端 IN， CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。到第 3 個(gè)脈沖的下沉之后 DI 端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI 端則開(kāi)始利用 數(shù)據(jù)輸出 DO 進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第 4 個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由 DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉 DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第 11 個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第 11個(gè)字節(jié)的下沉輸出 DATA0。隨后輸出 8位數(shù)據(jù)，到第 19 個(gè)脈沖時(shí) 數(shù)據(jù)輸出 完成，也標(biāo)志著一次 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)束。 作為單通道 模擬信號(hào) 輸入時(shí) ADC0832 的輸入電壓是 0～ 5V 且 8 位分辨率 時(shí)的電壓精度為 。如果作為由 IN+與 IN輸入的輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行 IN+與 IN的輸入時(shí)，如果 IN的電壓大于 IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為 00H。 圖 33 煙霧采集及 A/D轉(zhuǎn)換電路 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 煙霧傳感器 MQ2將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的電壓信號(hào)，通過(guò)一個(gè)可變電阻來(lái)調(diào)節(jié)煙霧傳感器的靈敏度， 6 腳接 ADC0832 的 CH0 端，通過(guò) CH0 進(jìn)行單通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 ADC0832 的 1 腳接單片機(jī)的 引腳， 7腳 CLK 接 引腳， 5腳和 6 腳并聯(lián)接在 引腳上。由單片機(jī)通過(guò) 端口輸出低電平， ADC0832 開(kāi)始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 給 ADC0832 提供穩(wěn)定的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 溫度采集電路 圖 34 溫度采集電路 DS18B20 溫度傳感器的 1腳接地， 2腳數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的 ， 3腳接 VCC，為了確保 DS18B20 工作可靠， 2腳要接 10K 的上拉電阻。 LCD 顯示電路 本系統(tǒng)的顯示部分采用 LCD1602 字符顯示模塊， 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別。圖 35 為 LCD1602 顯示屏的引腳圖。 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)如下： 容量 :16 2 個(gè)字符 :— :() : : (W H)mm 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 35 LCD1602引腳圖 LCD1602 引腳功能說(shuō)明： 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳： VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì) 比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和 R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址， 當(dāng) RS為低電平 R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15腳：背光源正極。 第 16腳：背光源負(fù)極。 LCD 顯示屏在使用之前須根據(jù)具體配置情況初始化，初始化可在復(fù)位之后完成，過(guò)程一般如下 : （ 1）清屏。清除屏幕，將顯示緩沖區(qū) DDRAM 的內(nèi)容全部寫入空格。光標(biāo)復(fù)位，回到顯示器的左上角。地址計(jì)數(shù)器 AC 清零。 VSS VCC VO RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BLA BLK LCD1602 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 （ 2）功能設(shè)置。設(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)，根據(jù) LCD1602 與處理器的連接選擇（ LCD1602為雙行顯示）。設(shè)置字形大小。 （ 3）開(kāi) /關(guān)顯示設(shè)置?？刂乒鈽?biāo)顯示，字符是否閃爍等。 （ 4）輸入方式設(shè)置。設(shè)定光標(biāo)的移動(dòng)方向 以及后面的內(nèi)容是否移動(dòng)。 圖 36是 LCD1602 與單片機(jī)連接的電路圖 ： 圖 36 LCD顯示電路 其中，單片機(jī)的 ～ LCD1602的 7～ 14引腳相連，因?yàn)?AT89S52單片機(jī)的 P0口沒(méi)有上拉電阻，所以在它們中間接入 10K的排阻，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊傳輸。單片機(jī)的 ～ LCD1602的 4～ 6引腳相連，進(jìn)行寄存器的選擇及讀寫功能操作的選擇。 蜂鳴器報(bào)警電路 圖 37 蜂鳴器報(bào)警電路 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 本系統(tǒng)中采用蜂鳴器報(bào)警，由于單片機(jī)輸出電流較小，所以用三極管 S9013驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音。 單片機(jī)的 口連接三極管基極，當(dāng)檢測(cè)到火災(zāi)隱患時(shí)， 輸出高電平，三極管工作在放大狀態(tài)，電路導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警。 繼電器控制電路 圖 38 繼電器控制電路 本系統(tǒng)采用 9012 三極管驅(qū)動(dòng)繼電器工作，來(lái)控制 繼電器工作 ， 當(dāng)溫度低于設(shè)定的下限時(shí)， 或者 當(dāng)溫度高于設(shè)定的上限時(shí) ，或者當(dāng)煙霧濃度高于設(shè)置的煙霧報(bào)警等級(jí) 時(shí)， 單片機(jī) 控制 繼電器動(dòng)作，同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管 D2。 按鍵電路 報(bào)警數(shù)值 用按鍵 S2， S3， S4 來(lái)設(shè)置， S2 為調(diào)整鍵，按一下調(diào)整煙霧報(bào)警限值，按第二下調(diào)整溫度報(bào)警下限值 ，按 第三下調(diào)節(jié)溫度報(bào)警上限值，按第四下 取消光標(biāo)顯示，屏幕恢復(fù)正常顯示。 S S分別為減小鍵和增大鍵，和調(diào)整鍵配合使用。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 39 按鍵電路 本章小結(jié) 本章對(duì)煙霧報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，畫出了系統(tǒng)各部分的接線圖，為后面的系統(tǒng)軟 件設(shè)計(jì)奠定了硬件基礎(chǔ) 。分別設(shè)計(jì)了煙霧濃度采集電路、溫度采集電路、 LCD 顯示電路、蜂鳴器報(bào)警電路、繼電器控制電路和按鍵電路， 使我對(duì)各芯片的組成結(jié)構(gòu)、工作方式及實(shí)際應(yīng)用有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí) 和理解。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 主程序初始化流程圖 圖 41 主程序初始化流程圖 主程序初始化流程圖如圖 41所示。系統(tǒng)上電后， 程序開(kāi)始執(zhí)行初始化子程序。所謂初始化，是對(duì)將要用到 AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始化工作 狀態(tài)設(shè)定。 這部分實(shí)現(xiàn)的功能包括各種 I/O 口輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器初始化、允許某些中斷源和設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí) 等。 按鍵控制子程序流程圖 按鍵由于彈性作用的影響，在閉合及斷開(kāi)均有抖動(dòng)過(guò)程，從而使電壓也出現(xiàn)抖動(dòng)，所以在識(shí)別按鍵時(shí)要消除抖動(dòng)的影響。按鍵的識(shí)別方法采用掃描法，不同的按鍵控制不同的功能。 開(kāi)始 設(shè)置定時(shí)初值 50ms 設(shè)置定時(shí)器 0，選擇方式 1 打開(kāi)定時(shí)器 0 中斷允許 關(guān)閉蜂鳴器 打開(kāi)綠燈 是否保存報(bào)警初值 Y 結(jié)束 N 設(shè)定初值 大學(xué)本