【導(dǎo)讀】強(qiáng)，利用單片機(jī)及其它外圍芯片實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警已成為可能，而且是一種發(fā)展趨勢(shì)。器，進(jìn)一步完善報(bào)警器的功能，提高可靠性，具有實(shí)際意義。因此本論文設(shè)計(jì)GSM家庭智。能防盜報(bào)警系統(tǒng)。用戶可以根據(jù)自己的需要和經(jīng)濟(jì)承受能力，購買相應(yīng)的模塊組合成滿意的家庭報(bào)。主模塊是系統(tǒng)的核心模塊，其它部分作為功能模塊。模塊的接口，并且將它們相應(yīng)的軟件驅(qū)動(dòng)程序存入主模塊之中，可以實(shí)現(xiàn)即插即用。萬年歷的功能，待機(jī)狀態(tài)顯示萬年歷和溫度，監(jiān)視室內(nèi)溫度，對(duì)火災(zāi)報(bào)警。

　　

【正文】 由同心圓構(gòu)成，但同心圓圓心不在透鏡單元內(nèi)。當(dāng)光線通過這些透鏡單元后，就會(huì)形成明暗相間的可見區(qū)和盲區(qū)。由于每一個(gè)透鏡單元只有 一個(gè)很小的視角，視角內(nèi)為可見區(qū)，視角外為盲區(qū)。任何兩個(gè)相鄰?fù)哥R單元之間均以一個(gè)盲區(qū)和可見區(qū)相間隔，它們斷續(xù)而不重疊和交叉，如圖 35 所示。這樣，當(dāng)把透鏡放在傳感器正前方的適當(dāng)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)的人體一旦出現(xiàn)在透鏡的前方，人體輻射出的紅外線通過透鏡后在傳感器上形成不斷交替變化的陰影區(qū)（盲區(qū)）和明亮區(qū)（可見區(qū)），使傳感器表面的溫度不斷發(fā)生變化，從而輸出電信號(hào)。也可以這樣理解，人體在檢測(cè)區(qū)內(nèi)活動(dòng)時(shí)，一離開一個(gè)透鏡單元的視場(chǎng)，又會(huì)立即進(jìn)入另一個(gè)透鏡單元的視場(chǎng)，（因?yàn)橄噜復(fù)哥R單元之間相隔很近），傳感器上就出現(xiàn)隨人體移動(dòng)的盲 區(qū)和可見區(qū)，導(dǎo)致傳感器的溫度變化，而輸出電信號(hào)。 菲涅爾透鏡不僅可以形成可見區(qū)和盲區(qū)，還有聚焦作用，其焦點(diǎn)一般為 5 厘米左右，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況或資料提供的說明調(diào)整菲涅爾透鏡與傳感器之間的距離，一般把透鏡固定在傳感器正前方 1~5 厘米的地方。 圖 35 菲涅爾透鏡 本設(shè)計(jì)采用 BISS0001 實(shí)現(xiàn)通過熱釋電紅外傳感模塊探測(cè)接近布防家居的人、物。BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它內(nèi)含運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延時(shí)定時(shí)器及參考電源?？梢院蜔後岆娂t外傳感器實(shí)現(xiàn)被動(dòng) 式熱釋電紅外延時(shí)開關(guān)， 通過與 BISS0001 芯片相連，人體紅外熱釋感應(yīng)模塊，根據(jù)紅外接收二極管的特性，通過判斷輸出電壓的范圍，來判斷、感知到一定范圍內(nèi)的人體發(fā)出的紅外線，該模塊河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 19 已集成其外圍電路，有三個(gè)對(duì)外接口，分別為電源、地線和信號(hào)線。上電后，芯片需要 1分鐘左右的時(shí)間初始化，期間會(huì)有 03 次高電平出現(xiàn)。采用持續(xù)感應(yīng)模式，當(dāng)感應(yīng)到熱源時(shí)，信號(hào)線輸出高電平，熱源消失后在一段延時(shí)后恢復(fù)到低電平。下次感應(yīng)到熱源時(shí)，再次出現(xiàn)高電平，可重復(fù)觸發(fā)。該模塊通過非門進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后與單片機(jī) （低電平觸發(fā)）引腳連接，使用 外部中斷方式控制單片機(jī)運(yùn)行。 溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼 封裝式，型號(hào)多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。 溫度傳感器簡(jiǎn)介 DSl8B20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位（二進(jìn)制）溫度讀數(shù)，指示器件 的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出，因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20 僅需一條線（和地線）。DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè) DSl8B20 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)，因此任意多個(gè) DSl8B20 可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。 DSl8B20 的測(cè)量范圍從 55176。C 到 +125176。C ，增量值為176。C ，可在 l s(典型值 )內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。 每一個(gè) DSl8B20 包括一個(gè)唯一的 64 位長的序號(hào)，該序號(hào)值存放在 DS18B20 內(nèi)部的ROM（只讀存貯器）中。開始 8 位是產(chǎn)品類型編碼（ DS18B20 編碼均為 10H）。接著的 48位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)。最后 8 位是前面 56 位的 CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）碼。 DS18B20中還有用于存儲(chǔ)測(cè)得的溫度值的兩個(gè) 8 位存貯器 RAM，編號(hào)為 0 號(hào)和 1 號(hào)。 1 號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)，如果溫度為負(fù) (176。C )，則 1 號(hào)存貯器 8 位全為 1，否則全為 0。 0 號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼， LSB(最低位 )的 1 表示 176。C 。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 2 就得到被測(cè)溫度值 (55176。C 到 125176。C )。每只 DS18B20 都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線，但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長：采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快。 溫度傳感器的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 20 圖 36 DS18B20 管腳圖 報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的外形及管腳排列如圖 36 所示。 DS18B20 引腳定義： (1)DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端 （在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 溫度傳感器工作原理 DS18B20 的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。 DS18B20 測(cè)溫原理：低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值，如圖 37 所示。 圖 37 18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 21 (1)光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用 是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 (2)DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)， S 為符號(hào)位，如圖 38 所示。 圖 38 DS18B20 溫度值格式圖 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0， 這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際 溫度。例如 +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃的數(shù)字輸出為 0191H，℃的數(shù)字輸出為 FE6FH， 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H，如表 32 所示。 表 32 溫度對(duì)應(yīng)表 溫度 二進(jìn)制代碼 輸出 +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0h +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550h +℃ 0000 0001 1001 0001 0191h +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2h +℃ 0000 0000 0000 1000 0008h 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000h ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8h ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5Eh ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6Fh 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90h 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 22 (3)DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。 (4)配置寄存 器 該字節(jié)各位的意義如下： TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是“ 1”， TM 是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要改動(dòng)。 R1 和 R0 用來設(shè)置分辨率，如表 33 所示（ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位）。 表 33 DS18B20 分辨率表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，其分配如表 34 所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第 0 和第 1 個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口 讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖 39 所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。表 34 是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。 表 34 DS18B20 暫存寄存器分布表 字節(jié)： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 寄存器： LS Byte MS Byte TH TL 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 校驗(yàn)值 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，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(duì) 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 500μs，然后釋放，當(dāng) DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～ 60μs 左右，后發(fā)出 60～ 240μs 的低河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 23 脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 表 35 ROM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820 溫度傳感器 ROM 中的編碼（即 64 位地址） 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼 ,訪問單總線上與 該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820 的讀寫作準(zhǔn)備。 搜索 ROM 0FOH 用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位 ROM 地址 .為操作各器件作好準(zhǔn)備。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響 應(yīng) . 表 36 RAM 指令表 指 令 代碼 功 能 溫度變換 44H 啟動(dòng) DS1820 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換， 12 位轉(zhuǎn)換時(shí)最長為 750ms（ 9 位為 ）。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。 讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM 中第 3 、 4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM 中。 重調(diào) EEPROM 0B8H 將 EEPROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 3 、 4 字節(jié)。 讀供電方式 0B4H 讀 DS1820的供電模式。寄生供電時(shí) DS1820發(fā)送“ 0 ”，外接電源供電 DS1820發(fā)送“ 1 ”。 測(cè)溫電路圖 DS18B20 的應(yīng)用電路 DS18B20 測(cè)溫系統(tǒng)具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線較少等優(yōu)點(diǎn)。下面就