【導(dǎo)讀】防盜，防火和防煤氣泄漏，室溫檢測，萬年歷等功能為一體的智能化小區(qū)安全報(bào)警系統(tǒng)，具有用按鍵調(diào)節(jié)時(shí)間和取消報(bào)警的效果。價(jià)格便宜的STC89C52單片機(jī)作為控制芯片。與單片機(jī)相連接的各種用于家庭安保的傳感。器用于家庭報(bào)警，收集各種報(bào)警信號，并送單片機(jī)進(jìn)行初步處理。主要包括MQ2氣體煙。霧傳感器、紅外光電開關(guān)和DS18B20溫度傳感器，通過LCD液晶顯示當(dāng)前時(shí)間及溫度，通過蜂鳴器和發(fā)光二極管對不同危險(xiǎn)信號報(bào)警。得到了廣泛的應(yīng)用。可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警器適用于各種可燃?xì)怏w泄漏探。測報(bào)警，既可獨(dú)立工作，也可方便地配合防盜報(bào)警器使用。因而，在小區(qū)住戶中具有良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

　　

【正文】 電壓（ V） 此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓比靜態(tài)時(shí)的電壓上升了 。說明了距離對煙霧濃度的影響是很大的。 （ 3） 距煙霧傳感器傳感頭 5cm 處用打火機(jī)對著傳感頭噴射其內(nèi)部氣體（主要成分是丁烷）。表 連續(xù)十次測得的此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓 Vout（ VRL）【動(dòng)態(tài)電壓】電壓值： 表 可燃?xì)怏w濃度與傳感器到火源距離之間的測量（ 10cm） 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 電壓（ V） 此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓比靜態(tài)時(shí)的電壓上升了 。 （ 4）距煙霧傳感器傳感頭 20cm處用打火機(jī)對著傳感頭噴射其內(nèi)部氣體（主要成分是丁烷）。表 為連續(xù)十次測得的此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓 Vout（ VRL）【動(dòng)態(tài)電壓】電壓值： 表 可燃?xì)怏w濃度與傳感器到火源距離之間的測量（ 100cm） 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 電壓（ V） 此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓比靜態(tài)時(shí)的電壓上升了 。說明煙霧濃度降低了。校準(zhǔn)電壓的時(shí)候應(yīng)該考慮這一點(diǎn)。 所以 傳感器距離火源的遠(yuǎn)近，對應(yīng)的煙霧濃度將會不一樣。距離遠(yuǎn)近，其在相同環(huán)境下煙霧濃度越大；距離越遠(yuǎn)，其在相同環(huán)境下煙霧濃度越小。所以必須要設(shè)置合適的煙霧濃度門限對應(yīng)的電壓值。 MQ2 煙霧傳感器對可燃?xì)怏w有著 很高的靈敏度，根據(jù)這一特性非常適合布置與廚房浴室等可燃?xì)怏w易溢出的地方。每次產(chǎn)生的煙霧和實(shí)時(shí)的環(huán)境不一樣可能導(dǎo)致測得的電壓不一樣，這是很正常的 。 MQ2 實(shí)際應(yīng)用中發(fā)熱是正常的。由于輸出的是模擬電壓 ， 所以必須要經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換才能與單片機(jī)相接。由于輸出電壓比較穩(wěn)定而且時(shí)間還比較長，完全不需要加采樣保持電路，而且 AD轉(zhuǎn)換器用最普通的就可以了。 AD的用法與操作程序因器件而異 。 由 LM393 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 比較器可以直接和單片機(jī)相連的。正常情況是輸出高電平，一旦檢測到煙霧將會輸出低電平 ， 單片機(jī)殼直接檢測 ， 該模塊具有可調(diào)比較電壓和輸出電 壓。 溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度 傳感器 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)。 芯片簡介 （ 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： V～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20 的雙向通訊。 （ 2） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如 一只三極管的集成電路內(nèi)。 （ 3） 測溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10℃～ +85℃時(shí)精度為177。 ℃。 可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。 （ 4） 在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 （ 5） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 （ 6） 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會因 發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 圖 DS18B20 外形及引腳 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 DS18B20 引腳定義 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。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。 圖 溫度傳感器原理圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào) 警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 I/O VDD 64 位ROM 和 單 線 接 口 高速緩存 存儲器 存儲器和控制器 8 位 CRC 生成器 溫度傳感器 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 電源檢測 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) (1)64 位 ROM ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個(gè) DS18B20 的 64 位序列號均不相同。 64 位 ROM 的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8＋X5＋ X4＋ 1）。 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。 DS18B20 中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用 16 位符號擴(kuò)展 的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號位。 DS18B20溫度值格式表 如下所示。 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 DS18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(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＋ ℃的數(shù)字輸出為 0191H，－ ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH。 表 DS18B20 溫度值格式表 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte 23 22 21 20 2 1? 2 2? 2 3? 2 4? bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 MS Byte S S S S S 26 25 24 （ 2） 高低溫報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個(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。 （ 3）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下表 所示。 表 配置寄存器結(jié)構(gòu) TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是“ 1”， TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)。 R1 和 R0 用來設(shè)置分辨率，如下表 46 所示（ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位）。 （ 4）高速暫存器是一個(gè) 9 字節(jié)的存儲器。開始兩個(gè)字節(jié)包含被測溫度的數(shù)字量 信息；第 5 字節(jié)分別是 TH、 TL、配置寄存器的臨時(shí)拷貝，每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新；第 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 8 字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼，可用來保證通信正確。高速暫存器 RAM 結(jié)構(gòu)圖如下表 所示。 表 溫度分辨率設(shè)置表 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 DS18B20 的工作時(shí)序 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始 化→ ROM 操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，如圖 （ a）（ b）（ c）所示。 表 DS18B20 暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 （ LS Byte） 0 溫度值高位 （ MS Byte） 1 高溫限值（ TH） 2 低溫限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 CRC 校驗(yàn)值 8 圖 （ a）初始化時(shí)序 主機(jī)控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機(jī)發(fā)一復(fù)位脈沖 (最短為 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 480us 的低電平 )，接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測到 I/O 引腳上的上升沿之后，等待 1560us 然后發(fā)出存在脈沖 (60240us 的低電平 )。 寫時(shí)間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。在 15us 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，就寫 1，如果為低電平，寫 0 就發(fā)生。在開始另一個(gè)寫周期前必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 讀時(shí)間片 :主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號。主機(jī)在讀時(shí)間片下降沿之后 15us 內(nèi)完成讀位。每個(gè)讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個(gè)讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 圖 （ b）寫時(shí)序 圖 （ c）讀時(shí)序 DS18B20 的 ROM命令 （ 1） Read ROM [33H] 這個(gè)命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼，惟一的序列號的 8 位 CRC碼。只有在總線上存在單只 DS18B20 的時(shí)候才能用這個(gè)命令。如果總線上有不止一個(gè)從機(jī)，當(dāng)所有從機(jī)試圖同時(shí)傳送信號時(shí)就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。 （ 2） Match ROM [55H] 這是個(gè)匹配 ROM 命令，后跟 64 位 ROM 序列，讓總線控制器在多點(diǎn)總線上定位一只特定的 DS18B20。只有和 64 位 ROM 序列完全匹配的 DS18B20 才能響應(yīng)隨后的存儲器操作。所有和 64 位 ROM 序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。這條命令在總線上有單個(gè)或 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 多個(gè)器件時(shí)都可以使用。 （ 3） Skip ROM [0CCH] 這個(gè)命令允許總線控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲器操作命令，在單點(diǎn)總線情況下，可以節(jié)省時(shí)間。如果總線上不止一個(gè)從機(jī)，在命令之后緊跟著發(fā)一條讀命令，由于多個(gè)從機(jī)同時(shí)傳信號?？偩€上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。 （ 4） Search ROM [0F0H] 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，總線控制器并不知道單線總線上有多少個(gè)器件或它們 的 64位 ROM 編碼。搜索 ROM 命令允許總線控制器用排除法識別總線上的所有從機(jī)的 64 位編碼。 （ 5） Alarm Search [0ECH] 這條命令的流程和 Search ROM 相同。然而，只有在最近一次測溫后遇到符合報(bào)警條件的情況， DS18B20 才會響應(yīng)這條命令。報(bào)警條件定義為溫度高于 TH 或低于 TL。只要DS18B20 不掉電，報(bào)警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測得的溫度值達(dá)不到報(bào)警條件。 （ 6） Write Scratchpad[4EH] 這個(gè)命令向 DS18B20 的暫存器 TH 和 TL中寫入數(shù)據(jù)。可以在任何時(shí)刻發(fā)出復(fù) 位命令來中