【正文】 本論文設計的煙霧報警器由煙霧信號采集電路與單片機控制電路兩大部分構成。 本論文在對煙霧傳感器和報警技術進行深入研究的基礎上，全面比較國內外同類產品的技術特點，合理地確定系統(tǒng)的設計方案。類似的現象還有很多就不一一列舉了。6 電路的調試首先燒入顯示程序，看顯示正不正常。第四步是聯機檢查。第三步為加電檢查。檢查它是否有虛焊、是否有毛剌等。主程序還包括LED八段式數碼管濃度字符顯示功能、手動報警功能、報警濃度設定功能，中斷子程序等，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。程序初始化結束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。4 系統(tǒng)軟件的設計 系統(tǒng)主程序設計及流程圖主程序流程圖如下圖所示。l ROM操作指令。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三狀態(tài)的。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10 μs。另一種是寄生電源供電方式，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個三極管來完成對總線的上拉。部分溫度轉換如表4所示: DSl8B20具體參數及工作方式 表5 部分溫度轉換值溫度輸入（2進制）輸出（16進制）+125℃0000 0111 1101 000007D0H+85℃0000 0101 0101 00000550H+℃0000 0001 1001 00010191H+℃0000 0000 1010 001000A2H+℃0000 0000 0000 10000008H0℃0000 0000 0000 00000000H℃1111 1111 1111 1000FFF8H℃1111 1111 0101 1110FF5EH℃1111 1111 0101 1110EE6FH55℃1110 1110 0110 1111FE90H參數特性：（1）獨特的單線接口只需l個接口引腳即可通信（2）多點綜合測溫能力使分布式溫度檢測應用得以簡化（3）不需要外部元件（4）可用數據線供電（5）需備份電源（6）測量范圍從55℃至+125℃增量值為0．5℃（7）以9位數字值方式讀出溫度（8）在1秒(典型值)內把溫度變換為數字（9）用戶可定義的非易失性的溫度告警設置（10）告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件溫度告警情況（11）應用范圍包括恒溫控制工業(yè)系統(tǒng)消費類產品溫度計或任何熱敏系統(tǒng)極限參數：（1）+（2）運用溫度55℃至+125℃（3）貯存溫度55。這允許并聯連接許多DSl8B20，同時進行溫度測量。每次溫度測量更新此標志。TH或TL的最高有較位直接對應于l6位溫度奇存器的符號位。對應的溫度計算：當符號位S=0時，直接將二進制位轉換為十進制；當S=1時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。轉換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展到二進制補碼形式儲存在高速暫存存儲器的第l，2字節(jié)。其中溫度信息(第l，2字節(jié))，TH和TL值第3，4節(jié)，第6～8字節(jié)，表現為全邏輯1；第9字節(jié)讀出的是前面所有的8字節(jié)的CRC碼，可用來保證通信正確。因此，在實際應用中要在分辨率和轉換時間權衡考慮。在DSl8B20出廠時該位被設置為0，用戶不要去改動，Rl和R0決定溫度轉換精度位數。低5位一直都是1，TM是測試模式位，用于設置DSl8B20在工作模式還是在測試模式。數據先寫入RAM，經校驗后再傳給EEPRAM。 DSl8B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除EEPRAM。設計完成溫度的測量，與上下限溫度報警值設置。DS18B20的管腳排列如圖9所示： 圖9 DS18B20的管腳 DS18B20的引腳說明如下： GND :地 DQ ：數據I/O VDD :電源 NC ：空腳 64位激光ROM開始8位是產品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號共有48位，最后8位是前56位的CRC校本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設計方案、電路原理、程序設計以及系統(tǒng)仿真過程。設計完成了冷庫溫度的監(jiān)控和報警等令人滿意的效果。他在測溫精度，轉換時間，傳輸距離，本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設計方案、電路原理、程序設計過程。并且從DSl8B20讀出的信息或寫入DSl8B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數據總線，總線本身也可以向所掛接DSl8B20供電，而無需額外電源。圖10 電源接口電路 溫度傳感器(DS18B20)電路 DSl8B20簡介 DSl8B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司繼DSl820之后最新推出的智能改進型智能溫度傳感器。綜上所述采用方案2電源接口電路如圖10，其中P1為電池接口，SW1為電源開關。因此我們放棄了此方案。蓄電池具有較強的電流驅動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。如圖9所示圖9 消音按鍵連接電路圖 電源模塊 由于本系統(tǒng)采用電池供電，我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。電路如圖6所示圖6 煙霧濃度采集電路 顯示模塊 顯示采用數碼管顯示，顯示電路如圖7圖7 數碼管顯示 聲音報警電路 。經過ADC0832采集后就可以得到各種煙霧濃度下的電壓值。本系統(tǒng)采用內部方式的時鐘電路和加電自復位的復位電路，如下圖4圖5所示：圖4 時鐘電路 圖5 復位電路由于單片機P0口內部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高/低電平，因而該組I/O口在使用時必須外接上拉電阻。 單片機的時鐘電路與復位電路設計 本系統(tǒng)采用STC系統(tǒng)列單片機，相比其他系列單片機具有很多優(yōu)點。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。時鐘電路就是振蕩電路，是向單片機提供一個正弦波信號作為基準，決定單片機的執(zhí)行速度。本設計采用的是外部手動按鍵復位電路，需要接上上拉電阻來提高輸出高電平的值。當單片機系統(tǒng)在運行中，受到外界環(huán)境干擾出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執(zhí)行。復位電路就是確定單片機的工作起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。STC89C52 單片機的工作電壓范圍：,所以通常給單片機外界5V直流電源。3 系統(tǒng)的硬件電路 單片機最小系統(tǒng) 要使單片機工作起來最基本的電路構成為單片機最小系統(tǒng)如圖3示。它在測溫精度、轉換時間、傳輸距離、分辨率等方面比其他溫度傳感器有了很大的進步，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。方案2： 采用DS18B20作為測溫電路的溫度傳感器。PT100傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化、并呈一定函數關系的特性來進行測溫的，具有抗振動、穩(wěn)定性好、準確度高、耐高壓等優(yōu)點。見表2。P2口：即可以做地址總線輸出地址高8位，也可以做普通I/O用，（此時為準雙向口）。4)I/O（輸入/輸出端口，P0，P1，P2，P3）P0口：P0口是一個漏極開路的8位準雙向I/O端口。對于無芯片內的ROM的8031或8032，須外擴ERROM，此時必須將EA引腳接地。但在PC（程序計數器）的值超過OFFFH（對8751/8051為4k）時，將自動轉向執(zhí)行片外存儲器的程序。 EA/VPP（31腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。要檢查一個AT89C52小系統(tǒng)上電后CPU能否正常到ERROM/ROM中讀取指令碼，也可用于示波器看PSEN端有無脈沖輸出。CPU在從外部ERROM/ROM取指令期間，每個周期PSEN兩次有效。此引腳接ERROM的OE端。ALE的負載驅動能力為8個LS型TTL（低功耗高速TTL）。平時不訪問片外存儲時，ALE端也以1/6的振蕩頻率固定輸出正脈沖，因而ALE信號可以用作對外輸出時鐘或定時信號。此頻率為振蕩器頻率fosc的1/6，當CPU訪問片外存儲器時，ALE輸出信號作為鎖存低8位地址的控制信號。 ALE/PROG（30引腳）：地址鎖存允許信號端。 RST(9腳)：RST是復位信號輸入端，高電平有效。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地。 XTAL1(19腳)：接外部晶體和微調電容的另一端。若需采用外部時針電路時，該引腳輸入外時鐘脈沖。 2)時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2 XTAL2(18腳)：接外部晶體和微調電容的一端。這一模塊以單片機為中心把程序代碼燒進去然后外圍接上復位電路、振蕩電路、鍵盤控制、LED顯示電路、報警電路等子模塊?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。STC89C52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。片上Flash允許程序存儲器在線可編程，亦適于常規(guī)編程器。 STC89C52單片機簡介 STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可編程Flash存儲器。其中，51系列單片機的優(yōu)點是價錢便宜,I/O口多,程序空間大。同時，在能夠滿足報警器系統(tǒng)設計的計算速度及接口功能要求的同類型單片機中，要考慮選擇價格低廉且體積輕巧的機型，在保證了報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎上，能夠不提高成本，縮小體積。 單片機選型單片機是煙霧自動報警系統(tǒng)的心臟，用來接收火災信號并啟動報警裝置顯示和執(zhí)行相應的報警。 設計時應注意，氣敏元件開機通電時，其內阻很小，但經過一段時間后，才能恢復到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。當信號的數值符合A/D轉換器的輸入等級時，可以不用放大器放大；當信號的數值不符合A/D轉換器的輸入等級時，就需要放大器放大。 回路電壓（Vc）負載電陰（Rl）清潔空氣中電阻 （Ra） 靈敏度（S=Ra/Rdg）響應時間(trec)恢復時間(trec)元件功耗檢測范圍使用壽命最大DC 24V2KΩ≤2000 KΩ≥4(在1000ppmC4H10中)≤10S≤30S≤50—10000ppm2年 由于物理量和測量范圍的不同，傳感器的工作機理和結構就不同。其技術指標表1。這種傳感器在較寬的濃度范圍內對煙霧氣體有良好的靈敏度，能夠檢測多種可燃性氣體，十分適合應用在家庭的氣體泄漏報警器中。封裝好的氣敏元件有６只針狀管腳，其中４個用于信號取出，２個用于提供加熱電流。(c)SnO2氣敏元件結構簡單，成本低，可靠行較高，機械性能良好。二氧化錫(SnO2)半導體氣敏元件特點：(a)SnO2材料的物理、化學穩(wěn)定性較好，與其他類型氣敏元件相比，SnO2氣敏元件壽命長、穩(wěn)定性好、耐腐蝕性強。在設計報警器時只有使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。 MQ2半導體氣體煙霧傳感器MQ2半導體傳感器是以清潔空氣中電導率較低的金屬氧化物二氧化錫(SnO2)為主體的N型半導體氣敏元件。半導體煙霧傳感器具有靈敏度高、響應快、體積小、結構簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，且不會發(fā)生探頭阻緩及中毒現象，維護成本較低，因而得到廣泛應用。根據報警器檢測煙霧種類的不同要求，很多場合都會選擇使用半導體煙霧傳感器。按照光源不同，可分為一般光電式、激光光電式、紫外光光電式和紅外光光電式等4種。 （g）光電式感煙傳感器 光電式感煙傳感器由光源、光敏元件和電子開關組成。在正常的情況下，內外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。它在內外電離室里面有放射源镅241。由于非碳氫化合物易燃煙霧(如氫)不吸收電磁譜中IR部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測量碳氫化合物，并具有最小的交叉靈敏度，而且不受其它煙霧的腐蝕以及高濃度目標煙霧的影響。非擴散式紅外探測器NDIR (nondispersive IR )是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴散和損耗被記錄下來。在測量和比較元件中，紅外射線被煙霧有選擇地吸收了。高分子煙霧傳感器具有對特定煙霧分子靈敏度高，選擇性好，且結構簡單，能在常溫下使用，可以彌補其它煙霧傳感器的不足。高分子氣敏元件在遇到特定煙霧時，其電阻、介電常數、材料表面聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。目前國際上絕大部分毒氣檢測采用該類型傳感器。它的優(yōu)點是：反映速度快、準確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測，但壽命較短(大約兩年)。電化學氣敏傳感器一般利用液體（或固體、有機凝膠等）電解質，其輸出形式可以是氣體直接氧化或還原產生的電流，也可以是離子作用于離子電極產生的電動勢。這無形中加大了工作人員的工作量，同時增加了報警器的維護成本。使用接觸燃燒式傳感器，其最大的缺點是探頭很容易發(fā)生阻緩和中毒現象。(b)接觸燃燒式傳感器 當易燃煙霧接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時會發(fā)生氧化反應而燃燒。但是其最大的缺點就是選擇性較差