【正文】 儲器除了配置寄存器外，還有其他8個字節(jié)組成，其分配如表3所示。 表1 字節(jié)各位的定義TMR1R011111由表2可見，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。如表1所示。而配置寄存器為高速暫存器中的第5個字節(jié)，他的內(nèi)容用與確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，DSl8B20 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應精度的數(shù)值。后者用于存儲TH，TL值。借助單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互聯(lián)調(diào)，并結(jié)合LCD1602液晶、DS18B20和AT89C52單片機最小系統(tǒng)進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。DS18B20冷庫溫度監(jiān)控報警系統(tǒng)是以AT89C52單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LCD1602液晶顯示，運用C語言編程實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。DSl8B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如8所示： 圖8 DSl8B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C52單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LCD1602液晶顯示，運用C語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。因而使用DSl8B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～l2位的數(shù)字直讀方式。D1為電源指示燈。方案2： ，經(jīng)過實驗驗證系統(tǒng)工作時，單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換方便。但是蓄電池的體積過于龐大，在報警器上使用極為不方便。方案1：采用5V蓄電池為系統(tǒng)供電。 圖8 聲音報警電路圖 按鍵控制電路 本電路設(shè)計了四個按鍵，一個設(shè)置鍵、一個加鍵、一個減鍵、一個緊急報警鍵，當遇到緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進行報警。從而設(shè)定出理想的煙霧強度報警值。 煙霧檢測AD采集電路 煙霧檢測采用MQ2傳感器。一般STC單片機資源比其他單片機要多，而且執(zhí)行速度快；STC系列單片機使用串口對單片機進行燒寫,下載程序較為方便；STC89C52單片機內(nèi)部集成了看門狗電路；且具有很強抗干擾能力。因為一個機器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 時鐘電路好比單片機的心臟，它控制著單片機的工作節(jié)奏。一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后，在RESET端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。單片機接通電源時產(chǎn)生復位信號，完成單片機啟動確定單片機起始工作狀態(tài)。連接方式為單片機中的40腳VCC接正極5V，而20腳VSS接電源地端。 圖3 信號處理模塊 單片機最小系統(tǒng)包括單片機、復位電路、時鐘電路構(gòu)成。圖中BISS0001中1腳用跳線連連接住一個接高電平后，在延時時間段內(nèi)如果有人體在其感應范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才將高電平變?yōu)榈碗娖剑倦娐吩O(shè)計就是可觸發(fā)方式。延時周期可通過R12來調(diào)節(jié)輸出，在延時時間內(nèi)只要Vs發(fā)生上跳變，Vo就會從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個周期，而電路中的電容為了能夠更好的控制了芯片內(nèi)的定時器，若Vs一直保持為高電平，這樣就可以通過P10傳輸?shù)絾纹瑱C內(nèi)進行下一步處理。熱釋紅外感應2腳輸入到前置放大器OP1進行放大，然后由C4耦合給運算放大器OP2進行第二級放大。 紅外感應部分 電源模塊 ，然后用導線連接電源接口模塊。它在測溫精度、轉(zhuǎn)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(shù)關(guān)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(nèi)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(shù)器）的值超過OFFFH（對8751/8051為4k）時，將自動轉(zhuǎn)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(qū)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(diào)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(diào)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、LCD1602液晶顯示電路、報警電路等子模塊。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)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(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)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(shè)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(chǔ)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(shè)計時應注意，氣敏元件開機通電時，其內(nèi)阻很小，但經(jīng)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(shù)值符合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級時，可以不用放大器放大；當信號的數(shù)值不符合A/D轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)就不同。其技術(shù)指標表1。這種傳感器在較寬的濃度范圍內(nèi)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(jié)構(gòu)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(shè)計報警器時只有使用簡單的電路即可將電導率的變化轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(xiàn)象，維護成本較低，因而得到廣泛應用。根據(jù)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。使得用戶面對眾多廠家生產(chǎn)的煙霧探測器感到不知所措。在國內(nèi)的產(chǎn)品中，無論哪家生產(chǎn)的煙霧探測器，都可以探測到火災的發(fā)生，都具有比較高的靈敏度，而且在安裝中都比較簡單。隨著傳感器生產(chǎn)工藝水平逐步提高，傳感器日益小型化、集成度不斷增大，使得煙霧探測器的體積也逐漸變小，提高了煙霧探測器的便攜性，更加利于生產(chǎn)、運輸和市場推廣。煙霧傳感器利用煙霧敏感元件的電阻受煙霧（主要是可燃顆粒）濃度影響阻值變化的原理向單片機發(fā)送煙霧濃度相應的模擬信號。煙霧傳感器就是通過監(jiān)測環(huán)境中煙霧的濃度來實現(xiàn)火災防范的。 圖 2 煙霧傳感器及其結(jié)構(gòu)圖 煙霧傳感器的介紹煙霧傳感器是模擬傳感器。煙霧傳感器作為報警器中不可缺少的核心器件，它決定了所采集的煙霧濃度信號的準確性和可靠性。煙霧傳感器能夠?qū)怏w的種類及其濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換為電信號，根據(jù)這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中存在的情況有關(guān)的信息，從而達到檢測、監(jiān)控、報警的功能。 煙霧檢測傳感器選型煙霧傳感器是測量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出煙霧報警狀態(tài)控制信號。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)：煙霧檢測部分、STC89C52單片機主控部分、報警部分，AD采集四大部分。報警器采用延時的工作方式，煙霧檢測報警器以STC89C52單片機為控制核心，選用MQ2半導體氣體煙霧傳感器采集煙霧濃度信息，配合外圍電路構(gòu)成煙霧報警系統(tǒng)。該報警系統(tǒng)的最基本組成部分應包括：信號采集模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路、字符顯示電路、聲光報警電路和安全保護電路等部分組成。 (4)硬件電路和軟件的綜合調(diào)試。按照軟件實現(xiàn)的功能，主要分為主程序、初始化子程序、濃度顯示子程序、報警子程序、報警限值設(shè)置子程序。系統(tǒng)硬件電路主要分為數(shù)據(jù)收集、聲音報警電路、狀態(tài)指示燈電路、LCD1602液晶顯示電路部分。 設(shè)計任務分析本篇論文是煙霧報警器的研制：(1)對系統(tǒng)進行整體規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計。針對當前煙霧自動報警系統(tǒng)存在的通訊協(xié)議不一致，系統(tǒng)誤報、漏報頻繁，智能化程度低，網(wǎng)絡化程度低、特殊惡劣環(huán)境的煙霧探測報警抗干擾等問題較為突出的現(xiàn)象，提出在符合國家消防規(guī)范的基礎(chǔ)下采用統(tǒng)一、標準、開放的通訊協(xié)議。此種儀器廣泛應用于液化氣站、汽車加油站、鍋爐房等工業(yè)場所。探測器安裝在防爆現(xiàn)場，控制器壁掛在值班室等有人值守的地方，二者采用屏 蔽電纜線連接。若有燃氣泄漏，檢漏儀便會發(fā)出聲光報警，同時數(shù)字顯示煙霧濃 度，以便及時采取安全措施，防止爆炸等惡性事故的發(fā)生。工業(yè)用燃氣報警器及有毒煙霧報警器根 據(jù)檢測環(huán)境的不同，也可分為檢漏儀、控制器和探測器。(1) 民用火災煙霧報警器 民用火災煙霧報警器為居民家庭用的火災報警器,一般安裝在廚房，遇到火災產(chǎn)生的煙霧時時，報警器可發(fā)出聲光報警，或同時伴有數(shù)字顯示，同時聯(lián)動 外部設(shè)備。近年來，在煙霧選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上也有很大進步。 我國在70年代初期開始研制煙霧報警器，生產(chǎn)型號多樣、品種較齊全，應用范圍也由單一的煉油系統(tǒng)擴展到幾乎所有危險作業(yè)環(huán)境的各種類型報警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增加。隨著傳感器生產(chǎn) 工藝水平逐步提高，傳感器日益小型化、集成度不斷增大，