【正文】 NS(National Semiconductor)公司生產(chǎn)的串行接口 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器，通過三線接口與單片機連接， 功耗低，性能價格比較高，適宜在袖珍式的智能儀器儀表中使用。 FLASH 儲存器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12v 編程電壓。需要注意的是：如 果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。 EA/VPP：外部訪問允許。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT80C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 表 21 P3 口的第二功能表 陳元龍：基于單片機火災(zāi)報警器的設(shè)計 12 即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以是時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此他可對外輸出時鐘或用于定時目的。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 P3 口還接收一些用于 FLASH 閃速存儲器編程和程序校的控制信號。作為輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低 時會輸出一個電流。 P3 口： P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P3 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)儲存器（例如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。作為輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 P2 口： P2 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作為輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 20xx 級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 在訪問外部數(shù)據(jù)儲存器或程序儲存器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P0 口： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)線復(fù)用口。 STC89C52RC 具有以下主要性能： 可改編程序 FLASH 存儲器； ： 0～ 24HZ； 字節(jié)內(nèi)部 RAM； 個外部雙向輸入，輸出（ I、 O）口； 圖 22 STC89C52RC 引腳說明 22 引腳說明如圖 引腳功能說明如下： VCC：電源電壓。 煙 霧 傳感 器A / D 轉(zhuǎn)換單片機狀 態(tài) 指示 燈聲 音 報警緊 急 按鍵 圖 煙霧傳感器檢測報警器結(jié)構(gòu)框圖 單片機的選型 STC89C52RC 單片機的結(jié)構(gòu) STC89C52RC 單片機是一款低功耗、低電壓、高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 8KB（可經(jīng)受 1000 次擦寫周期）的 FLASH 可編程可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ EPROM），器件陳元龍：基于單片機火災(zāi)報警器的設(shè)計 10 采用 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲器（ NURAM）技術(shù)制造，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容，片內(nèi)的 FLASH 存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲編程器來編程。為提高響應(yīng)時間，保證傳感器準(zhǔn)確地、 穩(wěn)定地工作，報警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一個 5V 的電壓。 首先，傳感器送來的煙霧濃度對應(yīng)的微小的電壓信號經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號送入 ADC0832；然后，在 ADC0832內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換、然后送入單片機進行濃度比較，并判斷濃度值是否超出報警限，當(dāng)濃度處于正常狀態(tài)綠燈長亮，當(dāng)煙霧濃度超出設(shè)定的限定值時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈閃亮。 （ 3） MQ2型傳感器的特性參數(shù) （ a）回路電壓： (Vc) 5～ 24V （ b）取樣電阻： (RL) ～ 20K （ c）加熱電壓： (VH)5177。當(dāng)加熱絲斷路時，由于熱惰性緣故，煙霧傳感器的氣敏特性并不立即消失，此時檢測必出現(xiàn)較大的誤差。 ，加熱電阻為 31177。所以必須使用傳感器生產(chǎn)廠家推薦的加熱電壓，使其工作在較安全的范圍內(nèi)。 C)下工作，所以需要對其加熱。一般情況下，不通電時間越長，初期穩(wěn)定時間也越長，當(dāng)不通電存放時間達到 15 天左右時，初期穩(wěn)定時間一 般需要 5 分鐘左右。這是因為煙霧傳感器中的二氧化錫在不通電的狀態(tài)下會吸附空氣中的水蒸氣，當(dāng)再次通電時需要預(yù)熱幾分鐘使水蒸氣蒸發(fā)后，氣敏電阻才能正常工作。 n 為與檢測煙霧，器件材料有關(guān)，并隨測試溫度和材料中有無增感劑而有所不同。 K=RS / R0 (21) 式中， R0為煙霧傳感器潔凈空氣條件下的電阻值， RS 為煙霧傳感器在一定濃度的檢測煙霧中的電阻值。 。 （ c） MQ2 型傳感器具有良好的抗干擾性，可準(zhǔn)確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息，例如酒精和煙霧等。 （ b） MQ2型傳感器具有良好的重復(fù)性和長期的穩(wěn)定性。 MQ2型傳感器的結(jié)構(gòu)圖如 圖 所示，其外觀如 所示。而當(dāng)空氣中沒有煙霧時，二氧化錫半導(dǎo)體又會自 動恢復(fù)氧的負離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài)。利用這一點就可以 獲得這種煙霧存在的信息。 C 溫度時，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導(dǎo)體中的電子密度減少， 從而使其電阻值增加。 C H H2S 表 半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類 本設(shè)計中采用的 MQ2 型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料，屬于表面離子式 N 型半導(dǎo)體。 C 以上 乙醇、可燃性氣體 非電阻型 二極管整流特性 室溫～ 200176。 C 可燃性氣體 體電阻控制器 300～ 450176。 表 半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類 所利用的特性工作溫度表面電阻控制器 300～ 450176。 N 型在檢測時阻值隨煙霧濃度的增大而減??； P型阻值隨煙霧濃度的增大而增大。按敏感機理分類，可分為電阻型和非電阻型。而在眾多半導(dǎo)體氣體傳感器中，本設(shè)計選用 MQ2 型煙霧傳感器，這種型號的傳感器不但具備一般半導(dǎo)體煙霧傳感器靈敏度 高、響應(yīng)快、抗干擾能力強、壽命長等優(yōu)點。 經(jīng)過對比上述兩種煙 霧傳感器的應(yīng)用特性，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體煙霧傳感器的優(yōu)點更加突出：靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾性好、使用方便、價格便宜，且不會發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護成本較低等。 半導(dǎo)體煙霧傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的煙霧傳感器，它具有靈敏度高， 響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。 因此，經(jīng)常對傳感器進行標(biāo)定，是保證其準(zhǔn)確性的必要的途徑。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質(zhì)時，則傳感器將 使催化元件產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的中毒，以致靈敏度很快就喪失。 阻緩是當(dāng)在煙霧與空氣的混合物中含有硫化氫等含硫物質(zhì)的情況下，則有可能在無焰燃燒的同時，有些固態(tài)物質(zhì)附著在催化元件表面，阻塞載體的微孔，從而引起響應(yīng)緩慢反應(yīng)滯緩，靈敏度降低。 傳感器種類 C0 CO2 H2S NH3 HCN HCI COCI2 CI2 NOX SO2 O2 CH4 C3H2 H2 H2O 半導(dǎo)體氣體傳感器 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 固體電解質(zhì) 傳感器 ○ ○ ○ ○ ○ 接觸燃燒式傳感器 ◎ ○ ○ ○ 20xx 級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 電化學(xué)式傳感器 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 高分子電解質(zhì)氣體傳感器 ◎ ○ ○ ○ ○ 注：○好 ◎不太好 表 各種煙霧傳感器可檢測的煙霧種類 煙霧檢測報警器主要應(yīng)用在石油、化工、冶金、油庫、液化氣站、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃煙霧泄漏的場所，根據(jù)報警器檢測煙霧種類的要求，一般選用接觸燃燒式煙霧傳感器和半導(dǎo)體煙霧傳感器。固體電解質(zhì)煙霧傳感器主要用于檢測無機煙霧，如O CO H Cl SO2 等。 (4) 常見煙霧傳感器可檢測煙霧種類 由于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不可能檢測所有的氣體， 通常只能檢測某一種或兩種特定性質(zhì)的煙霧。 不同的煙霧吸收不同波長的 IR，所以傳感器根據(jù)目標(biāo)煙霧而調(diào)整，典型應(yīng)用包括測量 CO 和 CO冷凍劑煙霧和一些易燃氣。未吸收的紅外光由光電探測器測量，產(chǎn)生一個正比于目標(biāo)煙霧濃度的差分信號。 紅外傳感器 紅外傳感器通常用兩束紅外光進行煙霧測量，主光束通過測量元件內(nèi)的目標(biāo)煙霧，參考光束通過比較元件內(nèi)的參考煙霧。它的測量原理是：將加熱后的鉑電阻線圈置于目標(biāo)煙霧中，由于向目標(biāo)煙霧傳送熱量造成溫度降低，引起電阻值變化，傳感器即測量電阻 值的變化情況。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(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測，但壽命較短 (大約兩年 )。 (e) 電化學(xué)傳感器 電化學(xué)傳感器由膜電極和電解液封裝而成。高分子氣敏材料由于具有易操 作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合， 在毒性煙霧和食品鮮度等方面的檢測中具有重要作用。 (d) 高分子煙霧傳感器 利用高分子氣敏材料制作的煙霧傳感器近年來得到很大的發(fā)展。 C~400176。 (c) 接觸燃燒式傳感器 當(dāng)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(yīng)而燃燒，故得名接觸燃燒式傳感器。由于這種傳感器電導(dǎo)率高，靈敏度和選擇性好，因而得到了廣 泛的應(yīng)用，幾乎打入了石化、環(huán)保、礦業(yè)等各個領(lǐng)域，其產(chǎn)量僅次于半導(dǎo)體煙霧傳感器的一類傳感器。按照敏感機理分類，可分為電阻型和非電阻型。自 1962 年半導(dǎo)體金屬氧化物煙霧傳感器問世以來，由于具有靈敏度高、響應(yīng)快、輸出信號強、耐久性強、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等諸多優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。 (3)常見煙霧傳感器簡介 下面對工業(yè)上常用的幾種煙霧傳感器作簡單介紹。 (2) 煙霧傳感器應(yīng)滿足的基本條件 一個煙霧傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。 (b)利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器、光干涉煙霧傳 感器、紅外傳感器等。由此可見，傳感器的選型是非常重要的。 煙霧傳感器的選型 煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣 電變換器，它將可燃性氣 體在空氣中的含量 (即濃度 )轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號，通過 A/D 轉(zhuǎn)換電路 將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單