【正文】 寫入 OX44 指令 寫入 OXBE 指令 （ 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 ） （讀取溫度寄存器） 讀出 8 字節(jié)數(shù)據(jù) 延時(shí) 初始化 DS18B20 結(jié)束 圖 33 DS18B20 程序流程圖 圖 34 溫度傳感器 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 DS18B20的 性能特點(diǎn) : 1． 可 通過(guò) 數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： ~； 2． 測(cè)溫范圍： 55~+125℃ ； 3．無(wú)須外部器件，獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； 4．多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； 5．零待機(jī)功耗； 6．用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置； 7．報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò) 程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； 8． 可編程的分辨率為 9~12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 和 8 ℃ ； 9． 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。適用于單片工作。為操作各器件作好準(zhǔn)備。 表 32 ROM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820ROM 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(wèn)單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820使之響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820的讀寫作準(zhǔn)備。 [4] 圖 32 DS18B20測(cè)溫原理圖 根據(jù) DS18B20通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換 須經(jīng)過(guò)三步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20進(jìn)行復(fù)位，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。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。圖中低溫度系數(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。第 20引腳為接地端，第 40 STC89C51 控制模塊 溫度采集模塊 GSM 短信發(fā)送模塊 煙霧探測(cè)模塊 聲光報(bào)警模塊 LCD 顯示模塊 6 引腳為電源端。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 31所示，第 18引腳和第 19引腳接時(shí)鐘電路， XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一段，在片內(nèi)是振蕩器倒相放大器的輸入，XRAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)是振蕩器和倒相放大器的輸出。 [3] 3 主要元器件功能介紹 主控制器 STC89C51RC STC89C51RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051單片機(jī)。給出的系統(tǒng)方框圖如下： 圖 21 硬件組 成 如圖 21，本系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制模塊、溫度采集模塊、煙霧探測(cè)模塊、 LCD 顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、 GSM短信發(fā)送模塊組成。 可以快速、安全、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù) (Short Message Service)和傳真 ，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)和設(shè)計(jì) 。自帶 RS232 通訊接口 ,可以方便地與 PC 機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊 。此傳感器具有探測(cè)范圍廣、高靈敏度 /快速響應(yīng)恢復(fù)、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。而且，數(shù)字式溫度傳感器測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣。 而且 LCD1602 液晶 能夠同時(shí)顯示 32 個(gè)字符 （ 16 列 2 行） ， 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等 ，使用起來(lái)更加快捷方便。 顯示模塊選擇 采用 LCD1602液晶顯示。 STC89C51 功能強(qiáng)，速度快，壽命長(zhǎng)，價(jià)格低 。將 GSM 網(wǎng)絡(luò)與火災(zāi)報(bào)警器相結(jié)合，即使主人不在家時(shí)也能第一時(shí)間將火災(zāi)情況通過(guò)短信發(fā)送到手機(jī)上，以降低火災(zāi)造成的損害。很多因?yàn)闆](méi)有在火災(zāi)發(fā)生的初期做出及時(shí)的補(bǔ)救而火勢(shì)蔓延，造成極大的災(zāi)害。據(jù)瑞士 —— 保險(xiǎn)公司調(diào)查報(bào)告， 1970年 ~1985年世界平均每周發(fā)生 3 起大火， 15 年共造成 150萬(wàn)人喪生，使全球 5000萬(wàn)人無(wú)家可歸，如果說(shuō)天災(zāi)是人類共同面對(duì)的大敵，那么在尚不發(fā)達(dá)的發(fā)展中國(guó)家則是天災(zāi)與人禍并重，火災(zāi)隱患日益嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐表明，火災(zāi)對(duì)城市的威脅很大，它能造成城市人口嚴(yán)重傷亡，使社會(huì)財(cái)富大量被毀，甚至能導(dǎo)致城市癱 瘓。 1 泉 州 師 范 學(xué) 院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 物信 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專 業(yè) 07級(jí) 1 班 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱 副教授 完成日期 教務(wù)處 制 2 基于 STC89C51 單片機(jī)的遠(yuǎn)程火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 系統(tǒng)以 STC89C51 為控制器，選用溫度傳感器 DS18B煙霧傳感器 MQ2 為火災(zāi)探測(cè)的敏感元件， 采用 TC35 發(fā)送短信到指定手機(jī)的報(bào)警方式，設(shè)計(jì)出適用于住房、辦公室、餐廳等場(chǎng)所簡(jiǎn)單實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器。 關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) STC89C5 DS18B MQ TC3 TLC54火災(zāi)報(bào)警 3 目 錄 摘要 ??????? ????????????????????????????? 2 1 引言 ??????????????????????????????????? ? 4 2系統(tǒng)基本方案選擇 ?????????????????????????????? 4 ???????????????????????????? 4 ?????????????????????????????? 4 ???????????????????????????? 4 ? ??????????????????????????? 4 GSM模塊的選擇 ????????????????????????????? 4 ?????????????????????????? 5 3主要元器件功能介紹 ????????????????????????????? 5 STC89C51RC 介紹 ???????????????????????? 5 DS18B20 介紹 ????????????????????????? 6 MQ2介紹 ?????????????????????????? 8 LCD1602液晶顯示介紹 ?????????????????????????? 10 TC35短信收發(fā)模塊介紹 ????????????????????????? 11 4 主要程序流程圖 ?????????????????????????????? 13 5 系統(tǒng)調(diào)試 ????????????????????????????????? 14 6 設(shè)計(jì)總結(jié) ???????????????????????????? ????? 16 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????????? 16 附錄 ???????????????????????????????????? 18 程序清單 ?????????????????????????????????? 19 4 1 引 言 火災(zāi)指燃燒引起的在任何環(huán)境中發(fā)生的難以控制的災(zāi)害，可由自然原因和人類活動(dòng)引起，有的大火甚至能橫掃整個(gè)城市。歷史上的莫斯科市、倫敦市、芝加哥市、舊金山、東京市、橫濱市都發(fā)生過(guò)毀滅性火災(zāi)，我國(guó)北京、武漢、長(zhǎng)沙、杭州等市歷史上屢次被燒，重慶市 1949年 9 月 2日大火，三晝夜大火熊熊、濃煙蔽空、日月無(wú)光，數(shù)千人葬身火海，數(shù)十萬(wàn)居民無(wú)家可歸。 火災(zāi)是日常生活中一種常見(jiàn)的災(zāi)害，所以準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)是極其重 要的。 [1] [2] 本系統(tǒng)利用 GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣、信號(hào)穩(wěn)定、保密性好、數(shù)據(jù)傳輸量大、可以把現(xiàn)場(chǎng)采集到的信息及時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，遠(yuǎn)端也可以及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的處理信號(hào) 的優(yōu)點(diǎn) 。 2 系統(tǒng)基本方案選擇 單片機(jī)芯片的選擇 采用 STC89C51 芯片。 可直接將編好的程序 用偉福軟件配帶的 STCISP V39 軟件下載到 STC89C51 中 ， MCU 則可執(zhí)行相應(yīng)的功能，而且 STC89C51 芯片還可以反復(fù)的進(jìn)行擦寫， 斷電不丟失 。 LCD1602 具有顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低 等優(yōu)點(diǎn) 。 溫度傳感器的選擇 采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，此傳感器是僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字式傳感器，與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單，不需要再添加 A/D模塊，簡(jiǎn)化硬件電路同時(shí)降低成本。 煙霧傳感器的選擇 采用可燃?xì)怏w、煙霧傳感器 MQ2， 適用于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。 GSM模塊的選擇 TC35 是 Siemeils 公司推出的新 — 代無(wú)線通信 GSM 模塊。 它具有體積小、重量輕、低功耗等特點(diǎn)。 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 綜上各方案所述 ,對(duì)此次作品的方案選定 : 采用 STC89C51RC 作為主控制系統(tǒng)； 5 LCD1602 液晶作為顯示；數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20；可燃?xì)怏w、煙霧傳感器 MQ2；采用 TC35 為 GSM 模塊。 設(shè)計(jì)原理： 單片機(jī)巡回檢測(cè)溫度、煙霧并在 LCD上顯示其值，如果其中一項(xiàng)發(fā)生異常（即超過(guò)設(shè)定值時(shí)），發(fā)出聲光報(bào)警，并通過(guò) GSM 模塊發(fā)送溫度、煙霧值到指定手機(jī)。 STC89C51RC 是 40引腳的雙列直插 芯片，有 P0， P1，P2， P3 四個(gè) I/O口，每條 I/O口都能夠獨(dú)立作為輸出或者輸入。第 9引腳是復(fù)位輸入端，接上電容、電阻及開關(guān)后構(gòu)成電復(fù)位電路。 圖 31 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 溫度傳感器 DS18B20 DS18B20測(cè)溫原理如圖 32所示。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，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 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。復(fù)位要求主 CPU將數(shù)據(jù)線下拉 500us，然后釋放， DS18B20收到信號(hào)后等待 16～ 60us左右，后發(fā)出 60～ 240us 的存在低脈沖，主 CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功 。 搜索 ROM 0F0H 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。 跳過(guò) ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才做 7 出響應(yīng)。 煙霧傳感器 MQ2 MQ2 氣體煙霧傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫（ SnO2）。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。 V AC or DC RL 負(fù)載電阻 可調(diào) RH 加熱電阻 31Ω177。2 ℃ Vc:177。5% Vh: 177。 給出了 MQ2型氣敏元件的溫濕度特性。 Rs是在不同溫度，濕度下， 1000ppm 氫氣中元件電阻。其中，溫度為 20℃，相對(duì)濕度為 65%，氧氣濃度為 21%， RL=5kΩ， Rs是元件在不同氣體，不同濃度下的電阻值。 [5] 煙霧信號(hào)采集電路由煙霧傳感器和 A/D轉(zhuǎn)換電路組成，將 模擬的 煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字