【正文】 數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 l的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 l，計數(shù)器 l 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 l重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2的脈沖輸入。如果主機(jī)接到一個 “ 0” ，它知道它必須在溫度變換期間在 I/O 線上提供強(qiáng)的上拉。在此命令發(fā)出后，主機(jī)接著發(fā)出讀時間片。 9 圖 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 DS18B20 引腳 在總線主機(jī)上 不知道總線上 DS18B20 是寄生電源供電還是外部 VDD 供電的情況下，在 DS18B20 內(nèi)采取措施來通知采用的供電方案。因為 DS18B20 的工作電流高達(dá) 1mA， 5KΩ 的上拉電阻將使得 I/O 線沒有足夠的驅(qū)動能力。寄生電源的優(yōu)點是雙重的： 1)利用此引腳，遠(yuǎn)程溫度檢測無需本地電 源， 2)缺少正常電源條件下也可以讀 ROM。當(dāng) I/O 或 VDD 引腳為高電平時，這個電路便 “ 取 ” 得電源。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括 7 個部分： (1)寄生電源； (2)溫度傳感器； (3)64 位激光(laser)ROM 與單線接口； (4)高速暫存器，便箋式 RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)； (5)TH觸發(fā)寄存器和 TL 觸發(fā)寄存器，分別用來存儲用戶設(shè)定的溫度上、下限、 tH 、 tL 值；(6)存儲與控制邏輯； (7)8 位循環(huán)冗余校驗碼 (CRC)發(fā)生器。它能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)精度 1/2～ 1/6 的四級轉(zhuǎn)換，可以分別在 和 750ms 內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化 9 位和 12 位的數(shù)字量。 采集系統(tǒng) 主要器件 的選擇 （一）數(shù)字溫度傳感器的選擇 考慮到本系統(tǒng)對采集到的溫度精度要求不高，設(shè)計成本及電路復(fù)雜性的關(guān)系，我們這里采用數(shù)字溫度傳感器的型號是 DS18B20。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。同時， AT89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。器件采用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令和 8052 引腳完全兼容?？紤]到我們所學(xué)的基礎(chǔ)知識 ,我們決定采用 51 系列芯片來作為主控芯片， 最后我們結(jié)合這次課題的具體要求和經(jīng)濟(jì)實用方面的考慮，我們選擇了 51 系列單片機(jī)中的 AT89C52 芯片來作為這次總設(shè)計的主控芯片。 圖 報警及執(zhí)行方案的結(jié)構(gòu)原理框圖 火災(zāi)報警系統(tǒng)主要器件的選擇 主控芯片的選擇和元器件的選擇直接關(guān)系到整個電路運行的情況，通過了解和學(xué)習(xí)各方面所需器件的原理和功能，選擇了更加適合這次課題的芯片和元器件，在不影響系統(tǒng)正常 工作的前提下， 使得電路盡可能的簡單，制作成本盡可能的低。當(dāng)單片機(jī)給它一個高電平時，繼電器便吸合，使外部電路導(dǎo)通，排氣工作啟動。這能滿足本次設(shè)計的需要，所以我們選擇了這個簡單可行的電路。設(shè)計的顯示部分方案框圖如圖 所示。 圖 溫度氣體采集模塊方框圖 顯示部分方案設(shè)計 常見的顯示方式主要有數(shù)碼管和 LCD 顯示兩種，本系統(tǒng)的顯示電路如用數(shù)碼管顯示則電路會比較復(fù)雜，且達(dá)不到顯示的要求，因為數(shù)碼管不能用于顯示字符。所獲得的模擬電信號經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換送入 CPU 中處理。 氣體濃度采集電路的設(shè)計：根據(jù)我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸到的可燃性氣體成分，本系統(tǒng)采用的可燃性氣體傳感器的型號是 MQ—K1，此傳感器對我們?nèi)粘Ｋ佑|到的煤氣、天然氣和瓦斯的成分都比較敏感。 6 單片機(jī) AT89C52 液晶顯示模塊 GDM0801A 氣體監(jiān)控 電路 3 硬件設(shè)計 溫度氣體信號采集模塊 本系統(tǒng)的采集部分電路設(shè)計包括兩部分：溫度采集電路和可燃?xì)怏w濃度采集電路的設(shè)計。 EBI 系統(tǒng)從不同層次的需要出發(fā)提供各種完善的開放技術(shù)，實現(xiàn)各個層次的集成，從現(xiàn)場層、自動化層到管理層。 第四代：網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng) (21 世紀(jì)產(chǎn)品 ) 隨著企業(yè)網(wǎng) Intra 建立，建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)必然采用 Web 技術(shù)，并力求在企業(yè)網(wǎng)中占據(jù)重要位置， BAS 中央站嵌入 Web 服務(wù)器，融合 Web 功能，以網(wǎng) 頁形式為工作模式，使 BAS 與 Intra 成為一體系統(tǒng)。 第三代：開放式集散系統(tǒng) (20 世紀(jì) 90 年代產(chǎn)品 ) 隨著現(xiàn)場總線技術(shù) 的發(fā)展， DDC 分站連接傳感器、執(zhí)行器的輸人輸出模塊，應(yīng)用 ON 現(xiàn)場總線，從分內(nèi)部走向設(shè)備現(xiàn)場，形成分布式輸入輸出現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)層，從而使系統(tǒng)的配置更加靈活，由于 onWorks 技術(shù)的開放性，也使分站具有了一定程度的開放規(guī)模。 BAS 由 4級組成，分別是現(xiàn)場、分站、中央站、管理系統(tǒng)。 第二代： DCS 集散控制系統(tǒng) (20 世紀(jì) 80 年代產(chǎn)品 ) 隨著微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展和成本降低， DGP 分站安裝了 CPU，發(fā)展成直接數(shù)字控制器 DDC。一臺中央計算機(jī)操縱著整個系統(tǒng)的工作。 5 樓宇自動化系統(tǒng)設(shè)備的發(fā)展歷史及相關(guān)產(chǎn)品簡介 樓宇設(shè)備自動化系統(tǒng)到目 前為止已經(jīng)歷了四代產(chǎn)品： 第一代： CCMS 中央監(jiān)控系統(tǒng) (20 世紀(jì) 70 年代產(chǎn)品 ) BAS 從儀表系統(tǒng)發(fā)展成計算機(jī)系統(tǒng)，采用計算機(jī)鍵盤和 CRT 構(gòu)成中央站，打印機(jī)代替了記錄儀表，散設(shè)于建筑物各處的信息采集站 DGP(連接著傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備 )通過總線與中央站連接在一起組成中央監(jiān)控型自動化系統(tǒng)。它的特征是 “集中管理分散控制 ”，即用分布在現(xiàn)場被控設(shè)備處的微型計算機(jī)控制裝置 (DDC)完成被控設(shè)備的實時檢測和控制任務(wù)，克服了計算機(jī)集中控制帶來的危險性高度集中的不足和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。 (7)設(shè)備管理：包括設(shè)備檔案、設(shè)備運行報表和設(shè)備維修管理等。 (5)實現(xiàn)對大樓內(nèi)各種機(jī)電設(shè)備的統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)控制。 (3)根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負(fù)載變化情況自動調(diào)節(jié)各種設(shè)備，使之始終運行 于最佳狀態(tài)。 建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的基本功能可以歸納如下： (1)自動監(jiān)視并控制各種機(jī)電設(shè)備的起、停，顯示或打印當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)。根據(jù)我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， BAS 又可分為設(shè)備運行管理與監(jiān)控子系統(tǒng)和消防與安全防范子系統(tǒng)。 圖 火災(zāi)報警系統(tǒng)總的結(jié)構(gòu)原理框圖 單片機(jī) AT89C52 復(fù)位電路 時鐘電路 LCD 顯示電路 溫度監(jiān)控電路 報警及執(zhí)行電路 氣體監(jiān)控電路 4 2 樓宇自動化 樓宇自動化系統(tǒng)簡介 樓宇自動化系統(tǒng)也叫建筑設(shè)備自動化系統(tǒng) (BuidingAutomationSystem 簡稱 BAS)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任務(wù)是對建筑物內(nèi)的能源使用、環(huán)境、交通及安全設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測、控制等，以提供一個既安全可靠，又節(jié)約能源，而且舒適宜人的工作或居住環(huán)境。當(dāng)采集到的氣體濃度超出正常值時， CPU 便啟動報警電路及外部設(shè)備控制執(zhí)行電路， 3 該部分電路主要由蜂鳴器及繼電器構(gòu)成，用來實現(xiàn)對可燃性氣體濃度超標(biāo)時的報警和排氣工作。對于環(huán)境中溫度及氣體濃度，則通過數(shù)字溫度傳感器及可燃性氣體傳感器來獲取。 火災(zāi)報警系統(tǒng)的總體方案 本系統(tǒng)包含了六個小的電路塊，其中復(fù)位電路的工作方式是采 用上電自動復(fù)位，用來對整個工作系統(tǒng)做好工作前的準(zhǔn)備，一上電就使得中央處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 ，應(yīng)盡快尋找一種解決系統(tǒng)兼容性的途徑或制定相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這對促進(jìn)住宅監(jiān)控技術(shù)發(fā)展和系統(tǒng)的推廣應(yīng)用均具有十分重要的意義。 發(fā)展趨勢 ，而且在軟件技術(shù)上應(yīng)研究開發(fā)能根據(jù)被監(jiān)測環(huán)境地點的參數(shù)進(jìn)行有效的危險性判別、分析和提出專家決策方案。單片機(jī)是上個世紀(jì)70 年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是集 CPU、 RAM、 ROM、 I/O 接口和中斷系統(tǒng)于同一個硅片的器件。 隨著 電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類分立電子元器件已及其所構(gòu)成的相關(guān)功能單元已逐漸被功能更強(qiáng)大，性能更穩(wěn)定，使用更方便的集成電路所取代。目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災(zāi)報警系統(tǒng)的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報警控制方式，其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。該裝置能時時監(jiān)控你廚房里的溫度和可燃?xì)怏w的濃度，當(dāng)檢測到可燃?xì)怏w超標(biāo)時便會啟動報警裝置并同時 開啟排氣扇將可燃性氣體排出去，為家庭的人身和財產(chǎn)安全提供了保障。但危險也隨著它們而進(jìn)入了人們的生活，因為罐裝煤氣、液化石油氣和天然氣都是易燃易爆物品，一旦泄露，隨時都可能給人們造成生命和巨大的財產(chǎn)損失。 隨著現(xiàn)代社會的進(jìn)步，人們的生活水平也在不斷的提高。在智能建筑的建筑物自動化系統(tǒng)（ BAS）中消防系統(tǒng)是非常重要的一個子系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著保障人員及財產(chǎn)安全的重任。樓宇機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，作為智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)非常重要的一部分，擔(dān)負(fù)著對整座大廈內(nèi)機(jī)電設(shè)備的集中檢測和控制，保證所有設(shè)備的正常運行，并達(dá)到最佳狀態(tài)。 I 目 錄 1 引言 選題的意義 ....................................................... 1 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 ......................................... 2 研究概況 ....................................................... 2 發(fā)展趨勢 ....................................................... 2 火災(zāi)報警系統(tǒng)的總體方案 ........................................... 2 2 樓宇自動化 樓宇自動化系統(tǒng)簡介 ............................................... 4 樓宇自動化系統(tǒng)的組成與基本功能 ................................... 4 樓宇自動化控制系統(tǒng)的原理 ......................................... 4 樓宇自動化系統(tǒng)設(shè)備的發(fā)展歷史及相關(guān)產(chǎn)品簡介 ....................... 5 3 硬件設(shè)計 溫度氣體信號采集模塊 ............................................. 6 顯示部分方案設(shè)計 ................................................. 6 報警及執(zhí)行部分方案設(shè)計 ........................................... 7 火災(zāi)報警系統(tǒng)主要器件的選擇 ....................................... 7 主控制芯片的選擇 ............................................... 7 采集系統(tǒng)主要器件的選擇 ......................................... 8 液晶顯示模塊的選擇 ............................................ 11 三端穩(wěn)壓器 7805 ............................................... 12 4 火災(zāi)報警系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 電源部分電路 .................................................... 13 采集部分電路 .................................................... 14 可燃性氣體濃度采集電路 ........................................ 14 溫度采集電路 .................................................. 15 液晶顯示部分電路 ................................................ 16 控制部分電路 .................................................... 18 復(fù)位電路 ...................................................... 18 II 時鐘電路 ...................................................... 18 控制執(zhí)行電路 .................................................. 19 報警電路 ............