【正文】 ............................................ 19 仿真平臺 ............................................................................................................... 19 軟件仿真結(jié)果 ........................................................................................................ 19 實物測試結(jié)果 .......................................................................................................... 21 第 6 章 總結(jié) ................................................................................................................ 22 致 謝 ............................................................................................................................. 23 IV 參考文獻 ....................................................................................................................... 24 第 1 章 緒 論 選題背景及意義 火，給人類帶來了文明的進步、光明以及溫暖，但與此同時，當(dāng)火失去控制時，又會給人類帶來巨大災(zāi)難。進入 90 年代，特別是 1993 年以來，火災(zāi)造成的直接損失上升到年均十幾億元，年均死亡 2020 多人。于是人類逐漸意識到火災(zāi)預(yù)防和預(yù)警的重要性。 人類自從進入電氣時代以來，便多了一項火災(zāi)隱患，那就是由電能所產(chǎn)生的熱能所導(dǎo)致的火災(zāi)。 本文所做的工作 本文中所采用的方案是選用美國 DALLAS 公司推出的高精度溫度傳感器DS18B STC89C52 單片機以及 LCD1602 液晶顯示器等元件來設(shè)計火災(zāi)自動報警器。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、硬件電路簡單、價格較低，故有一定的應(yīng)用前景。 2 . 用 DS18B20 來實現(xiàn)對溫度的實時監(jiān)控。 4 . 實現(xiàn)溫度達到限定值后自動報警。 國外的相關(guān)研究 火災(zāi)報警系統(tǒng)在國外已有百年以上的發(fā)展史。而 90 年代初，英國成功研制溫度式的 火災(zāi)報警系統(tǒng)，并將其正式應(yīng)用于火災(zāi)探測工作中。越來越多的火災(zāi)偵測系統(tǒng)逐步進入市場。主要以溫度傳感器作為探測器。系統(tǒng)都較為簡單，且僅靠溫度一個參數(shù)來判斷火災(zāi)容易收到其他因素的影響，產(chǎn)生誤報警現(xiàn)象。在 20 世紀(jì)的 40 年代末，瑞士物理學(xué)家研究出埃姆斯特梅利研究出離子煙感探測器，從此之后煙感探測器被廣泛應(yīng)用于火災(zāi)報警系統(tǒng)中，并使得溫度傳感器的報警器的市場份額大幅減小。光電式探測器一經(jīng)面世，便獲得了大力發(fā)展以及大量應(yīng)用。因此，光電式的煙感探測器逐漸取代離子式的探測器，正式登上歷史舞臺。在此階段中，總線式的報警系統(tǒng)興起，獲得了廣泛應(yīng)用。但是由于其采用有線連接，因此對工程的要求較高。在這段時間中，計算機技術(shù)、集成電路技術(shù)以及傳感器技術(shù)飛速發(fā)展，火災(zāi)報警系統(tǒng)逐步進入智能化時代。近年來，采用無線通信方式的自動報警系統(tǒng)在國外的市場中呈現(xiàn)出欣欣向榮的狀態(tài)。其適用范圍非常寬廣，各種建筑都適用。 第 2 章 火災(zāi)自動報警器原理 一般而言，火災(zāi)報警器主要由火災(zāi)探測器、單片機、傳感器接口電路、報警器等組成。 而對于本文所設(shè)計的報警系統(tǒng)而言，其原理為：先通過單片機控制程序設(shè)定一個報警的溫度值，然后讓 DS18B20 不停地采集溫度數(shù)據(jù)，并送入單片機。若高于或等于報警溫度值，則驅(qū)動蜂鳴器進行報警。綜合多方面考慮，本設(shè)計中采用的是STC 公司出品的 STC89C52RC 單片機。STC89C52RC 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多改進，是的芯片具有傳統(tǒng)的51 單片機所不具有的功能。另外， STC89C52 可將至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2 中軟件可選擇的節(jié)電模式。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，知道下一個中斷或硬件復(fù)位為止。封裝有 LQFP44 和 DIP40 封裝可供選擇。其引腳圖如圖 所示 圖 STC89C52RC 引腳圖 單片機知識 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成如圖 所示 圖 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 由圖可見，該系列單片機主要由隨機數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、程序存儲器（ ROM）、中央處理器（ CPU）、輸入輸出口、串行口、內(nèi)置的定時器 /計數(shù)器、中斷控制、總線控制、以及時鐘電路通過總線連接而成。 STC89C52中有 512字節(jié)的隨機數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)，可通過片外擴展來提升 RAM容量。 中斷系統(tǒng)：具有 5個中斷源， 2 級中斷優(yōu)先權(quán) 定時器 /計數(shù)器： 片內(nèi)集成了 3 個 16 位的定時器 /計數(shù)器 T0、 T T2，具有四種工作方式 串行口：一個全雙工異步串行口，具有四種工作方式，可進行串口通信，擴展并行 I/O 口，還可以與多個單片機相連以構(gòu)成多級系統(tǒng)。特殊功能寄存器實際上是片內(nèi)各個功能部件的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，這些特殊功能寄存器映射在片內(nèi) RAM 區(qū) 80HFFH的地址區(qū)內(nèi)。 STC89C52 單片機的內(nèi)部電路正是在時鐘電路的控制下嚴(yán)格按時序執(zhí)行指令進行工作的。 CPU 發(fā)出的時序信號有兩類，一類用于對片內(nèi)各個功能部件的控制；另一類用于對片外存儲器或 I/O 口的控制。這兩個引腳跨界石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。該電容的大小會影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。 STC89C52 通常采用 12MHz 的石英晶體。但運行速度快對存儲器的速度要求就越高，對 PCB 電路板的工藝要求也就越高，即要求線間的寄生電容要小。為了提 高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性好的電容。 外部時鐘源直接接到 XTAL1 端， XTAL2 端懸空。單片機工作的最小時間計量單位就是由這個晶振決定的。 （ 2）在誤差允許的區(qū)域內(nèi)， C1和 C2 值都是越小，實現(xiàn)的功能就越精確，如果 C1和 C2 值比正常數(shù)值大時，可能會使振蕩器更加穩(wěn)定，可是也會增加響應(yīng)的時間。 時鐘周期是單片機時鐘控制信號的基本時間單位。 CPU 完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。每個機器周期完成一個基本操作，如取指令、讀或?qū)憯?shù)據(jù)等。即 Tcy=12/fosc.若 fosc=12MHz， Tcy=1us STC89C52 單片機的一個機器周期包括 12 個時鐘周期，分為 6 個狀態(tài)， S1S6。因此，一個機器周期中的 12 個時鐘周期表示為S1P S1P S2P S2P ...、 S6P2。 STC89C52 單片機中指令按字節(jié)來分，可分為單字節(jié)、雙字節(jié)、三字節(jié)指令，因此執(zhí)行一條指令的時間也有所不同。而有些復(fù)雜的指令則需要兩個或多個指令周期。 火災(zāi)探測器選擇 為了盡可能做到簡化硬件電路，故在本設(shè)計中采用美國 DALLAS 公司出品的溫度傳感器 DS18B20。由于它輸出的是數(shù)字量，故在硬件電路上可省去 A/D 轉(zhuǎn)換電路，大幅度降低了硬件電路的復(fù)雜程度，也降低了硬件開支。測溫范圍在 55 ~+125 ，固有測溫誤差為 1 。且適應(yīng)電壓的范圍較寬，為 ~，且在寄生電源的方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 DS18B20 在使用中不需要任何外圍器件，全部的傳感元件以及轉(zhuǎn)換電路都集成在了傳感器內(nèi)部。且在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量， 12 為分辨率時最多在 750ms 內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，因此該傳感器的速度很快。當(dāng)電源反接時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，只是無法工作。如圖 所示。計數(shù)器 1 會對低溫度系數(shù)所產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，若計數(shù)器 1 的預(yù)置值被減至 0，則溫度寄存器的值加 1，接下來，計數(shù)器 1的預(yù)置值將被重新裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)的晶振所產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)。 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 液晶顯示器選擇 液晶屏選用 LCD12864。工作溫度在 20℃ ~+70℃之間，點中心距為 。讀操作時，高電平有效； 第 7~14 腳： DB0~DB7，三態(tài)數(shù)據(jù)線； 第 15 腳： PSB，高 電平時選擇 8 位或 4 位并口方式。 若是在實際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將 PSB 接固定高電平。如背光和模塊共用一個電源，則可將 19 腳和 20 腳短接，但是如果需要調(diào)節(jié)背光亮度，則可接 1k 電位器。硬件電路如圖 所示 圖 硬件電路 第 4 章 程序設(shè)計 程序流程圖 N