【正文】 M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。 采集系統(tǒng)主要器件的選擇1. 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。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，[5]。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。當I/O或VDD引腳為高電平時，這個電路便“取”得電源。寄生電源的優(yōu)點是雙重的：1)利用此引腳，遠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。因為DS18B20的工作電流高達1mA，5KΩ的上拉電阻將使得I/O線沒有足夠的驅(qū)動能力。供電方式檢 測64位ROM和一線口存儲器和控制邏輯便箋式存儲器CRC發(fā)聲器溫度傳感器高溫度觸發(fā)器TH低溫度觸發(fā)器TLVDDDQVDDGND 圖33 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 34 DS18B20引腳在總線主機上不知道總線上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。在此命令發(fā)出后，主機接著發(fā)出讀時間片。如果主機接到一個“0”，它知道它必須在溫度變換期間在I/O線上提供強的上拉。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。計數(shù)器l對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(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。2. DS18B20的配置寄存器斜率累加器計數(shù)器1=0計數(shù)器2=0比較溫度寄存器預(yù)置低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振預(yù)置停止 加1LSB置位/清零 圖 35 DS18B20測溫原理 配置寄存器為中間結(jié)果暫存器中的字節(jié)4?？梢栽O(shè)置精度為9位、10位、11位、12位。用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。MQ—K1可燃氣體傳感器主要用于檢測空氣中CO、CHH2等可燃氣體的濃度，其原理為傳感器的內(nèi)部阻抗隨可燃氣體的濃度而變化[6]。其引腳及電學參數(shù)如圖36所示。按轉(zhuǎn)換原理，模數(shù)轉(zhuǎn)換器可分為四類：計數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點是轉(zhuǎn)換精度高、抗干擾性能好、價格便宜。因此這種轉(zhuǎn)換器主要用于速度要求不高的場合。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器是一種速度較快、精度較高的轉(zhuǎn)換器。根據(jù)系統(tǒng)的需要，我們這里選擇了常見的ADC0809轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)。它可以實現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量輸出是三態(tài)的（總線型輸出），可直接與單片機數(shù)據(jù)總線相連接。當?shù)湫凸ぷ鲿r鐘為500HZ時，轉(zhuǎn)換時間為128181。 液晶顯示模塊的選擇1. LCD顯示控制模塊的系統(tǒng)示意圖圖37為使用LCD顯示控制模塊的系統(tǒng)示意圖，對于用戶來說，只需要提供命令給LCD顯示控制模塊，就可以對LCM進行顯示操作。另一特點是，LCD本身不發(fā)光，是通過借助外界光線照射液晶材料而實現(xiàn)顯示的被動顯示器件。外型尺寸如圖38所示：圖 38 GDM0801A的外型尺寸圖液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 三端穩(wěn)壓器7805線性集成穩(wěn)壓器分固定式輸出、可調(diào)式輸出兩種類型，又以三端固定或可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用范圍為最廣。主要特點：輸出穩(wěn)定性好、使用方便、輸出過流、過熱自動保護。第4章 火災(zāi)報警系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 電源部分電路要能成為獨立的單片機系統(tǒng)，首先就要擁有能夠提供系統(tǒng)正常工作的抗干擾直流穩(wěn)壓電源。220V的交流電通過變壓器降低其電壓，再經(jīng)過整流橋進行整流，然后，通過由一個極性電容C4和一個一般電容C5組成的濾波電路，用于濾去整流輸出電壓中的紋波[7]。濾波電路有兩種形式：一是電容濾波電路，一是電感濾波電路。與負載串聯(lián)的電感L，當電源供給的電流增加時，它把能量存儲起來，而當電流減小時，又的能量釋放出來，使負載電流比較平滑，即電感L也有平波的作用。所以在這個設(shè)計中我們要選用的是電容濾波電路。其中電路中接入電容C7來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑制電路引入的高頻干擾，C6是電解電容，用于減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾信號。給這個系統(tǒng)帶來更好的工作環(huán)境。圖 41 電源部分電路圖 采集部分電路本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分電路由兩個部分組成。前面的工作主要由可燃性氣體傳感器及傳感器調(diào)理電路來完成，后面的A/D轉(zhuǎn)換則由ADC0809和單片機組成的電路來完成，用來實現(xiàn)環(huán)境中可燃性氣體濃度的監(jiān)測[8]。 可燃性氣體濃度采集電路傳感器調(diào)理電路的設(shè)計涉及到空氣中可燃氣體濃度數(shù)據(jù)的采集，一般都需要選擇好相應(yīng)的傳感器。由于可燃性氣體傳感器采集到的氣體濃度信號比較微弱，所以還要經(jīng)過傳感器調(diào)理電路的處理。由此可的其框圖如圖42所示。圖 43 傳感器調(diào)理電路原理圖A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計ADC0809型芯片有8路模擬量輸入通道，我們這只用到一路模擬量輸入通道，即啟用IN7。再根據(jù)芯片特性，把沒用到的其他7路模擬量輸入通道都接地。根據(jù)主控芯片AT89C52的P1口特性，我們將其與ADC0809芯片的8路數(shù)字量輸出端相連。這兩種方法各有各的優(yōu)點，查詢方式的編程簡單，而中斷方式的單片機工作效力高，所以我們這里采用中斷方式控制，用到的是外部中斷0，電路連接是EOC引腳通過非門與INT0腳相接。因此我們可以得到A/D轉(zhuǎn)換電路圖如圖44所示：圖 44 A/D轉(zhuǎn)換電路圖 溫度采集電路由上述對DS18B20的詳細介紹大家可以總結(jié)出DS18B20具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點。從分析中可以看出DS18B20這兩種供電方式都各有其優(yōu)點，但從另一方面來看寄生電源方式需要強上拉電路，軟件控制則變得復(fù)雜(特別是在完成溫度轉(zhuǎn)換和拷貝數(shù)據(jù)到EEPROM 時)，同時芯片的性能也有所降低。由此設(shè)計出溫度采集電路圖如圖45所示。LCD本身不發(fā)光，是通過借助外界光線照射液晶材料而實現(xiàn)顯示的被動顯示器件，因此功耗很低，只要求液晶周圍有足夠的光強。在此系統(tǒng)的設(shè)計中，為了降低功耗，我們不采用背光源，因此液晶顯示模塊的116兩管腳不用，即懸空。在此，我們把P0口作為數(shù)據(jù)的輸入輸出口，并直接與液晶顯示模塊GDM0801A的DB0—DB7相連來傳輸數(shù)據(jù)[10]。由此可知顯示部分電路的原理框圖如圖46所示，電路圖如圖47所示。MCS51單片機有一個復(fù)位引腳RST，它是史密特觸發(fā)輸入，只要RST保持高電平，MCS51保持復(fù)位狀態(tài)，AT89C52此時的PPP3口都輸出高電平。我們使用的是CMOS型的51單片機，要使RST在上電的時候得到一個高電平，需要在RST復(fù)位端接一個電容至電源和一個電阻接地，就能實現(xiàn)上電自動復(fù)位。根據(jù)以上的設(shè)計思路可以設(shè)計出上電自動復(fù)位電路如圖48所示。MSC51單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的，典型值為12MHz。在單片機的外部接一個晶振而后電容就組成了振蕩器，加電以后延遲一段時間（約10ms）振蕩器起振產(chǎn)生時鐘，不受軟件控制。外接的兩個電容的作用有兩個：一是使振蕩器起振，二是對振蕩器的頻率f起微調(diào)作用（電容大，f變?。?，其典型值為30PF[11]。則時鐘電路的電路圖如圖49所示。在這里,我們選擇了以交流220V為額定工作電壓的排氣扇作為外部設(shè)備。通過單片機控制繼電器的吸合與斷開，來實現(xiàn)排氣扇的啟動和停止。我們把單片機P2口的第三管腳，4腳串連一個電阻和5伏的電源連接。三極管的發(fā)射極e接地，集電極c接繼電器線圈的一端，線圈的另一端與5伏的電源相連，再在繼電器線圈的兩端反相并聯(lián)一個二極管。由圖可見，光耦導(dǎo)通，從而三極管也導(dǎo)通，繼電器吸合接通排氣扇的工作電路。那么就需要加一個電流放大器件，我們使用了NPN三極管8050與電源連接來對電流進行放大。當系統(tǒng)運行到需要報警時，如果直接與蜂鳴器相連，由于電流過小，將不能驅(qū)動蜂鳴器進行報警，如果直接與8050相連接，單片機直接給出的電源將超過其正常工作的電壓范圍。故報警電路將由一個電阻，一個三極管和一個蜂鳴器組成。根據(jù)以上的設(shè)計思路設(shè)計出的報警部分電路圖如圖411所示。根據(jù)課題需要將設(shè)計出配合系統(tǒng)功能的電路圖，達到設(shè)計標準。例如：ORG 0000H ；程序開始地址LJMP START ；轉(zhuǎn)初始化ORG 0003H ；外部中斷0入口地址LJMP EXINT0 ；轉(zhuǎn)外部中斷0ORG 0100H 然后，對DS18B20的初始化，開外部中斷0及顯示接口初始化，以完成顯示模塊 。主程序框圖如圖51所示。其程序流程圖52所示。而DS18B20能否正常的工作和得到正確的溫度數(shù)據(jù)決定了整個設(shè)計能否成功，所以DS18B20的初始化、寫和讀信號的軟件編程要嚴格的按照其時序進行。s MOV R2，20L4: DJNZ R2,L4 ；等待60181。s SJMP L0 ；初始化失敗，重來L3: MOV R2, 120L2: DJNZ R2,L2 ；應(yīng)答過程最少480181。s MOV , C ；命令字按位送 MOV R4, 20WR3: DJNZ R4,WR3 ；保證整個寫過程持續(xù)60181。s SETB ；RE2: DJNZ R4,RE2 ；等待12181。s DJNZ R6, RE1 ；R6減1不等于0跳至RE1 MOV TEMP, A SETB ； RET 溫度處理子程序該子程序主要完成對存放在40H、41H兩單元里的二進制數(shù)據(jù)進行十進制轉(zhuǎn)化，并用ASCII碼表示，最后有存回到40H、41H兩單元里的過程。取溫度高字節(jié)的低四位放入A中累加器A中值左移四位，并放回40H取溫度低字節(jié)的高四位放入A中累加器A中值右移四位，并放回41H把40H中的值轉(zhuǎn)換成十進制并用ASCII碼表示把41H中的值轉(zhuǎn)換成十進制并用ASCII碼表示 返 回 開始圖53 溫度處理子程序流程圖 BASCII：MOV A, 40H ；把40H中的值送入A中 ANL A, 0FH ；A中值的高四位清零 RL A RL A RL A RL A ；A中的值左移四位 MOV 40H, A ；把A中的值送回40H中 MOV A, 41H ；把41H中的值送給A ANL A，0F0H ；將A中的值低四位清零 RR A RR A RR A RR A ；A中的值右移四位 MOV 41H, A ；把A中的值送回41H中 MOV A, 40H ；把40H中的值送入A中 ORL A, 41H ；A中的值與41H中的值求或 MOV B, 0AH ；把立即數(shù)“0A”送入B中 DIV AB ；A中的值整除B中的值，商的整數(shù)部分存入A中 ADD A, 30H ；A中的值加“30H”，即轉(zhuǎn)換成ASCII碼 MOV 40H, A ；將A中的值送回40H中，為溫度值的十位 MOV A, B ；將B中的值送入A中 ADD A, 30H ；A中的值加“30H”，即轉(zhuǎn)換成ASCII碼 MOV 41H, A ；40H、41H分別為溫度十進制數(shù)(ASCII碼) 可燃氣體濃度采集的軟件設(shè)計此部分程序設(shè)計的功能是，采用外部中斷0的方法，把經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的氣體濃度讀入到單片機中，和預(yù)先存好的氣體濃度臨界值進行比較，從而確定報警電路及執(zhí)行機構(gòu)的啟動或停止。為了提高CPU的工作效力，我們這采用中斷方式來實現(xiàn)氣體濃度的采集工作，即用到CPU的外部中斷0。為了更好的說明問題，附出相應(yīng)的硬件原理圖，如圖54所示。此外，當檢測到的可燃氣體的濃度超過預(yù)存的報警臨界濃度值時，要能通過單片機來控制報警裝置及外部執(zhí)行機構(gòu)的啟動，即使蜂鳴器響和繼電器吸合，從而達到報警和排出可燃氣體的目的。指令如下：CLR ；啟動報警裝置CLR