【正文】 小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。 （ 1）機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。 （ 3）機(jī)箱內(nèi)有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。 （ 5）一般采用便于安裝的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱（ 4U 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱較為常見） 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，本設(shè)計選用單片機(jī)作為其控制系統(tǒng)。對于溫度傳感 器的選型，要求傳感器的測溫精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾力好、可靠性高。 ，即 “ 一線器件 ” ，其具有獨特的優(yōu)點： （ 1） 采用單總線的接口方式與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊。 （ 2） 測量溫度范圍寬，測量精度高?！?。 （ 4） 多點組網(wǎng)功能。 （ 5） 供電方式靈活。因 此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時序滿足一定的要求時，可以不接外電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨 簡單，可靠性更高。 DS18B20的測量分辨率可通過程序設(shè)定 912位。電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20內(nèi)部含有 EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報警溫度的設(shè)定值。 熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時自身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度 的。當(dāng)被測介質(zhì)中有溫度發(fā)生變化時，所測得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)中的平均溫度。在所有常用溫度計中，準(zhǔn)確度最高，可達(dá) 1mk。如在 0℃用 Pt100 鉑熱電阻測溫，當(dāng)溫度變化 1℃時，其電阻值約變化 ，如果通過電流為 2mA，則其電壓輸出量變化為 800μ V。由此可見，熱電阻的靈敏度較熱電偶高一個數(shù)量級。在振動小而適宜的環(huán)境下，可在很長時間內(nèi)保持 ℃以下的穩(wěn)定性 。溫度值可由測得的電阻值直接求出。只用簡單的輔助回路就能得到線性輸出，顯示儀表可均勻刻度 9 將兩種不同的金屬導(dǎo)體焊接在一起，構(gòu)成閉合回路，如在焊接端（即測量端）加熱產(chǎn)生溫差，則在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢，此種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng) （ Seebeckeffect）。這種以測量熱電動勢的方法來測量溫度的元件，即兩種成對的金屬導(dǎo)體，稱為熱電偶。一般熱電偶是測量中高溫的溫度傳感器，一般測量溫度在 400~1800℃，其優(yōu)點如下： （ 1）熱電偶可將溫度量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行檢測，對于溫度的測量、控制，以及 對溫度信號的放大、變換等都很方便， （ 2）結(jié)構(gòu)簡單，制造容易， （ 3）價格便宜， （ 4）惰性小， （ 5）準(zhǔn)確度高， （ 6）測溫范圍廣， （ 7）能適應(yīng)各種測量對象的要求（特定部位或狹小場所），如點溫和面溫的測量， （ 8）適于遠(yuǎn)距離測量和控制 傳感器的特點 （ 1）功能單一（僅測量 溫度）、測溫誤差小， （ 2）價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等優(yōu)點， （ 3）適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)， （ 4）外圍電路簡單。 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求及控制結(jié)構(gòu)圖，需要檢測火災(zāi)現(xiàn)場的煙霧濃度。上述要求本設(shè)計選用 MQ2 型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器作為系統(tǒng)采集煙霧信號用的傳感器。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中 可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。 MQ2 半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈 敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。 （ 1） 在較寬的濃度范圍內(nèi)對可燃?xì)怏w有良好的靈敏度 （ 2） 對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度 較高 （ 3） 長壽命、低成本 （ 4） 簡單的驅(qū)動電路即可 （ 5） 家庭用氣體泄漏報警器 （ 6） 工業(yè)用可燃?xì)怏w報警器 （ 7）便攜式氣體檢測器 可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置， 適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。 輸入通道方案 選擇 根據(jù)設(shè)計方案，需將外界測得的溫度和煙霧等模擬量輸入轉(zhuǎn)化成數(shù)字量。 A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有 8位， 10 位， 12 位， 16 位等。而就其結(jié)構(gòu)而言，有單一的 A/D 轉(zhuǎn)換器，有內(nèi)含多路開關(guān)的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 外圍設(shè)備的選擇 ，可以作為顯示器的有 LED、 LCD、 CRT 等。 LED 晶片的一端附著在一個支 架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“ PN結(jié)”。而光的波長決定光的顏色，是由形成 PN結(jié)材料決定的。 2） 耗電量低 LED 耗電相當(dāng)?shù)停绷黩?qū)動，超低功耗（單管 瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近 100%。 3） 使用壽命長 有人稱 LED 光源為長壽燈。 4） 高亮度、低熱量 LED 使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源 6） 堅固耐用 LED 被完全封裝在環(huán)氧樹脂里面，比燈泡和熒光燈管都堅固。 7） 多變幻 LED 光源可利用紅、綠、藍(lán)三基色原理，在計算機(jī)技術(shù)控制下使三種顏色具有 12 256 級灰度并任意混合，可產(chǎn)生 256256256 ＝ 16777216 種顏色，形成不同光色的 組合變化多端，實現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。 （ 2） LCD （ Liquid Crystal Display ） LCD 是一種 液晶顯示器， 它 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面 ，其具有以下優(yōu)點： 1） 由于 CRT 顯示器是靠偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的電磁場來控制電子束的，而由于電子束在屏幕上又不可能絕對定位，所以 CRT 顯示器往往會存在不同程度的幾何失真，線性失真情況。 2） 與傳統(tǒng) CRT 相比液晶在環(huán)保方面也表現(xiàn)的不錯，這是因為 LCD 內(nèi)部不存在像 CRT 那樣的高壓元器件，所以其不至于出現(xiàn)由于高壓導(dǎo)致的 x 射線超標(biāo)的情況，所以其輻射指標(biāo)普遍比 CRT 要低一些。 LCD缺點： 1） 價格相對 crt 要高 ； 2） 可視角度較小，色彩不好 ； 3） 反應(yīng)速度慢，有拖影問題 ； 4） 亮度和對比度不如 crt； 5） 分辨率固定，非標(biāo)準(zhǔn)分辨率下顯示效果差 ； 6） 維修費用昂貴 。 CRT 純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還 13 原度 高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時間極短等 LCD 顯示器難以超越的優(yōu)點，而且現(xiàn)在的 CRT 顯示器價格要比 LCD 顯示器便宜不少。 由于 LED 具有體積小，耗電量省，高亮度，長壽命，環(huán)保，所以根據(jù)本文的系統(tǒng)要求選擇 led 作為顯示裝置。 由于只需要一個鍵控制復(fù)位裝置，所以選擇獨立式鍵盤。當(dāng)溫度值在設(shè)定的范圍時，單片機(jī) AT89C52 不發(fā)出動作命令，當(dāng)超出溫度設(shè)定值值，單片機(jī)發(fā)出動作命令，使三極管導(dǎo)通從而發(fā)出蜂鳴聲進(jìn)行報警來提醒操作人員實施相應(yīng)的補(bǔ)救措施。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89S52 的標(biāo)準(zhǔn)功能 : 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2個數(shù)據(jù)指針，三個 16位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、 中斷繼續(xù)工作。 引腳特性 AT89S51 單片機(jī)為 40引腳雙列直插式封裝，其引腳排列和邏輯符號如圖 31所示。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL 邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在 flash 編程時， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序 校驗時，輸出指 15 令字節(jié)。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外 部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。對 P3 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 P3口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，具體如下： 端口引腳第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 RST—— 復(fù)位輸入。 ALE/PROG—— 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng) 17 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE禁止位無效。 EA/VPP—— 外部訪問允許， 欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 晶振電路設(shè)計 ，通常分成有源晶振和無源晶振兩個大類，無源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號電壓根據(jù)起振電路而定，允許不同 的電壓，但無源晶振通常信號質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需更換晶振時要同時更換外圍的電路。因價格等因素，實際應(yīng)用中多采用無源晶振設(shè)計的電路居多，本系統(tǒng)也采用的是無源晶振。 18 圖 32 晶振電路 ： 電容大小沒有固定值。晶振是給單片機(jī)提供工作信號脈沖 的。比如 12M 晶振。和電腦的 CPU 概念一樣。單片機(jī)的工作頻率是有范圍的。一般 24M 就不上去了。 復(fù)位電路設(shè)計 單片機(jī)復(fù)位電路是指單片機(jī)的初始化操作。因而，復(fù)位是一個重要的操作方式。 復(fù)位電路的功能： 系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號 ，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。開關(guān)復(fù)位可以在電源接通后，單片機(jī)自動復(fù)位，并且在單片機(jī)運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)已在運行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵 K后松 開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作，復(fù)位電路 如圖 33 圖 33 復(fù)位電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)概述及原理圖 51 系列單片機(jī)最小系統(tǒng)包含 51 單片機(jī)芯片，復(fù)位電路和振蕩電路三個部分，本設(shè)計采用 AT89S52 單片機(jī)芯片，芯片有 40 腳，包含 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位方式，當(dāng)單片機(jī)復(fù)位引腳檢測到至少 24 個時鐘周期的高電平的時候會自動復(fù)位系統(tǒng)，系統(tǒng)會