【正文】 ....... 13 DSl8B20 具體參數(shù) ................................................................................. 14 安徽新華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） DSl8B20 接口電路 ................................................................................. 15 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 .......................................................................................... 17 STC89C52 系列單片機開發(fā)工具 .............................................................. 17 系統(tǒng)主程序設(shè)計及流程圖 ....................................................................... 17 主程序初始化流程圖 ............................................................................ 19 報警子程序設(shè)計及流程圖 ..................................................................... 19 按鍵輸入設(shè)計子程序流程圖 ................................................................. 20 5 調(diào)試 ............................................................................................................. 22 軟件調(diào)試的步 驟 ....................................................................................... 22 硬件調(diào)試的步驟 ....................................................................................... 23 調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法 ........................................................ 23 6 總 結(jié) ....................................................................................................... 25 致 謝 ........................................................................................................... 26 參考文獻 ......................................................................................................... 27 附 錄 ........................................................................................................... 28 安徽新華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 1 緒 論 課題背景 由于科技的發(fā)展以及工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)，越來越多的隱患也將隨之而產(chǎn)生。 為了預(yù)防和減少該事故的發(fā)生，那就一定要采用先進可靠的儀表進行安全檢測，實時檢測煙霧的濃度，才能及早地發(fā)現(xiàn)隱患，隨之采取強有力的措施，從而避免該類事故的發(fā)生，這樣才能保證家庭及工業(yè)生產(chǎn)的安全。 設(shè)計概述 煙霧報警器系統(tǒng)的兩大核心 :單片機及煙霧傳感器。單片機傳感器和報警電路設(shè)備的橋梁作用，其實是器件級計算機系統(tǒng)，也就是微控制器和微處理器。同時，單片機也可以用在報警檢測系統(tǒng)中，及時發(fā)現(xiàn)隱患，讓人們有足夠的時間來采取相應(yīng)措施，因此智能煙霧報警器在生活已經(jīng)工業(yè)生產(chǎn)中起到了至關(guān)重要的作用。 20 世紀(jì) 80 年代曾被美國 成為傳感器時代，而在日本，傳感器被稱為十大技術(shù)之一。在該論文中， STC89C52 單片機和 MQ2 半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器是本設(shè)計的兩大核心器件。 (2) 以 STC89C52 單片機為中央處理器，對硬件電路進行設(shè)計和改進，讓其功能更加完善。 (3) 系統(tǒng)的軟件 編制。在程序的編寫過程中，為了方便后期的改進及維護，因此加了詳細的注釋。 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 2 總體方案設(shè)計 煙霧報警器是能夠檢測出環(huán)境中的煙霧濃度過高時，并具有安全報警功能的儀器。 為了適應(yīng)工業(yè)和家庭等場所對易爆易燃等安全性的要求，設(shè)計出來的煙霧報警器應(yīng)該具有明顯的 報警作用。該設(shè)計包括軟件和硬件兩個部分。電路總題框圖如圖 所示： 圖 總體設(shè)計框圖 處理器是采用的 51 系列單片機 STC89C52。煙霧檢測 探頭能將檢測到的煙霧變成電信號，然后送出模擬信號，再給 AD 采集電路采集。驅(qū)動蜂鳴器及報警指示燈報警。而煙霧傳感器就是通過監(jiān)測環(huán)境中煙霧濃度來實現(xiàn)火災(zāi)防范的。煙霧 傳感器 利用煙霧敏感元件的電阻受煙霧（主要是可燃顆粒）濃度影響阻值變化的原理向單片機發(fā)送煙霧濃度相應(yīng)的模擬信號，單片機從而對其進行控制 [9]。當(dāng)空氣中的煙霧濃度增高時，傳感器的電導(dǎo)率也會隨之而增加。 MQ2 傳感器技術(shù)指標(biāo)見表 21。煙霧傳感器大多數(shù)輸出的電信號是模擬信號。所以加熱電壓（ Vh） AC 或 DC 5177。 設(shè)計時應(yīng)注意，氣敏元件開機通電時，其內(nèi)阻很小，但經(jīng)過一段時間后，就能恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。 STC89C52單片機簡介 STC89C52 是一種高性能、低功耗的 CMOS8 位微控制處理器，具有 8K 可編程 Flash 存儲器 [15]。在單芯片上，不僅可以在系統(tǒng)可編程 Flash，而且擁有靈巧的 8 位 CPU，使得 STC89C52 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中不可缺少。另外， STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在掉電保護模式下， RAM 內(nèi)容能夠被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機停止一切工作，直到下一個硬件復(fù)位或中斷為止。 單片機的引腳功能描述 下面對 STC89C52 各引腳的功能進行較為詳細的介紹： (1) 電源引腳 Vcc 和 Vss Vcc(40 腳 )：電源端為 +5V Vss(20 腳 )：接地端。 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地。 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 RST(9 腳 )： RST 是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。 ALE/PROG（ 30 引腳）：地址鎖存允許信號端。 EA/VPP（ 31 腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。 P1 口： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。 P3 口：雙功能口，即可以做普通 I/O 口用 （此時為準(zhǔn)向口，也可以按每位定義實現(xiàn)第二功能操作）。 表 22 P3 口的第二功能表 [18] 引腳 第二功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時器 0 外部中斷） T1（定時器 1 外部中斷） WR（外部存儲器寫選通） RD（外部存儲器讀寫通） 溫度采集模塊 采用 DS18B20 作為溫度傳感器。它在測安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 溫精度、傳輸距離、轉(zhuǎn)換時間、分辨率等方面比其他溫度傳感器有了很大的進步，給用戶的使用帶來了方便帶，并贏得了用戶的好評。 STC89C52 單片機的工作電壓范圍： 4V~,因此，我們通常用 5V 的直流電源給單片機供電。 復(fù)位電路：用來確定單片機的起始工作狀態(tài)，以便完成單片機的啟動過程。當(dāng)單片機系統(tǒng)處于正常運行時，受到來自外界的干擾，出現(xiàn)程序錯亂時，此時按下復(fù)位按鈕，其內(nèi)部的程序會重新開始執(zhí)行。該設(shè)計所采用 的復(fù)位電路為外部手動按鍵復(fù)位電路，因此，需接一個上拉電阻，用來提高輸出高電平的值。時鐘電路也可以說是振蕩電路，是它能向單片機提供正弦波信號，決定了單片機的執(zhí)行速度。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。 要使單片機能夠工作起來最基本的電路構(gòu)成為單片機最小系統(tǒng)。一般STC 單片機資源比其他單片機要多，而且執(zhí)行速度快； STC 系列單片機使用串口對單片機進行燒寫 ,下載程序較為方便； STC89C52 單片機內(nèi)部集成了看門狗電路；且具有很強抗干擾能力。 煙霧檢測 AD采集電路 煙霧檢測采用 MQ2 傳感器。從而設(shè)定出理想的煙霧強度報警值。聲音報警電路如圖 所示： B1蜂鳴器Q58550VCCGND+R132KP36 圖 聲音報警電路圖 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 按鍵控制電路 本電路設(shè)計了四個按鍵，一個設(shè)置鍵、一個加鍵、一個減鍵、一個緊急報警鍵，當(dāng)遇到緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進行報警。 圖 電源接口電路 圖 電源接口電路圖 546231SW1sw 灰色12P1GNDR18 1K12D1DVCC 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 溫度傳感器 (DS18B20)電路 DSl8B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DSl820 之后最新推出的智能改進型智能溫度傳感器。溫度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 所示： 圖 DSl8B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 [9] DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器 [9]。 (2) 獨特的單線接口只需 l 個接口引腳即可通信 。 (4) 不需要外部元件 。 (6) 應(yīng)用范圍包括恒溫控制工業(yè)系統(tǒng)消費類產(chǎn)品溫度計或任何熱敏系統(tǒng) 。 (8) 告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件溫度告警情況 。 (10) 測量范圍從 55℃ 至 +125℃ 增量值為 ℃。 極限參數(shù)： (1) 運用溫度 55℃ 至 +125℃。 (3) 焊接溫度 260℃ /l0 秒 。 DSl8B20接口電路 1. DS18B20 控制方法 。 (2) 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換 。 (4) 讀電源供電方式 B4H 啟動 DS18B20 發(fā)送電源 供電方式的信號給主CPU。 (6) 重新調(diào) E2RAM B8H 把 E2RAM 中的 TH、 TL字節(jié)寫到暫存器 TH、 TL字節(jié) 。 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源。本設(shè)計采用電源供電方式， 口接單線總線為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個上拉電阻和 STC89C52 的 來完成對總線的上拉。采用寄生電源供電方式是 VDD 和 GND 端均接地。主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3個步驟： (1) 初始化。 (3) 存儲器操作指令。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn) 高級語言的優(yōu)勢。 主程序流程圖如圖 所示： 圖 主程序流程 首先要給傳感器預(yù)熱，因為 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器在不通電存放程序初始化 傳感器預(yù)熱處理 開始 報警子程序 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正