【正文】 48D 521N 41 48D 1512L E D 012L E D 122KW120KW2470uFC 5147uFC 52V C CS1756U 9B23148O p A m pU 9AP C 11234天津職業(yè)技術師范大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 10 4 溫度檢測電路設計 溫度傳感器 選型 溫度傳感器 （ temperature transducer） 定義： 利用物質各種物理性質隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉換為電量的傳感器。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。傳感器屬于信息技術的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活等領域，數(shù)量高居各種傳感器之首。國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。 C。 C。 C，測溫精度為177。 C。以 AD7817 型 5 通道智能溫度傳感器為例，它對本地傳感器、每一路遠程傳感器的轉換時間分別僅為 27us、9us。目前，智能溫度傳感器的總線技術也實現(xiàn)了標準化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線 (1Wire)總線、 I2C 總線、 SMBus 總線和 spI 總線。 DS18B20 是美國 DALLAS 半導體公 司繼 DS1820 之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器?？梢苑謩e在 和 750ms內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20 讀出的信息或寫入 DS18B20 的信息僅需要一根口線 (單線接口 )讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源。 在本次設計中選用 DS18B20 溫度傳感器 天津職業(yè)技術師范大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 11 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20 的主要特性 1） 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電 。 3） DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 。 5） 溫范圍－ 55℃ ～ +125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177。 6） 可編程 的分辨率為 9～ 12 位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 。 8） 測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 。 DS18B20 的外形和內(nèi)部結構 DS18B20 內(nèi)部結構主要由四部分組成： 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。 2) GND 為電源地 。 天津職業(yè)技術師范大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 12 圖 41 DS18B20內(nèi)部結構圖 DS18B20 工作原理 DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由 2s 減為 750ms。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。計數(shù)器 1和溫度寄存器被預置在－ 55℃ 所對應的一個基數(shù)值。圖 3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1的預置值。在使用 PL/M、 C等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS1820 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。當單總線上所掛 DS1820超過 8個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時 要加以注意。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的 測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。 4） 在 DS1820 測溫程序設計中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦 某個 DS1820 接觸不好或斷線，當程序讀該 DS1820 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。電阻在電路中是起對數(shù)據(jù)線上拉作用。 天津職業(yè)技術師范大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 14 5 報警顯示電路設計 報警電路設計 圖 51 報警系統(tǒng)電路圖 蜂鳴器俗稱喇叭，是廣泛應用于各種電子產(chǎn)品的一種元器件，它用于提示、報警、音樂等許多應用場合。 學習板采用了一個很簡單的電路來實現(xiàn)蜂鳴器的聯(lián)接，由上所述，一個管腳很難驅動蜂鳴器發(fā)出聲音，所以增加了一個三極管來增加通過蜂鳴器的電流，見 上 方原理圖。用戶可以通過程序控制 PD7 管腳的置低和置高來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關閉。本小組應用 LCD1602液晶顯示，電路設計簡單，功耗低，顯示數(shù)字內(nèi)容靈活多變，足以滿足顯示要求，并且程序較為簡單。 LCD1602液晶顯示模塊（圖 52）具有體積小、功耗低、電路設計 （圖 53）簡單等特點，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件了。但支持 Zigbee的單片機價格比較昂貴，程序較為復雜，電路設計比較麻煩。 方案二：采用 NRF24L01 模塊 實現(xiàn)無線傳輸，價格便宜，單片軟件編程自由度大，也可編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯算法。內(nèi)置頻率合 成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊 ,并融合了增強型 ShockBurst 技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。接收時，工作電流只有 mA，多種低功率工作模式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設計更方便。 綜合以上方案和論證，我們確定使用方案二 。推薦電壓 左右（ ）。當然對 3V 左右的單片機更加適用了。掉電和待機模式時更低。如果收到應答，則認為此次通信成功， TX_DS 置高，同時TX_PLD 從發(fā)送堆棧中清除；若未收到應答，則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù) (自動重發(fā)已開啟 )，若重發(fā)次數(shù) (ARC_CNT)達到上限， MAX_RT 置高， TX_PLD 不會被清除； MAX_RT或 TX_DS置高時，使 IRQ變低，以便通知 MCU。接收數(shù)據(jù)時 ,首先將 NRF24L01 配置為接收模式，接著延遲 130μ s 進入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。若此時自動應答開啟，接收方則同時進入 發(fā)射狀態(tài)回傳應答信號。 CEC S NS C KM OS IM I S OIRQVDD VSSXC2XC1VD D_ P AVS SVDDAN T 2IREFAN T 1VDDVSSVSSDVDDnR F 24L 011 216M H zX11nFC822pFC133nFC710nFC911622KR 2A1 161MR 1AVDD123456 7 8 910111213141516171820 1922pFC2C3C4 HL1 HL2L3C5C6 圖 61 NRF24L01 工作原理圖 天津職業(yè)技術師范大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 18 7 軟件流程圖及軟件設計 系統(tǒng)軟件流程圖 開始時，需要對其初始狀態(tài)復位，由煙霧傳感器 MQ2 檢測可燃氣體或煙霧濃度， 當達到濃度范圍之內(nèi)，由無線傳輸模塊把數(shù)據(jù)傳給接收部分由單片機處理，并且發(fā)出報警 及顯示 。 圖 71 系統(tǒng)軟件流程圖 MCU 和 NRF24L01初始化 MCU 檢測 主機發(fā)送給從機 蜂鳴器報警并顯示 主機不發(fā)送給從機 Y N 開始 結束 天津職業(yè)技術師范大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 19 軟件程序設計 火災報警系統(tǒng)軟件程序設計主要包括兩塊主機模塊和從機模塊， 運用 C 語言進行編程， 主機程序主要 是傳感器檢測到得數(shù)據(jù)，并由無線模塊發(fā)送；從機程序是對無線傳輸模塊接收到的數(shù)據(jù)進行判斷，報警顯示。 int h = 0。 DDRB = 0x2e。 DDRA =0X00。 DDRC =0X80。 DDRD =0Xff。 LCD_clear()。 SetRX_Mode()。//出示顯示內(nèi)容 LCD_write_str(1,1,A Qu wei xian!)。//出示顯示內(nèi)容 PORTD=0X00。 LCD_write_char(12,0,RxBuf[2])。 LCD_write_char(15,0,RxBuf[4])。 j=RxBuf[3]0x30。 if(h=32) { PORTD=0X00。 調試前準備： 1）按設計要求查驗設備的規(guī)格、型號、數(shù)量、配件等，查驗應用的儀表、儀器應經(jīng)計量部門檢驗合格，并在有效期內(nèi)。 3）檢查系統(tǒng)線路是否有錯 線、開路、虛焊、短路。 本設計通過 KeiluVision2 軟件對軟件進行測試，通過 PROGISP 軟件將程序下載到系統(tǒng)實物進行調試。具有友好的交互界面、下拉菜單、快捷鍵和快速訪問命令列表等，使程序設計工作更加方便、快捷、高效。在 KeiluVision2 中，源代碼的輸入，編譯通過之后就可以進行軟件調試了。調試過程中，要不斷分析問題存在的可能原因，針對具體問題找尋具體解決辦法，在硬件和軟件程序間不斷改進調試，從簡單開始一步步進行下去直到最終功能實現(xiàn)為止。 通過 PROGISP 軟件將程序下載到系統(tǒng)實物進行調試。單獨運用 MQ2 傳感器對可燃氣體進行檢測 ， 當達到 濃度范圍之內(nèi)，由無線傳輸模塊把數(shù)據(jù)傳 給接收部分由單片機處理，是否 發(fā)出報警 并顯示溫度和地址， 對系統(tǒng)進行調試 。 直至 系統(tǒng)能天津職業(yè)技術師范大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 22 夠正常運行，調試結束。在作品中是一對一無線傳輸，而在實際的環(huán)境需要多對一或多對多傳輸，那么就需要對系統(tǒng)進行改進。 在對煙霧傳感器和無線通訊技術進行深入研究的基礎 上，全面比較國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術特點，合理地確定系統(tǒng)的設計方案。該傳感器是對以烷類煙霧為主的多種煙霧有良好敏感特性的廣譜型半導體敏感器件。 在系統(tǒng)單片機控制電路的設計上，采用了高性能、高整合度的 Atmegal16 單片機作為核心芯片，充分利用了其高速 數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設，實現(xiàn)了儀器的小型化和智能化。為提高響應時伺，保證傳感器準確地、穩(wěn)定地工作，需要向煙霧傳感器持續(xù)供給 5V的加熱電壓?；馂膱缶骶哂袑崟r監(jiān)測功能，實時監(jiān)測環(huán)境中的可燃氣體濃度并且每隔一段時間監(jiān)測一下所放空間內(nèi)的溫度并在顯示屏上實時顯示。 在 研制 的 火災 報警器的基礎上，可以再做適當?shù)墓δ軘U展，使 火災 報警器的功能更加完善，安全 性更高，使用更加方便等。 在實際火災發(fā)生時，所面對復雜的環(huán)境將會更加復雜，那將會對報警系統(tǒng)造成很大程度的干擾，我們應全面考慮各方面的不利因數(shù)，運用所學知識解決各個問題。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機干擾，不 但最大限度地排除現(xiàn)場噪聲干擾，降低煙霧報警器誤報概率，而且易于在單片機中實現(xiàn)。= ~(1 PB6) define Read_24L01_MISO PINB amp。= ~(1 PB5) define Read_24L01_MOSI PINB amp。= ~(1 PB4) //mega16 PB4 define Hign_24L01_CSN PORTB |= (1 PB4) //define NRF24L01_SCK PB4 //輸出 1 define Hign_24L01_SCK PORTB |= (1 PB7) //mega16 PB7 define Low_24L01_SCK PORTB amp。 (1 PB7)。= ~(1 PD5) define Read_24L01_CE PIND amp。= ~(1 PB0) define Read_NRF24L01_IRQ PINB amp。 char sta,count,tf。 //本地地址 char RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]= {0x11,0x11,0x11,0x11,0x11}。 void inerDelay_us(char n)。 char SPI_RW(char data)。 char SPI_RW_Reg(char reg, char value)。 char SPI_Write_Buf(char reg, char *pBuf, char uchars)。 天津職業(yè)技術師范大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 31 char nRF24L01_RxPacket(char* rx_buf)。 void