火災煙霧警報器的設計-本科設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 LAS半導體公司推出的智能改進型智能溫度傳感器。與傳統的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度，也可根據要求通過簡單的編程實現9～l2位的數字直讀方式。，溫度變換功率來源于數據總線，總線本身也可以向所掛接DSl8B20供電，因此不需要額外電源。因而使用DSl8B20可使系統結構更趨向完善和簡單，利用率更高。本文系統地介紹了基于DS18B20的溫度測量控制系統的組成、設計方案、電路原理、程序設計過程。設計完成了冷庫溫度的監控和報警等令人滿意的效果。DSl8B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，： DSl8B20的內部結構圖DS18B20的內部結構主要有四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器。： DS18B20的管腳 DS18B20的引腳說明如下： GND :地 DQ ：數據I/O VDD :電源 NC ：空腳 64位激光ROM開始8位是產品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號共有48位，最后8位是前56位的CRC校本文系統地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統的組成、設計方案、電路原理、程序設計以及系統仿真過程。DS18B20冷庫溫度監控報警系統是以AT89C52單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用數碼管顯示，運用C語言編程實現系統的各種功能。設計完成溫度的測量，與上下限溫度報警值設置。借助單片機編程軟件Keil實現了系統軟、硬件的交互聯調，并結合數碼管、DS18B20和AT89C52單片機最小系統進行了電路焊接和調試，實現了課題設計目的。 DSl8B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除EEPRAM。后者用于存儲TH，TL值。數據先寫入RAM，經校驗后再傳給EEPRAM。而配置寄存器為高速暫存器中的第5個字節，他的內容用與確定溫度值的數字轉換分辨率，DSl8B20 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換為相應精度的數值。低5位一直都是1，TM是測試模式位，用于設置DSl8B20在工作模式還是在測試模式。在DSl8B20出廠時該位被設置為0，用戶不要去改動，Rl和R0決定溫度轉換精度位數。TMR1R011111 字節各位的定義，設定的分辨率越高，所需要的溫度數據轉換時間就越長。因此，在實際應用中要在分辨率和轉換時間權衡考慮。高速暫存存儲器除了配置寄存器外，還有其他8個字節組成。其中溫度信息(第l，2字節)，TH和TL值第3，4節，第6～8字節，表現為全邏輯1；第9字節讀出的是前面所有的8字節的CRC碼，可用來保證通信正確。R1 R0 分辨率 溫度最大轉換時間/ms0 0 9 0 1 10 1 0 11 1 1 12 數據分辨率和轉換時間當DSl8B20接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展到二進制補碼形式儲存在高速暫存存儲器的第l，2字節。單片機可通過單線接口讀到該數據，讀取時低位在前面，高位在后，℃／LSB形式表示。對應的溫度計算：當符號位S=0時，直接將二進制位轉換為十進制；當S=1時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。 溫度低位溫度高位THTL配置保留保留保留8位CRC 碼制轉換在DSl8B20完成溫度變換之后，溫度值與貯存TH和TL內的觸發值相比較因為這些寄存器僅僅是8位，℃位在比較時被忽略。TH或TL的最高有較位直接對應于l6位溫度奇存器的符號位。如果溫度測量的結果高于TH或低于TL，那么器件內告警標志將置位。每次溫度測量更新此標志。只要告警標志置位，DSl8B20將對告警搜索命令做出響應。這允許并聯連接許多DSl8B20，同時進行溫度測量。如果某處溫度超過極限，那么可以識別出正在告警的器件并立即將其讀出而不必讀出非告警的器件。 DSl8B20具體參數及工作方式參數特性：（1）獨特的單線接口只需l個接口引腳即可通信（2）多點綜合測溫能力使分布式溫度檢測應用得以簡化（3）不需要外部元件（4）可用數據線供電（5）需備份電源（6）測量范圍從55℃至+125℃增量值為0．5℃溫度輸入（2進制）輸出（16進制）+125℃0000 0111 1101 000007D0H+85℃0000 0101 0101 00000550H+℃0000 0001 1001 00010191H+℃0000 0000 1010 001000A2H+℃0000 0000 0000 10000008H0℃0000 0000 0000 00000000H℃1111 1111 1111 1000FFF8H℃1111 1111 0101 1110FF5EH℃1111 1111 0101 1110EE6FH55℃1110 1110 0110 1111FE90H 部分溫度轉換值 （7）以9位數字值方式讀出溫度（8）在1秒(典型值)內把溫度變換為數字（9）用戶可定義的非易失性的溫度告警設置（10）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（11）應用范圍包括恒溫控制工業系統消費類產品溫度計或任何熱敏系統極限參數：（1）+（2）運用溫度55℃至+125℃（3）貯存溫度55。C至+125℃（4）焊接溫度260℃/l0秒 DS18B20有六條控制命令： （1）溫度轉換 44H 啟動DS18B20進行溫度轉換 （2）讀暫存器 BEH 讀暫存器9個字節內容 （3）寫暫存器 4EH 將數據寫入暫存器的TH、TL字節 （4）復制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節寫到E2RAM中 （5）重新調E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節寫到暫存器TH、TL字節 （6）讀電源供電方式 B4H 啟動DS18B20發送電源供電方式的信號給主CPU DS18B20供電方式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。另一種是寄生電源供電方式，單片機端口接單線總線，為保證提供足夠的電流，可用一個三極管來完成對總線的上拉。本設計采用電源供電方式， 。主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經過3個步驟：l 初始化。l ROM操作指令。l 存儲器操作指令。第3章 系統的硬件電路 單片機最小系統 。 信號處理模塊 單片機最小系統包括單片機、復位電路、時鐘電路構成。單片機就是把控制應用所需的器件，如存儲器，并行輸入/輸出口，中斷和定時器等都集中在一個芯片上。連接方式為單片機中的40腳VCC接正極5V，而20腳VSS接電源地端。 單片機的時鐘電路與復位電路設計 本系統采用STC系統列單片機，相比其他系列單片機具有很多優點。一般STC單片機資源比其他單片機要多，而且執行速度快；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單片機內部集成了看門狗電路；且具有很強抗干擾能力。本系統采用內部方式的時鐘電路和加電自復位的復位電路，： 復位電路復位電路就是確定單片機的工作起始狀態，完成單片機的啟動過程。單片機接通電源時產生復位信號，完成單片機啟動確定單片機起始工作狀態。當單片機系統在運行中，受到外界環境干擾出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后，在RESET端持續給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。本設計采用的是外部手動按鍵復位電路，需要接上上拉電阻來提高輸出高電平的值。 時鐘電路 時鐘電路好比單片機的心臟，它控制著單片機的工作節奏。時鐘電路就是振蕩電路，是向單片機提供一個正弦波信號作為基準，決定單片機的執行速度。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。因為一個機器周期含有6個狀態周期，而每個狀態周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us。 煙霧檢測AD采集電路ADC0832 為8位分辨率A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉換時間僅為32μS，同時，獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。 煙霧濃度采集電路煙霧檢測采用MQ2傳感器。經過ADC0832采集后就可以得到各種煙霧濃度下的電壓值。從而設定出理想的煙霧強度報警值。 顯示模塊 顯示采用數碼管顯示， 數碼管顯示 LED數碼管（LED Segment Displays）由多個發光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數碼管實際上是由七個發光管組成8字形構成的，加上小數點就是8個。 聲音報警電路 。 聲音報警電路圖 蜂鳴器的聲音是由蜂鳴器的振動產生的。蜂鳴器內部有發聲膜片，當有電流流入蜂鳴器時，發聲膜片便會變吸住，這是由于電流的原因產生了磁性；而當電流消失后，磁性也就跟著消失了，膜片隨即也被放開。就這樣的一個過程反復進行便會使得蜂鳴器發聲。這便是蜂鳴器基本的發聲原理。 按鍵控制電路 本電路設計了四個按鍵，一個設置鍵、一個加鍵、一個減鍵、一個緊急報警鍵，當遇到緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進行報警。在單片機應用系統中為了控制系統的工作狀態，以及向系統輸入數據，應用系統應設有按鍵或鍵盤，實現簡單的人機對話。， 按鍵連接電路圖 按下鍵帽時，按鍵內的復位彈簧被壓縮，動片觸點與靜片觸點相連，按鍵兩個引腳連通；松手后，復位彈簧將彈片彈開，使動片觸點與靜片觸點脫離接觸，兩引腳返回斷開狀態。 電源模塊 ，其中P1為電池接口，SW1為電源開關。 電源電路 將P1的USB接口接上電腦或者接上電源轉換器，即可完成供電。 溫度傳感器(DS18B20)電路 ，為溫度傳感器DS18B20電路圖， 溫度傳感器接口電路圖DSl8B20可使系統結構更趨簡單，在測溫精度，轉換時間，傳輸距離，可靠性更高。DS18B20多點溫度測量系統是以AT89C52單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用數碼管顯示，運用C語言實現系統的各種功能。 第4章 系統軟件的設計 系統主程序設計及流程圖。首先是熱預傳感器,因為MQ2在不通電存放一段時間之后，當再次通電時，需要一段時間預熱后，傳感器才能正常采集煙霧信息。程序初始化結束后，系統進入監控狀態。 主程序流程圖在整個報警系統工作中，煙霧濃度信息經ADC0832轉換處理后，由單片機進行分析處理，判斷系統是否啟動報警。主程序還包括LED八段式數碼管濃度字符顯示功能、手動報警功能、報警濃度設定功能，中斷子程序等，使報警器功能更加完善。 DS18B20溫度傳感器流程圖，DS18B20溫度傳感器，當檢測到某個場合溫度超過設定值時，就會將采集到的信息傳遞到處理系統，轉化為數字信號，通過LED顯示頻，將溫度值顯示出來，并觸發報警系統，達到警示的作用。 開始 程序初始化有鍵輸入嗎？ 采集 采集到的值轉化為BCD碼 顯示溫度執行功能 采集溫度值 溫度傳感器子流程圖 MQ2煙霧傳感器子程序流程圖，為MQ2煙霧傳感器的流程圖，MQ2煙霧傳感器對液化氣、丙烷、氫氣等氣體的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也十分的理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器，當檢測到空氣