利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)論文

PAGEXXIXPAGE41摘要隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災(zāi)發(fā)生的頻率越來(lái)越高,火災(zāi)報(bào)警器也隨之被廣泛的應(yīng)用于各種場(chǎng)合.本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng).設(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種分布式智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件的組成和實(shí)現(xiàn)。論文中主要針對(duì)智能火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)中的各個(gè)組成部件進(jìn)行了介紹，對(duì)它的主控電路和外圍設(shè)備電路之間的接口技術(shù),還有軟件方面進(jìn)行了重點(diǎn)介紹.設(shè)計(jì)以ＭCS-51單片機(jī)為硬件核心實(shí)現(xiàn)智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。文中選用MＱ－２型半導(dǎo)體煙霧傳感器實(shí)現(xiàn)煙霧的檢測(cè);選用DＳ１８B2０數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè);使用ADＣ0809對(duì)MＱ—2采集的模擬信號(hào)進(jìn)行Ａ/D轉(zhuǎn)換，以便單片機(jī)處理.由于ＡDＣ0809的時(shí)鐘信號(hào)通常為５00KHz，故而選用７4LS74進(jìn)行分頻。單片機(jī)處理數(shù)據(jù)后，與設(shè)定的上限值進(jìn)行比較,超過(guò)上限值時(shí),發(fā)出指令,實(shí)現(xiàn)光報(bào)警，達(dá)到預(yù)期的效果。關(guān)鍵詞:火災(zāi)；單片機(jī)；報(bào)警器;ADC08０９;傳感器ＡbｓtractWiｔhｔｈemoｄｅrnfaｍilyｔheusｅoffire，eｌectriｃｉtｙcｏnsumｐtiｏninｃrｅasｅs,hｏｕsｅholｄｓａreｍorefreqｕentｆires,fiｒeａｌａｒmalsoｗｉllｂeｗｉdｅlyuｓedｉnｖariｏusapplｉｃatiｏns.Thiｓdesiｇnisthｅｕseoｆmｉcｒｏcｏｍｐuｔｅrwiｔｈthｅsensorｔechnoｌogydｅｖeｌｏpmeｎｔandｄesiｇｎoｆｉntellｉgenｔｆｉreａlarｍｓysｔｅm.Desigｎｐuｒｐoｓeｉsｔodeｓｉｇｎａndiｍｐlｅｍeｎｔatioｎoｆadｉｓtｒiｂuｔｅｄｉｎtｅlｌigentfirｅalaｒmｃｏnｔrolsystem，ａndｔhecomposｉtiｏnａnｄｒｅａlｉzａt(yī)ionoｆhardｗarｅaｎｄsoftware。Ｔｈemainthｅsiｓｏｆintelliｇeｎtfｉｒeaｌaｒmｓｙｓtｅmofｔｈｅcoｍponentｐartsｈavebeenｉnｔｒoduced，itsmａinconｔrolcircuitaｎｄperｉpherａｌｃｉrcuitｓｉｎtｅｒｆａcebeｔweeｎteｃｈnolｏｇyａnｄsoftｗareｗｅrｅaｌsｏhiｇｈliｇhｔed。DｅsigneｄｔｏMCＳ—5１microcontroｌｌercorｅfoｒｔｈehａrｄｗarerｅａlｉｚatｉonofinｔｅllｉgenｔfｉreａｌarｍsysteｍ。AsｅlｅctiｏｎMQ－２-typesemiｃonｄuctｏrＳmｏkeSensorsdetectｓｍoｋe；opｔiｏｎaldiｇｉｔalｔemperaｔuｒeseｎｓｏｒＤＳ１8Ｂ2０Ｔemperａt(yī)uｒemeaｓurｅmｅnｔ;ｕｓeｏｆtheMQ-2ADC0809anａloｇsignaｌｓacqｕisiｔｉonＡ/Dconvertｅｒfｏｒｓingleｃhipprocｅssing.ＡｓthｅAＤC0８0９cｌocksｉｇnalｉｓusｕally50０KHz，Gueｒ7４ＬS74forｆｒeｑｕｅｎcｙｓeleｃｔiｏn.ＭＣＵprocｅssｉngdａt(yī)a,aｎｄsettheｕｐpeｒlｉmｉｔcoｍpaｒiｓon,oｖeｒthelimit，givedirecｔions，toａchieveｓoｕndanｄｌiｇｈtａlａrm，toａchｉevetｈｅdesｉｒedresｕlｔs.Keywｏrds:Ｆiｒe,ＭCU,aｌaｒmaｐparatｕs，AＤC0８09,senｓｏｒPAGEI目錄TOC＼o”1－2＂\h\z\ｕHYPERLＩＮK＼l”_Toc2327５６2８8"第1章概述?ＰAＧEREF＿Ｔoｃ232７5６288\h1ＨYPＥＲLIＮＫ\ｌ”_Ｔoc２3275６２8９"１．1火災(zāi)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展概況 ＰAGEＲＥＦ_Toc2３27562８９\h1HＹＰERLINK\l"＿Toc２3２7５６29０＂1。２智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介?2HＹPERＬINＫ\l"＿Toc２3２75６2９１”１。3課題研究的意義?3HYPEＲLＩNK＼l＂_Toｃ2３2７5６292"1。4本章小結(jié)?３HYPERLIＮK\ｌ"_Toｃ２３275６２９3＂第2章方案設(shè)計(jì)?5HYPERLINＫ\ｌ”_Toc23２75629４”2。1系統(tǒng)的主要功能及原理?５HYPＥRLIＮK\ｌ＂_Tｏc23275６２９5＂2.２系統(tǒng)芯片的選擇 PAGＥREF_Ｔｏc23275６295\h6ＨＹPＥＲLINK＼l”＿Toc2３27562９６＂2．3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖?9ＨYＰＥRLINＫ＼l＂＿Toｃ２32７56297＂２.４本章小結(jié)?9ＨYPERLIＮＫ＼l”＿Tｏｃ2３2７56２９8"第3章硬件模塊設(shè)計(jì)?10HYPＥＲLINK\l”＿Toc2327562９9"3。1單片機(jī)主控處理模塊?１0ＨYPERＬIＮK＼l＂_Ｔoｃ２3275630０”3．２A/Ｄ轉(zhuǎn)換模塊?PAGEREF_Toｃ23２756300\ｈ16HYＰERLＩNK\l”_Toc２3２75630１"3.３數(shù)據(jù)采集模塊?20ＨYPEＲＬINK\ｌ"_Ｔoｃ2327５6302”3。４報(bào)警電路模塊?2６ＨYPERＬIＮK＼ｌ"＿Tｏc23２７563０3"３.5本章小結(jié)?2７ＨYPERLＩＮK\l”＿Ｔoc２３27５630４＂第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 28ＨＹPＥRＬINK＼l"_Toｃ232756３０５＂4.1編程Kｅｉl環(huán)境介紹?２8HYPＥRLＩNK4.２系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)?PＡＧEREＦ_Ｔｏc232７5６３06\h29ＨＹＰＥRLINK第５章系統(tǒng)調(diào)試 ３1HYＰEＲＬINK＼ｌ＂_Ｔoｃ1７０046538”5。１系統(tǒng)調(diào)試的步驟 ．３1ＨＹPERLINK\l"_Ｔoc170０4６53９”５．2調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法?3１ＨＹPERLINＫ\l＂＿Ｔoｃ2３2７5６307＂５。３本章小結(jié)?3２HＹPERLIＮK\ｌ＂_Tｏｃ2３275６30８”結(jié)論?33HYPERＬIＮK\l＂_Ｔoc2327５630９”參考文獻(xiàn) ３4HＹPERＬINＫ\l"＿Toｃ２327５６３１0＂致謝?3５HYPERLIＮＫ\ｌ"_Toc2３2７56311”附錄1系統(tǒng)電路圖 36ＨＹPＥRLINK\l＂_Toc２3275６3１3"附錄2主要源代碼?37HYPERＬＩNK\ｌ"_Ｔoｃ232７56314”附錄3實(shí)物圖?ＰAＧERＥF_Ｔoc2327５6３１4＼ｈ38PAGEXXIXI概述近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透，單片機(jī)［1]的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益得更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的,還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu),以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合,以作完善。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,火災(zāi)報(bào)警［2］器因其具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)正在向各個(gè)領(lǐng)域滲透,在家用電器、安全保衛(wèi)以及人們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛應(yīng)用。本文給出ＳＴC８9C51單片機(jī)的工作原理，傳感器［3]與ＡDＣ８０9和Ｃ51[4]的連接［5］方式和單片機(jī)軟件解碼應(yīng)用程序，并提供了對(duì)火災(zāi)采集信號(hào)檢測(cè)的應(yīng)用程序。本文給出用軟件方式實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警的單片機(jī)程序,對(duì)于硬件電路，采集信號(hào)由MQ－２［6］和DＳ18B２０完成，而接受部分則只需要在單片機(jī)系統(tǒng)中添加一個(gè)A/D［7］芯片就可完成?；馂?zāi)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展概況我國(guó)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程，其智能化程度也越來(lái)越高。目前國(guó)內(nèi)廠家多偏重用于大型倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)、高級(jí)寫字樓、賓館等場(chǎng)所大型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報(bào)警控制方式，其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高.而在居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位，需要設(shè)置一種單一或區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、廉價(jià)實(shí)用的智能火災(zāi)報(bào)警裝置，因此,研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的智能［８］火災(zāi)報(bào)警器是非常必要的。火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng),從發(fā)展過(guò)程來(lái)看，大體可分為三個(gè)階段:第一階段為多線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),每個(gè)探測(cè)器除需提供兩根電源線外，還需提供一根報(bào)警信號(hào)線，探測(cè)器電源由報(bào)警器提供，探測(cè)器的信號(hào)線均連接到報(bào)警顯示盤上,報(bào)警時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，如日本“日探"公司生產(chǎn)的CPF火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的功能一般以報(bào)警為主，輔以一些簡(jiǎn)單的聯(lián)動(dòng)功能(也為多線制）,如驅(qū)動(dòng)蜂鳴器等，其報(bào)警器對(duì)外圍探測(cè)器，無(wú)故障檢測(cè)功能，只會(huì)對(duì)電源線的斷線作出故障反應(yīng),安裝此類系統(tǒng)比較繁瑣，特別是校線工作量較大。第二階段為總線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),已采用微處理器控制。其線制一般有四線制、三線制、二線制.探測(cè)器和模塊通過(guò)總線與控制器實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送。其探測(cè)器的報(bào)警形式為開(kāi)關(guān)量，它的靈敏度在制造時(shí),通過(guò)硬件決定，不可調(diào)整。此類系統(tǒng)可通過(guò)各種模塊對(duì)各聯(lián)動(dòng)設(shè)備實(shí)行較復(fù)雜的控制。此類系統(tǒng)已具有系統(tǒng)自檢以及對(duì)外圍器件的故障檢驗(yàn)等功能,但對(duì)故障類型不能區(qū)分。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)大多數(shù)為此類產(chǎn)品.由于此類產(chǎn)品具有先進(jìn)的報(bào)警和控制功能，施工、安裝較為方便,且價(jià)格較低，己被大量使用。第三階段為智能型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，由于采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，智能化程度大大提高，探測(cè)器的報(bào)警形式采用模擬量,并可通過(guò)軟件對(duì)其靈敏度根據(jù)使用場(chǎng)合、時(shí)間進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，如可設(shè)定白天、夜間、休息日不同靈敏度.對(duì)探測(cè)器的使用環(huán)境參數(shù)變化較大的場(chǎng)所,靈敏度設(shè)定相對(duì)低一些,對(duì)環(huán)境較穩(wěn)定或一些重要的場(chǎng)所，靈敏度設(shè)定相對(duì)高一些，這一功能可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性,減少誤報(bào)。智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)屬于樓宇自動(dòng)化范疇，是當(dāng)前樓宇自動(dòng)化的一個(gè)主要構(gòu)成系統(tǒng).其設(shè)置目的是為了防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全?；馂?zāi)報(bào)警技術(shù)是預(yù)防火災(zāi)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，應(yīng)用范圍廣泛.報(bào)警早,損失少，不僅對(duì)發(fā)生火災(zāi)的單位和個(gè)人具有重要作用，而且對(duì)公安消防監(jiān)督機(jī)構(gòu)及時(shí)撲滅火災(zāi)、減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失同樣具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)由觸發(fā)器件、火災(zāi)報(bào)警裝置、火災(zāi)警報(bào)裝置及具有其他輔助功能的裝置組成。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形式越來(lái)越靈活多樣，很難精確劃分為幾種固定的模式?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)趨向于智能化系統(tǒng),這種系統(tǒng)可組合成任何形式的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)形式,既可以是區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)，又可以是集中報(bào)警系統(tǒng)或控制中心報(bào)警系統(tǒng)形式。所謂智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)是：使用探測(cè)器件[9］將火災(zāi)發(fā)生期間所產(chǎn)生的煙、溫等信號(hào)以模擬量形式，連同外界相關(guān)的環(huán)境參數(shù)一起傳送給報(bào)警器,報(bào)警器再根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)及內(nèi)部存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù),利用火災(zāi)模型判據(jù)來(lái)判斷火災(zāi)是否存在，這樣的系統(tǒng)稱為智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。從傳統(tǒng)型走向智能型，是國(guó)內(nèi)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。智能型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)集信號(hào)檢測(cè)、傳輸、處理和控制于一體的控制系統(tǒng),代表了當(dāng)前火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，市場(chǎng)上迫切需要一種容量大、性能優(yōu)越、可靠性高、便于安裝、使用和維護(hù)的智能型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng).在本次設(shè)計(jì)中采用了感煙效果好、靈敏度高的MQ—2煙霧傳感器和DS18Ｂ2０數(shù)字溫度傳感器來(lái)完成設(shè)計(jì)要求。智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):(1）為全面有效地反映被監(jiān)視環(huán)境的各種細(xì)微變化，智能系統(tǒng)采用了設(shè)有專用芯片的模擬量探測(cè)器，對(duì)煙霧和灰塵等影響實(shí)施自動(dòng)補(bǔ)償,同時(shí)有數(shù)字量的探測(cè)器,直接將采集的信號(hào)信息送入控制器進(jìn)行自動(dòng)處理,從而為實(shí)現(xiàn)各種智能特性、解決無(wú)災(zāi)誤報(bào)和準(zhǔn)確報(bào)警奠定了技術(shù)基礎(chǔ)；(２)系統(tǒng)采用主從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),解決了對(duì)不同工程的適應(yīng)性,又提高了運(yùn)行的可靠性;（3）利用全總線計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，既完成了總線報(bào)警，又實(shí)現(xiàn)了總線聯(lián)動(dòng)控制,徹底避免了控制輸出與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的長(zhǎng)距離穿線布管，大大方便了系統(tǒng)布線設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。(４）基于單片機(jī)的靈活性,可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)更多的功能。課題研究的意義隨著生產(chǎn)和生活的迅猛發(fā)展，消防安全顯得越來(lái)越重要。本文就智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中探測(cè)器的選型及單片機(jī)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)方案的合理選擇等問(wèn)題，結(jié)合在實(shí)際工程中的應(yīng)用，作初步探討,供參考。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。智能火災(zāi)報(bào)警控制器是一種能向火災(zāi)探測(cè)器供電、接收、顯示和傳遞火災(zāi)報(bào)警等信號(hào)的報(bào)警裝置,它是智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的重要組成部分.在智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中，火災(zāi)探測(cè)器隨時(shí)監(jiān)視著周圍環(huán)境的情況,是系統(tǒng)的“感覺(jué)器官"?；馂?zāi)報(bào)警控制器則是該系統(tǒng)的“軀體",“大腦”,是系統(tǒng)的核心?；馂?zāi)報(bào)警控制器擔(dān)負(fù)著為火災(zāi)探測(cè)器提供穩(wěn)定的工作電源；監(jiān)視探測(cè)器及系統(tǒng)自身的工作狀態(tài):接受、轉(zhuǎn)換、處理火災(zāi)探測(cè)器輸出的報(bào)警信號(hào)：進(jìn)行聲光報(bào)警;同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)輔助控制等任務(wù)。本章小結(jié)傳感器技術(shù)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，因其具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)正在向各個(gè)領(lǐng)域滲透，而單片機(jī)的應(yīng)用正在隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的滲透不斷地走向深入，將單片機(jī)與傳感器技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，既方便了人們的日常生活,又推動(dòng)了科學(xué)的發(fā)展。如今，將單片機(jī)技術(shù)恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用在傳感器技術(shù)中，是技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果.方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要功能及原理目的和要求本次設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種分布式智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件的組成和實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確報(bào)警和可靠的聯(lián)動(dòng)控制,使系統(tǒng)可靠性高、靈活性強(qiáng)、人機(jī)界面友好.設(shè)計(jì)成果能對(duì)室內(nèi)煙霧（CO2，CO[1０］,甲烷等）及溫度突變進(jìn)行報(bào)警，煙霧和溫度同時(shí)出現(xiàn)異常,則說(shuō)明有火災(zāi)，發(fā)出火災(zāi)警報(bào)。通過(guò)設(shè)計(jì)熟悉51單片機(jī)的使用方法、ADC08０９和ＤS1８Ｂ2０、ＭQ—２傳感器［１1]等芯片的工作原理及其使用,并通過(guò)Ｋeil[12]編程往單片機(jī)上下載程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)外接在單片機(jī)上的電路控制報(bào)警系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，達(dá)到預(yù)期效果。在智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫程序，繪制Pｒoｔeｌ[13]原理圖來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)的最優(yōu)化和理想化、實(shí)用化。系統(tǒng)的工作原理數(shù)據(jù)采集模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊單片機(jī)主控處理模塊報(bào)警電路模塊本文的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊單片機(jī)主控處理模塊報(bào)警電路模塊圖2。１模塊框圖系統(tǒng)芯片的選擇單片機(jī)的選擇單片機(jī)是本方案的靈魂，所以我們選擇是需要慎之又慎,下面我們來(lái)拿８031和ＳＴC89C5RC做一下比較。8０31片內(nèi)不帶程序存儲(chǔ)器ROＭ，使用時(shí)用戶需外接程序存儲(chǔ)器和一片邏輯電路37３,外接的程序存儲(chǔ)器多為EPROＭ的2764系列.用戶若想對(duì)寫入到EＰＲＯＭ中的程序進(jìn)行修改,必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除,之后再可寫入。寫入到外接程序存儲(chǔ)器的程序代碼沒(méi)有什么保密性可言。由于上述類型的單片機(jī)應(yīng)用的早，影響很大，已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。后來(lái)很多芯片廠商以各種方式與Intel公司合作，也推出了同類型的單片機(jī),如同一種單片機(jī)的多個(gè)版本一樣,雖都在不斷的改變制造工藝,但內(nèi)核卻一樣,也就是說(shuō)這類單片機(jī)指令系統(tǒng)完全兼容，絕大多數(shù)管腳也兼容;在使用上基本可以直接互換。我們統(tǒng)稱這些與8０51內(nèi)核相同的單片機(jī)為５1系列單片機(jī)。在眾多的51系列單片機(jī)中，要算AＴMEL公司的SＴC８9Ｃ5RC更實(shí)用，因他不但和8０51指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲(chǔ)器是FLASH工藝的,這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為ATMＥLＡＴ8９Ｃｘ做的編程器均帶有這些功能。顯而易見(jiàn)，這種單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備的要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短.寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密,這又很好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。而且SＴC89C５RC目前的售價(jià)比８031還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。單對(duì)SＴＣ8９C5RＣ來(lái)說(shuō)，在實(shí)際電路中可以直接互換８0５１和8７５１,替換8031只是第３1腳有區(qū)別,８0３１因內(nèi)部沒(méi)有ＲOM，31腳需接地，單片機(jī)在啟動(dòng)后就到外面程序存儲(chǔ)器讀取指令；而8051/87５1／８9c５1因內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器,31腳接高電平，單片機(jī)啟動(dòng)后直接在內(nèi)部讀取指令。也就是51芯片的31腳控制著單片機(jī)程序從內(nèi)部讀取還是從外部讀取,31腳接電源,程序從內(nèi)部讀取,3１腳接地,程序從外部讀取，其他無(wú)須改動(dòng)。另外,SＴC8９C5ＲC替換8031后因不用外存儲(chǔ)器，不必安裝原電路的外存儲(chǔ)器和3７3芯片。由于內(nèi)部RAM的存在，可以減少I/Ｏ擴(kuò)展芯片、鎖存器及片外RＡM等等,使整個(gè)設(shè)計(jì)顯得簡(jiǎn)單明了,所以我們選擇SＴC89C５ＲC。A／D轉(zhuǎn)換器的選擇Ａ/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來(lái)分，有8位、１０位、12位、1６位等。位數(shù)越高，其分辨率也越高，但價(jià)格也越貴。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(kāi)關(guān)的A/Ｄ轉(zhuǎn)換器.根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要,我選擇的A/D轉(zhuǎn)換器是AＤC08０9芯片.ADC０8０9是美國(guó)AnaloｇＤｅvice公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換速率高，自帶三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種典型的8位或16位的微處理器相連而無(wú)需附加邏輯接口電路,且能與CMOS及TＴL兼容，是目前我國(guó)應(yīng)用最廣泛，價(jià)格便宜的Ａ/D轉(zhuǎn)換器。加之內(nèi)部含有三態(tài)輸入緩沖電路，可直接與各種微處理器連接，且無(wú)須附加邏輯接口電路，內(nèi)部設(shè)置的高精參考電壓源和時(shí)鐘電路，使它不需要任何外部電路和時(shí)鐘信號(hào)，就能完成A／D轉(zhuǎn)換功能,應(yīng)用非常方便。煙霧傳感器的選擇煙霧檢測(cè)報(bào)警器主要應(yīng)用在石油、化工、冶金、油庫(kù)、液化氣站、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃煙霧泄漏的場(chǎng)所，根據(jù)報(bào)警器檢測(cè)煙霧種類的要求，一般選用接觸燃燒式煙霧傳感器和半導(dǎo)體煙霧傳感器.使用接觸燃燒式傳感器，其探頭的阻緩及中毒,是不可避免的問(wèn)題。阻緩是當(dāng)在煙霧與空氣的混合物中含有硫化氫等含硫物質(zhì)的情況下，則有可能在無(wú)焰燃燒的同時(shí)，有些固態(tài)物質(zhì)附著在催化元件表面,阻塞載體的微孔，從而引起響應(yīng)緩慢反應(yīng)滯緩，靈敏度降低。雖然將阻緩的傳感器再放回新鮮空氣環(huán)境中有得到某種程度的恢復(fù)的可能,但是如果長(zhǎng)期暴露在這樣的環(huán)境中,其靈敏度會(huì)不斷下降，導(dǎo)致傳感器最終喪失檢測(cè)煙霧的能力。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質(zhì)時(shí),則傳感器將使催化元件產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的中毒，以致靈敏度很快就喪失。當(dāng)懷疑檢測(cè)環(huán)境中存在這些物質(zhì)時(shí),經(jīng)常對(duì)探頭進(jìn)行標(biāo)定，是必須且有效的辦法。因此，經(jīng)常對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，是保證其準(zhǔn)確性的必要的途徑。一般連續(xù)使用兩個(gè)月后應(yīng)對(duì)傳感器進(jìn)行量程校準(zhǔn)，這種經(jīng)常性對(duì)傳感器的維護(hù)，無(wú)形中加大了工作人員的工作量,同時(shí)增加了報(bào)警器的維護(hù)成本。半導(dǎo)體煙霧傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的煙霧傳感器,它具有靈敏度高,響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用.半導(dǎo)體煙霧傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩(wěn)定性（使用壽命).經(jīng)過(guò)對(duì)比上述兩種煙霧傳感器的應(yīng)用特性，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體煙霧傳感器的優(yōu)點(diǎn)更加突出:靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾性好、使用方便、價(jià)格便宜,且不會(huì)發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護(hù)成本較低等。因此,本設(shè)計(jì)采用半導(dǎo)體煙霧傳感器作為報(bào)警器煙霧信息采集部分的核心.而在眾多半導(dǎo)體氣體傳感器中,本設(shè)計(jì)選用ＭQ-2型煙霧傳感器，這種型號(hào)的傳感器不但具備一般半導(dǎo)體煙霧傳感器靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。溫度傳感器的選擇溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段：1．傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)，主要是能夠進(jìn)行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換.傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器如熱電偶傳感器。熱電偶傳感器是工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器,它與被測(cè)對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測(cè)量范圍廣,可從－50~1６00℃進(jìn)行連續(xù)測(cè)量,特殊的熱電偶如金鐵—-鎳鉻，最低可測(cè)到-２69℃,鎢——錸最高可達(dá)28０0℃。2。模擬集成溫度傳感器／控制器.它的主要特點(diǎn)是功能單一(僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等,適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫,不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn),外圍電路簡(jiǎn)單.３.智能溫度傳感器.目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式想數(shù)字式、集成化向智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展.溫度傳感器按傳感器與被測(cè)介質(zhì)的接觸方式可分為兩大類:一類是接觸式溫度傳感器，一類是非接觸式溫度傳感器。接觸式溫度傳感器的測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象要有良好的熱接觸,通過(guò)熱傳導(dǎo)及對(duì)流原理達(dá)到熱平衡，這是的示值即為被測(cè)對(duì)象的溫度。這種測(cè)溫方法精度比較高,并可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)的、熱容量比較小的及對(duì)感溫元件有腐蝕作用的對(duì)象,這種方法將會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。非接觸測(cè)溫的測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸。常用的是輻射熱交換原理。此種測(cè)穩(wěn)方法的主要特點(diǎn)是可測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的小目標(biāo)及熱容量小或變化迅速的對(duì)象，也可測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布,但受環(huán)境的影響比較大.綜合以上，我選擇數(shù)字溫度傳感器DS18B20.該產(chǎn)品采用美國(guó)ＤALLAS公司生產(chǎn)的ＤＳ18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成,具有耐磨耐碰，體積小,使用方便，封裝形式多樣,適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。DS18Ｂ２0一線總線數(shù)字式傳感器，獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊，用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，與前一代產(chǎn)品不同,新的產(chǎn)品支持3V～5.５V的電壓范圍,使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜,體積更小.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖光報(bào)警蜂鳴器報(bào)警4分頻電路MQ-2煙霧傳感器DS18B20溫度傳感器ADC0809STC89C52RC單片機(jī)圖2.2智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)傳感器和控制芯片的選擇。本設(shè)計(jì)首要的一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)就是掌握傳感器的工作方法及編碼和解碼，才能完成對(duì)火災(zāi)信號(hào)的接收,即在了解傳感器的是使用方法后，將傳感器技術(shù)應(yīng)用到單片機(jī)中,發(fā)出控制指令，然后實(shí)現(xiàn)報(bào)警.硬件模塊設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，最小單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用了SＴC89C51RＣ單片機(jī)進(jìn)行控制.下面就將各個(gè)部分電路設(shè)計(jì)給予介紹。單片機(jī)主控處理模塊ＳTC89C５ＲC是美國(guó)AＴMEＬ公司生產(chǎn)的低電壓,高性能ＣＭOS8位單片機(jī)。片內(nèi)含４Ｋbyｔeｓ的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PＥROＭ）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAＭ)，器件采用ＡＴMＥＬ公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCＳ－5１指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flasｈ存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大STＣ89C5ＲＣ單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù)：SＴC89Ｃ5RC單片機(jī)主要包括中央處理器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、程序存儲(chǔ)器(RＯM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RＡM)、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三大總線。（1）中央處理器?中央處理器（CPU）是整個(gè)單片機(jī)的核心部件,是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。（2）定時(shí)/計(jì)數(shù)器（ROM)：

SＴＣ89Ｃ５RC有兩個(gè)１6位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器,以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。（３）并行輸入輸出（Ｉ/O)口:

STC89C5RC共有4組8位I/O口（P0、P1、P２或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸.（4)程序存儲(chǔ)器（ROM）:?SＴC8９Ｃ5RC共有409６個(gè)８位掩膜ROＭ,用于存放用戶程序,原始數(shù)據(jù)或表格。（5）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ＲＡM)?ＳTC89Ｃ5RＣ內(nèi)部有1２８?jìng)€(gè)８位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù),用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的ＲＡM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表.(6）全雙工串行口：?SＴC89Ｃ5RC內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口,用于與其它設(shè)備間串行數(shù)據(jù)傳送,該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。（７）中斷系統(tǒng):?SＴC89C5RC具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有２級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇.STＣ8９C5RC單片機(jī)中的芯片均采用4０Pin封裝的雙列直接ＤIP結(jié)構(gòu),如圖是它們的引腳配置，4０個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/Ｏ口，中斷口線與Ｐ３口線復(fù)用。圖3-1ＳTC89Ｃ5ＲＣ管腳圖引腳的功能加以說(shuō)明：Ｐ0口：Ｐ0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/Ｏ口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口.作為輸出口用時(shí),每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ＴTL邏輯門電路,對(duì)端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí),這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在F１aｓh編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié),而在程序校驗(yàn)時(shí),輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口：Ｐ1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I／O口,P1口緩沖器能接收輸出4TＴL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P１口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLＡＳH編程和校驗(yàn)時(shí)，Ｐ1口作為第八位地址接收。表３-１P１口第二功能引腳號(hào)第二功能Ｐ1．5MＯSI（在系統(tǒng)編程用）P1。６MISＯ（在系統(tǒng)編程用）Ｐ1．７SCK（在系統(tǒng)編程用)Ｐ２口:P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P２口緩沖器可接收,輸出４個(gè)TTL門電流，當(dāng)Ｐ2口被寫“１”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P２口在ＦLAＳH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。Ｐ3口:Ｐ3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)ＴＴL門電流。當(dāng)Ｐ3口寫入“１”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(IＬL)這是由于上拉的緣故。P3口除了作為一般的Ｉ/O口線外，更重要的用途是他的第二功能，見(jiàn)表３-2.表3-2P3口第二功能引腳號(hào)第二功能Ｐ3.０RXD（串行輸入)Ｐ3.１TＸＤ（串行輸出)P３.2INT0（外部中斷０）P3.3INＴ0(外部中斷0)P3.4Ｔ０(定時(shí)器０外部輸入）Ｐ3.５T１(定時(shí)器１外部輸入）P3．6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.７ＲD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RＳT腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ＡLE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí),AＬE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6.因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)(）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，當(dāng)AT89S51從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí),在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次,而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不被激活。/Ｖpｐ:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)，當(dāng)保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFＦH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí),將內(nèi)部鎖定為ＲESＥT;當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLAＳH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(Vpp)。為使能從0000H到FＦFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接Ｖcｃ.ＸTAL１：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。ＸTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。RESET/Ｖpd：復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳,當(dāng)STC89Ｃ５RＣ通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在RＥSＥＴ引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平系統(tǒng)即初始復(fù)位.Vcｃ掉電其間，此腳可接備用電源,以保證單片機(jī)內(nèi)部RAＭ的數(shù)據(jù)不丟失。Pin30:ALＥ當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)，AＬE（地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ＡLE端將有一個(gè)１/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào),這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。Pin２9:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào),PＣ的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P０口上，由CＰU讀入并執(zhí)行。Pｉn3１:EA/Vｐp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，80５1和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kＢ時(shí),讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù),而超過(guò)４kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù).在編程時(shí),ＥA／Vpp腳還需加上21V的編程電壓.Vｃｃ：電源電壓GＮD：地功能特性概述：ＳTC89C5RC提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能:4K字節(jié)Fｌasｈ閃存存儲(chǔ)器，１28字節(jié)內(nèi)部RAM,32個(gè)Ｉ/O口線,兩個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器,一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，ＳTＣ8９C５RC可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止ＣPU的工作,但允許RＡM,定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作.掉電方式保存ＲAＭ中的內(nèi)容.但振蕩器停止工作并禁止其它所有工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。工作特性（1）時(shí)鐘振蕩器SＴＣ89Ｃ５ＲC中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器,引腳XTAL1和XTAL２分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見(jiàn)圖３-２.圖3－２振蕩電路外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容Ｃ１、C２接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，對(duì)外電容C1、Ｃ２雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求,但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性,如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pＦ（±１0pF）。用戶也可以采用外部時(shí)鐘.此時(shí),外部時(shí)鐘脈沖接X(jué)ＴAＬ1端,即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端,ＸTAL2則懸空.由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的,所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，電腦最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。(２）復(fù)位電路復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)必須的，用來(lái)為單片機(jī)提供正確的復(fù)位信號(hào)。在整個(gè)智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,要進(jìn)行試驗(yàn)，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作.單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位。其作用是是ＣＰＵ和系統(tǒng)中其它部件都處在一個(gè)確定的初始條件，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作.因而,復(fù)位時(shí)一個(gè)很重要的操作方式.但單片機(jī)本身是不能進(jìn)行復(fù)位操作的,必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電復(fù)位和上電和按鍵均有效的復(fù)位方式兩種。圖3－3是ＳＴC89C５RＣ的上電和按鍵復(fù)位電路.圖3－3STC89C5ＲC的上電和按鍵復(fù)位電路A/Ｄ轉(zhuǎn)換模塊在智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,由于Ｃ51單片機(jī)只能處理數(shù)字量，而煙霧傳感器采集到的信號(hào)確實(shí)模擬量，所以要加入Ａ／D轉(zhuǎn)換芯片——ADC0８０9芯片。ADＣ0８０9芯片的基本知識(shí)ADC0809是帶有8位Ａ/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CＭＯS組件。它是逐次逼近式A/Ｄ轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。AＤC０809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖３－4。D0D0D1D2D3D4D5D6D7EOCCLKSTOE三態(tài)輸出鎖存器8路A/D轉(zhuǎn)換器VREF-VREF+)ABCALEE地址鎖存與譯碼器8路模擬量開(kāi)關(guān)IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7圖3—4ADＣ0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)由上圖可知，ＡDC０809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)Ａ/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通８?jìng)€(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADＣ08０９引腳結(jié)構(gòu)由圖可知ＡDC080９為２８引腳為雙列直插式封裝。引腳結(jié)構(gòu)圖如圖３—5所示。圖３－5ＡDC0809引腳結(jié)構(gòu)圖對(duì)ADＣ0809主要信號(hào)引腳的功能說(shuō)明如下：ＩN7～ＩＮ0—模擬量輸入通道.ALE—地址鎖存允許信號(hào)。AＬＥ上跳沿,A、Ｂ、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。ＳTAＲT—轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。STＡRT上升沿時(shí)，復(fù)位AＤＣ0８0９;ＳTＡＲT下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片,開(kāi)始進(jìn)行Ａ/D轉(zhuǎn)換;在Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換期間,ＳTＡＲＴ應(yīng)保持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為ST。A、B、Ｃ—地址線.通道端口選擇線，Ａ為低地址，C為高地址，引腳圖中為AＤＤＡ,ＡＤDB和ADDＣ。CＬK—時(shí)鐘信號(hào)。ＡDC0８０9的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路,所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為５00KHz的時(shí)鐘信號(hào).EOC—轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=０，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。D7～D0-數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D７為最高。OＥ—輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。ＯE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=１，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。Vcｃ—＋5V電源。Ｖref—參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較,作為逐次逼近的基準(zhǔn).其典型值為+5V(Vｒｅｆ（+)=+5Ｖ,Vｒeｆ(—）＝—5V).主要特性（1）８路輸入通道，８位Ａ/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。（２）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。?（3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs。?（4）單個(gè)+５V電源供電。

（5）模擬輸入電壓范圍0～＋5Ｖ,不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。?（6）工作溫度范圍為—40~＋8５攝氏度。

（7）低功耗，約15ｍW.AＤC0８09的工作原理簡(jiǎn)介ADC０8０9對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－５V，若信號(hào)太小,必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快,則需在輸入前增加采樣保持電路。ADC0８09的工作過(guò)程是：首先輸入3位地址,并使ALE=1,將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。ＳTAＲT上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位.下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低,指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換完成,ＥＯＣ變?yōu)楦唠娖?指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng).當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi),轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。ADC0８０9有４條地址輸入和控制線。ＡＬE為地址鎖存允許輸入線,高電平有效。當(dāng)ＡLE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存,經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。Ａ，B和C為地址輸入線,用于選通IN０—IN７上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。CBA選擇的通道000ＩN0００1IN10１0IＮ２01１IN３1０0IN4101IN５110IN６1１１IN7由于CＬK的時(shí)鐘脈沖選用的是５00KHz,所以需要把單片機(jī)ALE產(chǎn)生的2ＭHz的脈沖進(jìn)行4分頻，接到ＡDC08０９的CLＫ管腳。分頻我用的是7４Ls74芯片。74ls74是一個(gè)邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件,每個(gè)器件中包含兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的邊沿觸發(fā)ｄ觸發(fā)器電路模塊。內(nèi)部管腳連接圖如圖３—７所示.引腳介紹：11端與3端為原時(shí)鐘輸入端,5端和9端為變換后的時(shí)鐘輸出端,2端和6端聯(lián)接,８端和1２端聯(lián)接，7端接電源負(fù)極,14端接電源正極。分頻電路如下圖3－7所示。圖3-７4分頻電路AＤＣ0809應(yīng)用說(shuō)明（1）ADＣ０8０９內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT８9S51單片機(jī)直接相連。(２）初始化時(shí)，使SＴ和ＯE信號(hào)全為低電平.（3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，Ｂ,C端口上。(4)在SＴ端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào).(5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)ＥＯC信號(hào)來(lái)判斷。（６）當(dāng)ＥOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí),這時(shí)給ＯＥ高電平,轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊是用來(lái)采集周圍環(huán)境中的有用信息，以便單片機(jī)進(jìn)行處理。這個(gè)模塊主要包括兩個(gè)小模塊：煙霧報(bào)警器模塊和溫度報(bào)警器模塊。煙霧報(bào)警器模塊此模塊使用的是ＭＱ-２煙霧報(bào)警器,是半導(dǎo)體型可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器。傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫（ＳnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，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。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào).圖1是傳感器典型的靈敏度特性曲線。圖1圖1圖中縱坐標(biāo)為傳感器的電阻比（Ｒｓ/Ro），橫坐標(biāo)為氣體濃度。Rs表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值;Rｏ表示傳感器在１000pｐｍ氫氣中的電阻值;圖中所有測(cè)試都是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下完成的。圖2是傳感器典型的溫度、濕度特性曲線。圖圖2圖中縱坐標(biāo)是傳感器的電阻比(Rｓ/Ro）。Ｒs表示在含1000pｐｍ丙烷、不同溫/濕度下傳感器的電阻值;Rｏ表示在含1０00ppｍ丙烷、２0℃/６５％ＲH環(huán)境條件下傳感器的電阻值圖３是傳感器的基本測(cè)試電路。VcVcVHGNDRLVRL圖3圖3該傳感器需要施加2個(gè)電壓：加熱器電壓(VＨ）和測(cè)試電壓(Vc）。其中ＶH用于為傳感器提供特定的工作溫度。Ｖｃ則是用于測(cè)定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻(RL）上的電壓（VRL）。這種傳感器具有輕微的極性，Vc需用直流電源.在滿足傳感器電性能要求的前提下，Vc和VH可以共用同一個(gè)電源電路。為更好利用傳感器的性能,需要選擇恰當(dāng)?shù)模襆值。ＭQ－2氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖所示（結(jié)構(gòu)AoｒB），由微型Al2O3陶瓷管、ＳnO2敏感層，測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有６只針狀管腳，其中４個(gè)用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流.AAABBMQ-２的使用規(guī)格：Ａ.標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Ｖc回路電壓≤１5ＶAＣorDＣＶH加熱電壓5．0V±0．2VＡCorDCＲＬ負(fù)載電阻可調(diào)RH加熱電阻３１Ω±3Ω室溫PＨ加熱功耗≤９０0mWＢ。環(huán)境條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Ｔao使用溫度—10℃－50℃Tａs儲(chǔ)存溫度-20℃－70℃RH相對(duì)濕度小于95％ＲHO２氧氣濃度２1％（標(biāo)準(zhǔn)條件）氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特性最小值大于２％C。靈敏度特性符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)備注Rs敏感體表面電阻3KΩ—30KΩ(１０00pｐｍ異丁烷)探測(cè)濃度范圍100ｐpm－10000pｐm3０0ｐpm-５00０pｐｍ丁烷5０00ｐpｍ—２0０00ppm甲烷300ｐpm—5０00ppm氫氣α(3０0０/10０0）異丁烷濃度斜率≤0.6標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度:20℃±2℃Ｖｃ：5．0Ｖ±0。１V相對(duì)濕度:６５%±５%Vh:5.0V±0。１V預(yù)熱時(shí)間不超過(guò)1小時(shí)溫度報(bào)警器模塊此模塊采用的是DS1８B20數(shù)字溫度傳感器.DS18B２０單線數(shù)字溫度計(jì)(1）適應(yīng)電壓范圍更寬,電壓范圍：３.0～5。5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。(2）獨(dú)特的單線接口方式，DS１8B2０在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DＳ18B２0的雙向通訊。（3)DS18B2０支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS1８Ｂ20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。（４）ＤＳ1８B２0在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi).（5）溫度范圍—55℃~+125℃,在-10～＋85℃時(shí)精度±０。5℃.（６)可編程分辨率為9～1２位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度為0。5℃、0．２5℃、0.125℃和0。06２５℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫.（７)在9位分辨率時(shí)最多在93。75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字,1２位分辨率時(shí)最多在7５0ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。(8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字信號(hào),以“一線總線”串行傳送給ＣPU,同時(shí)可傳送ＣRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。（９）負(fù)壓特性:電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2。DＳｌ８B2０的引腳，如右圖所示。GND:接地管腳DQ：數(shù)字量的輸入和輸出VDＤ:可選的＋５V電源3。DS1８B20的4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部份（1)光刻RＯM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B２0的地址序列碼。６4位光刻ROM的排列是：開(kāi)始8位（2８H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào),接著的４8位是該DS１8Ｂ２０自身的序列號(hào),最后8位是前面５6位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRＣ=X8+X５+Ｘ4+1)。光刻ROＭ的作用是使每一個(gè)ＤS18Ｂ20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)ＤS18Ｂ２0的目的.(２）DS18Ｂ20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量.以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0。0６25℃／LSB形式表達(dá)，其中Ｓ為符號(hào)位.23２２212０２—12-２２—３２—4ｂit7ｂｉｔ6biｔ５biｔ4biｔ3bit２ｂｉt1bit０LＳByｔｅbit1５ｂit14bｉt13biｔ１2bit1１bit１０bｉt9biｔ8SＳSSＳＳSＳMＳBytｅ表１:DS１８B２0溫度值格式表這是1２位轉(zhuǎn)化后得到的1２位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的ＲAＭ中，二進(jìn)制中的前面５位是符號(hào)位,如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為０，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0。06２5即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0,這５位為1,測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0．0625即可得到實(shí)際溫度。例如+12５℃的數(shù)字輸出為0７Ｄ０Ｈ，＋25．０６25℃的數(shù)字輸出為0191H，－25.０６25℃的數(shù)字輸出為FＦ6FH,—55℃的數(shù)字輸出為FC９0H。TEMＰＥRATUREＤIGITALＯUTPUT（Ｂiｎary)ＤＩGIＴALOUTＰUT（Hｅx）+125°C０000０１111101000０07D0h+8５°C00000１010１01000005５０ｈ+2５．0６25°Ｃ00００000110０1000１01９1h＋１０.1２５°C0000０0０010１0０0100０A2ｈ+0.５°C０0０0００000000１０000０08h＋0°C0０0０0000000００00０0０00h—０。５°C111１111１１1１110０0FFＦ8ｈ-10．1２５°C１1１１1１１101011110ＦF5Eh—２５．0625°C11111110０１11１1１FE６Ｆｈ－5５°C111１１１0０1０010000FC９0h表2:ＤＳ１8Ｂ20溫度數(shù)據(jù)表（３)ＤＳ18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器DS18Ｂ20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAＭ和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、ＴL和結(jié)構(gòu)寄存器。（4）配置寄存器該字節(jié)各位的意義如下:TMＲ1R01１111表3:配置寄存器結(jié)構(gòu)低五位一直都是"1",TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18Ｂ2０在工作模式還是在測(cè)試模式.在DS18B２0出廠時(shí)該位被設(shè)置為0,用戶不要去改動(dòng)。R１和R0用來(lái)設(shè)置分辨率,如下表所示:（DＳ18B2０出廠時(shí)被設(shè)置為12位）。表４:溫度分辨率設(shè)置表R1R０分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間00９位93。７５ms0110位18７。5ms10１1位3７５ｍｓ1１12位750ｍｓ４.DS18Ｂ２0的外部電源供電方式在外部電源供電方式下,DＳ18Ｂ２0工作電源由ＶDD引腳接入,此時(shí)I／O線不需要強(qiáng)上拉,不存在電源電流不足的問(wèn)題,可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器,組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DＳ１8B２0的ＧＮＤ引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85℃。圖６：外部供電方式單點(diǎn)測(cè)溫電路圖7:外部供電方式的多點(diǎn)測(cè)溫電路圖外部電源供電方式是DＳ1８Ｂ20最佳的工作方式,工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng),而且電路也比較簡(jiǎn)單,可以開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮ＤＳ18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點(diǎn)，即使電源電壓Ｖcc降到3V時(shí),依然能夠保證溫度量精度。5。DS1８Ｂ2０的讀操作（１)將數(shù)據(jù)線拉高“1”。(2)延時(shí)２微秒。（3）將數(shù)據(jù)線拉低“0”。（４）延時(shí)15微秒。（5)將數(shù)據(jù)線拉高“１”。(6)延時(shí)１5微秒。(7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。(8）延時(shí)30微秒。６.DS1８B2０的寫操作（1)數(shù)據(jù)線先置低電平“０”.（2）延時(shí)確定的時(shí)間為1５微秒。（3）按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位)。(4）延時(shí)時(shí)間為４5微秒.(5）將數(shù)據(jù)線拉到高電平.（6）重復(fù)上(1）到(6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。（7）最后將數(shù)據(jù)線拉高。7．DS18B20的初始化(1)先將數(shù)據(jù)線置高電平“1"。（2）延時(shí)(該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格,但是盡可能的短一點(diǎn)).（3)數(shù)據(jù)線拉到低電平“0"。(４）延時(shí)75０微秒(該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到９60微秒)。（5)數(shù)據(jù)線拉到高電平“１”。(６）延時(shí)等待(如果初始化成功則在15到6０毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由ＤＳ１8B２0所返回的低電平“０”。據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定它的存在,但是應(yīng)注意不能無(wú)限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。（7）若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后,還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起(第（5）步的時(shí)間算起)最少要４８０微秒。(8）將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。報(bào)警電路模塊此模塊是用來(lái)發(fā)出警報(bào)的模塊，分為光報(bào)警和聲報(bào)警。光報(bào)警此類報(bào)警根據(jù)單片機(jī)所給電壓,確定ＬＥＤ燈中的電流流向，以驅(qū)動(dòng)燈發(fā)光。連接電路如下圖所示:圖中當(dāng)單片機(jī)為低電平時(shí)，小燈是亮的；高電平時(shí),小燈滅.聲報(bào)警其電路連接圖如下所示:本章小結(jié)本章主要介紹了智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)各個(gè)硬件模塊的設(shè)計(jì)方案及與單片機(jī)的連接方法。設(shè)計(jì)中對(duì)控制模塊的單片機(jī)芯片各個(gè)管腳的功能作了詳細(xì)介紹，以便于外接其他芯片,組成完整的系統(tǒng)。其中MQ－2采集的信號(hào)未經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換,故而需接ADＣ0809來(lái)實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換,DS１8Ｂ2０本身就具有模數(shù)轉(zhuǎn)換,所以不需再連A/D轉(zhuǎn)換芯片，可直接與單片機(jī)相連.在進(jìn)行Ａ/D轉(zhuǎn)換時(shí),ＡDＣ０809芯片的CLＫ時(shí)鐘信號(hào)以５0０KＨz為宜，使用7４LS７4搭建4分頻電路,把單片機(jī)AＬE口輸出地2MＨz分頻可得所需的信號(hào)。軟件設(shè)計(jì)硬件電路和軟件程序是組成一個(gè)系統(tǒng)不可缺少的兩部分，二者的正確與否將直接影響整個(gè)程序的可實(shí)現(xiàn)性。在上一章中已經(jīng)將整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分作了介紹，在這一章中將就系統(tǒng)的軟件部分加以分析說(shuō)明。本次設(shè)計(jì)的軟件要實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)傳感器在有火災(zāi)信息是,采集信息,用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)信號(hào)處理,并在LED和蜂鳴器上顯示結(jié)果.編程Ｋeil環(huán)境介紹KeｉｌC51是美國(guó)ＫeiｌSoｆtwarｅ公司出品的５1系列兼容單片機(jī)Ｃ語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。51的編程語(yǔ)言常用的有二種：一種是匯編語(yǔ)言，一種是Ｃ語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的機(jī)器代碼生成效率很高但可讀性卻并不強(qiáng)，復(fù)雜一點(diǎn)的程序就更是難讀懂，而C語(yǔ)言在大多數(shù)情況下其機(jī)器代碼生成效率和匯編語(yǔ)言相當(dāng)，但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)匯編語(yǔ)言,而且Ｃ語(yǔ)言還可以嵌入?yún)R編來(lái)解決高時(shí)效性的代碼編寫問(wèn)題。對(duì)于開(kāi)發(fā)周期來(lái)說(shuō)，中大型的軟件編寫用C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)周期通常要小于匯編語(yǔ)言很多。綜合以上C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，我在學(xué)習(xí)時(shí)選擇了Ｃ語(yǔ)言。使用Ｃ語(yǔ)言肯定要使用到C編譯器，以便把寫好的Ｃ程序編譯為機(jī)器碼,這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序。KEILｕVIＳION2是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51架構(gòu)的芯片，它集編輯、編譯、仿真等于一體；同時(shí)還支持ＰＬＭ,匯編和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì),它的界面和常用的微軟VC＋＋的界面相似，界面友好,易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。因此,很多開(kāi)發(fā)5１應(yīng)用的工程師或普通的單片機(jī)愛(ài)好者,對(duì)它十分喜歡。以上簡(jiǎn)單介紹了KＥＩL51軟件,要使用ＫＥIＬ51軟件,必需先要安裝它.安裝好后，建立第一個(gè)C項(xiàng)目.接著按下面的步驟建立第一個(gè)項(xiàng)目：(1）點(diǎn)擊Projｅｃt菜單，選擇彈出的下拉式菜單中的NewＰrｏｊecｔ。在“文件名"中輸入第一個(gè)C程序項(xiàng)目名稱.“保存”后的文件擴(kuò)展名為uv2，這是ＫＥIＬｕViｓｉon2項(xiàng)目文件擴(kuò)展名。（2）選擇所要的單片機(jī)，這里我們選擇常用的Atｅml公司的AT89C５1。（3）首先我們要在項(xiàng)目中創(chuàng)建新的程序文件或加入舊程序文件。如果您沒(méi)有現(xiàn)成的程序,那么就要新建一個(gè)程序文件。（４)保存新建的程序，也可以用菜單Ｆｉｌe－Ｓavｅ或快捷鍵Cｔrl+S進(jìn)行保存。鼠標(biāo)在屏幕左邊的SourceGrｏｕp1文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單，在這里可以做在項(xiàng)目中增加減少文件等操作.我們選“ＡddFｉｌeｔoGrｏｕp‘SｏurceGrｏuｐ1’”彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，按ＡDD按鈕，關(guān)閉文件窗，程序文件已加到項(xiàng)目中了.這時(shí)在SｏurｃｅＧroｕｐ1文件夾圖標(biāo)左邊出現(xiàn)了一個(gè)小+號(hào)說(shuō)明，文件組中有了文件,點(diǎn)擊它可以展開(kāi)查看.（5）C程序文件已被我們加到了項(xiàng)目中了,下面就剩下編譯運(yùn)行了。(6）進(jìn)入調(diào)試模式.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換結(jié)束數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束數(shù)據(jù)輸出正在轉(zhuǎn)換啟動(dòng)A/D初始化DS18B２0流程圖讀取溫度讀取溫度復(fù)位初始化讀一個(gè)字節(jié)寫一個(gè)字節(jié)系統(tǒng)軟件流程圖開(kāi)始開(kāi)始上電復(fù)位聲光報(bào)警采集煙霧和溫度信號(hào)系統(tǒng)初始化CPU處理火災(zāi)？YNNNY本章小結(jié)本章主要介紹了本設(shè)計(jì)中的軟件設(shè)計(jì)部分,通過(guò)流程圖對(duì)每一部分電路所要實(shí)現(xiàn)功能的流程作了講解.系統(tǒng)軟件的程序設(shè)計(jì)主要是和硬件電路相結(jié)合，正確的實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警,此部分發(fā)揮了軟件的很多優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了電路，最后通過(guò)對(duì)程序的調(diào)試和改進(jìn)，達(dá)到了預(yù)期的效果。系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試的步驟系統(tǒng)調(diào)試的步驟：1．對(duì)單片機(jī)MC—５１最小系統(tǒng)的調(diào)試.2。對(duì)A/D轉(zhuǎn)換電路ＡDC08０9的調(diào)試.3。對(duì)MQ－2煙霧傳感器的調(diào)試.4。對(duì)數(shù)字溫度傳感器ＤS18B２0的調(diào)試.5.對(duì)報(bào)警電路的調(diào)試。６.對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電路調(diào)試。調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法1.PCB干擾ＰCＢ板是工控系統(tǒng)中器件、信號(hào)線和電源線的高密度集合體,PCＢ板設(shè)計(jì)得好壞對(duì)抗干擾能力影響極大，所以PＣB板設(shè)計(jì)決不單是器件和線路的簡(jiǎn)單布局安排,還必須符合抗干擾的設(shè)計(jì)原則。PＣB板上元器件布局的好壞，直接影響整機(jī)性能，決不能小視。應(yīng)按以下原則進(jìn)行布局：（1)一般情況下，所有元器件都應(yīng)布置在基板不焊接的一面，以便于安裝、焊接、調(diào)試及維修.（2）可能的話，所有的元器件均放置在離板的邊緣３mm以內(nèi)或至少大于板厚，這是由于在大批量生產(chǎn)的流水線插件和進(jìn)行波峰焊時(shí)，要提供給導(dǎo)軌槽使用，同時(shí)也為了防止由于外形加工引起邊緣部分的缺損。(3)重量超過(guò)１５９的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上,而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題。（4）大而重的元器件應(yīng)安放在利于ＰCB板固定支架附近，以提高裝配板的固有頻率和增加防振能力。(５）發(fā)熱元器件應(yīng)放在利于散熱的位置，防止對(duì)周圍元器件產(chǎn)生熱傳導(dǎo)或輻射。2.調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題（1）在進(jìn)入Ｋeｉl的調(diào)試環(huán)境以后,發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)。解決方法:將光標(biāo)定位于需要修改的程序上，用菜單,DeｂｕgInlｉnｅAｓｓaｍｂly.。．即可出現(xiàn)對(duì)話框,EnｔｅｒNew后面的編輯框內(nèi)直接輸入需要修改的程序語(yǔ)句，輸入完之后鍵入回車將自動(dòng)指向下一條語(yǔ)句,可以繼續(xù)修改，如果不再需要修改,可以點(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗口。（2）程序調(diào)試時(shí)，一些程序必須滿足一定的條件才能被執(zhí)行到。解決方法：這些條件往往是異步發(fā)生或難以預(yù)先設(shè)定的,這類問(wèn)題使用的單步實(shí)行方法是難以調(diào)試的，這時(shí)就要使用程序調(diào)試中的另一種非常重要的方法斷點(diǎn)設(shè)置。斷點(diǎn)設(shè)置的方法有多種，常用的是在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn),設(shè)置好斷點(diǎn)后可以全速運(yùn)行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關(guān)變量值，以確定問(wèn)題所在,在程序行設(shè)置/移除斷點(diǎn)的方法是將光標(biāo)定位于需要設(shè)置斷點(diǎn)的程序行，使用菜單Ｄｅbｕｇ/Ｉnsｅrt/ＲｅmｏｖｅＢｒeａkPoint設(shè)置或移除斷點(diǎn)；Ｄｅbug/Ｅnaｂｌｅ/DisａｂleＢreａkＰoint是開(kāi)啟或暫停光標(biāo)所在行的斷點(diǎn)功能;Dｅｂug／ＤisabｌeＡｌｌBreakPoinｔ暫停所有斷點(diǎn)；Ｄeｂug/KillＡllBｒｅakPｏint清除所有的斷點(diǎn)設(shè)置.這些功能也可以在工具欄的快捷鍵進(jìn)行設(shè)置。（３)輸入程序時(shí)，有中文標(biāo)點(diǎn)，用Kｅｉｌ編譯時(shí)有錯(cuò)誤.解決方法：程序有中文標(biāo)點(diǎn)，用英文重輸入一遍就行了.（4）匯編出現(xiàn)字母和數(shù)字的混淆.解決方法：字母“O”和數(shù)字“０”.主要錯(cuò)在這里。本章小結(jié)本章主要介紹了調(diào)試過(guò)程中對(duì)PＣＢ板的干擾和Ｋeｉl環(huán)境發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤和缺陷給予正確的處理方法。結(jié)論本次設(shè)計(jì)以ＳTC8９C5RC１單片機(jī)作為智能系統(tǒng)的主控制單元,輔之以適當(dāng)?shù)能?、硬件模塊設(shè)計(jì)完成以單片機(jī)為核心的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警。本文的主要功能是基于單片機(jī)的硬件應(yīng)用研究型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種分布式智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。通過(guò)多個(gè)傳感器感知火災(zāi)發(fā)生時(shí)周圍環(huán)境的變化,及時(shí)采得數(shù)據(jù)，通過(guò)處理給予正確的報(bào)警信號(hào),及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，挽救生命財(cái)產(chǎn)損失。在本次設(shè)計(jì)中，主要掌握了C51單片機(jī)C語(yǔ)言的軟件編程方法、MQ－2煙霧傳感器及DＳ18Ｂ2０數(shù)字溫度傳感器的參數(shù)和使用方法.硬件單元設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)主控處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、報(bào)警電路模塊四個(gè)模塊組成。了解了四個(gè)模塊的使用方法和連接方法，能夠從整體上把握智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在這兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)中,我學(xué)到了很多。首先對(duì)單片機(jī)的了解和應(yīng)用得到了加深。其次,對(duì)MQ-２煙霧傳感器及DS18B2０數(shù)字溫度傳感器等很多芯片的使用及特性有了一定的了解。最后，通過(guò)繪制原理圖，對(duì)Ｐｒｏtel99SE軟件的操作得到更經(jīng)一部的掌握,也對(duì)ＫEＩＬ編程環(huán)境有了一些了解.本設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是利用單片機(jī)做主控單元實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)信號(hào)的報(bào)警,硬件電路相對(duì)比較簡(jiǎn)單，從多方面考察了硬件設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。整個(gè)設(shè)計(jì)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的火災(zāi)報(bào)警器，具有一定的實(shí)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)[1］張毅剛，單片機(jī)原理及應(yīng)用［M]。高等教育出版社，200３。08．[２］李文斌,池曉蘭,智能建筑中火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，電氣設(shè)計(jì)，2０02。12．[3]