1、摘要隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們安全意識(shí)的提高，而火災(zāi)卻成為生命安全和財(cái)產(chǎn)安全最大的隱患。因此智能家居檢測中火災(zāi)的檢測成為了重中之重，火災(zāi)報(bào)警器得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用。本課題所研究的無線多功能火災(zāi)報(bào)警器采用單片機(jī)STC89C51為核心控制器，采用DS18B20溫度傳感器、氣體傳感器MQ-2、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器等實(shí)現(xiàn)基本功能。通過這些傳感器會(huì)對(duì)空氣中的可燃?xì)怏w濃度的升高和溫度的升高的檢測，當(dāng)達(dá)到一定限度時(shí)該控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號(hào)和聲音報(bào)警信號(hào)，以此來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警，異常氣體報(bào)警的智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有硬件體積小、成本低、功耗低、工作可靠高和精準(zhǔn)度高等優(yōu)點(diǎn),并能提供測量溫度和煙

2、霧濃度的實(shí)時(shí)顯示、處理和報(bào)警提示，在器件性能范圍內(nèi)的溫度和煙霧濃度測量具有較高的精度和可靠性，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和生活中有著較為廣泛的應(yīng)用意義。關(guān)鍵詞：氣體傳感器MQ-2；火災(zāi)報(bào)警；單片機(jī)；智能控制；DS18B20AbstractWith the development of intelligent technology and the improvement of peoples safety awareness, fire has become the biggest hidden danger of life safety and property safety. Therefore, the

3、detection of fire in smart home detection has become the most important, and the fire alarm has been greatly developed and applied.The wireless multi function fire alarm system which is studied in this paper adopts single chip microcomputer STC89C51 as the core controller, using DS18B20 temperature

4、sensor, gas sensor MQ-2, ADC0809 analog digital converter and so on to realize the basic function. By these sensors on the concentration of combustible gas in the air temperature increases and the detection of elevated. When it reaches a certain limit of the control system of the corresponding light

5、 alarm signal and the sound alarm signal will be issued, in order to realize the fire alarm, the alarm of abnormal gas intelligent control system.With the system hardware, small volume, low cost, low power consumption, reliable operation and high accuracy advantages and provide the real-time display

6、 of the measurement of temperature and smoke concentration, processing and alarm, in the device performance in the range of temperature and smoke concentration measurement with high precision and reliability, has a relatively wide range of applications in daily life and production.Key words: MQ-2 ga

7、s sensor;fire alarm;MCU;intelligent control；DS18B20目錄摘要0Abstract11 緒論31.1 課題的研究背景31.2 課題的研究目的與意義41.3 火災(zāi)報(bào)警器的發(fā)展與現(xiàn)狀41.4課題的研究內(nèi)容52 火災(zāi)報(bào)警器的總體方案設(shè)計(jì)62.1系統(tǒng)的功能要求62.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求62.3 系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì)73 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)83.1 主控電路93.2 煙霧探測電路的設(shè)計(jì)123.2.1 MQ-2介紹123.2.2 ADC0809介紹143.3 液晶顯示電路設(shè)計(jì)153.4 聲光報(bào)警提示電路173.4.1 燈光提示電路173.4.2 聲音報(bào)警電路183.

8、5 溫度采集電路193.5.1 DS18B20概述193.5.2 DS18B20引腳介紹213.5.3 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)213.5.4 DS18B20的程序流程圖223.6 按鍵電路224 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)234.1 軟件介紹234.2 系統(tǒng)程序流程圖265火災(zāi)報(bào)警器的測試結(jié)果及結(jié)論275.1 調(diào)試275.2 結(jié)論27致謝29參考文獻(xiàn)30源程序311 緒論1.1 課題的研究背景當(dāng)代社會(huì)最熱門的話題之一便是智能家居，它是通過網(wǎng)絡(luò)的信息和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)家庭電器的智能控制，為人們提供生活便利，讓人們擁有一個(gè)舒適溫馨的家居生活環(huán)境。而這樣的家具生活環(huán)境的保障便是安全，因此我們智能家居的檢測報(bào)警便

9、成為了智能家居主要內(nèi)容。火災(zāi)是世界上發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，幾乎每天都有火災(zāi)發(fā)生，據(jù)聯(lián)合國“世界火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中心（WFSC）2000統(tǒng)計(jì)資料”，全世界每年發(fā)生火災(zāi)達(dá)到600萬，全世界年死亡人數(shù)達(dá)到65000人。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層建筑、地下建筑和大型建筑的數(shù)量越來越多，火災(zāi)的危害也大幅度增加，火災(zāi)的數(shù)量和由此造成的損失逐年上升?；馂?zāi)已成為我國最常見和最具破壞性的災(zāi)害之一 在過去很長一段時(shí)間里，人類已經(jīng)對(duì)火災(zāi)的爆發(fā)進(jìn)行了專門的研究，截至目前，已經(jīng)形成了較為成熟的概念?；馂?zāi)的發(fā)生與發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)過程，也是一個(gè)與環(huán)境有著很強(qiáng)的相關(guān)性的過程。一般情況下，火災(zāi)的發(fā)生，伴隨著煙、

10、溫、光、信號(hào)產(chǎn)生的過程。不同的環(huán)境和不同的燃燒成分和煙氣粒徑分布、溫度分布和光譜成分的氣體是不同的，因此火災(zāi)過程中涉及多個(gè)物理和化學(xué)參數(shù)，其特點(diǎn)是強(qiáng)烈的和一般的不安有不同的性質(zhì)?；谏鲜鎏卣?，早期火災(zāi)探測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，特別是火災(zāi)探測技術(shù)在火災(zāi)探測領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，如復(fù)合煙氣溫度檢測器的復(fù)合物理參數(shù)，采用不同波段的光傳感器復(fù)合雙波段火焰探測器。 在我國，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，工業(yè)和民用建筑的建設(shè)日益增多，火災(zāi)發(fā)生的可能性大大提高。此外，大量的塑料和玻璃在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用，使其難以進(jìn)行內(nèi)部和外部的火災(zāi)行為。在現(xiàn)代建筑中，特別是在大型酒店、賓館、商場、圖書館、博物館、檔案館和辦公樓等公

11、共場所，對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)也提出了更高的要求。一旦火災(zāi)將難以及時(shí)救援，勢必給國家和個(gè)人帶來不可估量的損失。我國的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。但目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級(jí)寫字樓、賓館等場所大型火災(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)用的火災(zāi)自動(dòng)探測報(bào)警裝置，因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報(bào)警器是非常必要的基于上述情況，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是始終警惕火災(zāi)報(bào)警和輸出聯(lián)動(dòng)忠實(shí)的哨兵火

12、災(zāi)信號(hào)的有力手段，是一種早期預(yù)警。1.2 課題的研究目的與意義目的：隨著現(xiàn)代家庭用火，用電增加，家庭火災(zāi)發(fā)生的頻率越來越高。家庭火災(zāi)，很容易撲滅不及時(shí)，有著缺乏消防設(shè)備和在場的人戰(zhàn)斗驚慌失措逃離緩慢的不利因素，最終導(dǎo)致的生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失。消防部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，所有的火災(zāi)比例中，家庭火災(zāi)占全國火災(zāi)的30。家庭火災(zāi)的原因是多方面的，可能把我們的注意力，也可能隱藏在我們沒有注意到的地方。綜上所述，許多人因不懂家庭安全常識(shí)引起火災(zāi)事故，使好端端的幸福家庭眼間毀于一旦,有的導(dǎo)致家破人亡,而且一旦發(fā)生居民家庭火災(zāi),處置不當(dāng)、報(bào)警遲緩,是造成人員傷亡的重要因素。所以說,人們應(yīng)該積極了解家庭火災(zāi)的主要起

13、因，還有預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。這就是我們研究聲光報(bào)警器的目的。意義：在中國的一些大、中型城市，幾乎每一天發(fā)生家庭火災(zāi)，所以每一個(gè)家庭必須始終關(guān)注防火。如果能根據(jù)你家的實(shí)際情況，提前采取簡單的防火措施，有些悲劇是完全可以避免的。聲音和視覺的報(bào)警，對(duì)減少火災(zāi)損失具有現(xiàn)實(shí)意義。 一系列悲劇性的損失，由國家從社會(huì)各界意識(shí)到，聲光報(bào)警對(duì)火災(zāi)的報(bào)警的必要性。據(jù)調(diào)查，在最近的火災(zāi)大部分的房子里還沒有安裝報(bào)警器。因此聲光報(bào)警，對(duì)發(fā)生火災(zāi)預(yù)防具有重要意義。1.3 火災(zāi)報(bào)警器的發(fā)展與現(xiàn)狀近年來，無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在國外已被開發(fā)，并走向?qū)嵱?。起初，無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)不僅是價(jià)格貴，還必須連接布線，這是只適合一些特殊的地方，檢測

14、設(shè)備的一部分。今天，幾乎所有的電氣裝置，可以通過無線遙控改變，可廣泛應(yīng)用于各類建筑和場所。美國松柏公司（ITI）成立于1981年，是美國最大的無線報(bào)警系統(tǒng)制造商制造，其產(chǎn)品占90的無線報(bào)警器在北美市場的年銷售額已接近一億美元。該公司生產(chǎn)的無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)還通過了中國的“國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心”的監(jiān)測，該系統(tǒng)可作為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，但也可作為一個(gè)安全的系統(tǒng)，兩者的結(jié)合，是一個(gè)高科技的無線安全系統(tǒng)。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在中國相對(duì)較晚，與發(fā)達(dá)國家相比， 20世紀(jì)70年代末的十年間，中國開始研制生產(chǎn)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。 20世紀(jì)80年代后，國內(nèi)各大廠商也大多是模仿國外產(chǎn)品，或引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)的，沒有真

15、正意義上的核心技術(shù)，市場剛剛開始發(fā)展。真正的火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品的發(fā)展也促進(jìn)了市場的成熟，政府逐步開放的大門，在同一時(shí)間，外國公司開始進(jìn)入中國的防火市場，帶來先進(jìn)的技術(shù)在20世紀(jì)90年代。此期間，中國生產(chǎn)的火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品的企業(yè)也得到了快速發(fā)展，在一些企業(yè)中，技術(shù)合作，合資生產(chǎn)，并取得了不菲的成績，但今天在市場上創(chuàng)造了許多強(qiáng)大的企業(yè)，有些技術(shù)已接近或趕上國際標(biāo)準(zhǔn)。1.4課題的研究內(nèi)容火災(zāi)報(bào)警器，主要檢測溫度和煙霧，再通過單片機(jī)控制相應(yīng)的報(bào)警和驅(qū)動(dòng)負(fù)載。通過液晶顯示當(dāng)前的煙霧值和溫度值，通過按鍵設(shè)定相應(yīng)的閥值。該項(xiàng)目主要是為了完成任務(wù)，包括：硬件部分：包括傳感器的選擇，顯示模塊的選擇，煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)

16、，報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。（2）軟件部分：包括微處理器控制程序的編制和原理圖的繪制。（3）系統(tǒng)的綜合調(diào)試與分析：在軟硬件完成以后，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合的測試與實(shí)驗(yàn)，分析系統(tǒng)的可靠性與實(shí)用性，調(diào)整系統(tǒng)的不足。2 火災(zāi)報(bào)警器的總體方案設(shè)計(jì)本課題主要是實(shí)現(xiàn)煙霧報(bào)警和火災(zāi)發(fā)生時(shí)的報(bào)警及控制，下面分別對(duì)系統(tǒng)功能要求、系統(tǒng)技術(shù)要求及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案總體闡述。2.1系統(tǒng)的功能要求本系統(tǒng)的研制主要包括以下幾項(xiàng)功能：(1)火情探測功能：為了提高火災(zāi)報(bào)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)需要使用各種方法進(jìn)行火災(zāi)探測。在實(shí)際使用中，根據(jù)不同的防火場所，用戶可以選用溫度探測法、可燃?xì)怏w檢測法及煙霧探測法等合適的火災(zāi)探測方法，來有效的

17、探測火災(zāi)；(2)燈光報(bào)警功能：當(dāng)室內(nèi)煙霧濃度過大、有火情產(chǎn)生、故障等異常情況發(fā)生時(shí)，報(bào)警器要進(jìn)行燈光報(bào)警。當(dāng)煙霧超過最大設(shè)定值時(shí)，可以蜂鳴器報(bào)警。2.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求在了解這個(gè)系統(tǒng)的工作原理以及功能之后，我們就可以基本確定系統(tǒng)的技術(shù)要求。系統(tǒng)采用的單片機(jī)處理器成本都比較低，可以滿足批量生產(chǎn)和各類工程的需求。對(duì)于完整的一個(gè)系統(tǒng)而言，為提高市場的競爭力，這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)符合體積小、功耗低、數(shù)傳性能可靠和成本低廉等技術(shù)要求。具體指標(biāo)和參數(shù)如下:(1)體積?。禾綔y器的體積要盡可能的小，這樣占用的空間才能減少，使用和更換才會(huì)方便；(2)功耗低：系統(tǒng)可以采用三節(jié)5號(hào)干電池供電或5v電源供電。(3)可靠性高:由

18、于不確定的電磁干擾可能存在在系統(tǒng)工作環(huán)境中，為了保證系統(tǒng)長時(shí)間的可靠工作，以及減少誤報(bào)次數(shù)，所以選擇多指示燈，指示不同的狀態(tài)。2.3 系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要由煙霧探測傳感器電路、單片機(jī)、燈光報(bào)警電路、負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路、控制程序和編解碼程序等組成。系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如下：AD煙霧采集模塊聲光報(bào)警提示模塊溫度采集模塊液晶顯示模塊按鍵模塊晶振電路單片機(jī)復(fù)位電路圖2.13 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)總體電路圖3.1如圖3.1所示，上面的圖為protel99se所畫，下面的圖為proteus仿真所畫。實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的煙霧值和溫度值，共有2個(gè)報(bào)警值（可以通過按鍵設(shè)定），分別是溫度的上限和煙霧的上限報(bào)警值，當(dāng)煙霧超過的時(shí)

19、候紅燈和蜂鳴器聲光報(bào)警，當(dāng)溫度超過時(shí)候黃燈和蜂鳴器聲光報(bào)警。3.1 主控電路STC89C51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(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X51 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)

20、電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。STC89C51主要功能如表1所示，其DIP封裝如圖2所示表1：STC89C51主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)4K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚

21、醒功能STC89C52引腳介紹 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地線外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令?？删幊梯斎?輸出引腳（32根）STC89C52單片機(jī)有

22、4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7作頻率35Mhz，6T/12T可選。 圖3.2 STC89C51 DIP封裝圖最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的

23、必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。STC89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。時(shí)鐘電路復(fù)位電路STC89C51單片機(jī)I/O口圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖(1) 時(shí)鐘電路STC89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖2-4所示。在STC89C51單片機(jī)內(nèi)部

24、有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在530pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.212MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。圖3.4 STC89C51內(nèi)部時(shí)鐘電路(2) 復(fù)位電路當(dāng)在STC89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作(若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài))。最簡單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充放電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc

25、的上升時(shí)間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST(9)端與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。圖3.5 STC89C51復(fù)位電路（3） STC89C51中斷技術(shù)概述中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)中斷請求源提出的服務(wù)請求，并作出快速響應(yīng)、及時(shí)處理。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)中斷請求源發(fā)出中斷請求時(shí)，如果中斷請求被允許，單片機(jī)暫時(shí)中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中斷服務(wù)請求。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請求后，再回到原來被中止的程序

26、之處（斷點(diǎn)），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。圖2-6為整個(gè)中斷響應(yīng)和處理過程。圖3.6 中斷響應(yīng)和處理過程如果單片機(jī)沒有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時(shí)間可能會(huì)浪費(fèi)在查詢是否有服務(wù)請求發(fā)生的定時(shí)查詢操作上。采用中斷技術(shù)完全消除了單片機(jī)在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大地提高了單片機(jī)的工作效率和實(shí)時(shí)性。3.2 煙霧探測電路的設(shè)計(jì)圖3.7 煙霧探測電路如圖3.7所示，在這個(gè)電路中，有兩個(gè)部分，主要是煙霧傳感器檢測煙霧，將電壓信號(hào)給ADC0809，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)再讀取相應(yīng)的數(shù)值和處理。3.2.1 MQ-2介紹MQ-2型氣體傳感器用于以氫氣為主要成分的城市煤氣、天然氣、液化石油的測量

27、，而且它抗干擾能力強(qiáng)，水蒸氣、煙等干擾氣體對(duì)它的影響小。MQ-2型氣敏元件具有以下特點(diǎn)：(1) 采用燒結(jié)半導(dǎo)體所形成的敏感燒結(jié)體，具有穩(wěn)定的R (即器件在純潔空氣中的阻抗)阻值，從而保證了長期工作的穩(wěn)定性。(2) 單電源供電，其功耗僅0.7W左右。(3) 對(duì)所測試的氣體有極高的靈敏度和信噪比。MQ-2型氣敏元件有兩種型號(hào)。MQ-2A型適用于天然氣、城市煤氣、石油液化氣、丙丁烷及氫氣等;MQ-2型適用于煙霧等減光型有害氣體。器件的靈敏度：S=Ro/Rx為1030。常見為QM系列的S值僅8左右。Rx為器件在丁烷濃度為0.2%時(shí)的阻抗。電路如右圖所示：器件的主要參數(shù)如下:響應(yīng)時(shí)間：Tr10s恢復(fù)時(shí)間

28、：Tn60s加熱電壓：V=5+0.2V加熱功率：:約0.7W抗干擾能力：丁烷濃度在0.2%時(shí)在濕度小于85%RH，在-10+40溫度下不會(huì)引起誤報(bào)。 工作環(huán)境：溫度-10+50 濕度85%RH下圖是元件外形結(jié)構(gòu)圖，基座采用耐高溫酚醛塑料壓制，引腳為鍍鎳銅絲，上罩采用雙層密紋不銹鋼網(wǎng)壓制，有較高的強(qiáng)度和防爆能力。MQK-2型元件外形結(jié)構(gòu)圖MQ-2氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如上圖所示, 由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構(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只針狀管腳，其中個(gè)用于信號(hào)取出，個(gè)用于提供加熱電流。上圖是M

29、Q-2型元件典型氣體濃度測試特性曲線，在丁烷濃度0.6%以下有極高的靈敏度。上圖是MQ-2型元件通電時(shí)間特性曲線?？煽闯觯姾?090s，元件即進(jìn)入穩(wěn)定待測工作狀態(tài)。MQ-2的特點(diǎn)和工作參數(shù)如下：特點(diǎn)： 廣泛的探測范圍 高靈敏度快速響應(yīng)恢復(fù) 優(yōu)異的穩(wěn)定性長壽命 簡單的驅(qū)動(dòng)電路 3.2.2 ADC0809介紹ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能。IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟

30、動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5V。GND：地。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

31、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)楦唠娖剑甘続/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。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時(shí)傳送方式對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子

32、程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已 經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。3.3 液晶顯示電路設(shè)計(jì)圖3.8 液晶顯示電路設(shè)計(jì)LCD1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同

33、時(shí)顯示16x02 即32個(gè)字符。（16列2行）。在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和

34、單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 （1）引腳說明：第1腳：VSS為地電源。 第2腳：VDD接5V正電源。 第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低

35、電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第15腳：背光源正極。 第16腳：背光源負(fù)極。（2）1602LCD的RAM地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫表LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符圖有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B

36、（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母。它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的（說明：1為高電平，0為低電平）。指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H 。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 。S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效 。指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)。 B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃

37、爍 。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線。 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。 F：低電平時(shí)顯示5X7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符 （有些模塊是 DL：高電平時(shí)為8位總線，低電平時(shí)為4位總線）。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置 。指令8：DDRAM地址設(shè)置 。指令9：讀出忙信號(hào)和光標(biāo)地址。 BF為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙，模塊就能接收相應(yīng)的命令或者數(shù)據(jù)。指令10：寫數(shù)據(jù) 。指令11：讀數(shù)據(jù) 。液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示

38、器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。1602 內(nèi)部顯示地址如圖3-6所示： 圖3-6 1602內(nèi)部顯示地址例如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第 一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1，所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H) 。在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。每次輸

39、入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如下圖所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性， 通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像

40、機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。3.4 聲光報(bào)警提示電路3.4.1 燈光提示電路圖3.9燈光提示電路LED英文單詞的縮寫，主要含義：LED = Light Emitting Diode，發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光；它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點(diǎn)非常明顯，壽命長、光效高、輻射低與功耗低。作為目前全球最受矚目的新一代光源，LED因其高亮度、低熱量、長壽命、無毒、可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，被稱為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色照明光源。我國的LED產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過近40年的發(fā)展，產(chǎn)

41、品廣泛應(yīng)用于景觀照明和普通照明領(lǐng)域，我國已成為世界第一大照明電器生產(chǎn)國和第二大照明電器出口國。近幾年來，隨著人們對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光材料研究的不斷深入，LED制造工藝的不斷進(jìn)步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)和應(yīng)用，各種顏色的超高亮度LED取得了突破性進(jìn)展，其發(fā)光效率提高了近1000倍，色度方面已實(shí)現(xiàn)了可見光波段的所有顏色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出現(xiàn)，使LED應(yīng)用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場成為可能。曾經(jīng)有人指出，高亮度LED將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后，最偉大的發(fā)明之一。 本設(shè)計(jì)利用不同顏色的LED指示不同的煙霧濃度報(bào)警。3.4.2 聲音報(bào)警電路圖3.10聲音報(bào)警電路蜂鳴器是一種一

42、體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。1壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓

43、電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路一般都包含以下幾個(gè)部分：一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)限流電阻。蜂鳴器為發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動(dòng)方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來選擇。本設(shè)計(jì)采用有源蜂鳴器。三極管Q1起開關(guān)作用，其基極的低

44、電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。 3.5 溫度采集電路圖3.11溫度采集電路3.5.1 DS18B20概述在現(xiàn)代檢測技術(shù)中，傳感器占據(jù)著不可動(dòng)搖的重要位置。主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力已經(jīng)相當(dāng)?shù)膹?qiáng)，但是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的模擬量卻無能為力。如果沒有各種精確可靠的傳感器對(duì)非電量和模擬信號(hào)進(jìn)行檢測并提供可靠的數(shù)據(jù)，那計(jì)算機(jī)也無法發(fā)揮他應(yīng)有的作用。傳感器把非電量轉(zhuǎn)換為電量，經(jīng)過放大處理后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理。從而傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，對(duì)自動(dòng)化和信息化起重要作用。采用各種傳感器和微處理技術(shù)可以對(duì)各種工業(yè)參數(shù)及工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行測控及

45、檢驗(yàn)，準(zhǔn)確測量產(chǎn)品性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。為提高產(chǎn)品質(zhì)量、改進(jìn)產(chǎn)品性能，防止事故發(fā)生提供必要的信息和更可靠的數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)的工作環(huán)境比較惡劣，且對(duì)測量要求比較高，所以選擇合適的傳感器很重要。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。智能溫度傳感器DS18B20正是朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。因此，智能溫度傳感器DS18B20作為溫度測量裝置已廣泛應(yīng)用于人民的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。美國DALLAS公司生產(chǎn)的 DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片外加不銹鋼保護(hù)管封裝

46、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)字測溫和控制領(lǐng)域。有獨(dú)特的單線接口方式，DS1820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DS1820的雙向通訊；其測溫范圍 55125，固有測溫分辨率0.5；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能；多個(gè)DS1820可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫；工作電源為35V/DC；在使用中不需要任何外圍元件。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：（1） 采用DALLAS公司獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20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； （2）在使用中不需要任何外圍元件；（3）可用數(shù)據(jù)線供電，供電

47、電壓范圍：+3.0V+5.5V；（4）測溫范圍：-55+125。固有測溫分辨率為0.5。當(dāng)在-10+85范圍內(nèi)，可確保測量誤差不超過0.5，在-55+125范圍內(nèi)，測量誤差也不超過2；（5）通過編程可實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式；（6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值；（7）支持多點(diǎn)的組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫（8）負(fù)壓特性，即具有電源反接保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓的極性反接時(shí)，能保護(hù)DS18B20不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但此時(shí)芯片無法正常工作；（9）DS18B20的轉(zhuǎn)換速率比較高，進(jìn)行9位的溫度值轉(zhuǎn)換只需93.75ms；（10）適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)；（11）內(nèi)含64

48、位激光修正的只讀存儲(chǔ)ROM，扣除8位產(chǎn)品系列號(hào)和8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)之后，產(chǎn)品序號(hào)占48位。出廠前產(chǎn)品序號(hào)存入其ROM中。在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時(shí)，允許在單線總線上掛接多片DS18B20。3.5.2 DS18B20引腳介紹圖3.12 DS18B20引腳各引腳功能為：I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。UDD是可供選用的外部電源端，不用時(shí)接地，GND為地，NC空腳。3.5.3 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括7部分:寄生電源、溫度傳感器、64位激光（loser）ROM與單線接口、高速暫存器（即便筏式RAM，用于存

49、放中間數(shù)據(jù)）、TH觸發(fā)寄存器和TL觸發(fā)寄存器，分別用來存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值、存儲(chǔ)和控制邏輯、位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器。圖3.13 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.5.4 DS18B20的程序流程圖否是發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令寫入18B20讀溫度前復(fù)位顯示測溫點(diǎn)位置18B20復(fù)位開始18B20存在？延時(shí)發(fā)出讀溫度命令寫入18B20讀入溫度值數(shù)據(jù)返回延時(shí)圖3.14 18B20程序流程圖3.6 按鍵電路本設(shè)計(jì)采用按鍵接低的方式來讀取按鍵，單片機(jī)初始時(shí)，因?yàn)闉楦唠娖?，?dāng)按鍵按下的時(shí)候，會(huì)給單片機(jī)一個(gè)低電平，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理單片機(jī)鍵盤有獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨(dú)立鍵盤每一個(gè)I/O 口上只接一個(gè)按鍵

50、，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的I/O少。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要這里選用了獨(dú)立式鍵盤接法。獨(dú)立式鍵盤的實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī)I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個(gè)I/O 口，程序開始時(shí)將此I/O口置于高電平，平時(shí)無鍵按下時(shí)I/O口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此I/O 口與地短路迫使I/O 口為低電平。按鍵釋放后，單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻使I/O口仍然保持高電平。我們所要做的就是在程序中查尋此I/O口的電平狀態(tài)就可以了解我們是否有按鍵動(dòng)作了。在用單片機(jī)對(duì)鍵盤處理的時(shí)候涉及到了一個(gè)重要的

51、過程，那就是鍵盤的去抖動(dòng)。這里說的抖動(dòng)是機(jī)械的抖動(dòng)，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并不是我們在按鍵時(shí)通過注意可以避免的。這種抖動(dòng)一般10200毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動(dòng)時(shí)間對(duì)于人來說太快了，而對(duì)于時(shí)鐘是微秒的單片機(jī)而言則是慢長的。硬件去抖動(dòng)就是用部分電路對(duì)抖動(dòng)部分加之處理，軟件去抖動(dòng)不是去掉抖動(dòng)，而是避抖動(dòng)部分的時(shí)間，等鍵盤穩(wěn)定了再對(duì)其處理。所以這里選擇了軟件去抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí)10200毫秒以避開抖動(dòng)（經(jīng)典值為20毫秒），延時(shí)結(jié)束后再讀一次I/O 口的值，這一次的值如果為1 表示低電平的時(shí)間不到10200 毫秒，視為干擾信號(hào)。當(dāng)讀出的

52、值是0時(shí)則表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。硬件電路如圖3.12所示：圖3.15 按鍵電路4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件介紹Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能

53、體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 Keil_c軟件界面如圖圖4.1 Keil_c軟件界面Protel99SE是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件。Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。Protel99SE軟件的特點(diǎn)：(1) 可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表； (2) 強(qiáng)

54、大的全局編輯功能； (3) 在原理圖中選擇一級(jí)器件，PCB中同樣的器件也將被選中； (4) 同時(shí)運(yùn)行原理圖和PCB，在打開的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò) (5) 既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(hào)（由原理圖到PCB），也可以進(jìn)行反向注釋（由PCB到原理圖），以保持電氣原理圖和PCB在設(shè)計(jì)上的一致性； (6) 滿足國際化設(shè)計(jì)要求（包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出，GB4728國標(biāo)庫）； * 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒軸PICE 3f5）； (7) 支持用CUPL語言和原理圖設(shè)計(jì)PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的JED下載文件； * PCB可設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層； (8) 強(qiáng)大

55、的“規(guī)則驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查； (9) 智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪； (10) 提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版； 圖17 Prtel99SE軟件界面Protel99SE的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖所示，包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口。1 4.2 系統(tǒng)程序流程圖Y結(jié)束設(shè)置相應(yīng)參數(shù)顯示設(shè)置數(shù)值N判斷按鍵是否按下執(zhí)行相應(yīng)的指示控制判斷當(dāng)前煙霧和溫度范圍讀取AD轉(zhuǎn)換煙霧值初始化開始 5火災(zāi)報(bào)警器的測試結(jié)果及結(jié)論5.1 調(diào)試調(diào)試過程中首先要檢測的就是硬件電路的設(shè)計(jì)原理是否正確、能否達(dá)到預(yù)期效果以及實(shí)現(xiàn)方法是否簡便等等；其次在焊接好難有線電路之后，認(rèn)真檢查電路的焊接情況。這次采用的是分塊調(diào)試的方法，煙霧探測