基于單片機(jī)的森林火災(zāi)報(bào)警器畢業(yè)論文

1、基于單片機(jī)的森林火災(zāi)報(bào)警器畢業(yè)論文 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)設(shè)計(jì)(論文)題目: 基于單片機(jī)的森林火災(zāi)報(bào)警器摘要 當(dāng)前森林受到各種災(zāi)害的威脅。森林火災(zāi)已經(jīng)成為人為破壞之后第二大對(duì)森林破壞的災(zāi)害。論文針對(duì)一種應(yīng)用于森林火災(zāi)的防火報(bào)警系統(tǒng)。利用STC89C52單片機(jī)為主控制器,DS18B20檢測(cè)溫度,MQ-2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器檢測(cè)煙霧設(shè)計(jì)出一種技術(shù)水平較好的煙霧報(bào)警器實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警。森林火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)使森林能免受火災(zāi)的破壞,能更好的保護(hù)森林里面的各種珍稀動(dòng)植物。同時(shí)可以對(duì)瀕危物種進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的監(jiān)控,更有利于自然環(huán)境的保護(hù)。解決了傳統(tǒng)的森林火災(zāi)報(bào)警的遲滯性與不確定性,更快、更好的調(diào)動(dòng)滅火資源。從

2、而避免了人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。關(guān)鍵詞:STC89C52 DS18B20 MQ-2 煙霧 傳感器 報(bào)警器 Abstract current forest were all kinds of disasters of the threat. The forest fire has become the second largest after artificial damage to the deforestation disasters. In a paper used in forest fire the fire alarm system. Using single chip microc

3、omputer controller STC89C52 mainly, DS18B20 testing temperature, MQ-2 semiconductor resistive sensor detects smoke smoke design the technology level is good smoke alarm realize the fire alarm. The forest fire alarm design can make the forest fire from damage, and can better protect the inside of the

4、 forest of rare animals and plants. At the same time for endangered species can be point-to-point surveillance, more conducive to the protection of the natural environment. Solve the traditional forest fire alarm of hysteresis sex and uncertainty, faster, mobilize extinguishing resources. To avoid t

5、he human, material and financial resources wasteKey Words: STC89C52 DS18B20 MQ-2 smoke sensor alarm目錄摘要IAbstractII1 緒論11.1概述11.2.1網(wǎng)絡(luò)化11.2.2智能化21.2.3火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的多樣化21.2.4小型化31.2.5無線化31.2.6高靈敏性31.2.7火災(zāi)報(bào)警器的現(xiàn)狀及特點(diǎn)32.1報(bào)警器設(shè)計(jì)思路52.2觸發(fā)器件的選型62.3煙霧傳感器選型62.3.1煙霧傳感器介紹62.3.2 煙霧傳感器的選定92.3.3 MQ-2型煙霧傳感器的工作原理102.3.4 MQ-2型傳

6、感器的特性及主要技術(shù)指標(biāo)112.4 溫度傳感器選型132.4.1溫度傳感器介紹132.4.2 DS18B20工作原理及應(yīng)用132.4.3 DS18B20的主要特征142.5單片機(jī)選型172.5.1 STC89C52單片機(jī)的結(jié)構(gòu)172.5.2 STC89C52單片機(jī)的主要性能172.5.3 STC89C52引腳功能說明172.5.4 STC89C52連接電路設(shè)置202.6 聲音報(bào)警電路242.7 狀態(tài)指示電路242.8電源電路253 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)263.1 STC89C52RC單片機(jī)調(diào)試及開發(fā)工具263.2 主程序設(shè)計(jì)263.3系統(tǒng)仿真28結(jié)論30致 謝31參考文獻(xiàn)32附錄一33附錄二391 緒

7、論1.1概述 自地球出現(xiàn)森林以來,森林火災(zāi)就伴隨發(fā)生。全世界每年平均發(fā)生森林火災(zāi)20多萬次,燒毀森林面積約占全世界森林總面積的1以上。中國(guó)現(xiàn)在每年平均發(fā)生森林火災(zāi)約1萬多次,燒毀森林幾十萬至上百萬公頃,約占全國(guó)森林面積的58。1987年5月黑龍江大興安嶺還發(fā)生特大森林火災(zāi),過火面積101萬公頃,其中有林面積占70%。 森林火災(zāi)不僅燒死、燒傷林木,直接減少森林面積,而且嚴(yán)重破壞森林結(jié)構(gòu)和森林環(huán)境,導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)失去平衡,森林生物量下降,生產(chǎn)力減弱,益獸益鳥減少,甚至造成人畜傷亡。高強(qiáng)度的大火,能破壞土壤的化學(xué)、物理性質(zhì),降低土壤的保水性和滲透性,使某些林地和低洼地的地下水位上升,引起沼澤化;另

8、外,由于土壤表面炭化增溫,還會(huì)加速火燒跡地干燥,導(dǎo)致陽性雜草叢生,不利森林更新或造成耐極端生態(tài)條件的低價(jià)值森林更替。 近年來全球范圍內(nèi),每年發(fā)生的火災(zāi)有600-700萬起,死亡人數(shù)為65000-75000人.大多數(shù)國(guó)家的火災(zāi)直接損失都占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總值的0.2%以上.實(shí)際上,發(fā)生火災(zāi)后,除了直接經(jīng)濟(jì)人亡財(cái)產(chǎn)損失外還有相當(dāng)大的間接損失,所以要發(fā)展加強(qiáng)火災(zāi)防范,加強(qiáng)火災(zāi)方面的報(bào)警。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng),一般由火災(zāi)探測(cè)器、區(qū)域報(bào)警器和集中報(bào)警器組成。 火災(zāi)探測(cè)器是探測(cè)火災(zāi)的儀器,由于在火災(zāi)發(fā)生的階段,將伴隨產(chǎn)生煙霧、高溫及火光。這些煙、熱和光可以通過探測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)通過單片機(jī)處理進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)能

9、對(duì)火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和準(zhǔn)確報(bào)警,有著防止和減少火災(zāi)危害、保護(hù)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的重要意義,有著很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是用計(jì)算機(jī)技術(shù)將控制器之間、探測(cè)器之間、系統(tǒng)內(nèi)部、各個(gè)系統(tǒng)之間以及各地區(qū)“119”報(bào)警中心等通過一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行相互連接,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的調(diào)用,對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理,使各個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)組成一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各系統(tǒng)之間的資源和信息共享,使各地區(qū)“119”報(bào)警中心的人員能及時(shí)、準(zhǔn)確掌握各單位的有關(guān)信息,對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行宏觀管理,對(duì)各系統(tǒng)出現(xiàn)的問題能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)責(zé)成有關(guān)單位進(jìn)行處理,從而彌補(bǔ)現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)不及時(shí),撲救不及時(shí)的情況。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)智能化是使探測(cè)

10、系統(tǒng)能模仿人的思維,主動(dòng)采集環(huán)境溫度、濕度、灰塵、光波等數(shù)據(jù)模擬量并充分采用模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行計(jì)算處理,對(duì)各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判斷,從而準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)和探測(cè)火災(zāi),避免誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象。發(fā)生火災(zāi)時(shí),能依據(jù)探測(cè)到的各種信息對(duì)火場(chǎng)的范圍、火勢(shì)的大小、煙的濃度以及火的蔓延方向等給出詳細(xì)的描述,甚至可配合電子地圖進(jìn)行形象顯示、對(duì)出動(dòng)力量和撲救方法等給出合理化建議,以實(shí)現(xiàn)各方面快速準(zhǔn)確反應(yīng)聯(lián)動(dòng),最大限度地降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,而且火災(zāi)中探測(cè)到的各種數(shù)據(jù)可作為準(zhǔn)確判定起火原因、調(diào)查火災(zāi)事故責(zé)任的科學(xué)依據(jù)。此外,規(guī)模龐大的全智能型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng),即探測(cè)器和控制器均為智能型,分別承擔(dān)不同的職能,可提高系

11、統(tǒng)巡檢速度、穩(wěn)定性和可靠性。1.2.3火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的多樣化 我國(guó)目前應(yīng)用的火災(zāi)探測(cè)器按其響應(yīng)和工作原理基本可分為感煙、感溫、火焰、可燃?xì)怏w探測(cè)器以及兩種或幾種探測(cè)器的組合等,其中,感煙探測(cè)器一枝獨(dú)秀,但光纖線性感溫探測(cè)技術(shù)、火焰自動(dòng)探測(cè)技術(shù)、氣體探測(cè)技術(shù)、靜電探測(cè)技術(shù)、燃燒聲波探測(cè)技術(shù)、復(fù)合式探測(cè)技術(shù)代表了火災(zāi)探測(cè)技術(shù)發(fā)展和開發(fā)應(yīng)用研究的方向。此外,利用納米粒子化學(xué)活性強(qiáng)、化學(xué)反應(yīng)選擇性好的特性,將納米材料制成氣體探測(cè)器或離子感煙探測(cè)器,用來探測(cè)有毒氣體、易燃易爆氣體、蒸氣及煙霧的濃度并進(jìn)行預(yù)警,具有反映快、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn),目前已列為我國(guó)消防科研工作者的重點(diǎn)研究開發(fā)課題。以火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)為代表的

12、消防安全系統(tǒng)與防盜安全系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的安全保護(hù),是國(guó)外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的最新發(fā)展趨勢(shì),目前最現(xiàn)實(shí)的技術(shù)是體型探測(cè)技術(shù),它能很好地兼容防火與防盜兩個(gè)方面,很有發(fā)展前景。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的小型化是指探測(cè)部分或者說網(wǎng)絡(luò)中的“子系統(tǒng)”小型化如果火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,那么系統(tǒng)中的中心控制器等設(shè)備就會(huì)變得很小甚至對(duì)較小的報(bào)警設(shè)備安裝單位就可以不再獨(dú)立設(shè)置,而依靠網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備服務(wù)資源進(jìn)行判斷、控制、報(bào)警,這樣火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)安裝、使用、管理就變得簡(jiǎn)單省錢、方便。 與有線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)相比,無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)具有施工簡(jiǎn)單、安裝容易、組網(wǎng)方便、調(diào)試省時(shí)省力等特點(diǎn)便于與原有系統(tǒng)集成且容易擴(kuò)展,系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單

13、且可完全尋址,便于網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì),可廣泛應(yīng)用于偏遠(yuǎn)的林區(qū),以及野生森林保護(hù)中心對(duì)特別的珍惜的動(dòng)植物進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控。1.2.6高靈敏性 以早期火災(zāi)智能預(yù)警系統(tǒng)為代表。該系統(tǒng)除采用先進(jìn)的激光探測(cè)技術(shù)和獨(dú)特的主動(dòng)式空氣采樣技術(shù)以外,還采用了“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”算法,具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力、容錯(cuò)能力和并行處理能力,近乎于人類的神經(jīng)思維。此外,該系統(tǒng)的子機(jī)與主機(jī)可以進(jìn)行雙向智能信息交流,使整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度及運(yùn)行能力空前提高,誤報(bào)率幾乎接近零,靈敏度比傳統(tǒng)探測(cè)器高1000倍以上,能探測(cè)到物質(zhì)高熱分解出的微粒子,并在火災(zāi)發(fā)生前的30min到120min預(yù)警,確保了系統(tǒng)的高靈敏性和高可靠性。 在我國(guó),火災(zāi)自動(dòng)

14、報(bào)警系統(tǒng)的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用相對(duì)美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚。目前我國(guó)使用的火災(zāi)探測(cè)器雖然都進(jìn)行了智能化設(shè)計(jì),但由于傳感器件探測(cè)的參數(shù)較少、支持系統(tǒng)的軟件開發(fā)不成熟、各種算法的準(zhǔn)確性缺乏足夠驗(yàn)證、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫不健全等原因。因此急需提升智能化以及網(wǎng)絡(luò)化。消防報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)系列產(chǎn)品,包括火災(zāi)探測(cè)設(shè)備、信息傳輸設(shè)備、報(bào)警分析控制器、消防控制聯(lián)動(dòng)。是物理傳感技術(shù)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和管理等技術(shù)的綜合集成,屬于高新技術(shù)。在目前中國(guó)許多冠名以高新技術(shù)的行業(yè)中,中國(guó)企業(yè)大多做的是下游的制造和服務(wù),分取極少一部分的利潤(rùn),象消防報(bào)警產(chǎn)品那樣又擁有自我知識(shí)產(chǎn)權(quán),又擁有大量市場(chǎng)的行業(yè)其實(shí)是很少的。 在消

15、防報(bào)警產(chǎn)品的技術(shù)含量上,國(guó)內(nèi)產(chǎn)品和國(guó)外產(chǎn)品差距不是很大,許多指標(biāo)已經(jīng)超越,存在的問題是:國(guó)內(nèi)消防報(bào)警產(chǎn)品的大批量規(guī)模化的生產(chǎn)才剛起步,還需積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù);很多產(chǎn)品在一致性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性上有一些差距;國(guó)內(nèi)正在形成權(quán)重的大型企業(yè)和集團(tuán),放心使用國(guó)產(chǎn)的時(shí)代就要到來。 2 森林火災(zāi)報(bào)警器總體方案設(shè)計(jì)2.1報(bào)警器設(shè)計(jì)思路 國(guó)標(biāo)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的基本組成規(guī)定如下:火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)一般由觸發(fā)器件、火災(zāi)報(bào)警裝置、火災(zāi)警報(bào)裝置和電源部分組成。 觸發(fā)器件一般是煙霧、溫度、聲光等傳感器組成。煙霧傳感器能夠檢測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度;溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境中的溫差變化。 火災(zāi)報(bào)警裝置一般用以接收、顯示

16、和傳遞火災(zāi)報(bào)警信號(hào),并能發(fā)出控制信號(hào)和具有其他輔助功能的控制指示設(shè)備稱為火災(zāi)報(bào)警裝置,他是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的核心組成部分。本設(shè)計(jì)中報(bào)警裝置主要是由單片機(jī)為核心作控制。 火災(zāi)警報(bào)裝置一般用以發(fā)出區(qū)別于環(huán)境聲、光的火災(zāi)警報(bào)信號(hào)的裝置稱為火災(zāi)警報(bào)裝置。主要是由蜂鳴器和LED燈組成作為示警裝置 電源用以支持火災(zāi)報(bào)警器的順利運(yùn)行,本設(shè)計(jì)中電源采用蓄電池。 圖2.1 報(bào)警器原理圖 本設(shè)計(jì)中觸發(fā)器件由煙霧傳感器和溫度傳感器組成,煙霧傳感器是氣-電變換器,它將可燃性氣體在空氣中的含量即濃度轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號(hào);溫度傳感器將環(huán)境中溫度的變化轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī),進(jìn)而由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度 處理及報(bào)警

17、控制等工作。傳感器作為火災(zāi)報(bào)警器的信號(hào)采集部分,是核心組成部分之一。由此可見,傳感器的選型是非常重要的。 2.3.1煙霧傳感器介紹 1煙霧傳感器的分類煙霧傳感器種類繁多,從檢測(cè)原理上可以分為三大類: a利用物理化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器:如半導(dǎo)體煙霧傳感器、接觸燃 燒煙霧傳感器等。 b利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器:如熱導(dǎo)煙霧傳感器、光干涉煙霧傳 感器、紅外傳感器等。 c利用電化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器:如電流型煙霧傳感器、電勢(shì)型氣 體傳感器等。 2煙霧傳感器應(yīng)滿足的基本條件:一個(gè)煙霧傳感器可以是單功能的,也可以是多功能的;可以是單一的實(shí)體,也可以是由多個(gè)不同功能傳感器組成的陣列。但是,任何一個(gè)完整的煙霧傳感器

18、都必須具備以下條件: a能選擇性地檢測(cè)某種單一煙霧,而對(duì)共存的其它煙霧不響應(yīng)或低 響應(yīng); b對(duì)被測(cè)煙霧具有較高的靈敏度,能有效地檢測(cè)允許范圍內(nèi)的煙霧 濃度; c對(duì)檢測(cè)信號(hào)響應(yīng)速度快,重復(fù)性好; d長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性好; e使用壽命長(zhǎng); f制造成本低,使用與維護(hù)方便。 3常見煙霧傳感器簡(jiǎn)介 下面對(duì)工業(yè)上常用的幾種煙霧傳感器作簡(jiǎn)單介紹。 a半導(dǎo)體煙霧傳感器 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。自1962年半導(dǎo)體金屬氧化物煙霧傳感器問世以來,由于具有靈敏度高、響應(yīng)快、輸出信號(hào)強(qiáng)、耐久性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)

19、用。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的煙霧傳感器之一。按照敏感機(jī)理分類,可分為電阻型和非電阻型。 b固體電解質(zhì)煙霧傳感器 固體電解質(zhì)煙霧傳感器使用固體電解質(zhì)氣敏材料作為氣敏元件,其原理是利用氣敏材料在通過煙霧時(shí)產(chǎn)生電阻,測(cè)量其形成電動(dòng)勢(shì)從而測(cè)量氣體濃度。由于這種傳感器電導(dǎo)率高,靈敏度和選擇性好,因而得到了廣 泛的應(yīng)用,幾乎打入了石化、環(huán)保、礦業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域,其產(chǎn)量?jī)H次于半導(dǎo)體煙霧傳感器的一類傳感器。但這種傳感器制造成本高,檢測(cè)煙霧范圍有限,在檢測(cè)環(huán)境污染領(lǐng)域中有優(yōu)勢(shì)。 c接觸燃燒式傳感器 當(dāng)易燃煙霧接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時(shí)會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而燃燒,故得名接觸燃燒式傳感器。接觸燃燒式煙

20、霧傳感器的檢測(cè)元件一般為鉑金屬絲也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層,使用時(shí)將鉑絲通電,保持300°C400°C的高溫,此時(shí)若與煙霧接觸,煙霧就會(huì)在稀有金屬催化層上燃燒,因此鉑絲的溫度會(huì)上升,鉑絲的電阻值也上升;通過測(cè)量鉑絲的電阻值變化的大小,就知道煙霧的濃度。 d高分子煙霧傳感器 利用高分子氣敏材料制作的煙霧傳感器近年來得到很大的發(fā)展。高分子氣敏材料在遇到特定煙霧時(shí),其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速 度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。高分子氣敏材料由于具有易操 作性、工藝簡(jiǎn)單、常溫選擇性好、價(jià)格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合,在毒性煙霧和食品鮮度等方面的檢

21、測(cè)中具有重要作用。高分子煙霧傳感器具有對(duì)特定煙霧分子靈敏度高,選擇性好,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能在常溫下使用,可以彌補(bǔ)其它煙霧傳感器的不足。 e電化學(xué)傳感器 電化學(xué)傳感器由膜電極和電解液封裝而成。煙霧濃度信號(hào)將電解液分解成陰陽帶電離子,通過電極將信號(hào)傳出。它的優(yōu)點(diǎn)是:反映速度快、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測(cè),但壽命較短大約兩年。它主要適用于毒性煙霧檢測(cè)。目前國(guó)際上絕大部分毒氣檢測(cè)采用該類型傳感器。 f熱傳導(dǎo)傳感器 熱傳導(dǎo)傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結(jié)構(gòu)形式,但是測(cè)量原理不同。它的測(cè)量原理是:將加熱后的鉑電阻線圈置于目標(biāo)煙霧中,由于向目標(biāo)煙霧傳送熱量造成溫度降低,引起電阻值變化,傳感器即測(cè)量電阻 值

22、的變化情況。溫度的變化情況是目標(biāo)煙霧熱傳導(dǎo)率的函數(shù),而對(duì)于一種給定的煙霧或汽化物,熱傳導(dǎo)率是它固有的物理特性。 (g)紅外傳感器 紅外傳感器通常用兩束紅外光進(jìn)行煙霧測(cè)量,主光束通過測(cè)量元件內(nèi)的目標(biāo)煙霧,參考光束通過比較元件內(nèi)的參考煙霧。在測(cè)量和比較元件中,紅外射線被煙霧有選擇地吸收了。未吸收的紅外光由光電探測(cè)器測(cè)量,產(chǎn)生一個(gè)正比于目標(biāo)煙霧濃度的差分信號(hào)。非擴(kuò)散式紅外探測(cè)器NDIR non-dispersive IR 是其中的一種,所有的未吸收光全部以最小的擴(kuò)散和損耗被記錄下來。 不同的煙霧吸收不同波長(zhǎng)的IR,所以傳感器根據(jù)目標(biāo)煙霧而調(diào)整,典型應(yīng)用包括測(cè)量CO和CO2、冷凍劑煙霧和一些易燃?xì)?。?/p>

23、于非碳?xì)浠衔镆兹紵熿F如氫不吸收電磁譜中IR部分的能量,所以這種傳感器可以精確地測(cè)量碳?xì)浠衔?并具有最小的交叉靈敏度,而且不受其它煙霧的腐蝕以及高濃度目標(biāo)煙霧的影響。 4常見煙霧傳感器可檢測(cè)煙霧種類 由于煙霧的種類繁多,一種類型的煙霧傳感器不可能檢測(cè)所有的氣體,通常只能檢測(cè)某一種或兩種特定性質(zhì)的煙霧。例如氧化物半導(dǎo)體煙霧傳感器主要檢測(cè)各種還原性煙霧,如CO、H2、C2H5OH、CH3OH等。固體電解質(zhì)煙霧傳感器主要用于檢測(cè)無機(jī)煙霧,如O2、CO2、H2、Cl2、SO2等。 表2.1簡(jiǎn)要列舉出已經(jīng)研究、開發(fā)的各類煙霧傳感器及其可檢測(cè)的氣體種類。 傳感器種類C0CO2 H2S NH3HCNHCI

24、COCI2CI2 NOXSO2O2CH4C3H2H2H2O半導(dǎo)體氣體傳感器固體電解質(zhì)傳感器接觸燃燒式傳感器電化學(xué)式傳感器高分子電解質(zhì)氣體傳感器 注:好 2.3.2 煙霧傳感器的選定 森林火災(zāi)報(bào)警器主要應(yīng)用于林區(qū)的森林防火災(zāi)系統(tǒng)。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。 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。相比之下接觸燃燒式煙霧傳感器探頭的阻緩及中毒,是不可避免的問題。探頭阻緩及中毒會(huì)造成靈敏度的下降甚

25、至可能導(dǎo)致傳感器的靈敏度的喪失。需要經(jīng)常的維護(hù) 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)。 2.3.3 MQ-2型煙霧傳感器的工作原理 MQ-2型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料,屬于表面離子式半導(dǎo)體。它在檢測(cè)時(shí)阻值隨煙霧濃度的增大而減小。當(dāng)與煙霧接觸時(shí),如果晶粒間界處的勢(shì)壘受 到該煙霧的調(diào)制而變化,就會(huì)引起表而電導(dǎo)率的變化。利用這一點(diǎn)就可以 獲得這種煙霧存在的信息。 遇到可燃煙霧時(shí),原來吸附的氧脫附,而由可燃煙霧以正離子

26、狀態(tài)吸附在二氧化錫半導(dǎo)體表面;氧脫附放出電子,煙霧以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子,從而使二氧化錫半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子密度增加,電阻值下降。而當(dāng)空氣中沒有煙霧時(shí),二氧化錫半導(dǎo)體又會(huì)自 動(dòng)恢復(fù)氧的負(fù)離子吸附,使電阻值升高到初始狀態(tài)。這就是MQ-2型燃性煙霧傳感器檢測(cè)可燃煙霧的基本原理。 圖2.2 MQ-2型傳感器的結(jié)構(gòu)圖 圖2.3 MQ-2型傳感器的外觀2.3.4 MQ-2型傳感器的特性及主要技術(shù)指標(biāo) (1)MQ-2型傳感器的一般特點(diǎn) (a)探測(cè)范圍廣 (b)高靈敏度,快速響應(yīng)恢復(fù) (c)穩(wěn)定性強(qiáng),壽命長(zhǎng) (d)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路 (2)MQ-2參數(shù) a 溫度:202 c相對(duì)濕度:65%5% A、標(biāo)準(zhǔn)工作條件

27、符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Vc回路電壓±0.2 VAC or DCRL負(fù)載電阻可調(diào) RH加熱電阻31±3室溫PH加熱功耗900mW B、環(huán)境條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Vc回路電壓±0.2 VAC or DCRL負(fù)載電阻可調(diào) RH加熱電阻31±3室溫PH加熱功耗900mW (3)MQ-2測(cè)試電路封裝好的MQ-2煙霧傳感器有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 圖2.4 MQ-2測(cè)試電路圖2.5 MQ-2電路圖2.4 溫度傳感器選型 溫度傳感器的種類眾多,在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí)DALLAS(達(dá)拉斯)公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳

28、感器當(dāng)仁不讓。超小的體積,超低的硬件開消,抗干擾能力強(qiáng),精度高,附加功能強(qiáng),使得DS18B20更受歡迎。對(duì)于森林火災(zāi)的報(bào)警檢測(cè),這里采用用了較為先進(jìn)的DS18B20集成模塊溫度傳感器,該傳感器將溫度信號(hào)以數(shù)字量傳給單片機(jī),無需其他的外圍電路,一條口線,電路簡(jiǎn)單,使用穩(wěn)定,可以方便的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)溫度參量的讀取。 2.4.2 DS18B20工作原理及應(yīng)用 DS18B20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上,從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分,即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源,它們分別是: RO

29、M 只讀存儲(chǔ)器,用于存放DS18B20ID編碼,其前8位是單線系列編碼(DS18B20的編碼是19H),后面48位是芯片唯一的序列號(hào),最后8位是以上56的位的CRC碼(冗余校驗(yàn))。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器,用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取,數(shù)據(jù)在掉電后丟失,DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM,每個(gè)字節(jié)為8位。第1、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息,第3、4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM(常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存)的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器,是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的,

30、同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。EEPROM 非易失性記憶體,用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù),上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù),DS18B20共3位EEPROM,并在RAM都存在鏡像,方便操作。溫度的上下限設(shè)定方便,可根據(jù)環(huán)境的變化而隨時(shí)更改。2.4.3 DS18B20的主要特征 (1)全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 (2)先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 (3)最高12位分辨率,精度可達(dá)土0.5攝氏度。 (4)12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒。 (5)可選擇寄生工作方式。 (6)檢測(cè)溫度范圍為?55°C +125°C ?67°F +257&#

31、176;F (7)內(nèi)置EEPROM,限溫報(bào)警功能。 (8)64位光刻ROM,內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào),方便多機(jī)掛接。 (9)多樣封裝形式,適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 DS18B20采用3腳PR_35封裝或8腳SOSI封裝,管腳排列如圖2.6所示。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.7所示,主要由4部分組成:64位ROM;溫度傳感器;溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL;配置寄存器?？紤]到系統(tǒng)功能的限制,傳感器的報(bào)警功能沒有使用。 圖2.7 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 單總線即只有一根數(shù)據(jù)線,系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。單片機(jī)控制過程如下: 1、 復(fù)位:首先我們必須對(duì)DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位,復(fù)位就是由單片機(jī)給D

32、S18B20單總線至少480uS的低電平信號(hào)。當(dāng)DS18B20接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在1560uS后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。 2、 存在脈沖:在復(fù)位電平結(jié)束之后,控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高,以便于在1560uS后接收存在脈沖,存在脈沖為一個(gè)60240uS的低電平信號(hào)。至此,通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議,接下來將會(huì)是控制器與DS18B20間的數(shù)據(jù)通信。如果復(fù)位低電平的時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會(huì)接到存在脈沖,在設(shè)計(jì)時(shí)要注意意外情況的處理。 3、 控制器發(fā)送ROM指令:雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了,ROM指令共有5條,每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條,ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、

33、跳躍ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。ROM指令為8位長(zhǎng)度,功能是對(duì)片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理。誠(chéng)然,單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件,并通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的ID號(hào)來區(qū)別,一般只掛接單個(gè)DS18B20芯片時(shí)可以跳過ROM指令(注意:此處指的跳過ROM指令并非不發(fā)送ROM指令,而是用特有的一條“跳過指令”)。ROM指令在下文有詳細(xì)的介紹。 4、 控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令:在ROM指令發(fā)送給DS18B20之后,緊接著(不間斷)就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8位,共6條,存儲(chǔ)器操作指令分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到

34、EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。存儲(chǔ)器操作指令的功能是命令DS18B20作什么樣的工作,是芯片控制的關(guān)鍵。 5、 執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫:一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫,這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器(單片機(jī))必須等待DS18B20執(zhí)行其指令,一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循DS18B20的讀寫時(shí)序來操作。 DS18B20可以使用外部電源VDD,也可以使用內(nèi)部的寄生電源,無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電,I/O口線要接5K左右的上拉電阻。本系統(tǒng)選用外部電源,即在VDD端口接5V的電壓。

35、故單片機(jī)與DS18B20的連接圖如圖2.8所示: 圖2.8 DS18B20與STC89C52連線圖2.5.1 STC89C52單片機(jī)的結(jié)構(gòu) STC89C52單片機(jī)是一款低功耗、低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含8KB(可經(jīng)受1000次擦寫周期)的FLASH可編程可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(EPROM),器件采用CMOS工藝和ATMEL公司的高密度,非易失性存儲(chǔ)器(NURAM)技術(shù)制造,其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容,片內(nèi)的FLASH存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)編程器來編程。因此,STC89C52是一種功能強(qiáng),靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī),可方便的應(yīng)用在各個(gè)控

36、制領(lǐng)域。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。2.5.2 STC89C52單片機(jī)的主要性能主要功能特性 兼容MCS51指令系統(tǒng) 8K可反復(fù)擦寫Flash ROM 32個(gè)雙向I/O口 256x8bit內(nèi)部RAM 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率0-24MHz 2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)置睡眠和喚醒功能2.5.3 STC89C52引腳功能說明圖2.9 STC89C52引腳圖 引腳功能說明如下: VCC:電源電壓。 GND:地。

37、P0口:P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口,也即地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用口。作為輸出口時(shí),每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路,對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端。 在訪問外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器或程序儲(chǔ)存器時(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,在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。FLASH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是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作為輸入口。作為輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某

38、個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。FLASH編程和程序校驗(yàn)期間,P1接收低8位地址。 P2口:P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作為輸入口。作為輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序儲(chǔ)存器或16位地址的外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(例如執(zhí)行MOVXDPTR指令)時(shí),P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(例如執(zhí)行MOVXRI指令)時(shí),P2口線上的內(nèi)容(也即特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容),在整

39、個(gè)訪問期間不改變。FLASH編程或校驗(yàn)時(shí),P2亦接收高位地址和其他控制信號(hào)。 P3口:P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P3的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作為輸入口。作為輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 P3除了作為一般的I/O口線外,更重要的用途是它的第二功能。 P3口還接收一些用于FLASH閃速存儲(chǔ)器編程和程序校的控制信號(hào)。 P3口的第二功能表 端口引腳 第二功能 P3.0 RXD穿行輸出口 P3.1 TXD穿行輸入口 P3.2 INT0(外部中斷0)

40、 P3.3 INT1(外部中斷1) P3.4 T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 P3.5 T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 P3.6 WR外部數(shù)據(jù)寫選通 P3.7 RD外部數(shù)據(jù)讀選通 RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí),RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG:當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。 即使不訪問外部存儲(chǔ)器,ALE仍以是時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào),因此他可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖(PROG)。 如有必

41、要,可通過對(duì)特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位,可禁止ALE操作。該位置位后,只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。此外,該引腳會(huì)被微弱拉高,單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí),應(yīng)設(shè)置ALE無效。 PSEN:程序儲(chǔ)存允許(PSEN)輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào),當(dāng)AT80C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令(或數(shù)據(jù))時(shí),每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效,即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間,當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,這兩次有效的PSEN信號(hào)不出現(xiàn)。 EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序儲(chǔ)存器(地址為0000H-FFFFH),EA端必須保持低電平(接地)。需要注意的是:如果加密位LB1被編

42、程,復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平(Vcc端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序儲(chǔ)存器中的指令。 FLASH儲(chǔ)存器編程時(shí),該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端 STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器,引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖2.10a 所示,在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件,內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路

43、。晶體振蕩頻率可以在1.212MHz之間選擇,電容值在530pF之間選擇,電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。 外部方式的時(shí)鐘電路如圖2.10(b)所示,RXD接地,TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求,只要求保證脈沖寬度,一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻,產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2,供單片機(jī)使用。 示,RXD接地,TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求,只要求保證脈沖寬度,一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻,產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2,供單片機(jī)使用。 RXD接地,TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求,只

44、要求保證脈沖寬度,一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻,產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2,供單片機(jī)使用。 (a)內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 (b)外部方式時(shí)鐘電路 本系統(tǒng)采用的時(shí)鐘電路如下圖: (1)復(fù)位操作 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H,使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外,當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí),為擺脫困境,也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 除PC之外,復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響,它們的復(fù)位狀態(tài)下表所示。寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW

45、00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H (2)復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生 RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效,其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期即二個(gè)機(jī)器周期以上。若使用頗率為6MHz的晶振,則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。 產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路邏輯如圖2.12所示: 整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)RST送至施密特觸發(fā)器,再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣,然

46、后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的,其電路如圖2.13(a)所示。這佯,只要電源Vcc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,即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中,按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的,其電路如圖2.13(b)所示;而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的,其電路如圖2.13(c)所示:(a)上電復(fù)位 (b)按鍵電平復(fù)位(c)按鍵脈沖復(fù)位 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振,能保證復(fù)位信

47、號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。 如下圖所示本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖2.13(b)按鍵電平復(fù)位方式。2.6 聲音報(bào)警電路 報(bào)警電路是本設(shè)計(jì)中的警報(bào)裝置,本設(shè)計(jì)中采用蜂鳴器做報(bào)警裝置具體電路如下圖所示 為了使單片機(jī)有一個(gè)穩(wěn)定的工作環(huán)境,且各組件都正常的工作,特別制作了5V的直流穩(wěn)壓電源。電源電壓器將220V的交流電壓變?yōu)樗桦妷褐?然后通過橋式整流電路將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。由于其含有較大的紋波,必須通過濾波電路加以濾除,以得到平滑的直流電壓最后通過穩(wěn)壓電路維持輸出直流電壓穩(wěn)定。 本電路的特點(diǎn)是:電源輸出穩(wěn)定,具有較好的抗干擾能力。輸出標(biāo)準(zhǔn)的5V直流電壓。給整個(gè)控制系統(tǒng)供電,電源電路如圖2.17所示: 圖2.17 電源電路圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 STC89C52RC單片機(jī)調(diào)試及開發(fā)工具 本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國(guó)Keil Software公司出品的Keil C51,是