2014屆大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文_精選100_基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)研究

1、咔嚓大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)研究The Research for Fire Alarm System Based on the MCU學(xué)生姓名所在專業(yè)所在班級(jí)申請(qǐng)學(xué)位指導(dǎo)教師副指導(dǎo)教師辯論時(shí)間目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc357532454 摘 要 PAGEREF _Toc357532454 h IV HYPERLINK l _Toc357532455 ABSTRACT PAGEREF _Toc357532455 h V HYPERLINK l _Toc357532456 1.1研究的目的和意義 PAGEREF _Toc3575324

2、56 h 1 HYPERLINK l _Toc357532457 1.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc357532457 h 1 HYPERLINK l _Toc357532458 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 PAGEREF _Toc357532458 h 2 HYPERLINK l _Toc357532459 第2章 芯片的選擇和論證 PAGEREF _Toc357532459 h 3 HYPERLINK l _Toc357532460 2.1 單片機(jī)芯片的選擇 PAGEREF _Toc357532460 h 3 HYPERLINK l _Toc357532461 2.2溫

3、度傳感器的選擇 PAGEREF _Toc357532461 h 3 HYPERLINK l _Toc357532462 2.3煙霧傳感器的選擇 PAGEREF _Toc357532462 h 3 HYPERLINK l _Toc357532463 2.4顯示模塊的選擇 PAGEREF _Toc357532463 h 4 HYPERLINK l _Toc357532464 2.5 AD模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇 PAGEREF _Toc357532464 h 4 HYPERLINK l _Toc357532465 2.6時(shí)鐘芯片的選擇 PAGEREF _Toc357532465 h 4 HYPERLINK

4、l _Toc357532466 2.7 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 PAGEREF _Toc357532466 h 4 HYPERLINK l _Toc357532467 第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc357532467 h 5 HYPERLINK l _Toc357532468 3.1 系統(tǒng)框圖介紹 PAGEREF _Toc357532468 h 5 HYPERLINK l _Toc357532469 3.1.1 系統(tǒng)的總體框圖 PAGEREF _Toc357532469 h 5 HYPERLINK l _Toc357532470 3.1.2模塊說明 PAGEREF _To

5、c357532470 h 5 HYPERLINK l _Toc357532471 3.2總體功能描述 PAGEREF _Toc357532471 h 5 HYPERLINK l _Toc357532472 第4章 本研究中的主要模塊 PAGEREF _Toc357532472 h 7 HYPERLINK l _Toc357532473 4.1 主控模塊AT89C51模塊 PAGEREF _Toc357532473 h 7 HYPERLINK l _Toc357532474 4.1.1 AT89C51 PAGEREF _Toc357532474 h 7 HYPERLINK l _Toc35753

6、2475 4.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc357532475 h 9 HYPERLINK l _Toc357532476 4.2 溫度控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc357532476 h 10 HYPERLINK l _Toc357532477 4.2.1 概述 PAGEREF _Toc357532477 h 10 HYPERLINK l _Toc357532478 4.2.2 DS18B20的工作原理 PAGEREF _Toc357532478 h 11 HYPERLINK l _Toc357532479 4.2.3 溫度傳感器接口電路 PAGEREF _Toc357

7、532479 h 12 HYPERLINK l _Toc357532480 4.3MQ-2煙霧檢測(cè)模塊 PAGEREF _Toc357532480 h 13 HYPERLINK l _Toc357532481 4.3.1 概述 PAGEREF _Toc357532481 h 13 HYPERLINK l _Toc357532482 4.3.2 煙霧檢測(cè)報(bào)警器的主要技術(shù)指標(biāo) PAGEREF _Toc357532482 h 13 HYPERLINK l _Toc357532483 4.3.3 MQ-2煙霧傳感器模塊電路圖 PAGEREF _Toc357532483 h 14 HYPERLINK l

8、 _Toc357532484 4.4液晶顯示電路 PAGEREF _Toc357532484 h 14 HYPERLINK l _Toc357532485 4.4.1 主要引腳 PAGEREF _Toc357532485 h 14 HYPERLINK l _Toc357532486 4.4.2 控制指令 PAGEREF _Toc357532486 h 15 HYPERLINK l _Toc357532487 4.4.3 1602的內(nèi)部顯示地址 PAGEREF _Toc357532487 h 16 HYPERLINK l _Toc357532488 4.4.5 液晶顯示電路圖 PAGEREF _

9、Toc357532488 h 16 HYPERLINK l _Toc357532489 4.5 ADC轉(zhuǎn)換模塊 PAGEREF _Toc357532489 h 16 HYPERLINK l _Toc357532490 4.5.1 概述 PAGEREF _Toc357532490 h 16 HYPERLINK l _Toc357532491 4.5.2 極限參數(shù) PAGEREF _Toc357532491 h 17 HYPERLINK l _Toc357532492 4.5.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 PAGEREF _Toc357532492 h 17 HYPERLINK l _Toc357532

10、493 4.5.4 工作時(shí)序與使用說明 PAGEREF _Toc357532493 h 19 HYPERLINK l _Toc357532494 4.6時(shí)鐘電路模塊 PAGEREF _Toc357532494 h 19 HYPERLINK l _Toc357532495 4.7聲光報(bào)警電路 PAGEREF _Toc357532495 h 21 HYPERLINK l _Toc357532496 4.8按鍵接口電路 PAGEREF _Toc357532496 h 21 HYPERLINK l _Toc357532497 4.9 USB接口電路 PAGEREF _Toc357532497 h 22

11、 HYPERLINK l _Toc357532498 第五章 軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc357532498 h 23 HYPERLINK l _Toc357532499 5.1 系統(tǒng)的軟件流程圖 PAGEREF _Toc357532499 h 23 HYPERLINK l _Toc357532500 5.2 DS1302時(shí)鐘程序流程圖 PAGEREF _Toc357532500 h 23 HYPERLINK l _Toc357532501 5.3 LCD顯示程序流程圖 PAGEREF _Toc357532501 h 24 HYPERLINK l _Toc357532502 5.4 溫度

12、程序流程圖 PAGEREF _Toc357532502 h 25 HYPERLINK l _Toc357532503 5.5仿真圖 PAGEREF _Toc357532503 h 26 HYPERLINK l _Toc357532504 5.5.1仿真總原理圖 PAGEREF _Toc357532504 h 26 HYPERLINK l _Toc357532505 第六章 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果顯示 PAGEREF _Toc357532505 h 28 HYPERLINK l _Toc357532506 6.1 測(cè)試原理 PAGEREF _Toc357532506 h 28 HYPERLINK l _

13、Toc357532507 6.2 測(cè)試方法 PAGEREF _Toc357532507 h 28 HYPERLINK l _Toc357532508 6.2.1 Protues仿真設(shè)計(jì)過程 PAGEREF _Toc357532508 h 28 HYPERLINK l _Toc357532509 6.3 測(cè)試結(jié)果 PAGEREF _Toc357532509 h 30 HYPERLINK l _Toc357532510 結(jié) 論 PAGEREF _Toc357532510 h 31 HYPERLINK l _Toc357532511 致 謝 PAGEREF _Toc357532511 h 32 HY

14、PERLINK l _Toc357532512 參考文獻(xiàn)33 HYPERLINK l _Toc357532513 附 錄 PAGEREF _Toc357532513 h 34 HYPERLINK l _Toc357532514 附 錄1 系統(tǒng)電路圖 PAGEREF _Toc357532514 h 34 HYPERLINK l _Toc357532515 附 錄2 PCB圖 PAGEREF _Toc357532515 h 35 HYPERLINK l _Toc357532516 附 錄3 硬件實(shí)物圖 PAGEREF _Toc357532516 h 36 HYPERLINK l _Toc35753

15、2517 附 錄4 元件實(shí)物清單 PAGEREF _Toc357532517 h 37 HYPERLINK l _Toc357532518 附 錄5 局部程序代碼 PAGEREF _Toc357532518 h 38摘 要隨著人們防火意識(shí)的增強(qiáng)，火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)越來越受到人們的重視。生活中的溫度檢測(cè)、有害氣體檢測(cè)、火災(zāi)報(bào)警在家居生活中顯得尤為重要，涉及到人們的生活舒適度和生命財(cái)產(chǎn)平安。因此，研制一種簡單、價(jià)格低廉的火災(zāi)報(bào)警器是非常重要的。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51作為火災(zāi)報(bào)警器的主控芯片，由溫度傳感器DS18B20測(cè)量當(dāng)前室內(nèi)的溫度，通過LCD液晶顯示屏顯示，當(dāng)溫度超出設(shè)定報(bào)警閥值時(shí)給出聲光

16、報(bào)警。煙霧濃度的顯示主要是由一個(gè)MQ-2傳感器采集氣體濃度信號(hào)，系統(tǒng)建立濃度與電壓關(guān)系，進(jìn)行濃度電壓轉(zhuǎn)換，電壓濃度轉(zhuǎn)換，濃度顯示，聲光報(bào)警構(gòu)成的報(bào)警裝置。電子萬年歷采用DS1302作為時(shí)鐘芯片，實(shí)現(xiàn)了年、月、日、時(shí)、分的顯示。本設(shè)計(jì)采用Protues7設(shè)計(jì)并仿真了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，火災(zāi)警報(bào)器由六個(gè)局部組成：傳感器電路、LCD顯示器、聲光報(bào)警器、控制電路、A/D轉(zhuǎn)換、按鍵模塊和電源模塊。當(dāng)溫度到達(dá)90或煙霧濃度值到達(dá)895PPM時(shí)，給出聲光報(bào)警，仿真結(jié)果良好。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；火災(zāi)報(bào)警；傳感器；電子萬年歷ABSTRACTAs peoples awareness of fire prevention,

17、more and more people pay attention to the fire detection and alarm technology. Temperature detection, harmful gas detection, fire alarm are the most important thing in peoples household life, especially when it involves peoples life comfort and safety of lives and property. Therefore, it is very imp

18、ortant to develop a simple, inexpensive fire alarm.This design introduces a kind of fire alarm with MCU AT89C51,the temperature sensor of DS18B20 measures the indoor temperature and uses the LCD screen to realize the display of the temperature. When testing the temperature beyond set alarm valve are

19、 sound and light alarm values. The display of gas concentration is mainly composed of a MQ-2 sensor to collect gas concentration，system established the concentration and signal voltage relations, concentration, voltage concentration conversion voltage conversion, concentration, sound and light alarm

20、 that constitute the alarm device. The electronic calendar uses DS1302 for target Clock Generator, and realizes the display of year, month, day and time.The design uses Protues7 design and simulation of a fire alarm system, and the fire alarm consists of six parts: sensor circuit, LCD display, sound

21、 and light alarm, control circuit, A/D conversion, the key module and power module. When the temperature reaches 90 or smoke density value reaches 895PPM, it will start sound and light alarm .The simulation results is good.Keywords: MCU；fire alarm；sensor; electronic calendar基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)研究第1章 緒論1.1研究

22、的目的和意義隨著科技的開展，越來越多的家電設(shè)備進(jìn)入人們的生活，同時(shí)也有不少的隱患由于人們的日常生活而產(chǎn)生。為了保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)平安，防止諸如火災(zāi)、一氧化碳泄漏等隱患的發(fā)生，一系列的以傳感器技術(shù)為根底的各類傳感器裝置陸續(xù)地走進(jìn)人們的生活，保障了人們的生活平安。世界各國都致力于各種火災(zāi)探測(cè)方法的研究和實(shí)驗(yàn)，對(duì)火災(zāi)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與報(bào)警，成為人們普遍關(guān)心的問題?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)簡稱報(bào)警系統(tǒng)是由火災(zāi)探測(cè)裝置、火災(zāi)報(bào)警裝置、火災(zāi)警報(bào)裝置等組成的設(shè)置在建筑中或其他重要場(chǎng)所的一種自動(dòng)消防設(shè)施，它具有早期發(fā)現(xiàn)和通報(bào)火災(zāi)的功能，為人們及時(shí)采取有效措施，控制和撲滅火災(zāi)，保護(hù)人民生命和國家、人民財(cái)產(chǎn)的平安起到了重要的作用，

23、是人們同火災(zāi)作斗爭的有力工具1。在現(xiàn)代智能建筑中，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)屬于智能建筑系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)起著極其重要的平安保障作用，在完全脫離其他系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的情況下能獨(dú)立正常運(yùn)行和操作，完成自身所具有的防災(zāi)功能。目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型倉庫、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、本錢較高。而居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位，需要設(shè)置一種單一、廉價(jià)實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警裝置，因此，研制一種簡單、價(jià)格低廉的火災(zāi)報(bào)警器是非常重要的。1.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的研究在國外起步較早，我國是在20世紀(jì)八十年代中期才有

24、個(gè)別企業(yè)開始這方面的研究開發(fā)。隨著越來越多的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，國家也制定了相應(yīng)的校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。這類產(chǎn)品國外主要企業(yè)有日本的日探、報(bào)知機(jī)、和能美等，法國的FARE，瑞士西門子樓宇自控公司，美國的Honeywell、Simplex，西門子西伯樂斯的消防系統(tǒng)等?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)從開展過程來看，在國外大體可分為3個(gè)階段。第一階段是用一些簡單的分立元件構(gòu)成的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，從19世紀(jì)四十年代一直延續(xù)到20世紀(jì)四十年代。這期間溫感探測(cè)器占主導(dǎo)地位。第二階段從20世紀(jì)五十年代至七十年代，這期間，感煙探測(cè)器得到大力開展，溫感火災(zāi)探測(cè)器處于次要地位。報(bào)警裝置為開關(guān)量多線型報(bào)警系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的功能一般以報(bào)警為主，輔以一

25、些簡單的聯(lián)動(dòng)動(dòng)能也為多線型，如驅(qū)動(dòng)警鈴等。第三階段為總線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。從八十年代至今，總線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)蓬勃興起，它同以前的產(chǎn)品相比有了很大的飛躍。布線工作顯著減少，安裝調(diào)試變的容易，降低了安裝和維修費(fèi)用，其最大優(yōu)點(diǎn)是施工簡單并能精確確定報(bào)警部位，因而得到了比擬普遍的應(yīng)用2。中國的建設(shè)正在飛速開展，先是一批國家的科研院所，后是一批國營企業(yè)、民營企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國內(nèi)的技術(shù)和管理精英，花了十多年時(shí)間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國際水平，并且奪回了大局部國內(nèi)市場(chǎng)，使得現(xiàn)在大多國外產(chǎn)品只有招架之功，這是典型的自力更生，走自己的路。當(dāng)然目前而言，我們根本占據(jù)的是

26、國內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)外還剛啟動(dòng)。中國企業(yè)正虎視眈眈，準(zhǔn)備進(jìn)軍海外市場(chǎng)3。我國火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備市場(chǎng)是國產(chǎn)、合資生產(chǎn)與進(jìn)口產(chǎn)品“三足鼎立分天下。境內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率與往年相比有所提高，而境外生產(chǎn)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率相應(yīng)降低。在市場(chǎng)機(jī)制下，有實(shí)力的企業(yè)都可以進(jìn)入火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的生產(chǎn)行列，在滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的功能、性能的根底上，布線方式、信號(hào)傳輸方式、信號(hào)處理方式各不相同，產(chǎn)品之間互不兼容。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求本文主要以單片機(jī)AT89C51作為主控芯片的火災(zāi)報(bào)警器，由溫度傳感器DS18B20測(cè)量當(dāng)前室內(nèi)的溫度，通過LCD液晶顯示屏顯示，當(dāng)溫度超出設(shè)定報(bào)警閥值90時(shí)給出聲光報(bào)警。煙霧濃度的顯示主要是由一個(gè)MQ-2傳

27、感器采集氣體濃度信號(hào)，系統(tǒng)建立濃度與電壓關(guān)系，進(jìn)行濃度電壓轉(zhuǎn)換，電壓濃度轉(zhuǎn)換，濃度顯示，聲光報(bào)警構(gòu)成的報(bào)警裝置，當(dāng)煙霧濃度超過895PPM時(shí)給出聲光報(bào)警。電子萬年歷那么采用DS1302作為時(shí)鐘芯片，結(jié)合LCD1602液晶顯示屏，實(shí)現(xiàn)年、月、日、時(shí)、分的顯示。要求采用單片機(jī)作為主控制器，采集溫度和煙霧濃度值并實(shí)時(shí)顯示，電子萬年歷實(shí)現(xiàn)年、月、日、時(shí)、分的顯示。按鍵可以調(diào)節(jié)時(shí)鐘，采集值超出設(shè)定報(bào)警值時(shí)實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。第2章 芯片的選擇和論證2.1 單片機(jī)芯片的選擇 本設(shè)計(jì)中采用芯片AT89C51。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROMFalsh Programmable

28、and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(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。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。 溫度傳感器的選擇 溫度檢測(cè)主要是為了檢測(cè)室內(nèi)生活環(huán)境，設(shè)置警報(bào)溫度，假設(shè)到達(dá)了預(yù)設(shè)的警報(bào)臨界值便馬上啟動(dòng)報(bào)警電路。溫度傳感器是實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)和控制的重要器件。在種類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛、開展最快的傳感器之一。方案一：AD590需要和高精度ADC配合使用才能得到數(shù)據(jù)，需要校準(zhǔn)，電路復(fù)雜，本

29、錢高。方案二：數(shù)字式溫度傳感器DS18B20是單總線器件，此傳感器是僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字式傳感器，與單片機(jī)連接簡單，不需要再添加A/D模塊，簡化硬件電路同時(shí)降低本錢。另外，數(shù)字式溫度傳感器測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣。 本設(shè)計(jì)中溫度傳感器選擇單線數(shù)字器件DS18B20。 煙霧傳感器的選擇 氣體檢測(cè)報(bào)警裝置是能夠檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境中的煙霧及一氧化碳濃度并具有警報(bào)功能的儀器。該檢測(cè)裝置是家庭防火防爆、預(yù)防一氧化碳泄漏的必備儀器。隨著人們生活水平的提高，此類傳感器的存在顯得尤為重要。方案一：光電式煙霧傳感器內(nèi)有一個(gè)光學(xué)迷宮，安裝有紅外對(duì)管，無煙時(shí)紅外接收管收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光，當(dāng)煙塵進(jìn)入光

30、學(xué)迷宮時(shí)，通過折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報(bào)警電路判斷是否超過閾值4。方案二：由于所處的環(huán)境會(huì)影響煙霧傳感器的測(cè)量精度等，我們采用利用物理-化學(xué)性質(zhì)的半導(dǎo)體煙霧傳感器，其優(yōu)點(diǎn)有靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾性好、使用方便、價(jià)格廉價(jià)且發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象的情況少等。而在眾多半導(dǎo)體氣體傳感器中，本設(shè)計(jì)選用MQ-2比擬適合。氣敏傳感器不僅可以檢測(cè)空氣中的煙霧濃度而且可以探測(cè)空氣中某些可燃?xì)怏w的成分，而光電式傳感器只能用于煙霧的檢測(cè)，所以選用氣敏傳感器中的MQ-2煙霧傳感器。 顯示模塊的選擇 方案一：LCD12864是一種帶中文字庫的一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)

31、一級(jí)、二級(jí)簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其內(nèi)置8192個(gè)1616點(diǎn)漢字，和128個(gè)168點(diǎn)ASCII字符集，可以顯示84行1616點(diǎn)陣的漢字， 也可完成圖形顯示。方案二：LCD1602液晶顯示一種用57點(diǎn)陣圖來顯示字符的字符型液晶顯示器，能夠同時(shí)顯示32個(gè)字符16列2行，能顯示英文字母的大小寫、阿拉伯?dāng)?shù)字、常用的符號(hào)和日文假名等。具有質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低、低本錢、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，本設(shè)計(jì)選用LCD1602，LCD1602應(yīng)用廣泛，操作方便，易于編程，性價(jià)比高，體積小巧便于實(shí)物制作。2.5 AD模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇ADC0808和ADC 0809除精度略

32、有差異外(前者精度為8位、后者精度為7位)，其余各方面完全相同。它們都是CMOS器件，不僅包括一個(gè)8位的逐次逼近型的ADC局部，而且還提供一個(gè)8通道的模擬多路開關(guān)和通道尋址邏輯，因而有理由把它作為簡單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。利用它可直接輸入8個(gè)單端的模擬信號(hào)分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)和過程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選擇ADC0808作為模數(shù)轉(zhuǎn)換。時(shí)鐘芯片的選擇 現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。方案一：直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分

33、、秒計(jì)數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約本錢，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大。方案二：采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高，位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時(shí)耗電小于300nA。本設(shè)計(jì)所選的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。2.7 電路設(shè)計(jì)最終方案決定綜上各方案所述，對(duì)此次設(shè)計(jì)的方案選定：采用AT89C51作為主控制系統(tǒng)；數(shù)字式溫度傳感器DS18B20；可

34、燃?xì)怏w、煙霧傳感器MQ-2； LCD1602液晶顯示屏作為顯示； 采用DS1302提供時(shí)鐘。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1 系統(tǒng)框圖介紹3.1.1 系統(tǒng)的總體框圖系統(tǒng)總體框圖如圖3-1所示主控芯片AT89C51溫度傳感器電源聲光報(bào)警電路按鍵模塊LCD顯示模塊MQ-2煙霧傳感器時(shí)鐘模塊圖3-1 總體結(jié)構(gòu)圖模塊說明DS18B20溫度模塊可以測(cè)量當(dāng)前室內(nèi)的溫度；MQ-2煙霧傳感器可以測(cè)量當(dāng)前室內(nèi)的煙霧濃度；LCD顯示電路模塊那么顯示當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行情況；時(shí)鐘模塊給主控單片機(jī)提供時(shí)間信息，以實(shí)現(xiàn)年、月、日、時(shí)、分的顯示；聲光報(bào)警電路按照預(yù)先設(shè)定的警情處理模式，開啟相應(yīng)的報(bào)警方式；按鍵模塊那么是可以合

35、理地調(diào)整時(shí)鐘?？刂颇K由單片機(jī)芯片、LCD顯示、電源電路組成?？刂颇K主要控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)的正常工作，單片機(jī)芯片將傳感器送來信息進(jìn)行處理、識(shí)別，并將關(guān)鍵信息在LCD顯示屏上顯示出來。信息采集模塊由各類傳感器及信號(hào)處理電路組成，主要功能是采集家居的環(huán)境信息和平安信息。傳感信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路處理后送主控模塊進(jìn)行處理。報(bào)警模塊由聲光報(bào)警電路組成，在接收到危害家里的信息時(shí)，按照預(yù)先設(shè)定的警情處理模式，開啟相應(yīng)的報(bào)警方式。總體功能描述本設(shè)計(jì)主要分成三大模塊：第一，基于單片機(jī)AT89C51，通過DS18B20溫度傳感器及LCD1602將數(shù)據(jù)顯示，并預(yù)設(shè)警報(bào)溫度，超過預(yù)警值那么通過蜂鳴器報(bào)警并伴隨著紅燈的閃爍。

36、第二，通過煙霧傳感器MQ-2檢測(cè)空氣中煙霧濃度，由LCD1602將數(shù)據(jù)顯示，檢測(cè)煙霧濃度是否超出預(yù)警，并通過蜂鳴器報(bào)警和閃爍紅燈。第三，DS1302時(shí)鐘模塊給整個(gè)系統(tǒng)提供了系統(tǒng)時(shí)間，通過LCD1602將數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)間的顯示。該方案主要是通過一個(gè)單片機(jī)作為控制中心，在正常情況下一直處于檢測(cè)狀態(tài)，檢測(cè)是否有異常情況發(fā)生，一旦有意外情況發(fā)生，馬上通過單片機(jī)的上下電平變化，將等待狀態(tài)變成報(bào)警。溫度傳感器DS18B20一直處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，不斷地將收集的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)上，單片機(jī)通過數(shù)據(jù)的處理并將溫度顯示在液晶顯示屏上面。煙霧傳感器MQ系列屬于氣敏電阻，其阻值受室內(nèi)氣體的影響比擬大，將變化的電

37、阻轉(zhuǎn)化成電壓，然后傳感器電路的輸出將直接與單片機(jī)ADC輸入端相連，再由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報(bào)警控制等工作。第4章 本研究中的主要模塊4.1 主控模塊AT89C51模塊單片機(jī)控制模塊的作用是為控制各單元電路的運(yùn)行并完成數(shù)據(jù)的換算和處理，主要由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路和LCD顯示電路組成。4.1.1 AT89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的

38、單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(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。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案5。圖4-1 AT89C51引腳圖1AT89C51主要特性如下：1與MCS-51 兼容。 24K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10年。3全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz。4三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定。5128*8位內(nèi)部RAM。632可編程I/O線。7兩個(gè)16位定

39、時(shí)器/計(jì)數(shù)器。85個(gè)中斷源。 9可編程串行通道。10低功耗的閑置和掉電模式。11片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。2AT89C51的管腳說明如下： 1VCC： 供電電壓。 2GND： 接地。 3P0口 ：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 4P1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。5P2口：P2口為一個(gè)

40、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。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。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)。6P3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

41、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口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管腳 備選功能；P3.0 RXD串行輸入口；P3.1 TXD串行輸出口；P3.2 /INT0外部中斷0；P3.3 /INT1外部中斷1；P3.4 T0記時(shí)器0外部輸入；P3.5 T1記時(shí)器1外部輸入；P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通；P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通；P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。7RST：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。8ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許

42、的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。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。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置06。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 9/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN

43、信號(hào)將不出現(xiàn)。 10/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，那么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)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA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。 11XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 12XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。4.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖4-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)1. 復(fù)位電路復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。8051單片機(jī)在RST輸入端9腳出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位和初始

44、化。在振蕩器運(yùn)行的情況下，要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須使RST端的高電平至少保持兩個(gè)機(jī)器周期24個(gè)振蕩周期。CPU在第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行復(fù)位操作，以后每一個(gè)機(jī)器周期重復(fù)一次，直到RST降為低電平。復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE及/PSEN信號(hào)。復(fù)位的內(nèi)部操作使SP為07H，各端口P0P3都為0FFH，特殊功能存放器都為0，但不影響RAM的狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位電路分為上電復(fù)位和按鈕手動(dòng)復(fù)位兩種。本設(shè)計(jì)中采用按鍵復(fù)位的方式，如圖4-3所示。當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，單片機(jī)的RST端得到兩個(gè)以上機(jī)器周期的高電平，隨后電容C經(jīng)電阻R充電，變?yōu)榈碗娖?，完成單片機(jī)的復(fù)位。在單片機(jī)的運(yùn)行過程中，如果由于外界干擾等因素的影響，使單片機(jī)的程序

45、出現(xiàn)異常，那么可以通過按下按鍵S2，使單片機(jī)完成復(fù)位操作。當(dāng)按下按鍵時(shí)，電容兩端短路，RST接到電源VCC變?yōu)楦唠娖?，同時(shí)電容迅速放電，使電容的兩個(gè)極板電位一致。釋放按鍵后，電容C通過電阻R充電，經(jīng)過兩個(gè)以上機(jī)器周期的時(shí)間后，RST端變?yōu)榈碗娖?，完成單片機(jī)的復(fù)位。圖4-3 復(fù)位電路2. 晶振電路8051單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)既可由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生，也可由外部電路直接提供。內(nèi)部振蕩器的輸入和輸出腳分別為XTAL1和XATL2，由XTAL2給單片機(jī)內(nèi)部電路提供時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)由外部電路提供時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)接至XTAL2，而內(nèi)部反相放大器輸入端XTAL1應(yīng)接地。外接12MHZ的晶振和兩個(gè)30pf的電容，

46、如圖4-4所示。圖4-4 晶振電路4.2 溫度控制系統(tǒng)硬件電路主要包括AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)，測(cè)溫電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、LCD液晶顯示電路等。本課題采用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20來作為溫度傳感器。傳感器輸出信號(hào)進(jìn)4.7K的上拉電阻直接接到單片機(jī)的P3.7引腳上。4.2.1 概述DS18B20溫度傳感器是美國達(dá)拉斯(DALLAS)半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上，可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。由于每片DS18B20含有唯一的硅串行數(shù)，所以在一條總線上可掛接任意多個(gè)DS18B20芯

47、片。從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息，僅需要一根口線單線接口。讀寫及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。DS18B20可提供912位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無需任何外圍硬件7。4.2.2 DS18B20的工作原理1. DS18B20的性能1單線接口：僅需一根口線與MCU連接進(jìn)行通信。2多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的3線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能。3無需外圍元件。4可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5V。5零待機(jī)功耗。6測(cè)溫范圍：-55 +125 。固有測(cè)溫分辨率為0.5 。7通過編程可實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式，

48、能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換值以16位二進(jìn)制數(shù)碼的方式串行輸出。8用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。9支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。10報(bào)警搜索命令可識(shí)別哪片 HYPERLINK :/ ic37 /partno/DS1820.htm o DS1820貨源和PDF資料 t _blank DS1820超溫度限。11負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2. DS18B20的測(cè)溫原理DS18B20的測(cè)溫原理如圖4-5所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其

49、震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門翻開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，先將-55所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度存放器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度存放器被預(yù)置在-55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值8。斜率累加器預(yù)置計(jì)數(shù)比擬器低溫系數(shù)振蕩器減法計(jì)數(shù)器1預(yù)置溫度存放器減到0 停止減法計(jì)數(shù)器2高溫度系數(shù)振蕩器減到0圖4-5 DS18B20測(cè)溫原理圖減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度存放器的值將加1，減法

50、計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度存放器值的累加，此時(shí)溫度存放器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖4-5中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度存放器值到達(dá)被測(cè)溫度值。 另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20發(fā)復(fù)位脈沖發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù)。4.2.3 溫度傳感器接口電路DS18

51、B20溫度傳感器只有三根外引線：單線數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ，外供電源線VDD，共用地線GND。DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源；另一種是寄生電源供電方式。在本設(shè)計(jì)中采用外部供電方式實(shí)現(xiàn)DS18B20傳感器與單片機(jī)的連接，其接口電路如圖4-6所示。圖4-6 溫度傳感器接口MQ-2煙霧檢測(cè)模塊4.3.1 概述煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃?xì)怏w在空氣中的含量即濃度轉(zhuǎn)化成電壓或電流信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后傳給單片機(jī)，再由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報(bào)警控制等工作。煙霧檢測(cè)報(bào)警器

52、是能夠檢測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報(bào)警功能的儀器，儀器的最根本組成局部包括：煙霧信號(hào)采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路。半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器MQ-2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。當(dāng)煙霧顆粒進(jìn)入傳感器時(shí)改變了傳感器的電阻值，從而改變電壓信號(hào)，然后采用ADC0808轉(zhuǎn)換芯片將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理，將電壓值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的濃度，通過LCD顯示當(dāng)前濃度。并對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于或等于某個(gè)預(yù)設(shè)值也就是報(bào)警限，如果大于那么啟動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)

53、警聲音，反之那么為正常狀態(tài)。4.3.2 煙霧檢測(cè)報(bào)警器的主要技術(shù)指標(biāo) (1)傳感器類型：半導(dǎo)體電阻式。 (2)檢測(cè)范圍：0100%LEL 。 (3)報(bào)警準(zhǔn)確度：5%LEL。 (4)報(bào)警點(diǎn)設(shè)置：到達(dá)20%LEL開始報(bào)警。(5)報(bào)警器工作方式：現(xiàn)場(chǎng)固定安裝，自然擴(kuò)散進(jìn)行采樣，常年連續(xù)運(yùn)行。 (6)工作環(huán)境溫度：檢測(cè)器 -50C50C；報(bào)警器0C500C 。 (7)工作環(huán)境濕度：85%RH 。(8)報(bào)警方式：煙霧泄漏聲光報(bào)警。 (9)指示方式：數(shù)字顯示，可顯示被測(cè)煙霧LEL%及設(shè)定報(bào)警限值。 (10)響應(yīng)時(shí)間：30s。 (11) 輸出信號(hào)：可輸出與煙霧濃度對(duì)應(yīng)的05V DC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 (12)工作電

54、壓：AC220V15%,50lHz 。 (13)具備快速重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警功能，可區(qū)別煙霧的泄漏和短時(shí)間的微量散失，防止誤報(bào)。4.3.3 MQ-2煙霧傳感器模塊電路圖圖4-7 MQ-2煙霧傳感器模塊電路圖MQ-2傳感器模塊電路如圖4-7所示。傳感器器模塊電路是為了將濃度信息轉(zhuǎn)換成易測(cè)量的電壓信號(hào)，電路中RV1為10K歐姆的可調(diào)負(fù)載，1、2、3腳都接5.0V電源，其中1、3、腳A上的電壓為測(cè)試電壓，用于測(cè)量與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻RV1上的電壓Vout；2腳H上的電壓為加熱電壓，用于加熱傳感器，提供特點(diǎn)的工作溫度。MQ-2傳感器的加熱電壓可以交流電源，而測(cè)試電壓需采用直流電源。在滿足傳感器電性要求

55、的前提下，測(cè)試電壓和加熱電壓可以共用一個(gè)電源電路。MQ-2傳感器對(duì)不同種類、不同濃度的氣體有不同的阻值。因此在使用時(shí)，靈敏度的調(diào)節(jié)非常重要，為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)腞L值。另外，當(dāng)精確測(cè)量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)置還應(yīng)該考慮溫度的變化影響。Vout為05V，濃度與電壓的關(guān)系函數(shù)：濃度=0.7-10-10*Vout/1.4*14.43*Vout104。在該設(shè)計(jì)中將MQ-2的加熱電壓和工作電壓同時(shí)取為5V，由于傳感器的輸出電壓為05V，所以不用經(jīng)過運(yùn)算放大器放大，且使用電壓跟隨電路還會(huì)引進(jìn)干擾，因此傳感器電路的輸出將直接與單片機(jī)ADC輸入端相連。液晶顯示電路LCD1602液晶模塊顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、

56、溫度、煙霧濃度。信息均以英文字母和數(shù)字呈現(xiàn)出來。4.4.1 主要引腳 RS為存放器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時(shí)選擇指令存放器。RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。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。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：1第1腳：VSS為地電源。2第2腳：VDD接5V正電源。3第3腳：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時(shí)比照度最弱，接地電源時(shí)比照度最高，比照度過高時(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)整比照度。4第4腳：RS為存放器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時(shí)選擇指令存放器。5第5腳：RW為讀寫信

57、號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW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RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。6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。7第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。8第1516腳：空腳。4.4.2 控制指令1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表4-11所示。表4-11 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器中的指令表指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示

58、開關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址(AGG)8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGROM或DDRAM10要寫的數(shù)11CGROM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)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

59、移或者右移。高電平表示有效，低電平那么無效。 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：DDR

60、AM地址設(shè)置。 指令9：讀忙信號(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。 指令10：寫數(shù)據(jù)。 指令11：讀數(shù)據(jù)。 4.4.3 1602的內(nèi)部顯示地址液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，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，否那么此指令失效9。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，表4-12是1602的內(nèi)部顯示地址。表4-12 1602的內(nèi)部顯示地址表12345678910111213141516000102030405060708090A0B0C0D0E0F第一行404142434445464