1、電氣與電子信息工程學(xué)院虛擬儀器課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)班級：mx學(xué) 號：xxxxx姓 名：皮修指導(dǎo)教師： xxx、xxx設(shè)計(jì)時(shí)間：2015年11月2日一2015年11月20日設(shè)計(jì)地點(diǎn)： k2403虛擬儀器課程設(shè)計(jì)成績評定表姓名xxx學(xué)號xxxxx專業(yè)班級xxxxx課程設(shè)計(jì)題目：虛擬儀器課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：成績類別考勤成績 (10%)答辯成績(20%)報(bào)告成績(50%)實(shí)物成績 (20%)總分(百分制)成績最終評定成績(以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定)指導(dǎo)教師簽字：一、緒論31.1課題背景31.2設(shè)計(jì)任務(wù)分析3二、總體方案設(shè)計(jì)32. 1煙霧檢測傳感器選型42.1.1煙霧傳感器的介紹4

2、2. 1. 2 mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器62.2單片機(jī)選型72. 2. 1stc89c52單片機(jī)簡介82. 2.2單片機(jī)的引腳功能描述82. 2.3溫度采集模塊9三、系統(tǒng)的硬件電路103. 1 單片機(jī)最小系統(tǒng)103.2單片機(jī)的時(shí)鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計(jì)113.3煙霧檢測ad釆集電路113.4顯示模塊113.5聲音報(bào)警電路123.6按鍵控制電路133. 7電源模塊133. 8溫度傳感器(ds18b20)電路133. 8. 1ds18b20 簡介133. 8. 2ds18b20具體參數(shù)及工作方式163&318b20接口電路17四、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)184. 1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)及流程圖18五、硬件

3、調(diào)試及調(diào)試中遇到的問題195. 1電路的調(diào)試195.2電路調(diào)試中遇到的問題19六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)19七、參考文獻(xiàn)21八、附錄22附件一：總體原理圖設(shè)計(jì)22附件二實(shí)物圖22附件三:元器件清單23附件四：部分程序源代碼23課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20152016學(xué)年第1學(xué)期學(xué)生姓名：xxxxxx專業(yè)班級：xxxxxxxx指導(dǎo)教師：xxxxxx 工作部門： 電信教研室一、課程設(shè)計(jì)題目虛擬儀器課程設(shè)汁二、課程設(shè)計(jì)目的為了提高虛擬儀器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的應(yīng)用能力，開始為期二周的虛擬儀器系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)。本課程實(shí)驗(yàn) 使學(xué)生更好理解和鞏固課堂上所講的理論知識，提高學(xué)生的動手能力，加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問 題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)專

4、業(yè)課作好準(zhǔn)備，并為今后從事專業(yè)方面的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過實(shí)踐環(huán)節(jié) 使學(xué)生在鞏固所學(xué)各門專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課知識，增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用能力和以及與當(dāng)前專 業(yè)的前沿知識結(jié)合，達(dá)到對系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和理解，為以后工作的研究和開發(fā)打好基礎(chǔ)。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 基于labview的疊加定理設(shè)計(jì)1. 學(xué)會使用labview設(shè)計(jì)疊加原理實(shí)驗(yàn)。2. 學(xué)會ni elvsii平臺的使用。(2) 基于labview的同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)1. 學(xué)會使用數(shù)字電路設(shè)計(jì)。2. 回顧dmm以及digwriter的使用方式。3. 利用ni提供的軟碩件平臺，學(xué)習(xí)數(shù)字時(shí)鐘，數(shù)字計(jì)數(shù)器，邏輯狀態(tài)分析。4. 熟悉555芯片的使用

5、方式及其工作原理。(3) 基于labview的二階電路設(shè)計(jì)1. 學(xué)會使用三線電流電壓分析儀。2. 回顧二線電流電壓分析儀、fge乂示波器、digwriter的使用。3. 掌握二階電路設(shè)計(jì)與分析。(4) 學(xué)生自選設(shè)計(jì)題目1.要求難度適中，與應(yīng)用和工程實(shí)際相關(guān)，與labview ±位機(jī)相結(jié)合。四、進(jìn)度安排序號設(shè)計(jì)內(nèi)容所用時(shí)間1布置任務(wù)，學(xué)習(xí)elvis ii實(shí)驗(yàn)平臺3天2進(jìn)行電路，數(shù)電，模電模型的建立3天3設(shè)計(jì)電路，數(shù)電，模電實(shí)驗(yàn)軟件3天4軟件的測試和修改3天0答辯、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書3天合計(jì)15天五、基本要求1、設(shè)計(jì)電路，數(shù)電，模電實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?、軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)建模。3、開發(fā)labview代碼。

6、4、對系統(tǒng)的進(jìn)行綜合和調(diào)試，通過移植實(shí)驗(yàn)成功的標(biāo)志。6、除過能完成最基本的實(shí)驗(yàn)功能，每個(gè)同學(xué)根據(jù)自己的特長開發(fā)出應(yīng)用系統(tǒng)。7、編寫課程設(shè)計(jì)的總結(jié)六、設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)報(bào)告的基本內(nèi)容至少包括封面、正文、附錄三部分。課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求統(tǒng)一格式，字體工 整規(guī)范。1、封面封面包括“虛擬儀器課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告”、班級、姓名、學(xué)號以及完成日期等。2、正文正文是實(shí)踐設(shè)計(jì)報(bào)告的主體，具體由以下幾部分組成： 不少于3000字，封面、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 方案選擇，方案論證 系統(tǒng)功能及原理。（系統(tǒng)組成框圖、電路原理圖） 各模塊的功能，原理，器件選擇 結(jié)果分析 設(shè)計(jì)小結(jié)3、附錄-一參考文獻(xiàn)統(tǒng)一復(fù)印封而并用a 4紙寫出報(bào)告緒

7、論1.1課題背景隨著科技的發(fā)展，越來越多的巨大的隱患由于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活而產(chǎn)生。為 了早期發(fā)現(xiàn)和通報(bào)火災(zāi)，防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全。保衛(wèi)社會主義現(xiàn)代 化建設(shè)，防止火災(zāi)引起燃燒、爆炸等事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及生命安全。為了減少這類事故的發(fā)生，就必須對煙霧進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)檢測，采用先進(jìn)可靠的安全檢 測儀表，嚴(yán)密監(jiān)測環(huán)境中煙霧的濃度，及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取有效措施，避免事故發(fā) 生，才能確保工業(yè)安全和家庭生活安全。因此，研究煙霧的檢測方法與研制煙霧報(bào)警器 就成為傳感器技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)分析木篇論文是煙霧報(bào)警器的研制：(1) 對系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)

8、計(jì)。(2) 選stc89c52單片機(jī)和mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器為核心器件，對硬件電路進(jìn)行 設(shè)計(jì)和改進(jìn)，使其功能更加完善。系統(tǒng)硬件電路主要分為數(shù)據(jù)收集、聲音報(bào)警電路、狀態(tài) 指示燈電路、數(shù)碼管顯示電路部分。(3) 系統(tǒng)的軟件編制。按照軟件實(shí)現(xiàn)的功能，主要分為主程序、初始化子程序、濃度 顯示子程序、報(bào)警子程序、報(bào)警限值設(shè)置子程序。(4) 硬件電路和軟件的綜合調(diào)試。二、總體方案設(shè)計(jì)煙霧報(bào)警器是能夠檢測環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報(bào)警功能的儀器。該報(bào)警系統(tǒng)的最 基本組成部分應(yīng)包括：信號采集模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、字符顯示電路、聲光報(bào) 警電路和安全保護(hù)電路等部分組成。為適應(yīng)家庭和工業(yè)等場所對可燃性易

9、爆煙霧安全性要求，設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器具有顯示 報(bào)警狀態(tài)。報(bào)警器采用延時(shí)的工作方式，煙霧檢測報(bào)警器以stc89c52單片機(jī)為控制核心, 選用mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器采集煙霧濃度信息，配合外圍電路構(gòu)成煙霧報(bào)警系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)：煙霧檢測部分、stc89c52單片機(jī)主控部 分、報(bào)警部分，ad采集四大部分。電路總題框圖如圖1所示：電源=stc89ad采集電路二>>c52單片機(jī)按鍵控制一=>電源開關(guān)=報(bào)警電路顯示電路圖1總體設(shè)計(jì)框圖處理器采用51系列單片機(jī)stc89c52o整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在 監(jiān)測點(diǎn)上

10、的煙霧檢測探頭將檢測到的煙霧變換成電信號，送出模擬信號，給ad采集電路 采集。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)岀煙霧報(bào)警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動 蜂鳴器及報(bào)警指示燈報(bào)警。2.1煙霧檢測傳感器選型煙霧傳感器是測量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。而煙霧報(bào)警器的信號采集由煙霧傳感 器負(fù)責(zé)。煙霧傳感器能夠?qū)怏w的種類及其濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換為電信號，根據(jù)這些電信 號的強(qiáng)弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中存在的情況有關(guān)的信息，從而達(dá)到檢測、監(jiān)控、 報(bào)警的功能。可以說，沒有精確可靠的傳感器，就沒有精確可靠的自動檢測、控制和報(bào)警 系統(tǒng)。煙霧傳感器作為報(bào)警器中不可缺少的核心器件，它決定了所采集的煙霧濃度信號的 準(zhǔn)確

11、性和可靠性。煙霧傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。b）氣敏電阻外形銹鋼網(wǎng)罩加熱應(yīng)極燒結(jié)休加熱何壑源測詭冋路電源工作電極c哄測最轉(zhuǎn)據(jù)電路圖2煙霧傳感器及其結(jié)構(gòu)圖2. 1.1煙霧傳感器的介紹煙霧傳感器是模擬傳感器。它能將空氣屮的煙霧濃度變量轉(zhuǎn)換成有一定對應(yīng)關(guān)系的輸 出信號的裝置。煙霧傳感器就是通過監(jiān)測環(huán)境中煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的。當(dāng)煙霧探 頭碰到煙霧或某些特定的氣體，煙霧探頭內(nèi)部阻值發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)模擬值，從而對其 進(jìn)行控制。煙霧傳感器利用煙霧敏感元件的電阻受煙霧(主要是可燃顆粒)濃度影響阻值 變化的原理向單片機(jī)發(fā)送煙霧濃度相應(yīng)的模擬信號。(1) 煙霧傳感器的分類從構(gòu)成氣體傳感器材料的形態(tài)上通常將它

12、們分為干式和濕式氣體傳感器。由于對不同 氣體的檢測方法不盡相同，目前主要的方法有：利用半導(dǎo)體氣體器件檢測的電氣法；使用 電極和電解液對氣體進(jìn)行檢測的電化學(xué)法；利用氣體對光的折射率或光吸收等特性來檢測 氣體的光學(xué)法。(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)完整的煙霧傳感器都必須具備以下條 件：q)能選擇性地檢測某種單一煙霧，而對共存的其它煙霧不響應(yīng)或低響應(yīng)；(b) 對被測煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的煙霧濃度；(c) 對檢測信號響應(yīng)速度快，重復(fù)性好；(d) 長期工作

13、穩(wěn)定性好；(e) 使用壽命長；(f) 制造成本低，使用與維護(hù)方便。(3) 常見的煙霧探測器種類及工作原理為了確保家庭環(huán)境的安全，需要對各種可燃性氣體、有毒性氣體進(jìn)行檢測。但是，由 于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不可能檢測所有的氣體，通常只能檢測某一種 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各種還原性煙霧，如co、 h2、c2i15oik cii30ii等。固體電解質(zhì)煙霧傳感器主要用于檢測無機(jī)煙霧，如02、c02、h2、 c12、s02等。因此目前使用的煙霧傳感器有很多種，各白的檢測原理也各不相同，下面就 對一些常用的煙霧傳感器進(jìn)行介紹。(a) 半導(dǎo)體煙霧傳感器(半導(dǎo)體

14、氣敏傳感器)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。半導(dǎo)體煙霧傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化 和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。按照敏感機(jī)理分類，半導(dǎo)體煙霧傳感器可分 為電阻式和非電阻式。當(dāng)半導(dǎo)體接觸到氣體時(shí)，半導(dǎo)體的電阻值將發(fā)生變化，利用傳感器 輸岀端阻值的變化來測定或控制氣體的有關(guān)參數(shù)，這種類型的傳感器稱為電阻式半導(dǎo)體氣 敏傳感器；當(dāng)mos場效應(yīng)管在接觸到氣體時(shí)，場效應(yīng)管的屯壓將隨周圍氣體狀態(tài)的不同 而發(fā)生變化，利用這種原理制成的傳感器被稱為非電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器。自1962年半導(dǎo)體金屬氧化物煙霧傳感器問世以

15、來，由于具有靈敏度高、響應(yīng)快、輸 出信號強(qiáng)、耐久性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、維修方便、價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛 的應(yīng)用。但是其最大的缺點(diǎn)就是選擇性較差。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z-o(b) 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。電化學(xué)氣敏傳感器一般利用液體(或固體、 有機(jī)凝膠等)電解質(zhì)，其輸出形式可以是氣體直接氧化或還原產(chǎn)生的電流，也可以是離子 作用于離子電極產(chǎn)生的電動勢。即煙霧濃度信號將電解液分解成陰陽帶電離子，通過屯極 將信號傳出。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，但壽命較短(大 約兩年)。它主要適用于毒性煙霧檢測。目前國際上絕

16、大部分毒氣檢測采用該類型傳感器。(c) 光電式感煙傳感器光電式感煙傳感器由光源、光敏元件和電子開關(guān)組成。平常光源發(fā)出的光，通過透鏡 射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達(dá)光敏元件上的光就顯著減弱, 于是光敏元件就把光強(qiáng)的變化變成電的變化，利用光散射原理對火災(zāi)初期產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行 探測，并及吋發(fā)出報(bào)警信號。按照光源不同，可分為一般光電式、激光光電式、紫外光光 電式和紅外光光電式等4種。光電式感煙探測器發(fā)展很快，種類不斷增多，就其功能而言，它能實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)報(bào)警, 除應(yīng)用于大型建筑物內(nèi)部外，還特別適用于電氣火災(zāi)危險(xiǎn)性較人的場所，如計(jì)算機(jī)房、儀 器儀表室和電纜溝、隧道等處。根據(jù)報(bào)警器檢測

17、煙霧種類的不同要求，很多場合都會選擇使用半導(dǎo)體煙霧傳感器。經(jīng) 過對比眾多煙霧傳感器的應(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。半導(dǎo)體煙霧 傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，且不會 發(fā)生探頭阻緩及屮毒現(xiàn)象，維護(hù)成本較低，因而得到廣泛應(yīng)用。因此，本設(shè)計(jì)中的煙霧傳 感器選用mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器。2. 1.2 mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器mq-2半導(dǎo)體傳感器是以清潔空氣屮電導(dǎo)率較低的金屬氧化物二氧化錫(sn02)為主體 的n型半導(dǎo)體氣敏元件。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在煙霧氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中 煙霧氣體濃度的增加而增大。在設(shè)計(jì)報(bào)警器時(shí)只有使用簡單的

18、電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn) 換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。該傳感器具備一般半導(dǎo)體煙霧傳感器靈敏度高、電 導(dǎo)率變化人、響應(yīng)和恢復(fù)吋間短、抗干擾能力強(qiáng)、輸出信號犬、壽命長和工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn), 在市面上應(yīng)用十分廣泛。二氧化錫(sno2)半導(dǎo)體氣敏元件特點(diǎn):(a) sno2材料的物理、化學(xué)穩(wěn)定性較好，與其他類型氣敏元件相比，sno2氣敏元件壽 命長、穩(wěn)定性好、耐腐蝕性強(qiáng)。(b) sno2氣敏元件對氣體檢測是可逆的，而且吸附、脫離吋間短，可連續(xù)長時(shí)間使用。(c) sno2氣敬元件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠行較高，機(jī)械性能良好。mq-2氣敏元件的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由微型al203陶瓷管、sno2敏感層，測量電極

19、和加熱器構(gòu)成的墩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)用于信號取出，2個(gè)用于提供加 熱電流。mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器適用于煙霧、天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、汽油、煤 油、乙塊、氨氣等的檢測，對可燃性氣體的(ch4、c4h10、h2等)的檢測很理想。這種傳 感器在較寬的濃度范圉內(nèi)對煙霧氣體有良好的靈墩度，能夠檢測多種可燃性氣體，十分適 合應(yīng)用在家庭的氣體泄漏報(bào)警器中。是一款便攜式氣體檢測器，非常適合多種應(yīng)用的低成 本傳感器。其技術(shù)指標(biāo)表1。表1曲-2的技術(shù)指標(biāo)加熱電壓(vh)ac 或 dc 5±0.

20、2v回路電壓(vc)負(fù)載電陰(r1) 清潔空氣中電阻(ra) 靈敏度(s=ra/rdg)響應(yīng)時(shí)間(tree) 恢復(fù)時(shí)間(tree) 元件功耗 檢測范圍 使用壽命最大dc 24v2kqw2000 kq24（在 1000ppmc4ii10 屮）w10sw30swo. 7w50looooppm2年由于物理量和測量范圍的不同，傳感器的工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)就不同。通常煙霧傳感器輸 出的電信號是模擬信號(已有許多新型傳感器采用數(shù)字量輸出)。當(dāng)信號的數(shù)值符合a/d 轉(zhuǎn)換器的輸入等級時(shí)，可以不用放大器放大；當(dāng)信號的數(shù)值不符合a/d轉(zhuǎn)換器的輸入等級 吋，就需要放人器放人。所以mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器要想把采集到的

21、煙霧濃度模擬 信號傳送給單片機(jī)控制器就必須經(jīng)過將模擬信號經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為可以識別的電信號 給單片機(jī)。設(shè)計(jì)吋應(yīng)注意，氣敏元件開機(jī)通電i寸，其內(nèi)阻很小，但經(jīng)過一段吋間后，才能恢復(fù)到 原來的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，qm-2氣體傳感器需開機(jī)預(yù)熱幾分鐘，才可投入使用，以免造成誤 報(bào)。2.2單片機(jī)選型單片機(jī)是煙霧白動報(bào)警系統(tǒng)的心臟，用來接收火災(zāi)信號并啟動報(bào)警裝置顯示和執(zhí)行相 應(yīng)的報(bào)警。在單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制功能屮，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)算速度，使檢測人員和用 戶在報(bào)警器系統(tǒng)正常工作吋能夠及吋地觀測到實(shí)吋的煙霧濃度等級，并進(jìn)行相應(yīng)處理。同 時(shí)，在能夠滿足報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算速度及接口功能要求的同類型單片機(jī)中，要考慮

22、選 擇價(jià)格低廉且體積輕巧的機(jī)型，在保證了報(bào)警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎(chǔ)上， 能夠不提高成本，縮小體積。由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家 相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中，mcs系列單片機(jī)以其優(yōu)越的 性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的 主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域屮的主流。其中，51系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)錢便宜，i/o 口多,程序空間大。因此，測控系統(tǒng)屮，使用51系列單片機(jī)是最理想的選擇，因此設(shè)計(jì)釆 用 stc89c52o2. 2. 1 stc89c52單片機(jī)簡介stc89c52是

23、一種低功耗、高性能cm0s8位微控制器,具有8k可編程flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造,與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash 允許程序存儲器在線可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和 在系統(tǒng)可編程flash,使得stc89c52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。stc89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash, 256字節(jié)rm, 32位i/o 口線， 看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級屮斷結(jié)構(gòu)，全 雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，stc89c52可降至oiiz靜態(tài)邏輯操作

24、，支持2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu停止工作，允許ram、定吋器/計(jì)數(shù)器、串口、 屮斷繼續(xù)工作。掉屯保護(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)屮斷或硬件復(fù)位為止。這一模塊以單片機(jī)為屮心把程序代碼燒進(jìn)去然后外圍接 上復(fù)位電路、振蕩電路、鍵盤控制、led顯示電路、報(bào)警電路等子模塊。2. 2.2 單片機(jī)的引腳功能描述下面對stc89c52各引腳的功能進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹：1）電源引腳vcc和vssvcc（40腳）：電源端為+5vvss （20腳）：接地端。2）時(shí)鐘電路引腳xtal1和xtal2xtal2（18腳）：接外部晶體和微調(diào)屯容的一端。在單片機(jī)內(nèi)部

25、它是振蕩屯路反向放大 器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。若需釆用外部時(shí)針電路時(shí)，該引腳輸入 外時(shí)鐘脈沖。要檢查stc89c52的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看xtal2端是否 有脈沖信號輸出。xtalk19腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)，它是振蕩電路反向放大器 的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。3）控制信號腳 rst ale psenteao rst（9腳）：rst是復(fù)位信號輸入端，高屯平有效。在此輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。ale/prog （30引腳）：地址鎖存允許信號端。當(dāng)stc89c52 ±

26、;屯正常工作后，ale引腳 不斷向外輸出正脈沖信號。此頻率為振蕩器頻率fosc的1/6,當(dāng)cpu訪問片外存儲器時(shí)， ale輸出信號作為鎖存低8位地址的控制信號。在cpu訪問片外數(shù)據(jù)存儲時(shí)，每取值一次 （一個(gè)機(jī)器周期）會丟失一個(gè)脈沖。平吋不訪問片外存儲吋，ale端也以1/6的振蕩頻率 固定輸出正脈沖，因而ale信號可以用作對外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號。如果你想看一下 stc89c52芯片的好壞，可用示波器查看ale端是否有脈沖信號輸出，如有脈沖信號輸出， 則stc89c52基本上是好的。ale的負(fù)載驅(qū)動能力為8個(gè)ls型ttl （低功耗高速ttl）。psen （29腳）；程序存儲允許輸出信號引腳，在訪問

27、片外程序存儲器時(shí)，此端定時(shí)輸 出負(fù)脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。此引腳接errom的0e端。pse7端有效，即允許 讀出errom/rom屮的指令碼。cpu在從外部errom/rom取指令期間，每個(gè)周期psen兩次有 效。不過，在訪問片外ram時(shí)，要少產(chǎn)生兩次psen負(fù)脈沖信號。要檢查一個(gè)at89c52小 系統(tǒng)上電后cpu能否正常到errom/rom中讀取指令碼，也可用于示波器看psen端有無脈 沖輸出。如有，說明基本上工作正常。ea/vpp （31腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。當(dāng)ea引腳 接高電平吋，cpu只訪問片內(nèi)errom/rom并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。

28、但在pc （程序 計(jì)數(shù)器）的值超過offfi1 （對8751/8051為4k）時(shí)，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外存儲器的程序。 當(dāng)出入信號ea m接低電平（接地）時(shí)，cpu只訪問外部errom/rom并執(zhí)行外部程序存儲 器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。對于無芯片內(nèi)的rom的8031或8032,須外 擴(kuò)errom,此時(shí)必須將ea引腳接地。如果使用有片內(nèi)rom的stc89c52,外擴(kuò)errom也是 可以的，但也要使ea接地。4）1/0 （輸入/輸出端口,一p0, pl, p2, p3）pod： p0 口是一個(gè)漏極開路的8位準(zhǔn)雙向i/o端口。p1 : 8位準(zhǔn)雙向i/o端口。p2 口：即可以做地址總線輸出

29、地址高8位，也可以做普通i/o用，（此吋為準(zhǔn)雙向口）。p3 口：雙功能口，即可以做普通i/o 口用（此時(shí)為準(zhǔn)向口，也可以按每位定義實(shí)現(xiàn)第二功 能操作）。見表2。表2 p3 口的第二功能表引腳第二功能p3. 0rxd （串行輸入口）p3. 1txd （串行輸出口）p3. 2into （外部中斷0）p3. 3int1 （外部中斷1）p3. 4t0 （定時(shí)器0外部中斷）p3. 5t1 （定時(shí)器1外部中斷）p3. 6wr （外部存儲器寫選通）p3. 7rd （外部存儲器讀寫通）2. 2.3溫度采集模塊方案1：采用pt100作為測溫電路的溫度傳感器。pt100傳感器是利用鉗電阻的阻值隨溫度變 化而變化、

30、并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來進(jìn)行測溫的，具有抗振動、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、 耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。但使用起來比較復(fù)雜。萬案2：采用ds18b20作為測溫電路的溫度傳感器。ds18b20的數(shù)字溫度輸出通過“ 一線” 總線（1-wire是一種獨(dú)特的數(shù)字信號總線協(xié)議，它將獨(dú)特的電源線和信號線復(fù)合在一起, 僅使用一條口線；每個(gè)芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址、零功耗等待等，是所需硬件連線最 少的一種總線）這種獨(dú)特的方式，可以使多個(gè)ds18b20方便地組建成傳感器網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè) 測量系統(tǒng)的建立和組合提供了更人可能性。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換吋間、傳輸距離、分辨率 等方面比其他溫度傳感器有了很大的進(jìn)步，給用戶帶來了更方便的使用和更令

31、人滿意的效 果。通過比較，ds18b20直接輸出數(shù)字溫度值，不需要校正，因此選擇方案2。三、系統(tǒng)的硬件電路3. 1單片機(jī)】小系統(tǒng)要使單片機(jī)工作起來最基本的電路構(gòu)成為單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3示。oj 2 34.56.7stplrplp p pplplp012 3 4567 ro.gpo.po.rkmgpo.(rxd)p3.0ea/vppcixd)p3.1aleprcx；(inidjp3.2(inti )p3.3p2.7oo)p3.4p2.6(hjp3.5p2.5(wr)p36p2.4(rd)p3.7p2.3xiai2p2.2xta1ap2gnd12()40俱38v355431vccv圖3倍號處理模塊

32、單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成。stc89c52單片機(jī)的工作電壓范圍：4v-5. 5v,所以通常給單片機(jī)外界5v直流電源。連 接方式為單片機(jī)中的40腳vcc接正極5v,而20腳vss接電源地端。復(fù)位電路就是確定單片機(jī)的工作起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動過程。單片機(jī)接通電源 時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號，完成單片機(jī)啟動確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受 到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。一般 有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在reset端持續(xù)給出 2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動按鍵

33、復(fù)位電路， 需要接上上拉電阻來提高輸出高電平的值。時(shí)鐘電路好比單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。時(shí)鐘電路就是振蕩電路，是向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。xtal1和xtal2分別 為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū) 動器件，xtal2應(yīng)不接。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為2個(gè)振 蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為 12m11z, 一個(gè)振蕩周期為l/12uso3. 2單片機(jī)的時(shí)鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用stc系統(tǒng)列單片機(jī)，相比其他系列單片機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)。

34、一般stc單片機(jī) 資源比其他單片機(jī)要多，而且執(zhí)行速度快；stc系列單片機(jī)使用串口對單片機(jī)進(jìn)行燒寫, 下載程序較為方便；stc89c52單片機(jī)內(nèi)部集成了看門狗電路；口具有很強(qiáng)抗干擾能力。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路和加電白復(fù)位的復(fù)位電路，如下圖4圖5所示：gnd13()pf.c：12 2x1ajlc130pfxix2c-rstvcc|(10ufri10kresgnd圖4時(shí)鐘電路圖5復(fù)位電路由于單片機(jī)p0 口內(nèi)部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸岀高/低電平，因而該組i/o 口在使用時(shí)必須外接上拉電阻。3.3煙霧檢測ad釆集電路csvccchdclkchido(wdi8765p321yinwu

35、23adc0832煙霧檢測采用mq-2傳感器。經(jīng)過adc0832采集后就可以得到各種煙霧濃度下的電壓值。從而設(shè)定岀理想的煙霧強(qiáng)度報(bào)警值。電路如圖6所示vccp34p333. 4顯示模塊顯示采用數(shù)碼管顯示，顯示電路如圖71 二6oo= * «曰曰.日.3 a a j d 琴oslsk1go4_1t < 1 ; 1i' !“ ： /j vvccp24q3 p26qi pm8550數(shù)碼管半動電路圖7數(shù)碼管顯示3. 5聲音報(bào)警電路電路通過三極管基極串連一個(gè)電阻與單片機(jī)p3. 6端口連接從而達(dá)到控制蜂鳴器是否 報(bào)警。vccr181k°蜂鳴器+ rxb1左，蜂鳴器濟(jì)燈報(bào)警

36、電路3.6按鍵控制電路本電路設(shè)計(jì)了四個(gè)按鍵，一個(gè)設(shè)置鍵、一個(gè)加鍵、一個(gè)減鍵、一個(gè)緊急報(bào)警鍵，當(dāng)遇 到緊急情況吋，可按下緊急報(bào)警鍵，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。如圖9所示扌安鋰丨乜臚各圖9消咅按鍵連接電路圖3. 7電源模塊由于本系統(tǒng)采用電池供電，我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。方案1：采用5v蓄電池為系統(tǒng)供電。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性 能。但是蓄電池的體積過于龐大，在報(bào)警器上使用極為不方便。因此我們放棄了此方案。 方案2：采用4節(jié)1. 5 v干電池共4. 5v做電源，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)、傳感器 的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換方便。綜上所述采用方案2電源接

37、口電路如圖10,其中p1為電池接口，sw1為電源開關(guān)。圖10電源接口電路3. 8溫度傳感器(ds18b20)電路3. & 1 ds18b20 簡介ds18b20溫度傳感器是美國dallas半導(dǎo)體公司繼ds1820 z后最新推出的智能改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)要求通過 簡單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字直讀方式。可以分別存93. 75ms和750ms內(nèi)完成9位和12 位的數(shù)字量，并口從ds18b20讀出的信息或?qū)懭雂s18b20的信息僅需要一根口線（單線接 口）讀寫，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ds18b20供屯，而無 需

38、額外電源。因而使用ds18b20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。他在測溫精度，轉(zhuǎn) 換吋間，傳輸距離，本文系統(tǒng)地介紹了基于ds18b20的溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)方 案、電路原理、程序設(shè)計(jì)過程。ds18b20多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)是以at89c52單片機(jī)作為控制 核心，智能溫度傳感器ds18b20為控制對象，用數(shù)碼管顯示，運(yùn)用c語言實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種 功能。設(shè)計(jì)完成了冷庫溫度的監(jiān)控和報(bào)警等令人滿意的效果。ds18b20采用3腳pr35封裝 或8腳soic封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如11所示：存儲器與控制邏軻溫度傳感器64 位 rom 和單線接uvdd高速緩高溫觸發(fā)器th低溫觸發(fā)器tl電源檢測8位crc發(fā)生

39、器圖11 ds18b20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ds18b20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分組成：64位光刻rom、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度 報(bào)警觸發(fā)器th和tl、配置寄存器。ds18b20的管腳排列如圖12所示：引腳排列dallas ds1820底視1 2 311621531441351261171089ds1820s16-pin ssopd ncncncncncncncgn = = = = = = = = ncncncncncncdogds1820pr35 packageds18b20的引腳說明如下:gnd :地dq :數(shù)據(jù)i/ovdd :電源nc :空腳64位激光rom開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個(gè)器

40、件的惟一的序號共有48位, 最后8位是前56位的crc校本文系統(tǒng)地介紹了基于ds18b20的多點(diǎn)溫度測量控制系統(tǒng)的 組成、設(shè)計(jì)方案、電路原理、程序設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)仿真過程。ds18b20冷庫溫度監(jiān)控報(bào)警系 統(tǒng)是以at89c52單片機(jī)作為控制核心，智能溫度傳感器ds18b20為控制對象，用數(shù)碼管顯 示，運(yùn)用c語言編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計(jì)完成溫度的測量，與上下限溫度報(bào)警值設(shè) 置。借助單片機(jī)編程軟件ke訂實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互聯(lián)調(diào)，并結(jié)合數(shù)碼管、ds18b20 和at89c52單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行了電路焊接和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了課題設(shè)計(jì)目的。ds18b20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個(gè)高速暫存ram和一個(gè)非

41、易失性的可電擦除 eepramo后者用于存儲th, tl值。數(shù)據(jù)先寫入ram,經(jīng)校驗(yàn)后再傳給eepram。而配置寄 存器為高速暫存器中的第5個(gè)字節(jié)，他的內(nèi)容用與確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，ds18b20 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。低5位一直都是1, tm是測 試模式位，用于設(shè)置ds18b20在工作模式還是在測試模式。如表3所示。在ds18b20出廠 時(shí)該位被設(shè)置為0,用戶不要去改動，r1和r0決定溫度轉(zhuǎn)換精度位數(shù)。表3字節(jié)各位的定義tmr1r011111由表4可見，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長。因此，在實(shí)際 應(yīng)用中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。高

42、速暫存存儲器除了配置寄存器外，還有其他8 個(gè)字節(jié)組成，其分配如表5所示。其屮溫度信息（第1, 2字節(jié)），tii和tl值第3, 4節(jié)， 第68字節(jié)，表現(xiàn)為全邏輯1；第9字節(jié)讀出的是前面所有的8字節(jié)的crc碼，可用來保 證通信正確。表4數(shù)據(jù)分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間r1r0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí) 間/ms00993. 750110187.51011275. 001112750. 00當(dāng)ds18b20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換，如表5所示。轉(zhuǎn)換完成后的溫度 值就以16位帶符號擴(kuò)展到二進(jìn)制補(bǔ)碼形式儲存在高速暫存存儲器的第1, 2字節(jié)。單片機(jī) 可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前面，高位在后，數(shù)據(jù)格式以

43、0. 0625°c /lsb 形式表示。對應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號位s二0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)s二1時(shí),先將補(bǔ)碼變換為原碼，再計(jì)算十進(jìn)制值。溫度低位溫度高位thtl配置保留保留保留8 位 crc5碼制轉(zhuǎn)換在ds18b20完成溫度變換之后，溫度值與貯存th和tl內(nèi)的觸發(fā)值相比較因?yàn)檫@些寄 存器僅僅是8位，所以0.5°c位在比較時(shí)被忽略。th或tl的最高有較位直接對應(yīng)于16位 溫度奇存器的符號位。如果溫度測量的結(jié)果高于th或低于tl,那么器件內(nèi)告警標(biāo)志將置 位。每次溫度測量更新此標(biāo)志。只要告警標(biāo)志置位，ds18b20將對告警搜索命令做出響應(yīng)。 這允許并聯(lián)連接許多ds1

44、8b20,同時(shí)進(jìn)行溫度測量。如果某處溫度超過極限，那么可以識 別出正在告警的器件并立即將其讀出而不必讀出非告警的器件。部分溫度轉(zhuǎn)換如表6所示: 3. & 2 ds18b20具體參數(shù)及工作方式表6部分溫度轉(zhuǎn)換值溫度輸入(2進(jìn)制)輸出(16進(jìn)制)+125°c0000 0111 1101 000007d0h+85 °c0000 0101 0101 00000550h+25.0625°c0000 0001 1001 00010191h+10. 125°c0000 0000 1010 001000a2h+0. 5°c0000 0000 0000

45、10000008h0°c0000 0000 0000 00000000h-0. 5 °cini mi mi 1000fff8ii-10. 125°c1111 1111 0101 1110ff5eh-25.0625°cini mi oioi moee6fii-55°c1110 1110 0110 1111fe90h參數(shù)特性：(1) 獨(dú)特的單線接口只需1個(gè)接口引腳即可通信(2) 多點(diǎn)綜合測溫能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化(3) 不需要外部元件(4) 可用數(shù)據(jù)線供電(5) 需備份電源(6) 測量范圍從-55°c至+125°c增量

46、值為0. 5°c(7) 以9位數(shù)字值方式讀岀溫度(8) 在1秒(典型值)內(nèi)把溫度變換為數(shù)字(9) 用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置(10) 告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限z外的器件溫度告警情況(11) 應(yīng)用范圍包括恒溫控制工業(yè)系統(tǒng)消費(fèi)類產(chǎn)品溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng) 極限參數(shù)：(1) 任何引腳相對于地的電壓-0.5v至+7. 0v(2) 運(yùn)用溫度-55°c至+125°c(3) 貯存溫度-55。c至+125°c(4) 焊接溫度260°c/l0秒3. 8.3 18b20 接 口電路u2qho vccn v od q >gnd»|

47、p254.7k圖13溫度傳感器接口電路圖(2) ds18b20控制方法ds18b20有六條控制命令：溫度轉(zhuǎn)換44h啟動ds18b20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器beh讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4eh將數(shù)據(jù)寫入暫存器的th、tl字節(jié) 復(fù)制暫存器48h把暫存器的th、tl字節(jié)寫到e2ram中 重新調(diào)e2ram b8h把e2ram中的th、tl字節(jié)寫到暫存器th、tl字節(jié) 讀電源供電方式b4h啟動ds18b20發(fā)送電源供電方式的信號給主cpu(3) ds18b20供電方式ds18b20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此吋ds18b20的1腳接 地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源

48、供電方式，如圖3.1所示單片機(jī)端 口接單線總線，為保證在有效的ds18b20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)三極管來 完成對總線的上拉。本設(shè)計(jì)采用電源供電方式，p2.3 口接單線總線為保證在有效的 ds18b20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)上拉電阻和stc89c52的p2. 3來完成對總 線的上拉。當(dāng)ds18b20處于寫存儲器操作和溫度a/d變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉, 上拉開啟時(shí)間最大為10 us。采用寄生電源供電方式是vdd和gnd端均接地。由于單線制 只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三狀態(tài)的。主機(jī)控制ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3個(gè)步驟：a. 初始化。b. rom操

49、作指令。c. 存儲器操作指令。四、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)及流程圖主程序流程圖如下圖所示。首先要給傳感器預(yù)熱，因?yàn)閙q-2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感 器在不通電存放一段時(shí)間后，再次通電時(shí)，傳感器不能立即止常采集煙霧信息，需要一段 時(shí)間預(yù)熱。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。圖14主程序流程圖在整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)工作中，煙霧濃度信息經(jīng)adc0832轉(zhuǎn)換處理后，由單片機(jī)進(jìn)行分析處 理，判斷系統(tǒng)是否啟動報(bào)警。主程序還包括led八段式數(shù)碼管濃度字符顯示功能、手動報(bào) 警功能、報(bào)警濃度設(shè)定功能，中斷子程序等，使報(bào)警器功能更加完善，給用戶帶來便利。五、硬件調(diào)試及調(diào)試中遇到的問題5. 1.電路的調(diào)試第一步為

50、目測，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電路全部手工焊接在洞洞板上，因此對每一個(gè)焊點(diǎn)都 要進(jìn)行仔細(xì)的檢查。檢查它是否有虛焊、是否有毛剌等。第二步為萬用表測試，先用萬用表復(fù)核冃測屮認(rèn)為可疑的連線或接點(diǎn)，查看它們的通 斷狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)規(guī)定相符，再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)彖。第三步為加電檢查，當(dāng)系統(tǒng)加電時(shí)，首先檢查所有插座或器件引腳的電源端是否有符 合要求的電壓值，接地端電壓值是否接近零，接固定電平的引腳端是否電平正確。第四步是聯(lián)機(jī)檢查，在對硬件電路調(diào)試過程中，還遇到了不少問題，第一次把所有的 元件都焊上去后，都準(zhǔn)備調(diào)試了，才發(fā)現(xiàn)正負(fù)極的插針離得太近了，不容易接電源，本不 該犯的錯(cuò)誤，這些都是由于自己的粗心

51、大意造成的，所以說，做任何事情都必需經(jīng)過“三 思而后行”，來不得半點(diǎn)的馬虎，否則浪費(fèi)了時(shí)間和精力。5. 2.電路的調(diào)試遇到的問題首先燒入顯示程序，看顯示正不正常。在調(diào)試程序時(shí)，發(fā)現(xiàn)有的指令用的不正確，導(dǎo) 致電路功能不能完全實(shí)現(xiàn)，另外軟件程序中的延時(shí)有的過長、有的過短。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)本課程設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器由煙霧信號采集電路與單片機(jī)控制電路兩大部分構(gòu)成。根據(jù) 設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，選用mq-2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器。該傳感器是 對以烷類煙霧為主的多種煙霧有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。它的靈敏度適 中，具有響應(yīng)與恢復(fù)特性好，長期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響 等優(yōu)

52、點(diǎn)。在系統(tǒng)單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)上，采用了高性能、高整合度的stc89c52單片機(jī)作為 核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化和智 能化。使儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于煙霧傳感器需要在 加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應(yīng)越快，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間就越快。為提高響應(yīng)時(shí)伺， 保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，需要向煙霧傳感器持續(xù)供給5v的加熱電壓。煙霧報(bào)警 器能在較寬的溫度范圍工作，可將煙霧濃度顯示用led數(shù)碼管顯示。當(dāng)煙霧的濃度達(dá)到設(shè) 定的濃度時(shí)，發(fā)出報(bào)警。通過實(shí)際標(biāo)定及測試，分析煙霧濃度信號的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算本報(bào)警器顯示煙霧濃度與 實(shí)際濃度z間的

53、誤差為2. 55%lel,在所規(guī)定誤差范圍土5%lel z內(nèi)，滿足檢測要求，達(dá)到 了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果的結(jié)論。到目前為止我們的課程設(shè)計(jì)也即將告一段落了，在這次的課程設(shè)計(jì)中，自己也學(xué)習(xí)到 了很多以前沒有沒有經(jīng)歷過的知識，讓我更加清楚了理論知識和實(shí)踐能力的差別了，了解 到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考能力，進(jìn)一步提高了自己在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中研究問題、 發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足z處，和一些問題的存在，并有 待進(jìn)一步學(xué)習(xí)和發(fā)展，讓自己在未來的工作和學(xué)習(xí)z中更快的適應(yīng)和提高自己。七、參考文獻(xiàn)1 李華.mcs 一 51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社.2 張毅坤等.單片微

54、型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社.2006.3 潘新民等微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).電子工業(yè)科技大學(xué)出版社.2003.4 陳偉.mcs - 51系列單片機(jī)實(shí)用子程序集錦清華大學(xué)出版社.1993.5 吳佑壽.lab view7實(shí)用教程.電子工業(yè)出版社.2007.6 朱明程等一氧化碳傳感器mgs1100原理及應(yīng)用電子技術(shù).1998年第1期.7 劉迎春傳感器原理設(shè)計(jì)及應(yīng)用哈爾濱工業(yè)大學(xué)出社.8 趙負(fù)圖數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng).北京科學(xué)技術(shù)出社.1987.9 王若鯨.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)入門人民郵電出版社.1984.10 肖忠祥主編.數(shù)據(jù)采集原理.西北工業(yè)大學(xué)出版社.200311 劉廣玉新型傳感器技術(shù)及應(yīng)用北京航空航天大學(xué)出版社.1989.12 張毅剛.mcs - 51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).1990.13 陳偉.mcs - 51系列單片機(jī)實(shí)用子程序集錦清華大學(xué)出版社.1993.14 何立民.單片機(jī)實(shí)用文集.北京航空航天大學(xué)出版.1993.15 余成波傳感器與自動檢測技術(shù).高等教育岀版社.2004.八、附錄附件一：總體原理圖設(shè)計(jì)z < x - sbbbru c & u 9 vcc率-|”6o