感溫火災(zāi)報(bào)警器的方案設(shè)計(jì)

摘要伴隨經(jīng)濟(jì)和都市建設(shè)的迅速發(fā)展都市高層、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多,火災(zāi)隱患也大大增長(zhǎng),火災(zāi)已成為我國(guó)常發(fā)性和破壞性以及影響力最強(qiáng)的災(zāi)害之一,火災(zāi)的數(shù)量及其導(dǎo)致的損失呈逐年上升趨勢(shì)。在這一背景下,火災(zāi)探測(cè)及聯(lián)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已成為現(xiàn)代智能建筑中不可缺乏的構(gòu)成部分。在認(rèn)真參照比較國(guó)內(nèi)外類(lèi)似系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,本文提出了一種火災(zāi)探測(cè)及聯(lián)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)由探測(cè)器、控制器、信號(hào)傳播三部分構(gòu)成。探測(cè)器的探頭將探測(cè)到的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),然后送入探測(cè)器,由探測(cè)器內(nèi)的單片機(jī)進(jìn)行處理,然后將處理好的信號(hào)送往振蕩器進(jìn)行混頻、高頻電路調(diào)制、發(fā)射。無(wú)線(xiàn)傳播的高頻信號(hào)由控制器的接受電路接受、解調(diào)后送往微處理器處理。最終將信息通過(guò)輸出至LCD顯示屏顯示實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)報(bào)警。對(duì)于系統(tǒng)中各部分的設(shè)計(jì),分別對(duì)多種方案進(jìn)行了討論,給出該系統(tǒng)所采用的方案:探測(cè)器控制電路關(guān)鍵采用低功耗80c51單片機(jī),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)狀況信息的檢測(cè)和傳送;同步設(shè)計(jì)了寫(xiě)碼器,深入提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性與擴(kuò)展性?？刂破魇潜鞠到y(tǒng)的關(guān)鍵,在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用性?xún)r(jià)比較高的C8051F020微控制器,所設(shè)計(jì)的控制器具有探測(cè)器管理、報(bào)警信息查詢(xún)、火警處理等功能,使用LCD顯示屏顯示系統(tǒng)所需的多種信息?？刂破髋c探測(cè)器之間的通訊聯(lián)動(dòng)是通過(guò)無(wú)線(xiàn)高頻方式進(jìn)行的,電路的設(shè)計(jì)采用KB8825雙頻合成器進(jìn)行,具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較低的功耗,可以很好地完畢探測(cè)器與控制器之間的無(wú)線(xiàn)通信。本文最終通過(guò)模擬試驗(yàn),對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測(cè)試。關(guān)鍵詞：溫度;報(bào)警器;80c51;傳感器Abstract:Withtherapiddevelopmentofeconomyandcityconstruction,cityofhigh-risebuilding,undergroundbuildingsandlargebuildingisincreasing,firehiddentroublealsoincreasedsignificantly,thefirehasbecomeourcountryoftenidiopathicanddestructiveaswellasthestrongestinfluenceofdisasters,thenumberoffiresandthelossescausedbyarisingtrendyearbyyear.Inthiscontext,firedetectionandalarmlinkagesystemhasbecomeanindispensablepartofintelligentbuilding,thispaperdiscussestheisakindoffiredetectionandalarmlinkagesystemdesign.Inseriousreferenceandcomparisonofdomesticandforeignsimilarsystemsonthebasisofthis,putforwardfiredetectionandalarmlinkagesystemdesignprogram.Thissystemiscomposedofdetector,controller,thesignaltransmissioniscomposedofthreeparts.Probetodetectthephysicalsignalintovoltagesignal,andthenfedtoadetector,thedetectorwithinthesinglechipprocessor,andthendealwithgoodsignaltotheoscillatormixing,highfrequencycircuitmodulation,emission.Wirelesstransmissionofthehigh-frequencysignalfromthecontroller,thereceivercircuitreceivesthedemodulatedtomicroprocessor.FinallytheinformationthroughtheoutputtotheLCDdisplayscreendisplaytorealizelinkagealarm.Forthepartsofthesystemdesign,respectively,foravarietyofoptionsarediscussed,anditgivesthesystemthescheme:detectorcontrolcircuitcoreusinglowpower80c51microcontroller,canbeachievedontheconditionsofthefiredetectionandtransmissionofinformation;whilethedesigntowritecode,tofurtherimprovethesystemadaptabilityandexpansibility.Thecontrolleristhecoreofthesystem,thesystemusedinthedesignofcost-effectiveC8051F020microcontroller,thedesignedcontrollerhasadetectormanagement,informationquery,firealarmprocessingfunctions,usingtheLCDdisplaysystemforallkindsofinformation.Controlleranddetectorforcommunicationbetweenthelinkageisthroughradiofrequencyway,circuitdesignusingKB8825dualfrequencysynthesizer,hasstronganti-interferenceabilityandlowerpowerconsumption,canwellcompletethewirelesscommunicationbetweenthedetectorandcontroller.Finally,throughthesimulationexperiments,thesystemperformanceofthetestKeywords:Temperature,alarm,80c51,sensor

目錄1、緒論 61.1概論 61.3現(xiàn)實(shí)狀況及特點(diǎn) 61.4火災(zāi)探測(cè)技術(shù) 72感溫報(bào)警器的方案設(shè)計(jì) 72.1感溫報(bào)警器設(shè)計(jì)思緒 72.2總體框圖 82.3系統(tǒng)重要器件的選擇 82.3.1火災(zāi)探測(cè)器的選擇 92.3.2單片機(jī)及A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇 122.4溫度檢測(cè)報(bào)警器工作原理 132.5溫度檢測(cè)報(bào)警器的構(gòu)造 132.6溫度檢測(cè)報(bào)警器的功能 143感溫檢測(cè)報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì) 143.1單片機(jī)的選型 153.1.1單片機(jī)的選擇 153.1.280C51系列 153.1.380C51的基本構(gòu)造 153.1.480C51單片機(jī)的的封裝和引腳 163.1.580C51單片機(jī)的時(shí)鐘 173.1.680C51單片機(jī)的復(fù)位 183.2感溫檢測(cè)報(bào)警器硬件電路設(shè)計(jì) 203.2.1信號(hào)采集及前置放大電路 203.2.2聲音報(bào)警電路 213.2.3數(shù)碼管顯示電路 213.2.4狀態(tài)指示燈及控制鍵電路 22。3.2.5報(bào)警器故障自診斷電路 224.溫度檢測(cè)報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì) 224.1編程KEIL環(huán)境簡(jiǎn)介 224.2程序流程 234.3程序 24結(jié)論 26參照文獻(xiàn)： 27道謝： 28

1緒論1.1概論火災(zāi)自動(dòng)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)警器構(gòu)成，也可以根據(jù)工程的規(guī)定同多種滅火設(shè)施和通訊裝置聯(lián)動(dòng)以形成中心控制系統(tǒng)，即由自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火、安全疏散誘導(dǎo)、系統(tǒng)過(guò)程顯示、消防檔案管理等構(gòu)成一種完整的消防控制系統(tǒng)?；馂?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、高溫格火光。這些煙、熱和光可以通過(guò)探測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)報(bào)警或使自動(dòng)滅火系統(tǒng)啟動(dòng)，及時(shí)撲滅火災(zāi)。區(qū)域報(bào)警器能將所在樓層之探測(cè)器發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲光報(bào)警，并在屏幕上顯示出火災(zāi)的房間號(hào)；同步還能監(jiān)視若干樓層的集中報(bào)警器（假如監(jiān)視整個(gè)大樓的則設(shè)于消防控制中心）輸出信號(hào)或控制自動(dòng)滅火系統(tǒng)。集中報(bào)警是將接受到的信號(hào)以聲光方式顯示出來(lái)，其屏幕上也詳細(xì)顯示出著火的樓層和房間號(hào)，機(jī)上停走的時(shí)鐘記錄下初次報(bào)警時(shí)間性，運(yùn)用本機(jī)專(zhuān)用電話(huà)，還可迅速發(fā)出指示和向消防隊(duì)報(bào)警。此外，也可以控制有關(guān)的滅火系統(tǒng)或?qū)⒒馂?zāi)信號(hào)傳播給消防控制室。1．2發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)年前，中國(guó)的消防報(bào)警產(chǎn)品剛剛起步，無(wú)論產(chǎn)品技術(shù)含量、產(chǎn)品系列完整性、使用性，還是社會(huì)影響程度都是相稱(chēng)低的。國(guó)外的產(chǎn)品和品牌一統(tǒng)天下，占領(lǐng)中國(guó)的大部分市場(chǎng)。由于中國(guó)的建設(shè)正在飛速發(fā)展，市場(chǎng)大的驚人，莫非這由中國(guó)發(fā)展帶來(lái)的成果只能由外國(guó)企業(yè)來(lái)瓜分？可幸的是中國(guó)企業(yè)抓住了機(jī)遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國(guó)家的科研院所，后是一批國(guó)營(yíng)企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國(guó)內(nèi)的技術(shù)和管理精英，花了十?dāng)?shù)年時(shí)間，通過(guò)幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國(guó)際水平，并且?jiàn)Z回了大部分國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，使得目前大多國(guó)外產(chǎn)品只有招架之功，這是經(jīng)典的自力更生，走自己的路。當(dāng)然目前而言，我們基本占據(jù)的是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)國(guó)外還剛啟動(dòng)。中國(guó)企業(yè)正虎視眈眈，準(zhǔn)備進(jìn)軍海外市場(chǎng)。

1.3現(xiàn)實(shí)狀況及特點(diǎn)消防報(bào)警產(chǎn)品是一種系列產(chǎn)品，包括火災(zāi)探測(cè)設(shè)備、信息傳播設(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)傳播和管理、智能樓宇等技術(shù)的綜合集成，屬于高新技術(shù)。依托中國(guó)數(shù)年的基本建設(shè)的發(fā)展，這個(gè)行業(yè)也得到發(fā)展，具有了和國(guó)外著名企業(yè)抗衡的能力。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)，分取很少一部分的利潤(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(wèn)題是：類(lèi)似于國(guó)外消防報(bào)警產(chǎn)品的大批量規(guī)?；纳a(chǎn)才剛起步，有待于積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)；也因此在產(chǎn)品一致性的長(zhǎng)期穩(wěn)定性上有某些差距；國(guó)內(nèi)正在形成權(quán)重的大型企業(yè)和集團(tuán)，這樣可以帶領(lǐng)國(guó)內(nèi)的各家企業(yè)去沖擊海外市場(chǎng)，并最終占領(lǐng)海外的消防報(bào)警市場(chǎng)。1.4火災(zāi)探測(cè)技術(shù)火災(zāi)作術(shù)為一種在時(shí)空上失去控制的燃燒所引起的災(zāi)害，對(duì)人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)安全構(gòu)成了極大的威脅。由此引起的重大安全事故比皆是，因此人類(lèi)一直也未停止過(guò)對(duì)它的研究?；馂?zāi)的發(fā)生和發(fā)展是一種非常復(fù)雜的非平穩(wěn)過(guò)程，它除了自身的物理化學(xué)變化以外還會(huì)受到許多外界的千擾，火災(zāi)一旦產(chǎn)生便以接觸式(物質(zhì)流)和非接觸式〔能量流)的形式向外釋放能量。接觸式形式包括可燃?xì)怏w、燃燒氣體和煙霧、氣溶膠等。非接觸式如聲音、輻射等?；馂?zāi)探測(cè)技術(shù)就是運(yùn)用敏感元件將火災(zāi)中出現(xiàn)的物理化學(xué)特性轉(zhuǎn)換為此外一種易于處理的物理量。多種探測(cè)器對(duì)應(yīng)的火災(zāi)物理參量及探測(cè)器如圖1-1所示。圖1-1多種探測(cè)器對(duì)應(yīng)的火災(zāi)物理參量及探測(cè)器2感溫報(bào)警器的方案設(shè)計(jì)2.1感溫報(bào)警器設(shè)計(jì)思緒溫度檢測(cè)報(bào)警器是可以檢測(cè)環(huán)境中的溫度，并具有報(bào)警功能的儀器，儀器的最基本構(gòu)成部分應(yīng)包括：溫度采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路。溫度信號(hào)采集電路一般由感溫傳感器和模擬放大電路構(gòu)成，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的電信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從溫度檢測(cè)電路送出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理，并對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，與否不小于或等于某個(gè)預(yù)設(shè)值(也就是報(bào)警限)，假如不小于則啟動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲音，反之則為正常狀態(tài)。為以便檢測(cè)與監(jiān)控，使儀器測(cè)試人員及顧客能夠直觀地觀測(cè)到環(huán)境中的溫度值，可將濃度值送到顯示屏中。以便調(diào)整報(bào)警限，可以加入按鍵。為使報(bào)警裝置愈加完善，可以在聲音報(bào)警基礎(chǔ)上，加入光閃報(bào)警，變化的光信號(hào)可以引起顧客注意，彌補(bǔ)嘈雜環(huán)境中聲音報(bào)警的局限。以上是根據(jù)報(bào)警器應(yīng)具有的功能，提出的整體設(shè)計(jì)思緒。

感溫傳感器及單片機(jī)是溫度檢測(cè)報(bào)警器的兩大關(guān)鍵，根據(jù)報(bào)警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟(jì)的感溫傳感器及單片機(jī)芯片是至關(guān)重要的。感溫傳感器的選型在下一節(jié)詳細(xì)簡(jiǎn)介。單片機(jī)作為硬件電路的關(guān)鍵，它的選型將在第三章詳述。2.2總體框圖根據(jù)方案的設(shè)計(jì)思想，我們從中就可以得到了聲光報(bào)警系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示下：溫度，濕度，煙霧濃度A/D轉(zhuǎn)換器傳感器溫度，濕度，煙霧濃度A/D轉(zhuǎn)換器傳感器報(bào)警器單片機(jī)報(bào)警器單片機(jī)使用80C51單片機(jī)，選用聲光傳感器作為敏感元件，運(yùn)用AD574A轉(zhuǎn)換器和聲光報(bào)警電路，開(kāi)發(fā)了可用于家庭或小型單位火災(zāi)報(bào)警的聲光報(bào)警器。整個(gè)設(shè)計(jì)由4大部分構(gòu)成：聲光傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路、80C51單片機(jī)、聲光報(bào)警電路。其中，聲光傳感器是將現(xiàn)場(chǎng)溫度、聲光等非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路是將完畢將聲光傳感器輸出的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。聲光報(bào)警模塊由單片機(jī)和報(bào)警電路構(gòu)成，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)不一樣的聲光報(bào)警功能。2.3系統(tǒng)重要器件的選擇2.3.1火災(zāi)探測(cè)器的選擇1）探測(cè)器簡(jiǎn)介火災(zāi)探測(cè)器是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，把火災(zāi)產(chǎn)生的多種非電量參數(shù)(如煙霧，溫度)變成電量參數(shù)傳送給控制器。其特點(diǎn)是模擬量傳播，跟隨多種非電量參數(shù)的變化而變化[16]。火災(zāi)探測(cè)器根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)所體現(xiàn)出來(lái)的物理現(xiàn)象可以分為：氣敏型、感溫型、感煙型、感光型、感聲型五大類(lèi)。(l)感溫探測(cè)器感溫探測(cè)器一般分為定溫式和差溫式。單一的感溫探測(cè)器敏捷度低、探測(cè)速度慢、探測(cè)范圍小，尤其對(duì)陰燃狀況不響應(yīng)，因此不合用于火災(zāi)初期的探測(cè)，而在設(shè)計(jì)時(shí)往往安裝在不適宜安裝感煙探測(cè)器的區(qū)域。(2)感煙探測(cè)器感煙探測(cè)器可以分為離子感煙探測(cè)器和光電感煙探測(cè)器[18]。感煙探測(cè)器具有非常好的初期報(bào)警功能，雖然在不太好的環(huán)境條件場(chǎng)所也會(huì)有比很好的探測(cè)效果，它一般合用于極高的房屋或空心花板或地下室中。感煙探測(cè)器合用于火災(zāi)前期及初期，產(chǎn)生大量的煙和少許的熱，但它不能辨別火災(zāi)信號(hào)與非火災(zāi)信號(hào)，如廚房煙、水蒸氣等，因此誤報(bào)率較高。(3)氣體探測(cè)器氣體探測(cè)器的重要作用是在發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏危險(xiǎn)時(shí)，提醒有關(guān)人員采用有關(guān)措施以保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員、生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)以及周?chē)h(huán)境。氣體探測(cè)器合用于散發(fā)可燃?xì)怏w和可燃蒸汽的場(chǎng)所。但由于氣體探測(cè)器探測(cè)對(duì)像CO易與還原氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此在有還原氣體的場(chǎng)所也許會(huì)發(fā)生誤報(bào)警。(4)圖像探測(cè)器圖像火災(zāi)探測(cè)器分為煙霧圖像探測(cè)器、火焰圖像探測(cè)器、激光圖像感煙探測(cè)器等，它們都非常適合于商場(chǎng)大空間建筑。但煙霧圖像火災(zāi)探測(cè)器對(duì)不規(guī)則物體或相似圖像也許發(fā)生誤報(bào)警;而火焰圖像探測(cè)器則對(duì)高溫物體或太陽(yáng)光照射也許發(fā)生誤報(bào)警;激光圖像感煙火災(zāi)探測(cè)器則由于其良好的探測(cè)性能，發(fā)生誤報(bào)警的概率小，非常適合商場(chǎng)建筑的火災(zāi)探測(cè)。(5)紅、紫外火焰探測(cè)器火災(zāi)中可以輻射出紅外線(xiàn)的不僅僅是火焰，某些高溫物體的表面都能發(fā)出與火焰紅外線(xiàn)頻帶相吻合的紅外線(xiàn)，因此這些并非火災(zāi)的紅外源就輕易使單波段紅外火焰探測(cè)器產(chǎn)生誤報(bào)警。紫外火焰探測(cè)器敏捷度高(ms級(jí))，反應(yīng)快，適合在火災(zāi)時(shí)有強(qiáng)烈的火焰輻射而無(wú)陰燃階段且需對(duì)火焰做出迅速反應(yīng)的場(chǎng)所，但當(dāng)環(huán)境中有紫外輻射、高溫物體或有太陽(yáng)光直射時(shí)也許或產(chǎn)生誤報(bào)警，因此，紫外火焰探測(cè)器不適宜用于火焰出現(xiàn)前有濃煙擴(kuò)散或有陽(yáng)光直射的地方。溫度探測(cè)器溫度探測(cè)器使用的是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體企業(yè)生產(chǎn)的集成溫度傳感器LM94022，該傳感器屬于高精度模擬輸出CMOS溫度傳感器，不僅工作電壓低、靜態(tài)電流小和輸出功率極低，并且能與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)配合使用。其重要特性如下：(1)工作電壓低，可在1.5V電壓下工作；且工作電壓范圍寬，為1.5—5.5V；(2)靜態(tài)電流小，經(jīng)典值為5．41μA；(3)末級(jí)為推挽輸出，輸出電壓與感測(cè)的溫度成反比，保證芯片雖然在較高的溫度范圍內(nèi)仍可保持極高的敏捷度；(4)可提供4個(gè)不一樣增益讓顧客自行選擇，其中包括-5.5mV/℃、-8.2mV/℃、-10.9mV/℃及-13.6mV/℃；(5)溫度范圍寬，可以監(jiān)控由-50℃至150℃范圍內(nèi)的溫度；(6)設(shè)計(jì)靈活、功率極低，采用極小巧的SC70封裝，大小與美國(guó)國(guó)冢半導(dǎo)體的原則型號(hào)LM20溫度傳感完全相似。LM94022的管腳排列如圖2.4所示。圖2.4LM94022管腳排列當(dāng)給LM94022的敏捷度選擇輸入端GS0、GS1施加不一樣電平時(shí)，有4種不一樣的敏捷度供顧客選擇，如表2.3所示(由于輸出電壓隨溫度升高而下降，其敏捷度為負(fù)值)。顧客可根據(jù)測(cè)溫的范圍及接口電路的工作電壓的條件來(lái)合理。選擇規(guī)定高電平不小于(VDD-0.5V)；低電平不不小于0.5V。表2.3LM94022的4種敏捷度GS0GS1敏捷度經(jīng)典值(mV/℃)00-5.501-8.210-10.911-13.6LM94022的輸出特性如圖2.5所示，這是測(cè)量溫度與輸出電壓在不一樣敏捷度時(shí)的特性。由于輸出電壓隨溫度升高而下降，其敏捷度為負(fù)值。從圖可看出，LM94022的輸出電壓與感測(cè)的溫度成反比，并且其線(xiàn)性度極好，這是線(xiàn)性化后的特性。在VDD為5V時(shí)，不一樣敏捷度的幾種特定溫度值時(shí)的輸出電壓如表2.4所示（經(jīng)典值）。圖2.5LM94022的輸出特性表2.4VDD為5V，t為25℃時(shí)的輸出電壓值被測(cè)溫度GS=00(mV)GS=01(mV)GS=10(mV)GS=11(mV)-501299195526163277-251168176723662965010341565210026332589813651831229850760115915581958續(xù)表2.4VDD為5V，t為25℃時(shí)的輸出電壓值被測(cè)溫度GS=00(mV)GS=01(mV)GS=10(mV)GS=11(mV)75619949129016091004767379971257125332521711901150183301420593按表2.4的數(shù)據(jù)計(jì)算出的敏捷度值與表2.3給出的經(jīng)典敏捷度有某些差值。例如，在GS=00時(shí)，-25℃時(shí)的輸出電壓為1168mV，-50℃時(shí)的輸出電壓為1299mV，則其平均敏捷度為-5.24mV/℃；50℃時(shí)的輸出電壓為760mV，75℃時(shí)的輸出電壓為619mV，則其平均敏捷度為5.64mV/℃。表2中GS==00時(shí)，敏捷度為-5.5mV/℃。2.3.2單片機(jī)及A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇本設(shè)計(jì)的控制芯片使用的是ATMEL企業(yè)生產(chǎn)的AT89C51，AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM）和128字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。AT89C51是一種低功耗高性能單片機(jī)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，可靈活應(yīng)用于多種控制領(lǐng)域。40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同步內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定期計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口。AT89C51的引腳圖如圖2.6所示。芯片可以按照常規(guī)措施進(jìn)行編程，也可以在線(xiàn)編程，其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，尤其是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地減少開(kāi)發(fā)成本。圖2.6AT89C51芯片的引腳圖A/D轉(zhuǎn)換電路采用了常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專(zhuān)用芯片ADC0809，ADC0809由8路模擬開(kāi)頭、地址鎖存與譯碼器、8位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器構(gòu)成，芯片引腳圖如圖2.7所示。圖2.7ADC0809芯片的引腳圖ADC0809的重要性能指標(biāo)為:（1）辨別率為8位。（2）最大不可調(diào)誤差：ADC0809為1LSB。（3）單電源+5v供電，基準(zhǔn)電壓由外部提供，經(jīng)典值為+5v，此時(shí)容許輸入模擬電壓為0—5V。（4）具有鎖存控制的8路模擬選通開(kāi)關(guān)。（5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出電平與TTL電平兼容。（6）轉(zhuǎn)換速度取于決芯片的時(shí)鐘頻率。當(dāng)時(shí)鐘頻率500KHz時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs。2.4溫度檢測(cè)報(bào)警器工作原理本論文中的感溫檢測(cè)報(bào)警器以80c51單片機(jī)為控制關(guān)鍵，采用集成溫度傳感器LM94022采集溫度信息。首先，傳感器送來(lái)的溫度對(duì)應(yīng)的微小的電壓信號(hào)通過(guò)放大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號(hào)送入80c51單片機(jī)；然后，在80c51單片機(jī)內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換、溫度比較，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性化處理，將數(shù)字化電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成為對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制溫度值；最終，將實(shí)際溫度送入液晶，并判斷溫度值與否超過(guò)報(bào)警限，當(dāng)溫度處在正常狀態(tài)綠燈長(zhǎng)亮，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定的限定值時(shí)，發(fā)出聲音報(bào)警并伴隨紅燈閃亮。此外由于溫度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)間，保證傳感器精確地、穩(wěn)定地工作，報(bào)警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一種5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同步，進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)。當(dāng)傳感器加熱絲或電纜線(xiàn)和傳感器斷線(xiàn)或接觸不良時(shí)，進(jìn)行故障報(bào)警，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。當(dāng)然幾種狀態(tài)的報(bào)警信號(hào)是各不相似的。

2.5溫度檢測(cè)報(bào)警器的構(gòu)造為適應(yīng)家庭和工業(yè)等場(chǎng)所對(duì)溫度安全性規(guī)定，設(shè)計(jì)的感溫檢測(cè)報(bào)警器應(yīng)不僅能在較寬的溫度范圍工作，并且應(yīng)具有顯示溫度、故障自檢、延時(shí)報(bào)警功能及可接計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)測(cè)和實(shí)時(shí)控制等功能。其目的是在老式的溫度報(bào)警儀的基礎(chǔ)上，盡量提高精確性，減少成本，縮小體積。

系統(tǒng)以單片機(jī)為關(guān)鍵，配合外圍電路共同完畢信號(hào)采集、濃度顯示、時(shí)間顯示、狀態(tài)顯示、聲音及閃爍報(bào)警、按鍵輸入、故障自檢等功能。報(bào)警器采用巡檢的工作方式，進(jìn)行兩級(jí)報(bào)警值設(shè)定，并發(fā)出不一樣的光、聲信號(hào)。系統(tǒng)應(yīng)采用高性能的單片機(jī)，規(guī)定工作穩(wěn)定、測(cè)量精度高、通用性強(qiáng)、功耗低，保證報(bào)警器的精確性及可靠性，并且最佳體積小，成本低，有助于減少報(bào)警器的體積，減少報(bào)警器的成本。

2.6溫度檢測(cè)報(bào)警器的功能自診斷故障報(bào)警功能當(dāng)傳感器加熱絲或者電纜線(xiàn)發(fā)生斷線(xiàn)或者接觸不良的狀況時(shí)，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，并且黃色指示燈閃爍，提醒顧客檢查傳感器或者電路線(xiàn)接觸狀況，及時(shí)排除故障，保證安全。(2)溫度顯示通過(guò)液晶屏顯示溫度，并且可以切換到設(shè)置狀態(tài)，通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置或者更改報(bào)警限值，以便于顧客或檢測(cè)人員隨時(shí)觀測(cè)溫度及更改報(bào)警限。

(3)溫度報(bào)警功能

當(dāng)煙霧濃度持續(xù)20秒取值都在報(bào)警限值之上，蜂鳴器開(kāi)始報(bào)警，且聲音越來(lái)越急促，并且伴隨紅燈閃爍。由于人對(duì)變化的信號(hào)更為敏感，因此變化的聲音及燈光更輕易引起顧客的注意。

(4)防止報(bào)警器誤報(bào)功能

迅速反復(fù)檢測(cè)及延時(shí)報(bào)警可以區(qū)別出是火災(zāi)引起的高溫，還是由于人為失誤引起的高溫。

(5)看門(mén)狗自檢單片機(jī)狀態(tài)功能

調(diào)用單片機(jī)中的看門(mén)狗程序，定期檢查單片機(jī)工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)單片機(jī)出現(xiàn)死循環(huán)狀態(tài)，立即復(fù)位，保證報(bào)警器工作正常。

(6)與上位機(jī)通訊功能

可以實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)串口通訊，對(duì)報(bào)警器采用統(tǒng)一控制，以及便于采集和處理數(shù)據(jù)，也可以在計(jì)算機(jī)上更改報(bào)警限值等。

(7)自動(dòng)控制有關(guān)安全裝置的擴(kuò)展功能

留有繼電器接口，可以帶動(dòng)排風(fēng)扇或大功率蜂鳴器，也可以控制管道電子閥門(mén)，可在報(bào)警的同步自動(dòng)啟動(dòng)有關(guān)安全裝置。3感溫檢測(cè)報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)

在報(bào)警儀的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是其關(guān)鍵部件。它首先要接受來(lái)自傳感器送來(lái)的溫度對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)和故障檢測(cè)信號(hào)，另首先要對(duì)兩種信號(hào)分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路進(jìn)行對(duì)應(yīng)動(dòng)作；與此同步查詢(xún)與否有鍵按下的祈求。在單片機(jī)完畢這些的工作中，尤其是信號(hào)處理中，比較溫度值后送入顯示的軟件實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，規(guī)定單片機(jī)具有較快的運(yùn)算速度，使檢測(cè)人員可以較精確地觀測(cè)到溫度，并根據(jù)狀況做進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理。并且也要考慮選擇低價(jià)實(shí)用的機(jī)型，并為研制同一系列的低功耗產(chǎn)品做準(zhǔn)備。根據(jù)多方面的比較，本設(shè)計(jì)選用80c51單片機(jī)。3.1單片機(jī)的選型

3.1.1單片機(jī)的選擇單片機(jī)是感溫報(bào)警器的關(guān)鍵部件，首先它要接受來(lái)自傳感器的溫度的模擬信號(hào)和故障檢測(cè)信號(hào)，另首先要對(duì)兩種信號(hào)分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路的對(duì)應(yīng)工作；同步，查詢(xún)與否有鍵按下的命令。在單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能中，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)做數(shù)字濾波，再進(jìn)行線(xiàn)性化處理，然后送LCD顯示，這一過(guò)程的軟件實(shí)現(xiàn)，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)算速度，使儀表監(jiān)測(cè)人員可以觀測(cè)到實(shí)時(shí)的溫度，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理。同步，在可以滿(mǎn)足報(bào)警器設(shè)計(jì)的計(jì)算速度及接口數(shù)的規(guī)定的同類(lèi)型單片機(jī)中，要考慮選擇價(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，可以不提高成本，縮小體積。3.1.280C51系列

80C51系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成。數(shù)年來(lái)的應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，80C51的系統(tǒng)構(gòu)造合理，技術(shù)成熟，許多單片機(jī)芯片傾力于提高80C51系列產(chǎn)品的綜合功能，從而形成了80C51的主流產(chǎn)品的地位，近年來(lái)推出的與80C51兼容的重要產(chǎn)品有：ATMEL企業(yè)融入Flash存儲(chǔ)器技術(shù)推出的AT89系列單片機(jī)；Philips企業(yè)推出的80C51、80C552系列高性能單片機(jī)；華邦企業(yè)提出的W78C51、W77C51系列高速低價(jià)單片機(jī)；ADI企業(yè)推出的AdμC8ⅹⅹ系列高精度ADC單片機(jī)；LG企業(yè)推出的GMS90/97系列低壓高速單片機(jī)；Maxim企業(yè)推出的DS89420高速(50MIPS)單片機(jī)；Cygnal企業(yè)推出的C8051F系列高速單片機(jī)。由此可見(jiàn)，80C51已經(jīng)成為實(shí)際上的單片機(jī)主流系列，因此，本次設(shè)計(jì)選擇80C51單片機(jī)。3.1.380C51的基本構(gòu)造80C51的基本構(gòu)造如圖所示圖3-180C51的基本構(gòu)造由圖可見(jiàn)，80C51單片機(jī)重要由如下部分構(gòu)成：（1）CPU系統(tǒng)8位CPU，含布爾處理器；時(shí)鐘電路；總線(xiàn)控制邏輯。（2）存儲(chǔ)器系統(tǒng)4KB的程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM/Flash，可擴(kuò)至64KB）；128KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM，可再擴(kuò)64KB）；特殊功能寄存器SFR。（3）I/O口和其他動(dòng)能單元4個(gè)并行I/O口；2個(gè)16位定期/計(jì)數(shù)器；1個(gè)全雙工異步串行口；中斷系統(tǒng)（5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)）3.1.480C51單片機(jī)的的封裝和引腳80C51系列單片機(jī)采用雙列直插式（DIP）.QFP44（QuadFlatPack）和LCC（LeadedChipCaiier）形式封裝。這里僅簡(jiǎn)介常用的總線(xiàn)型DIP40封裝。如圖3-2所示。40個(gè)引腳按引腳功能大體可分為4個(gè)種類(lèi)：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳(1)電源:

VCC-芯片電源，接+5V；VSS-接地端；圖3-280C51單片機(jī)的的封裝和引腳(2)時(shí)鐘:XTAL1、XTAL2-晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。(3)控制線(xiàn):控制線(xiàn)共有4根， ALE/PROG:地址鎖存容許/片內(nèi)EPROM編程脈沖

ALE功能：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。PSEN:外ROM讀選通信號(hào)。RST/VPD:復(fù)位/備用電源。

RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。

VPD功能：在Vcc掉電狀況下，接備用電源。

EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。

EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。

Vpp功能：片內(nèi)EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。

(4)I/O線(xiàn)

80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線(xiàn)）。3.1.580C51單片機(jī)的時(shí)鐘(1)振蕩器和時(shí)鐘電路80C51內(nèi)部有一種高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時(shí)鐘脈沖，外部還需附加電路。80C51的時(shí)鐘產(chǎn)生措施有如下兩種。a內(nèi)部時(shí)鐘方式運(yùn)用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳XTALl和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。外接晶振時(shí)，Cl和C2的值一般選擇為30pF左右；Cl、C2對(duì)頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在1.2MHz～12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機(jī)引腳XTALl和XTAL2靠近。圖3-3

80C51時(shí)鐘電路接線(xiàn)措施b外部時(shí)鐘方式此方式是運(yùn)用外部振蕩脈沖接入XTALl或XTAL2。HMOS和CHMOS單片機(jī)外時(shí)鐘信號(hào)接入方式不一樣。表3-180C51單片機(jī)外部時(shí)鐘接入措施芯片類(lèi)型接線(xiàn)措施XTAL1XTAL2HMOS接地接片外時(shí)鐘脈輸入端（引腳需接上拉電阻）CHMOS接片外時(shí)鐘脈沖輸入端懸空3.1.680C51單片機(jī)的復(fù)位在整個(gè)聲光報(bào)警系統(tǒng)中，要進(jìn)行試驗(yàn)，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)先復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位。其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處在一種確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，因而，復(fù)位是一種很重要的操作方式。但單片機(jī)自身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合對(duì)應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)。復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電復(fù)位和上電和按鍵均有效的復(fù)位兩種。我們?cè)谠O(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位時(shí)，選用上電復(fù)位。上電復(fù)位上電復(fù)位運(yùn)用電容器的充電實(shí)現(xiàn)。圖3-4是80C51單片機(jī)的上電復(fù)位電路。圖中給出了復(fù)位電路參數(shù)。圖3-5是80C51單片機(jī)的上電+按鍵復(fù)位電路。上電規(guī)定接通電源后，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，伴隨電容的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路經(jīng)典的電阻值和我電容參數(shù)為：晶振為12MHZ，電容值為10uF，電阻值為8.2K。圖3-4上電復(fù)位電路圖3-5上電+按鍵復(fù)位電路復(fù)位狀態(tài)： 初始復(fù)位不變化RAM（包括工作寄存器R0～R7）的狀態(tài)，復(fù)位后80C51片內(nèi)各特殊功能寄存器的狀態(tài)如表所示，表中“x”為不定數(shù)。表3-2復(fù)位后的內(nèi)部特殊功能寄存器狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HBSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL000HP0～P3FFHSCON00HIPxx000000BSBUFxxxxxxxxBIE0x000000BPCON0xxx0000B復(fù)位時(shí)，ALE和成輸入狀態(tài)，即ALE==1，片內(nèi)RAM不受復(fù)位影響。復(fù)位后，P0～P3口輸出高電平且使這些雙向口皆處在輸入狀態(tài)，并將07H寫(xiě)入堆棧指針SP，同步將PC和其他專(zhuān)用寄存器清0。此時(shí)，單片機(jī)從起始地址0000H開(kāi)始重新執(zhí)行程序。因此，單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可使其復(fù)位后重新運(yùn)行。3.2感溫檢測(cè)報(bào)警器硬件電路設(shè)計(jì)

3.2.1信號(hào)采集及前置放大電路

傳感器輸出信號(hào)一般比較微弱，需要通過(guò)前置電路對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿(mǎn)足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的規(guī)定。本系統(tǒng)采用的光纖溫度傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一種參照電阻，再通過(guò)一種放大電路即可發(fā)送給ADC采集。由于系統(tǒng)采用的是單極性供電，因此采用同相比例放大電路，可以減少硬件開(kāi)銷(xiāo)；反之，假如采用反相放大，則一般需要利用雙極性供電，這就需要系統(tǒng)額外運(yùn)用變壓芯片產(chǎn)生一種負(fù)壓，這顯然會(huì)導(dǎo)致?lián)]霍。常見(jiàn)的運(yùn)算放大器中，LM324價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)樸等長(zhǎng)處比較突出，因此本設(shè)計(jì)中的前置放大電路采用LM324作為電路的運(yùn)算放大器。

LM324是單片高增益四運(yùn)算放大器，可在較寬電壓范圍內(nèi)的單電源或雙電源下工作，其電源電流很小且與電源電壓無(wú)關(guān)，四個(gè)運(yùn)放一致性好；其輸入偏流電阻是溫度賠償?shù)?，也不需外接頻率賠償，可做到輸出電平與數(shù)字電路兼容。

下面詳細(xì)簡(jiǎn)介運(yùn)算放大電路：

從傳感器的上端出來(lái)的信號(hào)Vi通過(guò)運(yùn)算放大器的同相輸入端，不過(guò)為保證引入的是負(fù)反饋，輸出電壓Vo通過(guò)電阻R4接到反相輸入端，同步，反相輸入端通過(guò)電阻R3接到參照電壓Vref。

同相比例運(yùn)算電路中反饋的組態(tài)為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，同樣可以運(yùn)用理想運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)的兩個(gè)特點(diǎn)來(lái)分析其電壓放大倍數(shù)。根據(jù)運(yùn)放的“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)可知，I-=I+=0，

因此V-=Vo*R3/R3+R4+Vref*R4/R3+R4(3-1)

并且V-=V+=Vi

Vo=Vi*（R3+R4）/R3(3-2)

由以上兩式可求出Vo=Vref-R4/R3(3-3)

因此本放大電路的放大倍數(shù)A=1+R4R3，此放大電路為同相比例放大電路，它的放大倍數(shù)總是不小于或等于1。同相比例運(yùn)算電路有如下幾種特點(diǎn)：

(1)同相比例運(yùn)算放大電路是一種深度的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。由于不存在“虛地”現(xiàn)象，因此其輸入端有較高的共模輸入電壓。

(2)電壓放大倍數(shù)A=1+R4R3，即輸出電壓與輸入電壓的幅值成正比，且相位相似，因此此電路實(shí)現(xiàn)了同相比例放大。假如不接R3和R4，則此電路就成了“電壓跟隨器”，它可以減少電路模塊間由于阻抗引起的干擾。

(3)由于引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，因此電路的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低。高輸入阻抗就可以減少放大電路對(duì)前端電路的彠?響，同步低輸出阻抗也可以提高自身的抗干擾性，這顯然有助于電路中其他模塊的設(shè)計(jì)。此放大電路還加了參照電壓，引入了零點(diǎn)調(diào)整功能，這樣可以更以便的調(diào)整由于不一樣傳感器導(dǎo)致的零點(diǎn)變化問(wèn)題。它運(yùn)用滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生一種參照電壓Vref，再運(yùn)用電壓跟隨器把電壓輸入到運(yùn)算放大電路的電壓參照端。因此調(diào)整滑動(dòng)變阻器，就可以直接變化放大電路的參照電壓。而電壓跟隨器的作用就如上面簡(jiǎn)介的，它只是用來(lái)匹配阻抗用的，防止R3和R4對(duì)滑動(dòng)變阻器輸出電壓的影響。

圖3.2前置放大電路圖3.2.2聲音報(bào)警電路

報(bào)警裝置采用無(wú)源壓電式KM3712x型蜂鳴器[26]，較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，合用于家用煤氣報(bào)警器的報(bào)警聲音源。當(dāng)單片機(jī)STC12C5410AD的17腳(P3.7)置1時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警。本報(bào)警器采用單片機(jī)STC12C5410AD的PWM功能，假如煙霧濃度到達(dá)報(bào)警限，單片機(jī)控制P3.7(PWM)口輸出占空比一定的脈沖，報(bào)警時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)出如警車(chē)警笛的聲音。蜂鳴器報(bào)警3.2.3數(shù)碼管顯示電路

報(bào)警器溫度顯示采用共陽(yáng)數(shù)碼管。顯示溫度級(jí)別，其重要技術(shù)參數(shù)如下：

模塊工作電壓：2.7~5.5V

工作電流：80ma,每段10ma

字高：11.4mm環(huán)境相對(duì)濕度：<85％視角：6:00

工作溫度：-10~+150°C

顯示方式：反射式正顯示存儲(chǔ)溫度：-20～+150°C

接口方式：8線(xiàn)并行接口

3.2.4狀態(tài)指示燈及控制鍵電路

單片機(jī)80c51的18腳(P1.0)、12腳(P2.4)、13腳(P2.5)，控制輸出的狀態(tài)指示燈。綠燈常亮表達(dá)正常狀態(tài)，環(huán)境中溫度低。黃燈閃亮表達(dá)傳感器加熱絲或者電纜發(fā)生斷線(xiàn)或者接觸不良。紅燈閃亮表達(dá)環(huán)境中溫度超過(guò)報(bào)警限值，提醒顧客盡快作對(duì)應(yīng)安全措施。

當(dāng)溫度度超過(guò)報(bào)警限，報(bào)警器發(fā)出鳴叫，顧客抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，可按下按鍵停止報(bào)警器鳴叫。若過(guò)一點(diǎn)時(shí)間濃度仍超過(guò)報(bào)警限，報(bào)警器會(huì)再次鳴叫提醒顧客。

3.2.5報(bào)警器故障自診斷電路

(1)判斷傳感器電源連接狀況

在傳感器的地端串聯(lián)一種電阻R6。當(dāng)傳感器正常連接時(shí)，電阻和傳感器分壓，此時(shí)電阻兩端有微弱的電壓，單片機(jī)可以通過(guò)P1.1(AD)口檢測(cè)到；假如傳感器電源連接不正常，則會(huì)產(chǎn)生斷路，檢測(cè)到電阻兩端電壓為0。

(2)判斷傳感器信號(hào)端連接狀況

另一種狀況是判斷傳感器信號(hào)端與否連接對(duì)的，此時(shí)不需要外加電路，在傳感器預(yù)熱2分鐘后，測(cè)量傳感器信號(hào)的輸出電壓，假如電壓為5V，則闡明傳感器的信號(hào)端連接不正常。

當(dāng)報(bào)警器自診斷發(fā)現(xiàn)傳感器連接不正常，就會(huì)發(fā)出長(zhǎng)鳴聲音警報(bào)，并伴隨黃燈閃爍，提醒顧客及時(shí)排除傳感器連接問(wèn)題。溫度檢測(cè)報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì)4.1編程KEIL環(huán)境簡(jiǎn)介Keil

C51是美國(guó)Keil

Software企業(yè)出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、構(gòu)造性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)愈加深刻。Keil

C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。此外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil

C51生成的目的代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，輕易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。KEILC51原則C編譯器為80C51微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了C語(yǔ)言環(huán)境,同步保留了匯編代碼高效,迅速的特點(diǎn)。C51編譯器的功能不停增強(qiáng)，愈加貼近CPU自身，及其他的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包括：編譯器，匯編

器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uVision2

IDE可為它們提供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

C51

V7版本是目前最高效、靈活的8051開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它可以支持所有8051的衍生產(chǎn)品，也可以支持所有兼容的仿真器，同步支持其他第三

方開(kāi)發(fā)工具。因此，C51

V7版本無(wú)疑是8051開(kāi)發(fā)顧客的最佳選擇。C51工具包的整體構(gòu)造，uVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完畢編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE自身或其他編輯器編輯C或匯編源文獻(xiàn)。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目的文獻(xiàn)(.OBJ)。目的文獻(xiàn)可由LIB51創(chuàng)立生成庫(kù)文獻(xiàn)，也可以與庫(kù)文獻(xiàn)一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目的文獻(xiàn)(.ABS)。ABS文獻(xiàn)由OH51轉(zhuǎn)換成原則的Hex文獻(xiàn)，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目的板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中。4.2程序流程 在整個(gè)程序流程中，常常要控制一部分指令反復(fù)執(zhí)行若干次，以便簡(jiǎn)短的程序完畢大量的處理任務(wù)。這種按某種控制規(guī)律反復(fù)執(zhí)行的程序稱(chēng)為循環(huán)程序。循環(huán)程序有先執(zhí)行后判斷何先判斷后執(zhí)行兩種基本構(gòu)造。而我們要選用的是先判斷后執(zhí)行。由于聲光傳感器的輸出電壓量為5.6～6.0v之間。根據(jù)單極性輸入的轉(zhuǎn)換關(guān)系D=4096VIN/VFS，計(jì)算出它的數(shù)字量最小值:D1=4096×5.6/10=2294;最大值D2=4096×6/10=2458.然后把它們的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)。D1、D2轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)分別是、。由于AD574A輸出12位數(shù)據(jù)，因此當(dāng)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換成果時(shí)，應(yīng)分兩次進(jìn)行：當(dāng)A0=0時(shí)，讀取高8位；當(dāng)A0=1時(shí)，讀取低4位。AD574A的STS與80C51的P1.0線(xiàn)相連，故采用查詢(xún)方式讀取轉(zhuǎn)換成果。我們將A/D轉(zhuǎn)換器讀取成果存入17H、18H、19H、20H單元中。其中17H存入的是較小數(shù)D1的高八位10011111，18H存入的是較小數(shù)D1的低四位0110；19H存入的是較大數(shù)的高八位10011001，20H存入的是較大值的低四位1010。將數(shù)值存入單元后來(lái)，接下來(lái)就是比較。當(dāng)被測(cè)的數(shù)值經(jīng)計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)換在比較范圍內(nèi)，經(jīng)程序設(shè)定80C51單片機(jī)的P2.0就會(huì)輸出脈沖啟動(dòng)報(bào)警電旅程序。程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1流程圖4.3程序ORG0000HSTART:MOVDPTR,#0FFF8H；送端口地址入DPTRMOVX@DPTR,A；啟動(dòng)AD574ASETP1.0；置P1.0為輸入方式LOOP:JBP1.0,LOOP；檢測(cè)P1.0口INCDPTR；使R/C為1MOVXA,@DPTR；讀取高8位數(shù)據(jù)MOV41H,A；高8位內(nèi)容存入41H單元INCDPTR；使R/C、A0均為1INCDPTRMOVXA,@DPTR；讀取低4位MOV40H,A；將低4位內(nèi)容存入40H單元MOV17H,#10001111B；將比較的數(shù)值存入單元中MOV18H,#0110BMOV19H,#10011011BMOV20H,#1010BMOVAL,40H；將40H的內(nèi)容存入AL單元中MOVAH,41H ；將41H的內(nèi)容存入AH單元中01:CMPAH,17H；比較最小數(shù)值的高八位JALP1 JBELP2LP1:JMP03LP2:JMP0102:CMPAL,18H；比較最小值的低四位JALP3JBELP4LP3:JMP01LP4:JMP0403:CMPAH,19H；比較最大值的高八位JALP5JBELP6LP6:JMP03LP5:JMP0104:CMPAH,20H；比較最大值的低四位JALP7JBELP8LP8:JMP01LP7:JMP0405:SETP2.0；報(bào)警DEL:MOVR7,#200；延時(shí)50msDEL1:MOVR6,#123NOPDEL2:DJNZR6,DEL2DJNZR7,DEL1RET；返回END；結(jié)束結(jié)論溫度檢測(cè)報(bào)警器可保障生產(chǎn)與生活的安全，防止火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場(chǎng)空間與發(fā)展前景。

本論文在對(duì)溫度傳感器和報(bào)警技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，全面比較國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)，合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。并對(duì)儀器的整體設(shè)計(jì)和各個(gè)構(gòu)成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。

本論文設(shè)計(jì)的溫度報(bào)警器由溫度信號(hào)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)規(guī)定、使用環(huán)境、成本等原因，選用集成溫度傳感器LM94022。該傳感器屬于高精度模擬輸出CMOS溫度傳感器，不僅工作電壓低、靜態(tài)電流小和輸出功率極低，并且能與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)配合使用。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80c51單片機(jī)作為關(guān)鍵芯片，充足運(yùn)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。使儀器具有構(gòu)造簡(jiǎn)樸、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等長(zhǎng)處。由于溫度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，保證傳感器精確地、穩(wěn)定地工作，需要向溫度傳感器持續(xù)供應(yīng)5V的加熱電壓。為了保證傳感器加熱工作的可靠性，當(dāng)傳感器加熱絲斷線(xiàn)或傳感器接觸不良時(shí)，可以進(jìn)行故障報(bào)警。

溫度報(bào)警器能在較寬的溫度范圍工作，可將溫度顯示用LCD顯示。當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定的濃度時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。還具有故障自診斷功能迅速反復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警功能。報(bào)警器還可以與上位機(jī)(PC)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)傳播溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)，由上位機(jī)記錄保留，也可以運(yùn)用上位機(jī)完畢實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制等功能。

在本論文研制的報(bào)警器的基礎(chǔ)上，可以再做合適的功能擴(kuò)展，使溫度報(bào)警器的功能愈加完善，安全性更高，使用愈加以便等。為了可以深入提高