3.7 电源模块
采用4节1.5 V干电池共4.5V做电源,经过实验验证系统工作时,单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求,而且电池更换方便。
电源接口电路如图10,其中P1为电池接口,SW1为电源开关。
图10 电源接口电路
3.8 温度传感器(DS18B20)电路
3.8.1 DSl8B20简介
DSl8B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司继DSl820之后最新推出的智能改进型智能温度传感器,能够直接读出被测温度并且可根据要求通过简单的编程实现9~l2位的数字直读方式。可以分别存93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量,并且从DSl8B20读出的信息或写入DSl8B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接DSl8B20供电,而无需额外电源。因而使用DSl8B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高。DS18B20多点温度测量系统是以AT89C52单片机作为控制核心,智能温度传感器DS18B20为控制对象,用数码管显示,运用C语言实现系统的各种功能。设计完成了冷库温度的监控和报警等令人满意的效果。DSl8B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装,其内部结构框图如11所示:
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图11 DSl8B20的内部结构图
DS18B20的内部结构主要有四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图12所示:
图12 DS18B20的管脚
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3.8.2 18B20接口电路
温度传感器接口电路如图13所示。
图13 温度传感器接口电路图
DS18B20有六条控制命令:
温度转换 44H 启动DS18B20进行温度转换 读暂存器 BEH 读暂存器9个字节内容
写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节 复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中
重新调E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节 读电源供电方式 B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU
主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤:初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。
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4 总结评价
烟雾检测报警器可保障生产与生活的安全,避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒的发生,它是防火、防爆和安全生产所必备的仪器,具有广阔的市场空间与发展前景。本论文在对烟雾传感器和报警技术进行深入研究的基础上,合理地确定系统的设计方案,并对仪器的整体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计。
本论文设计的烟雾报警器由烟雾信号采集电路与单片机控制电路两大部分构成。根据设计要求、使用环境、成本等因素,选用MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器。该传感器是对以烷类烟雾为主的多种烟雾有良好敏感特性的广谱型半导体敏感器件,它的灵敏度适中,具有响应与恢复特性好,长期工作稳定性、重现性、不易受环境影响及抗温湿度影响等优点。
在系统单片机控制电路的设计上,采用了高性能、高整合度的STC89C52单片机作为核心芯片,充分利用了其高速数据处理能力和丰富的片内外设,实现了仪器的小型化和智能化。使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小、成本低等优点。由于烟雾传感器需要在加热状态下工作,温度越高,反应越快,响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时伺,保证传感器准确地、稳定地工作,需要向烟雾传感器持续供给5V的加热电压。烟雾报警器能在较宽的温度范围工作,可将烟雾浓度显示用LED数码管显示。当烟雾的浓度达到设定的浓度时,发出报警。
通过现场标定及测试,分析烟雾浓度信号的实验数据,计算本报警器显示烟雾浓度与实际浓度之间的误差为2.55%LEL,在所规定误差范围±5%LEL之内,满足检测要求,达到了预期的设计效果的结论。
在这次的电路设计中,让我更加清楚了理论知识和实践能力的差别了,了解到自己的短处,培养了我的独立思考能力,进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发现问题、解决问题的能力。同时,也发现了自己的不足之处和一些问题的存在,并有待进一步学习和发展,让自己在未来的工作和学习之中更快的适应和提高自己。
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附件一 实物图
单片机的智能火灾报警系统采用单片机+MQ-2烟雾传感+ADC0832模数转换芯片+DS18B20温度传感器+数码管显示+按键+蜂鸣器设计而成。 功能说明:
1.从左边起,紧急报警键、减键、加键、设置键(可设置烟雾浓度和高温报警值)。 2.自带单片机上电复位电路、手动复位电路(复位按键)、晶振电路。 3.数码管显示当前烟物浓度和温度值,采用三极管驱动数码管显示。 4.可紧急报警和手动取消紧急报警功能。
5.当烟雾传感器检测到火灾释放的烟雾时,信号由ADC0832进行处理模数转化再到单片机进行处理,当检测到浓度超标时,蜂鸣器会发出滴滴的报警声。
6.火灾发生往往环境温度会升高,到检测到温度超过设定的报警温度时候,蜂鸣器也将产生报警。
附件一 PCB图