发布时间 : 星期六 文章基于单片机的火灾报警系统设计 - 图文更新完毕开始阅读
西安工程大学本科毕业设计（论文）
光报警电路路如图3.5，由单片机的P2.1、P3.4、P3.5口进行控制，分别控制3个发光二极管，予以光报警，如图所示。当监测到火灾发生时，单片机控制的三个端口循环依次输出低电平时，对应的信号灯便会循环闪烁发出光报警。
图3-8 灯光报警电路
3.5温度检测模块设计
本设计还带有一个温度检测的功能，系统可以通过读取DS18B20的温度数据
并在LCD1602上显示，当系统监测到火灾发生时，会驱动声光报警系统报警。 3.5.1温度传感器工作原理
DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量范围为-55～+125摄氏度，可编程为9位～12 位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3 根或2 根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理：低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号
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作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
DS18B20有4个主要的数据部件：
a. 光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
b. DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
c. DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器 TH、TL和结构寄存器。
d. 配置寄存器。 DS18B20内部结构及功能：
DS18B20的内部结构如图3-15所示。主要包括：寄生电源，温度传感器，64位ROM和单总线接口，存放中间数据的高速暂存器RAM，用于存储用户设定温度上下限值的TH和TL触发器，存储与控制逻辑，8位循环冗余校验码（CRC）发生器等7部分。
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图3-10 DS18B20内部结构
3.5.2 DS18B20使用中的注意事项
DS18B20 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：
1)DS18B20 从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间，这是必须保证的，不然会出现转换错误的现象，使温度输出总是显示85。
2)在实际使用中发现，应使电源电压保持在5V 左右，若电源电压过低，会使所测得的温度精度降低。
3)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。
4)在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20 数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此，当单总线上所挂DS18B20 超过8 个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
5)在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20 发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20 接触不好或断线，当程序读该DS18B20 时，将没有返回信号，程序进入死循环，这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。
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3.5.3 DS18B20硬件电路设计
图3-11 DS18B20温度检测电路设计
图3-16为DS18B20的硬件设计电路图，其中DQ口为该芯片的数据口，单片机通过读取改口的信息可以得出实时的温度值，由于DS18B20是单线通信，即发送和接收都是通过通信脚来进行。其接收时高阻输入，其发送时是开漏输出，即输出0时通过三极管下拉为低电平，而输出1时，则为高阻，需要外接上拉电阻将其拉为高电平，因此是需要外接上拉电阻，否则无法输出1。
3.6烟雾传感器模块介绍
3.6.1烟雾检测报警器设计思路
此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了大学四年中所学到的相关知识，运用所学的传感器技术，单片机技术去设计基于单片机的烟雾报警系统。烟雾报警器的最基本组成部分包括：烟雾传感电路、模数转换电路、单片机控制电路。单片机紧紧联系着传感器和报警电路设备，给烟雾报警器设定一个值，当外界环境达到预先设定的数值时，烟雾传感器把被测的物理量作为输入参数，转换为电量输出。为了简化整个系统的设计在本设计中不采用前置放大器而是选择数值符合A/D转换器的输入等级。模数转换电路将从烟雾传感电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。这里选择单片机的P1.0为输入方式，接收到信号的单片机经过程序的设定会由P2.0作为单片机的输出电路，单片机对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值，如果大于则启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。烟雾传感器及单片机是可燃烟雾检测报警器的两大核心，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器及单片机芯片是至关重要的。
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