发布时间 : 星期一 文章基于AT89C51单片机的火灾报警器更新完毕开始阅读7297085a02d276a201292e7a
四川师范大学成都学院课程设计报告
相通。在串联的两个电离室两端直接接入直流电源，两电离室形成一个分压室。两电离室电压之和等于工作电压，流过两个电离室电流相同。采用内、外电离室串联的方法，是为了减少环境温度、湿度、气压等自然条件对电离电流的影响，提高稳定性，防止误报。
图3.1.2-1 离子式感烟探测器
3.2 温度传感器
3.2.1 温度传感器选择
温度传感器一般分为定温式和差温式。温度传感器只有在温度发生较为大的变化时才能检测到，而温度突然升高时火灾已经发生，火苗已经出现，所以温度传感器检测不适用于火灾发生的早期，但可在火灾发生时烟雾较少时再次报警，它往往感测的范围较小，一般安装在不宜安装感烟探测器的区域。
本文选择的温度传感器是DS18B20。DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。DS18B20可用数据线供电，电压范围为3.0V--5.5 V，其测温范围：-55 ℃--125 ℃，固有测温分辨率为0.5 ℃。
3.2.2 DS18B20工作原理
DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器，其实物图如图3.2.2-1。
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图3.2.2-1 DS18B20实物图
与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式，可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量,并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写，其原理图如图3.2.2-2所示。温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、 传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进,给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。
图3.2.2-2 DS18B20工作原理图
3.2.3 DS18B20特性
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DS18B20具有以下特性：
? 独特的单线接口方式。DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微
处理器与DS18B20的双向通讯。 ? 在使用中不需要任何外围元件。
? 可用数据线供电,电压范围：3.0V--5.5 V。
? 测温范围：-55 ℃--125 ℃，固有测温分辨率为0.1 ℃。 ? 通过编程可实现9--12位的数字读数方式。 ? 用户可自设定非易失性的报警上下限值。
? 负压特性,电源极性接反时,不会因发热而烧毁,但不能正常工作。
3.2.4 DS18B20注意事项
主机控制DS18B20完成温度转换时，在每一次读写之前，都要对DS18B20进行复位，而且该复位要求主CPU要将数据线下拉500μs，然后释放。DS18B20收到信号后将等待16～60μs左右，之后再发出60～240μs的低脉冲。主CPU收到此信号即表示复位成功。实际上，较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿。由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送方式，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格地保证读写时序，否则，将无法正确读取测温结果。 对于在单总线上所挂DS18B20的数量问题，一般人们会误认为可以挂任意多个DS18B20，而在实际应用中并非如此。若单总线上所挂DS18B20超过8个时，则需要解决微处理器的总线驱动问题，因此，在进行蓄电池单体多点测温系统设计时该问题要加以注意。
连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆且其传输长度超过50 m时，读取的测温数据将发生错误。而将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150 m，如采用带屏蔽层且每米绞合次数更多的双绞线电缆，则正常通信距离还可以进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的，因此，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。 3.3 单片机芯片的选择
单片机是烟感报警器系统最重要的部分，可以说是它的心脏。它用来接收信号并根据判断结果驱动报警装置。51系列单片机的优点是价钱便宜，程序空间大，I/O口多，它是检测系统中比较理想的选择。本设计使用的控制芯片是ATMEL公司
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生产的AT89C51，高性能CMOS8位微处理器。AT89C51是一个低功耗高性能单片机，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，可灵活应用于各种控制领域。40个引脚， 2个全双工串行通信口。芯片可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程，其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，能反复擦写有效地降低开发成本。
本设计主要采用AT89C51芯片。AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
3.3.1 AT89C51简介
硬件设计中最核心的器件是单片机AT89C51。AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，其实物图如图3.3.1-1。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
图3.3.1-1 AT89C51实物图
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