火灾报警系统的设计毕业设计(编辑修改稿)

火灾报警系统的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

，它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码，每个 DS18B20 的 64 位序列号均不相同。 64 位 ROM 的排的循环冗余校验码（ CRC=X^8＋ X^5＋ X^4＋ 1）。 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。 图 3 DS18B20 内部结构图 （ 3） DS18B20 引脚封装如下图 4 所示。 其中 GND 为电源地。 DQ 为数字信号输入／输出端。 VDD 为外接供电电源输入端。 图 4 DS18B20 引脚封装 河北科技师范学院 2020 届本科毕业设计 8 （ 4） DS18B20 有两种供电方式： 寄生电源强上拉供电方式 和 外部电源供电方式。 本设计采用外部电源供电方式。 电路图如下图 5 所示。 图 5 DS18B20 外部电源供电 (5) 16 位数据，存储在 DS18B20 的两个 8 比特的 RAM 中，二进制中的前面 5 位是符号位，如果测得的温度大于 0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于 即可得到实际温度；如果温度小于 0，这 5 位为 1，测到的数值需要取反加 1 再乘于 即可得到实际 温度。 例如 +125℃的数字输出为 07D0H， +℃的数字输出为 0191H，℃的数字输出为 FE6FH， 55℃的数字输出为 FC90H。 数据温度表见表 1。 表 1 DS18B20 温 度数据表 气体传感器 温度 数字输出（二进制） 数字输出（十六进制 ） +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H V C CDQG N DR84. 7KV C CD S 1 8 B2 0V C C河北科技师范学院 2020 届本科毕业设计 9 本设计采用 MQ2 型半导体电阻式气体传感器。 当处于 200~300176。 C 温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。 当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化， 就会引起表而电导率的变化。 利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息。 遇到可燃烟雾（如CH4 等）时，原来吸附的氧脱附，而由可燃烟雾以正离子状态吸附在二氧化锡半导体表面；氧脱附放出电子，烟雾以正离子状态吸附也要放出电子，从而使二氧化锡半导体导带电子密度增加，电阻值下降。 而当空气中没有烟雾时，二氧化锡半导体 又会自动恢复氧的负离子吸附，使电阻值升高到初始状态。 这就是 MQ2 型燃性气体传感器检测可燃烟雾的原理。 （ 1） MQ2 型传感器的一般特点如下： ① MQ2 型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度， 尤其对烷类烟雾更为敏感。 ② MQ2 型传感器具有良好的重复性和长期的稳定性。 初始稳定， 响应时间短，长时间工作性能好。 ③ MQ2 型传感器具有良好的抗干扰性，可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息，例如酒精和烟雾等。 ④ 电路设计电压范围宽， 24V 以下均可；加热电压 5177。 MQ2 电路图如图 6 所示。 图 6 MQ2 电路图 （ 2） 自感应器件 MQ－ 2 参数 ，见下表 表 表 4。 河北科技师范学院 2020 届本科毕业设计 10 表 2 标准工作条件 表 3 环境条件 表 4 灵敏度特性 符号 参数名称 技术参数 备注 Rs 敏感体表面电阻 3KΩ30KΩ (1000ppm 异丁烷 ) 探测浓度范围 100ppm10000ppm 液化气和丙烷 300ppm5000ppm 丁烷 5000ppm20200ppm 甲烷 300ppm5000ppm 氢气 100ppm2020ppm 酒精 α(3000/1000) 异丁烷 浓度斜率 ≤ 标准工作条件 温度： 20℃ 177。 2 ℃ Vc:177。 相对湿度： 65%177。 5% Vh: 177。 预热时间 不超过 1小时 A/D 转换器 ADC0809 是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D符号 参数名称 技术条件 备注 Vc 回路电压 ≤15V AC or DC VH 加热电压 177。 V AC or DC RL 负载电阻 可调 1 RH 加热电阻 31Ω177。 3Ω 室温 PH 加热功耗 ≤900mW 符号 参数名称 技术条件 备注 Tao 使用温度 10℃ 50℃ Tas 储存温度 20℃ 70℃ RH 相对湿度 小于 95%RH O2 氧气浓度 21%(标准条件 ) 氧气浓度 会影响灵敏度特性 最小值大于２％ 河北科技师范学院 2020 届本科毕业设计 11 转换器。 其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8 路模拟输入信 号中的一个进行 A/D 转换。 是目前国内应用最广泛的 8 位通用 A/D 芯片。 （ 1） 主要特性 ① 8 路输入通道， 8 位 A/D 转换器，即分辨率为 8 位。 ② 具有转换起停控制端。 ③ 转换时间为 100μs(时钟为 640kHz 时 )， 130μs（时钟为 500kHz 时）。 ④ 单个 +5V 电源供电。 ⑤ 模拟输入电压范围 0～ +5V，不需零点和满刻度校准。 ⑥ 工作温度范围为 40～ +85 摄氏度。 ⑦ 低功耗，约 15mW。 （ 2） 内部结构 ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A/D 转换器，它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、 8 位开关树型 A/D 转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 内部结构如图 7 所示。 图 7 ADC0809 内部框图 （ 3） 外部特性（引脚功能） ① ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装。 ADC0809 引脚图如下图 8所示。 下面说明各引脚功能。 ② IN0～ IN7： 8 路模拟量输入端。 ③ 21～ 28： 8 位数字量输出端。 ④ ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址 输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路 河北科技师范学院 2020 届本科毕业设计 12 ⑤ ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 ⑥ START： A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少 100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D 转换）。 ⑦ EOC： A/D 转换结束信号，输出，当 A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 ⑧ OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。 当 A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 ⑨ CLK：时钟脉冲输入端。 要求时钟频率不高 于 640KHZ。 ⑩ REF（ +）、 REF（ ）：基准电压。 ○11 Vcc：电源，单一 +5V。 ○12 GND：地。 2376 5184U?C A 3 11T2376 5184U?C A 3 11TI N 026m s b2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10 图 8 ADC0809 引脚图 数码管驱动芯片 ICM7218A ICM7218A 是 INTERSIL公司生产的一种性能价格比较高的通用 8 位 LED 数码管驱动电路 , 28 脚双列封装 ,是一种多功能 LED 数码管驱动芯片 ,可与多种单片机接口使用。 ICM7218A 的输出可直接驱动 LED 显示器 ,不需外接驱动电路 ,工作电压为 +5V,其构成的显示电路结构简单 ,使用方便。 同样由单片机向 ICM7218A 写控制字及数据，编程部分像给外部 RAM 写数据一样简单。 ICM7218A 芯片具有典型的 8 位并行数据接口，显示数据和控制字都是通过这 8 位河北科技师范学院 2020 届本科毕业设计 13 数据接口输入的。 当 MODE=“ 1”，送入的是控制寄字；当 MODE=“ 0”，八位显示数据通过 ID0～ ID7 写入。 此时 ,该器件采用数据串操作方式 ,这里的串操作是指八个数据连续依次写入 ICM7218A的 RAM , 第八个以后的任何数据均无效 , 当 8位数据全写完毕时 , LED 才被驱动显示 ,否则 LED 全灭。 ICM7218A 以动态扫描显示方式向段显示驱动器和位控驱动器发出控制信号，直到下一个控制字写入前，不停地进行动态显示工作。 当要更改显示数据时，首先要写入控制字节，接着按顺序写入 8 个要显示的数据即可。 ICM7218A 芯片有两种译码方式：十六进制译码和十进制译码，由控制字决定。 ICM7218A 有如下特点： (1) 可同时驱动 8 位 L ED 数码管。 (2) 单 + 5V 供电 ,电压降到 2V 时数据不丢失。 (3) 无需外加限流电阻和时钟。 (4) 编程容易 ,占用微处理 器时间少。 (5) 有低功耗工作状态 ,功耗仅 10μ A 左右。 (6) 体积小 ,不发热。 其引脚图内部框图如下图 图 10 所示 ,引脚功能如下表 5。 图 9 ICM7218A 引脚图 图 10 ICM7218A 内部框图 河北科技师范学院 2020 届本科毕业设计 14 表 5 ICM7218A 引脚功能 信号放大电路 传感器输出信号一般比较微弱，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，满足单片机对输入信号的要求。 本系统采用的半导体气体传感器属于电阻型，因此只需串联一个参考电阻，再经过一个放大电路即可发送给 ADC 采集。 由于系统采用的是单极性供电， 所以采用同相比例放大电路，可以减少硬件开销；反之，如果采用反相放大，则一般需要利用双极性供电，这就需要系统额外的利用变压芯片产生一个负压，这显然 会造成浪费。 常见的运算放大器中， LM324 价格低廉、使用简单等优点比较突出，所以本设计中的前置放大电路采用 LM324 作为电路的运算放大器。 LM324 是单片高增益四运算放大器，可在较宽电压范围内的单电源 或双电源下工作，其电源电流很小且与电源电压无关，四个运放一致性好；其输入偏流电阻是温度补偿的，也不需外接频率补偿，可做到输出电平与数字电路兼容。 下面详细介绍 运算放大电路： 如图 1。