變電站煙霧監(jiān)測與報警器的設計畢業(yè)論文

1、目 錄引言11 緒論11.1 課題背景11.2 煙霧報警器的概述21.3 課題研究的目的及意義31.4 現(xiàn)狀及特點31.5 發(fā)展趨勢31.6 系統(tǒng)的設計任務42 變電站煙霧檢測報警器的方案設計42.1 設計要求42.2 煙霧檢測報警器設計思路42.3 設計方案52.3.1方案一62.3.2方案二72.3.3方案三72.3.4方案的確定72.4 煙霧傳感器的選型82.4.1煙霧傳感器介紹82.4.2煙霧傳感器的選定102.4.3 mq-2型煙霧傳感器的相關介紹112.5 煙霧檢測報警器具體設計方案132.5.2煙霧檢測報警器系統(tǒng)三大部分142.5.3煙霧檢測報警器的結構152.5.4煙霧檢測報警

2、器的功能163 煙霧檢測報警器的硬件模塊設計163.1 煙霧檢測報警器系統(tǒng)模塊設計163.1.1氣體濃度檢測模塊163.1.2主控模塊173.1.3外圍報警模塊213.2 煙霧檢測報警器硬件電路的設計與分析213.2.1系統(tǒng)電源的設計223.2.2信號采集放大電路的設計243.2.3 a/d轉換電路的設計253.2.4狀態(tài)指示燈電路的設計303.2.5液晶顯示電路的設計303.2.6蜂鳴器報警電路的設計323.2.7串口通信電路的設計324 變電站煙霧檢測報警器的軟件設計364.1 at89s51單片機調(diào)試及開發(fā)工具364.2 煙霧檢測報警器軟件流程及設計375 實驗誤差分析416 實驗調(diào)試4

3、16.1 硬件調(diào)試416.2 軟件調(diào)試426.3 調(diào)試結果427 結 論42謝辭44參考文獻45附錄46附錄1 硬件電路圖46附錄2 pcb電路圖47附錄3 仿真圖.48附錄4 單片機程序設計清單.49引言當今，單片微型計算機技術迅猛發(fā)展，由單片機技術開發(fā)的智能化測控設備和產(chǎn)品廣泛應用到各個領域，單片機技術產(chǎn)品和設備促進了生產(chǎn)技術水平的提高。而在變電站的火災煙霧故障監(jiān)測報警系統(tǒng)正是單片機應用系統(tǒng)中的一種。單片機應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件是指單片機擴展的存儲器、輸入輸出設備以及各種實現(xiàn)單片機系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關的外圍電路芯片或部件；軟件是指單片機應用系統(tǒng)實現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程

4、序和管理程序。只有系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，才可能組成高性能的單片機應用系統(tǒng)。在單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進行軟、硬件設計，以提高工作效率。單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程一般包括系統(tǒng)的總體設計、硬件設計、軟件設計和系統(tǒng)調(diào)試幾個階段。這幾個系統(tǒng)開發(fā)階段并不是相互獨立、各自進行的，而應根據(jù)開發(fā)的實際需要，相互協(xié)調(diào)，交叉、有機的進行。實現(xiàn)氣體濃度檢測離不開高性能的氣體傳感器。從廣義上講，傳感器就是能感受外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉換成可用信號的裝置；狹義上講，傳感器就是能將外界信息轉換成電信號的裝置。隨著新技術和自動化的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，一切現(xiàn)代化儀

5、器、設備幾乎都離不開傳感器。在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是自動化生產(chǎn)過程中，用各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，如溫度、壓力、流量、ph值等，以便使設備工作在最佳狀態(tài)，產(chǎn)品達到最好的質量。此次設計中所利用到的氣體傳感器就是要測量煙霧濃度的動態(tài)信號，并且利用數(shù)模轉換芯片將濃度值轉換為數(shù)字值，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的檢測與報警功能，實現(xiàn)智能控制。本文的變電站煙霧監(jiān)測報警系統(tǒng)就是單片機應用系統(tǒng)的一種典型應用，要求能夠檢測煙霧濃度，并且在氣體濃度超過給定值時能實時報警。由于火災是變電站以及礦工企業(yè)常見事故，給人們生命財產(chǎn)安全帶來了極大的危害。為了能減少事故的發(fā)生，提醒人們注意，迫切地需要煙霧監(jiān)測報警系統(tǒng)。隨著電

6、子技術與計算機技術的發(fā)展，面對各種檢測對象和大量的測試點，需要利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機或微型計算機進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時檢測。而此時采用單片機來實現(xiàn)煙霧監(jiān)測報警系統(tǒng)不僅具有采集控制方便、簡單、靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高采集點的技術指標，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次三路檢測系統(tǒng)正是把adc0809與at89s51單片機有機的結合起來，也符合了本設計的要求。1 緒論1.1 課題背景隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力應用更加普遍，變電站在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著不可或缺的作用，因此變電站的火災報警防范系統(tǒng)顯得尤為重要，現(xiàn)代火災報警系統(tǒng)向著更加智能化的方向發(fā)展。煙霧檢測報警裝置

7、就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實現(xiàn)火災防范的。我國的火災自動報警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災報警系統(tǒng)的研發(fā)。對于變電站的火災報警防御系統(tǒng)要求更高，在變電站必須利用具有可靠性高、實時性好的火災自動報警與消防系統(tǒng)。1.2 煙霧報警器的概述火災自動報警系統(tǒng)，一般由火災探測器、區(qū)域報警器和集中報警器組成；也可以根據(jù)工程的要求同各種滅火設施和通訊裝置聯(lián)動，以形成中心控制系統(tǒng)。即由自動報警、自動滅火、安全疏散誘導、系統(tǒng)過程顯示、消防檔案管理等組成一個完整的消防控制系統(tǒng)?；馂奶綔y器是探測火災的儀器，由于

8、在火災發(fā)生的階段，將伴隨產(chǎn)生煙霧、高溫度火光。這些煙、熱和光可以通過探測器轉變?yōu)殡娦盘枅缶蚴棺詣訙缁鹣到y(tǒng)啟動，及時撲滅火災。區(qū)域報警器能將所在樓層之探測器發(fā)出的信號轉換為聲光報警，并在屏幕上顯示出火災的房間號；同時還能監(jiān)視若干樓層的集中報警器（如果監(jiān)視整個大樓的則設于消防控制中心）輸出信號或控制自動滅火系統(tǒng)。集中報警是將接收到的信號以聲光方式顯示出來，其屏幕上也具體顯示出著火的樓層和房間號，機上停走的時鐘記錄下首次報警時間性，利用本機專用電話，還可迅速發(fā)出指示和向消防隊報警。此外，也可以控制有關的滅火系統(tǒng)或將火災信號傳輸給消防控制室。首先我們應對國家標準規(guī)定的煙霧報警器的種類有所了解。煙霧報

9、警器可分為可燃氣體檢漏儀（簡稱“檢漏儀”）,可燃氣體報警控制器（簡稱“控制器”）、可燃氣體探測器（簡稱“探測器”）、家用可燃氣體報警器（簡稱“報警器”）四大系列產(chǎn)品。報警器可發(fā)出聲光報警，或同時伴有數(shù)字顯示，同時聯(lián)動外部設備。煙霧報警器的核心是氣體傳感器，俗稱“電子鼻”。當氣體傳感器遇到煙霧時，傳感器電阻隨燃氣濃度而變化，隨之產(chǎn)生電信號，供煙霧報警器后級線路處理。經(jīng)過電子線路處理變成濃度成比例變化的電壓信號，由線性電路加以補償，使信號線性化，經(jīng)微機處理、邏輯分析，輸出各種控制信號，即當煙霧濃度達到報警設定值時，煙霧報警器發(fā)出聲光報警信號并可顯示煙霧濃度或啟動外部聯(lián)運設備（如排風扇、電磁閥）。選

10、擇一款優(yōu)質的煙霧報警器，首先要選擇質量過關的傳感器。質量不過關的傳感器，一般16個月性能就下降，因而失去報警器的安全性，出現(xiàn)不報警或誤報警現(xiàn)象，而一種好的傳感器可連續(xù)使用十幾年，特性也不會有什么變化。但是，報警器中的其它電子元件的壽命都是有限，先進國家也規(guī)定燃氣報警器的有效期最多為五年。報警器都存在著檢測誤差，只有誤差降低在5%以內(nèi)這個報警器才符合使用要求。這就要求了煙霧傳感器性能必須符合這個條件，高精度的傳感器是系統(tǒng)的靈魂。氣體傳感器受濕度、溫度的影響較大，在條件需要的時候應該采用溫度、濕度補償來提高測量精度。1.3 課題研究的目的及意義火災對變電站的影響很大，因此設計出性能更加可靠，經(jīng)濟實

11、惠的變電站煙霧監(jiān)測報警系統(tǒng)已成為市場的需要。目前，現(xiàn)有煙霧檢測儀器主要是面對工礦企業(yè)或公共場所的檢測，價格高昂，本次設計的優(yōu)點在于：（1）成本低廉并能對煙霧準確報警。（2）該產(chǎn)品無需專業(yè)人員操作，只要放在合適位置，通電即可，連續(xù)使用、方便簡捷。（3）能有效檢測煙霧濃度，觀察更加直觀，控制更加方便。（4）能有效防止誤動作，可靠性強。（5）聲光報警，更能引起人們的注意，觀察直觀。1.4 現(xiàn)狀及特點消防報警產(chǎn)品是一個系列產(chǎn)品，包括火災探測設備、信息傳輸設備、報警分析控制器、消防控制聯(lián)動。是物理傳感技術、自動控制、計算機技術、數(shù)據(jù)傳輸和管理、智能樓宇等技術的綜合集成，屬于高新技術。依托中國多年的基本建

12、設的發(fā)展，這個行業(yè)也得到發(fā)展，具備了和國外知名企業(yè)抗衡的能力。在目前中國許多冠名以高新技術的行業(yè)中，中國企業(yè)大多做的是下游的制造和服務，分取極少一部分的利潤，象消防報警產(chǎn)品那樣又擁有自我知識產(chǎn)權，又擁有大量市場的行業(yè)其實是很少的。在消防報警產(chǎn)品的技術含量上，國內(nèi)產(chǎn)品和國外產(chǎn)品差距不是很大，許多指標已經(jīng)超越，存在的問題是：類似于國外消防報警產(chǎn)品的大批量規(guī)?；纳a(chǎn)才剛起步，有待于積累經(jīng)驗和技術；也因此在產(chǎn)品一致性和長期穩(wěn)定性上有一些差距；國內(nèi)正在形成權重的大型企業(yè)和集團，這樣可以帶領國內(nèi)的各家企業(yè)去沖擊海外市場，并最終占領海外的消防報警市場。1.5 發(fā)展趨勢二十多年前，中國的消防報警產(chǎn)品剛剛起步

13、，無論產(chǎn)品技術含量、產(chǎn)品系列完整性、使用性，還是社會影響程度都是相當?shù)偷摹獾漠a(chǎn)品和品牌一統(tǒng)天下，占領中國的大部分市場。由于中國的建設正在飛速發(fā)展，市場大的驚人，難道這由中國發(fā)展帶來的成果只能由外國企業(yè)來瓜分？可幸的是中國企業(yè)抓住了機遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國家的科研院所，后是一批國營企業(yè)、民營企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國內(nèi)的技術和管理精英，花了十多年時間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國際水平，并且奪回了大部分國內(nèi)市場，使得現(xiàn)在大多國外產(chǎn)品只有招架之功，這是典型的自力更生，走自己的路。當然目前而言，我們基本占據(jù)的是國內(nèi)市場，對外還剛啟動。中國企業(yè)正虎視眈眈，準備進軍海外市

14、場6。1.6 系統(tǒng)的設計任務本文利用單片機電路制作變電轉火災煙霧故障監(jiān)測報警系統(tǒng)。設計過程中關鍵的兩個部分：系統(tǒng)硬件的設計和控制軟件的編寫。這也是在設計過程中需要解決的關鍵的問題。（1）硬件任務單片機變電站火災煙霧故障監(jiān)測報警系統(tǒng)的硬件主要有3大部分，即濃度檢測和顯示模塊、主控模塊和報警模塊。濃度檢測模塊主要由半導體氣體傳感器mq-2和adc0809組成，它們是整個系統(tǒng)中關鍵的元件；顯示部分由lcd1602組成。主控模塊由單片機及其相關軟件組成，由程序對單片機進行控制。報警模塊主要由發(fā)光二極管和蜂鳴器等組成，這個模塊是在濃度超過報警限的時候進行報警處理。硬件的設計需要單片機、模電及其數(shù)電的相關

15、知識。在解決這一問題的過程中，需要查閱大量資料，結合所學知識，向老師獲取幫助。（2）軟件任務它的軟件設計主要包括主程序和中斷處理兩大部分：主程序要完成i/o口，定時器的初始化及對中斷輸入的設定，然后延時使傳感器進入穩(wěn)定工作狀態(tài)，等待定時器的中斷；中斷處理程序根據(jù)具體情況需要有相應的子程序。要對程序進行多次調(diào)試，分塊編程。對各個子程序塊所解決的問題要相當明確。最后在制作完成硬件電路板后要調(diào)試出設計要求的功能。2 變電站煙霧檢測報警器的方案設計系統(tǒng)設計就是根據(jù)題目的要求而對硬件和軟件進行規(guī)劃，并選擇最合適的硬件電路和軟件程序來達到目的。硬件設計是通過對設計要求的分析，對各種元器件的了解，而得出分立

16、元件與集成塊的某些連接方法，以達到設計的功能要求。并且把這些元器件焊接在一塊電路板上。它包括對各種元器件的功能和接法的了解，以及對各種元器件的選擇和設計方案的選擇。軟件設計是分析設計的硬件用程序實現(xiàn)其功能，并且調(diào)試優(yōu)化產(chǎn)品功能。2.1 設計要求設計的監(jiān)測報警系統(tǒng)應實現(xiàn)如下功能：系統(tǒng)能檢測三個不同位置的煙霧濃度，把檢測到的信號送單片機處理，處理過的數(shù)據(jù)送顯示器顯示，在煙霧濃度達到設置值時系統(tǒng)啟動聲光報警，實現(xiàn)串口通信功能。2.2 煙霧檢測報警器設計思路本設計擬按以下思路展開研究：（1）根據(jù)該設計要實現(xiàn)的基本功能，設計大致應該分為信號采集放大，信號處理控制，系統(tǒng)報警三個部分。信號采集部分即通過氣體

17、傳感器檢測氣體濃度，將這種變化量轉化成電壓模擬量的變化，然后通過運放進行必要的放大。信號處理部分是將采集到的模擬信號轉換成數(shù)字信號，送入控制器進行處理，并將處理過的信號送顯示器顯示。系統(tǒng)報警部分是通過預定控制方式并利用蜂鳴器和發(fā)光二極管報警實現(xiàn)系統(tǒng)的準確操作。（2）依據(jù)上面所說的思路，得到如下一些基本的結論：信號采集部分為了能準確采集到氣體濃度的變化應選用半導體氣體傳感器，為使其有效的檢測煙霧濃度，采用電阻型半導體氣體傳感器；而放大部分使用運放進行放大。信號處理部分為了實現(xiàn)精確控制，采用單片機較為合適。將模擬信號送a/d模塊進行模數(shù)轉換，然后送到單片機，經(jīng)過處理后送顯示器顯示。系統(tǒng)設置報警部分

18、可以考慮采用蜂鳴器和發(fā)光二極管報警根據(jù)對上面設計系統(tǒng)的分析，我們得到該設計思想框圖如下圖2-1所示：圖2-1 思想框圖將上述設計思想結合設計要求總結為：單片機電路制作變電站火災煙霧故障監(jiān)測報警系統(tǒng)對三個不同位置的煙霧濃度進行監(jiān)測；煙霧信號采集電路一般由電阻型半導體氣體傳感器和模擬放大電路組成，將煙霧信號轉化為模擬的電信號。采集到的信號送入a/d模塊，將模擬信號轉換成單片機可識別的數(shù)字信號后送入單片機。單片機對該數(shù)字信號進行處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析比較，是否大于或等于某個預設值(也就是報警限)，如果大于則啟動報警電路發(fā)出報警聲音，反之則為正常狀態(tài)。為方便檢測與監(jiān)控，使儀器測試人員能夠直觀地

19、觀察到環(huán)境中的煙霧濃度值，可將濃度值送到顯示屏中。為使報警裝置更加完善，可以在聲音報警基礎上，加入光報警，光信號可以引起工作人員注意，彌補嘈雜環(huán)境中聲音報警的局限。以上是根據(jù)報警器應具備的功能，提出的整體設計思路。煙霧傳感器及單片機是可燃煙霧檢測報警器的兩大核心，根據(jù)報警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟的煙霧傳感器及單片機芯片是至關重要的。2.3 設計方案2.3.1方案一采用單個普通傳感器檢測煙霧濃度，將檢測的到濃度信號送入a/d芯片中進行模數(shù)轉換，利用at89s51單片機控制蜂鳴器進行聲音報警以及將氣體傳感器檢測到的濃度值在液晶顯示器上顯示出來。分析：此設計雖然簡單，但是存在著嚴重的問題。

20、采用單個傳感器檢測煙霧濃度是不合適的。氣體傳感器所測量的值經(jīng)常會發(fā)生變化。在一段短時間內(nèi)可能很穩(wěn)定，而在一段較長時間內(nèi)則可能有緩慢起伏，或呈周期性的脈動變化，甚至出現(xiàn)突變的尖峰。氣體傳感器主要通過兩個基本特性-靜態(tài)特性和動態(tài)特性來反映傳感器的這種變動性。靜態(tài)特性通常反映在靈敏度上。所謂的靈敏度，是指在靜態(tài)工作條件下，其單位輸入所產(chǎn)生的輸出，用s表示。如式（1）： （1）動態(tài)特性是煙霧傳感器的特有問題，反映煙霧傳感器對隨時間變化的輸入響應特性。動態(tài)特性好的煙霧傳感器，其輸出特性曲線隨時間變化很小。動態(tài)特性的輸入與輸出關系不是一個常數(shù)，而是時間的函數(shù)，隨時間的變化而變化，因此常用傳遞函數(shù)表征。如式

21、（2）： （2）此可見，煙霧傳感器的輸入和輸出關系并非簡單的線性或曲線關系，要對煙霧傳感器建立一個準確的溫度修正數(shù)學模型是很困難的。通常應用時，都忽略煙霧傳感器的動態(tài)特性，根據(jù)其靜態(tài)溫度響應靈敏度，采取一定的措施對其進行補償。如通過溫度傳感器測出環(huán)境的溫度，對煙霧傳感器的輸出特性曲線進行修正；或者直接對傳感器進行硬件補償。煙霧傳感器特性總是會受到環(huán)境溫度、濕度的影響而變化，煙霧報警器要能夠有效實現(xiàn)對環(huán)境氣氛的監(jiān)控，有效避免誤報、漏報，提高測量的準確性，必須對煙霧傳感器進行有效的溫、濕度補償和修正。本設計主要考慮如何有效實現(xiàn)傳感器的溫度補償。傳統(tǒng)補償方式一般有硬件補償和軟件補償兩種。所謂硬件補償

22、是指直接使用溫度傳感器在電路中對氣體傳感器進行補償，這種方式雖然簡單，但只有在溫度傳感器和氣體傳感器的溫度特性一致時，才能很好地補償；很難實現(xiàn)寬范圍的氣體傳感器和溫度傳感器的特性匹配。軟件補償方式通過傳感器的溫度特性曲線擬合進行算法補償，這種方式是以一定的特性曲線作為基礎，對不同的工作環(huán)境和不同傳感器的溫度特性，用算法處理和查表修正以得到不同的補償效果。該方式較為復雜，對特性離散的傳感器，擬合效果差。為了解決這個問題，提出采用雙傳感器補償方式，具體來說就是選用兩個特性一致（實際上只能做到非常接近）的氣體傳感器來實現(xiàn)補償，把其中一個氣體傳感器a密封代替溫度傳感器，對另一氣體傳感器b進行補償。這樣

23、的補償方式，不僅能較好地擬合氣體傳感器的靜態(tài)溫度特性，而且對傳感器的動態(tài)溫度響應也能同步實現(xiàn)補償。由于方案一傳感器測量精度不高，所以不予采納。2.3.2方案二采用普通雙傳感器，采用相互補償?shù)姆椒z測房間氣體濃度，將檢測的到濃度信號送入a/d芯片中進行模數(shù)轉換，利用at89s51單片機控制聲音報警以及將氣體傳感器檢測到的濃度值在顯示器顯示出來。分析：此設計方法雖然解決了傳感器檢測氣體濃度時溫度和濕度對測量值的影響，但是，在實際制作的過程中，需要利用的核心控制芯片必須最少具有4路8位a/d口，氣體和溫度敏感信號直接由a/d口采集后，進行一定的算法修正和軟件補償。由于本課題要求采用四路巡回檢測，如果

24、采用本方案那么就需要8個特性相同的半導體氣體傳感器（4個密封檢測氣體濃度，另外4個做補償），為了達到更好的溫度修正效果，往往需要傳感器廠家的配合，在生產(chǎn)時對傳感器進行成對生產(chǎn)，以保證傳感器特性的一致性。并且主控制芯片采用常規(guī)的adc0809和單片機并不支持，且制作硬件極其復雜，系統(tǒng)整體設計體積過大、功耗高、成本太高。單單采用此種方法并不能更好的提高測量性能，還需要加以軟件補償。由于采用此方案制作硬件極其復雜，系統(tǒng)整體設計體積過大、功耗高、成本太高，所以不予采納。2.3.3方案三采用高性能半導體氣體傳感器，采用三路傳感器檢測不同地方的煙霧濃度，將檢測的到濃度信號送入a/d芯片中進行模-數(shù)轉換，利

25、用at89s51單片機控制聲光報警，并且將氣體傳感器檢測到的濃度值在lcd顯示器上顯示出來，并且實現(xiàn)串口通信。分析：選用此方法設計電路不僅解決了溫度、濕度的影響，并且簡化了設計電路，降低了成本，采用此種方法設計主體電路。具體電路設計將在下文中給出。在下節(jié)將具體介紹煙霧傳感器的選型問題2.3.4方案的確定現(xiàn)今半導體氣體傳感器技術的不斷提高，使得在應用此類傳感器時不必采用溫度、濕度補償，極大的簡化了電路和降低了成本。鑒于對以上三個方案的對比分析，方案三最符合設計要求，所以我選擇使用方案三來設計本次畢業(yè)設計的主體電路。2.4 煙霧傳感器的選型 煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體

26、在空氣中的含量(即濃度)轉化成電壓或者電流信號，通過a/d轉換電路將模擬量轉換成數(shù)字量后送到單片機，進而由單片機完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報警控制等工作。傳感器作為煙霧檢測報警器的信號采集部分，是儀表的核心組成部分之一。由此可見，傳感器的選型是非常重要的。2.4.1煙霧傳感器介紹 (1)煙霧傳感器的分類： 煙霧傳感器種類繁多，從檢測原理上可以分為三大類： (a)利用物理化學性質的煙霧傳感器：如半導體煙霧傳感器、接觸燃 燒煙霧傳感器等。 (b)利用物理性質的煙霧傳感器：如熱導煙霧傳感器、光干涉煙霧傳 感器、紅外傳感器等。 (c)利用電化學性質的煙霧傳感器：如電流型煙霧傳感器、電勢型氣 體傳感器等。

27、 (2) 煙霧傳感器應滿足的基本條件：一個煙霧傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。但是，任何一個完整的煙霧傳感器都必須具備以下條件： (a)能選擇性地檢測某種單一煙霧，而對共存的其它煙霧不響應或低 響應； (b)對被測煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的煙霧 濃度；(c)對檢測信號響應速度快，重復性好；(d)長期工作穩(wěn)定性好； (e)使用壽命長； (f)制造成本低，使用與維護方便。 (3)常見煙霧傳感器簡介：下面對工業(yè)上常用的幾種煙霧傳感器作簡單介紹。 (a)半導體煙霧傳感器半導體煙霧傳感器包括用氧化物半導體陶瓷材料作為敏

28、感體制作的煙霧傳感器，以及用單晶半導體器件制作的煙霧傳感器。自1962年半導體金屬氧化物煙霧傳感器問世以來，由于具有靈敏度高、響應快、輸出信號強、耐久性強、結構簡單、價格便宜等諸多優(yōu)點，得到了廣泛的應用。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的煙霧傳感器之一。按照敏感機理分類，可分為電阻型和非電阻型。 (b)固體電解質煙霧傳感器 固體電解質煙霧傳感器使用固體電解質氣敏材料作為氣敏元件，其原理是利用氣敏材料在通過煙霧時產(chǎn)生電阻，測量其形成電動勢從而測量氣體濃度。由于這種傳感器電導率高，靈敏度和選擇性好，因而得到了廣 泛的應用，幾乎打入了石化、環(huán)保、礦業(yè)等各個領域，其產(chǎn)量僅次于半導體煙霧傳感器的一

29、類傳感器。但這種傳感器制造成本高，檢測煙霧范圍有限，在檢測環(huán)境污染領域中有優(yōu)勢。 (c)接觸燃燒式傳感器 當易燃煙霧接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時會發(fā)生氧化反應而燃燒，故得名接觸燃燒式傳感器。接觸燃燒式煙霧傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲(也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層)，使用時將鉑絲通電，保持300c400c的高溫，此時若與煙霧接觸，煙霧就會在稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升；通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道煙霧的濃度。 (d)高分子煙霧傳感器 利用高分子氣敏材料制作的煙霧傳感器近年來得到很大的發(fā)展。高分子氣敏材料在遇到特定煙霧時，其電阻、介電常數(shù)、材

30、料表面聲波傳播速 度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。高分子氣敏材料由于具有易操 作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價格低廉、易與微結構傳感器和聲表面波器件相結合，在毒性煙霧和食品鮮度等方面的檢測中具有重要作用。高分子煙霧傳感器具有對特定煙霧分子靈敏度高，選擇性好，且結構簡單，能在常溫下使用，可以彌補其它煙霧傳感器的不足。 (e)電化學傳感器 電化學傳感器由膜電極和電解液封裝而成。煙霧濃度信號將電解液分解成陰陽帶電離子，通過電極將信號傳出。它的優(yōu)點是：反映速度快、準確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測，但壽命較短(大約兩年)。它主要適用于毒性煙霧檢測。目前國際上絕大部分毒氣檢測采用該類型傳感器。 (f)熱

31、傳導傳感器 熱傳導傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結構形式，但是測量原理不同。它的測量原理是：將加熱后的鉑電阻線圈置于目標煙霧中，由于向目標煙霧傳送熱量造成溫度降低，引起電阻值變化，傳感器即測量電阻 值的變化情況。溫度的變化情況是目標煙霧熱傳導率的函數(shù)，而對于一種給定的煙霧或汽化物，熱傳導率是它固有的物理特性。 (g)紅外傳感器 紅外傳感器通常用兩束紅外光進行煙霧測量，主光束通過測量元件內(nèi)的目標煙霧，參考光束通過比較元件內(nèi)的參考煙霧。在測量和比較元件中，紅外射線被煙霧有選擇地吸收了。未吸收的紅外光由光電探測器測量，產(chǎn)生一個正比于目標煙霧濃度的差分信號。非擴散式紅外探測器ndir (non-d

32、ispersive ir )是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴散和損耗被記錄下來。 不同的煙霧吸收不同波長的ir，所以傳感器根據(jù)目標煙霧而調(diào)整，典型應用包括測量co和co2、冷凍劑煙霧和一些易燃氣。由于非碳氫化合物易燃煙霧(如氫)不吸收電磁譜中ir部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測量碳氫化合物，并具有最小的交叉靈敏度，而且不受其它煙霧的腐蝕以及高濃度目標煙霧的影響。 (4)常見煙霧傳感器可檢測煙霧種類：由于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不可能檢測所有的氣體，通常只能檢測某一種或兩種特定性質的煙霧。例如氧化物半導體煙霧傳感器主要檢測各種還原性煙霧，如co、h2、c2h5oh、c

33、h3oh等。固體電解質煙霧傳感器主要用于檢測無機煙霧，如o2、co2、h2、cl2、so2等。下表簡要列舉出已經(jīng)研究、開發(fā)的各類煙霧傳感器及其可檢測的氣體種類5。表2.1各種煙霧傳感器可檢測的煙霧種類傳感器種類c0co2 h2s nh3 hcnhcicoci2ci2 nox so2o2ch4c3h2h2h2o半導體氣體傳感器固體電解質傳感器接觸燃燒式傳感器電化學式傳感器高分子電解質氣體傳感器 注：好 不太好2.4.2煙霧傳感器的選定煙霧檢測報警器主要應用在石油、化工、冶金、油庫、液化氣站、變電站、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃煙霧泄漏的場所，根據(jù)報警器檢測煙霧種類的要求，一般選用接觸燃燒式煙霧傳感器和半

34、導體煙霧傳感器。使用接觸燃燒式傳感器，其探頭的阻緩及中毒，是不可避免的問題。 阻緩是當在煙霧與空氣的混合物中含有硫化氫等含硫物質的情況下，則有可能在無焰燃燒的同時，有些固態(tài)物質附著在催化元件表面，阻塞載體的微孔，從而引起響應緩慢反應滯緩，靈敏度降低。雖然將阻緩的傳感器再放回新鮮空氣環(huán)境中有得到某種程度的恢復的可能，但是如果長期暴露在這樣的環(huán)境中，其靈敏度會不斷下降，導致傳感器最終喪失檢測煙霧的能力。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質時，則傳感器將使催化元件產(chǎn)生不可逆轉的中毒，以致靈敏度很快就喪失。當懷疑檢測環(huán) 境中存在這些物質時，經(jīng)常對探頭進行標定，是必須且有效的辦法。 因此，經(jīng)常對傳感器

35、進行標定，是保證其準確性的必要的途徑。一般連續(xù)使用兩個月后應對傳感器進行量程校準，這種經(jīng)常性對傳感器的維護，無形中加大了工作人員的工作量，同時增加了報警器的維護成本。半導體煙霧傳感器包括用氧化物半導體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器以及用單晶半導體器件制作的煙霧傳感器，它具有靈敏度高，響應快、體積小、結構簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。半導體煙霧傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩(wěn)定性(使用壽命)4。 經(jīng)過對比上述兩種煙霧傳感器的應用特性，發(fā)現(xiàn)半導體煙霧傳感器的優(yōu)點更加突出：靈敏度高、響應快、抗干擾性好、使用方便、價格便宜，且不會發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護成

36、本較低等。因此，本設計采用半導體煙霧傳感器作為報警器煙霧信息采集部分的核心。而在眾多半導體氣體傳感器中，本設計選用mq-2型煙霧傳感器，這種型號的傳感器不但具備一般半導體煙霧傳感器靈敏度高、響應快、抗干擾能力強、壽命長等優(yōu)點，還有足夠的耐高溫，耐高濕的特性。下面介紹mq-2型煙霧傳感器的技術資料。2.4.3 mq-2型煙霧傳感器的相關介紹mq-2/mq-2s氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(sno2)。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。mq-2/mq-

37、2s氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器。1、靈敏性圖2-2是傳感器典型的靈敏度特性曲線。圖中縱坐標為傳感器的電阻比（rs/ro），橫坐標為氣體濃度。rs 表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值，ro 表示傳感器在1000ppm 氫氣中的電阻值，圖中所有測試都是在標準試驗條件下完成的。2、溫濕度的影響圖2-3是傳感器典型的溫度、濕度特性曲線。圖中縱坐標是傳感器的電阻比（rs/ro）。rs表示在含1000ppm 丙烷、不同溫/濕度下傳感器的電阻值，ro表示在含1000ppm 丙烷、20/65%

38、rh環(huán)境條件下傳感器的電阻值。3、結構外形mq-2/mq-2s氣敏元件的結構和外形如圖4所示(結構 a 或 b), 由微型al203陶瓷管、sno2 敏感層,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。圖2-2 mq-2/mq-2s氣體傳感器的靈敏度特性 圖2-3 mq-2/mq-2s氣體傳感器的溫度/濕度特性曲線圖2-4 mq-2/mq-2s氣敏元件的結構和外形4、 mq-2/mq-2s氣敏元件的規(guī)格mq-2/mq-2s氣敏元件的規(guī)格如表2-1所示：表2-2 m

39、q-2/mq-2s氣敏元件的規(guī)格2.5 煙霧檢測報警器具體設計方案 本設計屬于單片機應用系統(tǒng)。它是單片機在系統(tǒng)檢測方面的應用，是典型的嵌入式系統(tǒng)。通常將滿足海量高速數(shù)值計算的計算機稱為通用計算機系統(tǒng)；而把面向工控領域對象，嵌入到工控應用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應用的計算機稱之為嵌入式計算機系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種:工控機，通用cpu模塊，嵌入式微機處理，單片機。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：(1)面對控制對象。如傳感信號輸入、人機交互操作,伺服驅動等。(2)嵌入到工控應用系統(tǒng)中的結構形態(tài)。(3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運行的品質。(4)突出控制功能。如對外部信息的捕捉、對控制對象實時控制

40、和有突出控制功能的指令系統(tǒng)(i/o控制、位操作和轉移指令等)。單片機有惟一的專門為嵌入式應用系統(tǒng)設計的體系結構與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應用要求。單片機是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設計的單芯片形態(tài)應用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運行及非凡的控制品質等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。2.5.1煙霧檢測報警器工作原理 本論文中的煙霧檢測報警器以8051單片機為控制核心，采用mq-2型電阻式半導體傳感器采集煙霧信息。 首先，傳感器送來的煙霧濃度對應的微小的電壓信號經(jīng)過放大，轉化成較大的電壓信號送入adc0809進行模數(shù)轉換，將電壓信號轉換成數(shù)字信號，然后再送入單片

41、機；在8051單片機內(nèi)進行濃度比較，對數(shù)據(jù)進行線性化處理，最后，將實際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出報警限，當濃度處于正常狀態(tài)綠燈長亮，當煙霧濃度超出設定的限定值時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈亮。另外由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應越快，響應時間和恢復時間就越快。為提高響應時間，保證傳感器準確地、 穩(wěn)定地工作，報警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一個5v的電壓。與此同時通過max232與上位機通信。2.5.2煙霧檢測報警器系統(tǒng)三大部分單片機系統(tǒng)單片機單片機應用系統(tǒng)人機交互通道應用程序串行通信口后向通道前向通道圖2-3 單片機應用系統(tǒng)三個層次的關系單片機應用系統(tǒng)的結構分三個

42、層次。(1)單片機：通常指應用系統(tǒng)主處理機，即所選擇的單片機器件。(2)單片機系統(tǒng)：指按照單片機的技術要求和嵌入對象的資源要求而構成的基本系統(tǒng),如時鐘電路、復位電路和擴展存儲器等與單片機構成了單片機系統(tǒng)。(3)單片機應用系統(tǒng)：指能滿足嵌入對象要求的全部電路系統(tǒng)。在單片機系統(tǒng)的基礎上加上面向對象的接口電路，如前向通道、后向通道、人機交互通道(鍵盤、顯小器、打印機等)和串行通信口(rs232)以及應用程序等。單片機應用系統(tǒng)三個層次的關系如圖2-3所示。以此理解，單片機煙霧故障監(jiān)測報警系統(tǒng)同樣具有單片機應用系統(tǒng)的三個層次。其中以at89s51單片機為核心構成單片機系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，檢測信號進入單片機

43、進行運算處理，控制外圍電路。為了更好的理清設計思路，將整個系統(tǒng)細分為三部分加以設計說明。整個監(jiān)測報警系統(tǒng)由三個部分組成，分為三大模塊：濃度檢測模塊、主控模塊和外圍報警模塊。在本次設計中，使用的核心器件是at89s51單片機和mq-2型氣體傳感器。為了保證整個系統(tǒng)可靠的運行，設計中必須明確三大部分的實際聯(lián)系：以單片機為中心，其他各大模塊一一展開。其中，濃度檢測及顯示模塊所實現(xiàn)的功能是將煙霧濃度值轉換成為單片機能夠處理的數(shù)字信號，并且將濃度值顯示出來；主控模塊以單片機為主，對其他模塊的運行進行控制；外圍報警模塊是此系統(tǒng)的外圍電路，它的功能實現(xiàn)形式最人性化，體現(xiàn)了智能控制，在檢測到煙霧濃度超過設定值

44、時會啟動蜂鳴器報警。2.5.3煙霧檢測報警器的結構 為適應變電站和工業(yè)等場所對可燃性易爆煙霧安全性要求，設計的可燃性煙霧報警儀應不僅能在較寬的溫度范圍工作，而且應具有顯示可燃煙霧濃度、延時報警功能及可接計算機進行現(xiàn)場遠測等功能。其目標是在傳統(tǒng)的煙霧報警儀的基礎上，盡量提高準確性，降低成本，縮小體積。 圖2.4 可燃性氣體檢測報警器結構框圖報警器系統(tǒng)結構框圖如圖2.4所示，系統(tǒng)以單片機為核心，配合外圍電路共同完成信號采集、濃度顯示、狀態(tài)顯示、聲音報警等功能。系統(tǒng)應采用高性能的單片機，要求工作穩(wěn)定、測量精度高、通用性強、功耗低，保證報警器的精確性及可靠性，而且最好體積小，成本低，有利于減少報警器的

45、體積，降低報警器的成本。2.5.4煙霧檢測報警器的功能 (1)煙霧濃度顯示通過液晶屏顯示可燃煙霧的濃度值，便于檢測人員隨時觀測煙霧濃度。 (2)煙霧報警功能 當煙霧濃度處于報警限值之上，蜂鳴器開始報警，并且伴隨紅燈亮。因為人對聲光信號更為敏感，所以聲光變化更容易引起工作人員的注意。(3)與上位機通訊功能可以實現(xiàn)與計算機串口通訊，對報警器采取統(tǒng)一控制，以及便于采集和處理數(shù)據(jù)。 3 煙霧檢測報警器的硬件模塊設計根據(jù)第二章的介紹系統(tǒng)的硬件部分可以分成三個模塊來做，現(xiàn)在就先進行模塊設計部分，然后再具體介紹各部分硬件電路的設計。3 .1 煙霧檢測報警器系統(tǒng)模塊設計整個監(jiān)測報警系統(tǒng)由三個部分組成，分為三大

46、模塊：氣體濃度檢測模塊、主控模塊和報警模塊，下面依次介紹。3.1.1氣體濃度檢測模塊火災煙霧故障監(jiān)測報警系統(tǒng)采用三路不同地點煙霧檢測的方法，檢測器件采用mq-2型氣體傳感器檢測氣體濃度，檢測結果送入模/數(shù)芯片adc0809中進行模數(shù)轉換。前面在第二章第四節(jié)方案的設計中已經(jīng)介紹了mq-2型煙霧傳感器的具體資料，由于條件原因沒有買到mq-2型煙霧傳感器，所以根據(jù)其技術資料和規(guī)格，用變阻器來代替模擬mq-2煙霧傳感器，可以假設其在理想條件下不考慮溫度和濕度的影響，在mq-2中測得的煙霧濃度隨輸出電壓的變化而變化，根據(jù)圖濃度與電壓之間的變化關系，用變阻器來模擬mq-2煙霧傳感器。根據(jù)圖3-1，mq-2

47、型氣體傳感器單片機采集電壓值與煙霧濃度百分比線性化曲線，當煙霧濃度在0%到100%之間變化時電壓在0v到3.75v之間變化，所以讓變阻器的輸出電壓在0v到1.8v之間變化，經(jīng)過運放將電壓放大兩倍得到0v到3.75v之間變化的電壓送到adc0809進行模數(shù)轉換，將電壓信號轉換成數(shù)字信號最終由單片機處理顯示出濃度值。如圖3-2所示。圖3-1 mq-2型氣體傳感器單片機采集電壓值與煙霧濃度百分比線性化曲線圖3-2 用變阻器模擬的mq-2型半導體煙霧傳感器3.1.2主控模塊系統(tǒng)選用單片機控制，采用at89s51單片機。它的主要功能即接收adc0809芯片送來的數(shù)字信號，又可以通過對數(shù)字信號的處理來控制

48、外圍電路以及顯示電路。采集信號經(jīng)過adc0809處理后送單片機進行數(shù)據(jù)處理，處理后的信息將通過單片機控制，在lcd顯示器上顯示出來。下面來詳細介紹一下at89s51單片機1、at89s51單片機簡介at89s51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓,高性能cmos8位微處理器,俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中,atmel的at89s51是一種高效微控制器。at89s系列單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)

49、提供了一種靈活性高且價廉的方案。所以本設計我們選擇at89s51單片機作為控制器的核心芯片9。2、at89s51單片機的引腳定義及功能at89s51引腳圖如圖3-3所示，下面分別介紹其引腳。（1）主電源引腳vss，vccvss(20腳):接地。vcc(40腳):主電源+5v。（2）外接晶振引腳xtal1（19腳），xtal2(18腳)xtal1：在單片機內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個放大器構成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時，此引腳應接地。xtal2：在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。（3）輸入/輸出引腳p0，p1，

50、p2，p3p0.0p0.7(3932腳):p0是一個8位漏極開路型雙向i/o端口。在訪問片外存儲器時，它分時提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)，故這些i/o線有地址線/數(shù)據(jù)線之稱，簡寫為ad0ad7。在eprom編程時，從p0輸入指令字節(jié)，在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)(驗證時，要外接上拉電阻)。圖3-3 at89s51引腳功能圖表3-1 p3口的引腳功能引腳信號 控制信號說明p3.0rxd串行數(shù)據(jù)輸入p3.1txd串行數(shù)據(jù)輸出p3.2int0外部中斷0p3.3int1外部中斷1p3.4t0定時器0輸入p3.5t1定時器1輸入p3.6wr寫存儲器信號p3.7rd讀存儲器信號 pl.0p1.7(18腳)

51、:pl是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o端口。在eprom編程和驗證程序時，它輸入低8位地址。p2.0p2.7(2128腳):p2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o端口。在訪問片外存儲器時，它輸出高8位地址，即a8a15。在對eprom編程和驗證程序時，它輸入高8位地址。p3.0p3.7(1017腳):p3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o端口。在整個系統(tǒng)中，這8個引腳還具有專門的第二功能，在此，對p3口相應引腳用于控制信號時的情況如表3-1所示。（4）控制線（4條）rst：at89s51的復位信號輸入引腳，高電位工作，當要對芯片又時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上

52、的時間，at89s51便能完成系統(tǒng)復位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)。ale/prog：ale是英文address latch enable的縮寫，表示允許地址鎖存允許信號。當訪問外部存儲器時，ale信號負跳變來觸發(fā)外部的8位鎖存器(如74ls373)，將端口p0的地址總線(a0-a7)鎖存進入鎖存器中。在非訪問外部存儲器期間，ale引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的1/16，因此可以用來驅動其他外圍芯片的時鐘輸入。當問外部存儲器期間，將以1/12振蕩頻率輸出。ea/vpp：該引腳為低電平時，則讀取外部的程序代碼(存于外部eprom中)來執(zhí)行程序。因此在8031中，ea引

53、腳必須接低電位，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用at89s51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機時，此引腳接成高電平使程序運行時訪問內(nèi)部程序存儲器，當程序指針pc值超過片內(nèi)程序存儲器地址(如8051/8751/89c51的pc超過0fffh)時，將自動轉向外部程序存儲器繼續(xù)運行。psen：此為program store enable的縮寫。訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪問外部程序存儲器讀取指令碼時，每個機器周期產(chǎn)生二次psen信號。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令時，不產(chǎn)生psen信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時，亦不產(chǎn)生psen信號12。3、單片機的工作方式單片機的工作方式包括：復位方式，程序執(zhí)

54、行方式，單步執(zhí)行方式，掉電、節(jié)電方式以及eeprom編程和校驗方式。（1） 復位方式 rst引腳時復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，高電平的持續(xù)時間應該在24個時鐘周期以上，若時鐘頻率為6mhz,則復位信號至少應持續(xù)4us以上，才可以使單片機可靠復位。復位以后，內(nèi)部各寄存器狀態(tài)見表3-2:表3-2 內(nèi)部寄存器復位后狀態(tài)表寄存器復位后狀態(tài)寄存器復位后狀態(tài)pc 0000htcon00hacc 00htl000hpsw00hth000hsp07htl1 00hdptr0000hth100hp0p3ffhscon00hip*000000bsbuf不定ie0*000000bpcon 0*0000b

55、tmod00h復位后，程序計數(shù)器pc的值是0000h說明：at89s51單片機的程序起始位置是在內(nèi)存的0000h，也就是說程序的第一條指令必須存入內(nèi)存的0000h單元，程序才可能在復位后，直接運行。只要vcc上升時間不超過1ms，通過在vcc和rst引腳之間一個10uf電容，rst和vss引腳（即地）之間加一個10k的電阻，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即打開電源就可以自動復位。也可以進行手動復位，在vcc和rst引腳之間接一個按鍵，即可以實現(xiàn)手動復位。復位電路可以參考圖3-4：圖3-4 單片機復位電路（2）程序執(zhí)行方式 程序執(zhí)行方式是單片機的基本工作方式。所執(zhí)行的程序可以放在內(nèi)部rom、外部rom或者同時放在內(nèi)外rom中。若程序全部放在外部rom中（如對8031），則應使ea=0；否則，可令ea=1。由于復位后pc=0000h,所以程序的執(zhí)行總是從地址0000h開始的。但真正的程序一般不可能從0000h開始存放，因此，需要在0000h單元開始存放一條轉移指令，從而使程序跳轉到真正的程序入口地址。（3）單步執(zhí)行方式 單步執(zhí)行方式是使程序的執(zhí)行處在外加脈沖（通常用