畢業(yè)設(shè)計單片機(jī)煤氣報警器

1、目 錄摘 要iabstractii前 言iii第1章 緒 論11.1 課題背景11.2 燃?xì)鈭缶鞯母攀?1.3 課題研究的目的及意義21.4 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)2第2章系統(tǒng)方案設(shè)計42.1 設(shè)計要求42.2 設(shè)計思路42.3 設(shè)計方案52.3.1方案一52.3.2 方案二62.3.3方案三62.3.4 方案的確定72.4 系統(tǒng)方案組成72.4.1系統(tǒng)三大部分82.4.2系統(tǒng)框圖9第3章系統(tǒng)模塊設(shè)計103.1 氣體濃度檢測模塊103.2主控模塊103.3設(shè)置報警模塊14第4章硬件電路設(shè)計與分析154.1 系統(tǒng)電源的設(shè)計154.1.1 三端固定式集成穩(wěn)壓器154.1.2 +5v電源電路的設(shè)計164.2

2、 信號采集放大電路的設(shè)計174.2.1氣敏傳感元件特性174.2.2 信號采集放大電路的設(shè)計184.3 a/d轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計194.3.1 adc08096的介紹194.3.2 電路具體設(shè)計方法214.4 存儲器電路的設(shè)計224.5 顯示器電路的設(shè)計234.5.1顯示模塊lcd1602234.5.2 電路設(shè)計方法234.6 報警器電路的設(shè)計244.7 鍵盤電路的設(shè)計254.7.1 鍵盤的工作原理254.7.2 鍵盤的識別方法254.7.3 鍵盤的工作方式264.8 串口通信電路的設(shè)計274.8.1 rs-232標(biāo)準(zhǔn)274.8.2 接口信號229第5章軟件設(shè)計315.1 單片機(jī)編程3315.2

3、程序框圖和主要程序32第6章實驗調(diào)試356.1 硬件調(diào)試356.2 軟件調(diào)試356.3 調(diào)試結(jié)果35結(jié) 論36致 謝37參考文獻(xiàn)38附錄a39附錄b45附錄c48附錄d48哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文煤氣報警器摘 要全國燃?xì)庑袠I(yè)發(fā)展迅猛，液化氣、天然氣、煤制氣等城市燃?xì)庾鳛榍鍧嵞茉匆言诠ど虡I(yè)和城鎮(zhèn)居民用戶中得到廣泛應(yīng)用，特別是隨著“西氣東輸”工程的快速進(jìn)展，燃?xì)庑袠I(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。但是隨著燃?xì)獾膹V泛應(yīng)用，由于燃?xì)庑孤┧l(fā)的爆炸、中毒和火災(zāi)事故也時有發(fā)生，這在某種程度上增加了城市的不安全和不穩(wěn)定因素。為了使燃?xì)飧玫卦旄Ｓ诿?，造福于社會，減少并杜絕各種因燃?xì)庑孤┒l(fā)的爆炸及火災(zāi)事故，各燃

4、氣使用單位及居民用戶選擇一種適合的室內(nèi)煤氣泄露報警器實為必要之舉。燃?xì)鈭缶鞯暮诵氖菤怏w傳感器。當(dāng)氣體傳感器遇到燃?xì)鈺r，傳感器電阻隨燃?xì)鉂舛榷兓S之產(chǎn)生電信號，供燃?xì)鈭缶骱蠹壘€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(bǔ)償，使信號線性化，經(jīng)微機(jī)處理、邏輯分析，輸出各種控制信號，即當(dāng)燃?xì)鉂舛冗_(dá)到報警設(shè)定值時，燃?xì)鈭缶靼l(fā)出聲光報警信號并可顯示燃?xì)鉂舛然騿油獠柯?lián)運(yùn)設(shè)備。本文正是通過分析目前燃?xì)鈭缶鞯默F(xiàn)狀，設(shè)計制作室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)，保障人們的生命財產(chǎn)安全。關(guān)鍵詞 煤氣泄漏 煤氣報警gas alarmabstract the rapid development

5、of the national gas industry, liquefied gas, natural gas, coal gas and other city gas as a clean energy business and urban residents in users has been widely used, and gas industry has great potential. but with the extensive use of gas, due to gas leak caused an explosion, poisoning and fire acciden

6、ts have also occurred to some extent, increased the citys insecurity and instability. in order for gas to better benefit the people, the benefit of the community, to reduce and eliminate all due to gas leak caused the explosion and fire, the gas unit and residential customers use to select a suitabl

7、e indoor gas leak alarm is actually necessary move. gas sensor is the core of combustible gas. when the gas face gas sensor, the sensor resistance change with gas concentration, the resulting electrical signal for processing of combustible gas line after the class. after dealing with electronic circ

8、uit into a voltage proportional to the concentration change signal to be compensated by the linear circuit, the signal linearization, by computer processing, logical analysis, the output of various control signals, that is, when the gas concentration alarm set value , combustible gas audible alarm s

9、ignal can display gas concentration or start an external transport equipment. it is through this analysis of the current status of combustible gas, indoor design fault monitoring alarm system to protect peoples lives and property.keywords gas leak gas alarm前 言當(dāng)今，單片微型計算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，由單片機(jī)技術(shù)開發(fā)的智能化測控設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用

10、到各個領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。而室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)正是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一種。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件是指單片機(jī)擴(kuò)展的存儲器、輸入輸出設(shè)備以及各種實現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件；軟件是指單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序。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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計，以提高工作效率。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程一般包括系統(tǒng)的總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)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(dú)立、各自

11、進(jìn)行的，而應(yīng)根據(jù)開發(fā)的實際需要，相互協(xié)調(diào)，交叉、有機(jī)的進(jìn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換成電信號的裝置。隨著新技術(shù)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)代化儀器、設(shè)備幾乎都離不開傳感器18。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(shè)備工作在最佳狀態(tài)，產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。此次設(shè)計中所利用到的氣體傳感器就是要測量煙霧和煤氣濃度的動態(tài)信號，并且利用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將濃度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，

12、實現(xiàn)整個系統(tǒng)的檢測與報警功能，實現(xiàn)智能控制。本文的室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)就是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種典型應(yīng)用，要求能夠檢測煙霧和煤氣濃度，并且在氣體濃度超過給定值時能實時報警。由于煤氣中毒和火災(zāi)是家庭小區(qū)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，迫切地需要室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，面對各種檢測對象和大量的測試點(diǎn)，需要利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機(jī)或微型計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時檢測。而此時采用單片機(jī)來實現(xiàn)室內(nèi)故障監(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(diǎn)，而且可以大幅度提高采集點(diǎn)的技術(shù)

13、指標(biāo)，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次四路巡回檢測系統(tǒng)正是把a(bǔ)dc0809與at89s51單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來，也符合了本設(shè)計的要求。本人在此次設(shè)計中主要擔(dān)任了系統(tǒng)的硬件電路圖的設(shè)計、硬件的焊接和調(diào)試、軟件的設(shè)計、以及各個芯片資料查找與整理等工作。設(shè)計中超出了任務(wù)書所給的任務(wù)，提出了本室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用方案。iii第1章 緒 論1.1 課題背景隨著國家經(jīng)濟(jì)的提高，現(xiàn)代化、智能化的多功能建筑越來越多，對建筑的防火安全設(shè)計要求也愈來愈高。近年來，全國燃?xì)庑袠I(yè)發(fā)展迅猛，液化氣、天然氣、煤制氣等城市燃?xì)庾鳛榍鍧嵞茉匆言诠ど虡I(yè)和城鎮(zhèn)居民用戶中得到廣泛應(yīng)用，特別是隨著“西氣東輸”工程的快速

14、進(jìn)展，燃?xì)庑袠I(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｒ浴拔鳉鈻|輸”工程為開端的大規(guī)模天然氣利用工程的實施，意味我國城市燃?xì)鈱⒋筇げ降剡M(jìn)入“天然氣時代”。我國天然氣市場將迎來一個千載難逢的機(jī)會，城市燃?xì)庑枨蟮闹饕鲩L點(diǎn)將體現(xiàn)在天然氣上。2000年黨中央國務(wù)院提出“西部大開發(fā)”的重大戰(zhàn)略部署，特別是2002年“西氣東輸”第一期工程正式開工，這無疑為發(fā)展西部地區(qū)的燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)帶來歷史性的機(jī)遇。西氣東輸工程，在西部優(yōu)勢資源和東部廣闊市場之間架起了一座“金橋”，西氣東輸工程投入使用后，每年供應(yīng)長江三角洲地區(qū)100億立方米天然氣。城市燃?xì)獾钠占芭c應(yīng)用無疑對改善城市的環(huán)境質(zhì)量和提高居民的生活質(zhì)量發(fā)揮了巨大的作用。但是隨著燃?xì)獾膹V泛應(yīng)用

15、，由于燃?xì)庑孤┧l(fā)的爆炸、中毒和火災(zāi)事故也時有發(fā)生，這在某種程度上增加了城市的不安全和不穩(wěn)定因素。為了使燃?xì)飧玫卦旄Ｓ诿?，造福于社會，減少并杜絕各種因燃?xì)庑孤┒l(fā)的爆炸及火災(zāi)事故，各燃?xì)馐褂脝挝患熬用裼脩暨x擇一種適合的室內(nèi)煤氣泄露報警器實為必要之舉?！皥缶?，損失少”進(jìn)一步說明了及時報警的重要性，在家庭里面也是如此，一旦發(fā)生火災(zāi)，提早報警，可以及時將火撲滅，以免小火釀成大災(zāi)。目前常用的有感煙、感溫和可燃?xì)怏w火災(zāi)報警器。像家庭中在使用煤氣、液化石油氣和天然氣等燃料時，安裝一個可燃?xì)怏w報警器，當(dāng)出現(xiàn)漏氣或著火時，報警器能夠立即鳴笛報警，告之主人及時采取措施。日本早在1980年1月開始實行安裝

16、城市煤氣、液化石油氣報警器的法規(guī)，1986年5月日本通產(chǎn)省又實施了安全器具普及促進(jìn)基本方針。美國目前已有7個州11個城市通過立法，規(guī)定家庭、公寓等都要安裝一氧化碳報警器。隨著城市燃?xì)饣臄U(kuò)大，我國已有北京市、遼寧省、黑龍江省、山西省、哈爾濱市、青島市、大連等省市相繼發(fā)布燃?xì)獍踩芾砦募?，做到政府立法和百姓自身提高安全保護(hù)意識有機(jī)結(jié)合。煤氣的主要成分是co、氫和烷烴、烯烴、芳烴等。煤氣有毒是因為其中的co、芳烴等能與人體中的血紅蛋白結(jié)合，造成缺氧，使人昏迷不醒甚至死亡，在低濃度下也能使人頭暈、惡心及虛脫。一氧化碳（co）為無色、無味、無臭、無刺激氣體，比重0.967，幾乎不溶于水，不易被活性炭吸

17、附。當(dāng)碳物質(zhì)燃燒不完全時，可產(chǎn)生co，如人體短時間內(nèi)吸入較高濃度的co，或濃度雖低，但吸時間較長，均可造成急性中毒。co主要來自取暖燃料，co對人體的損害主要表現(xiàn)在損害血液輸送氧氣的能力，co與血紅蛋白結(jié)合能力超過氧和血紅蛋白的結(jié)合能力的200-300倍，當(dāng)co與血紅蛋白結(jié)合形成的碳氧血紅蛋白含量達(dá)到5%時，就會對人體產(chǎn)生慢性損害，達(dá)到60%時就會昏迷，達(dá)到90%就會死亡。由于發(fā)生一氧化碳中毒事件的普遍性和隱蔽性，迫切需要一種能夠很好的監(jiān)控室內(nèi)一氧化碳濃度的儀器，并且在一氧化碳濃度過高時能夠采取相關(guān)措施防止火災(zāi)的發(fā)生，保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全。 本文正是通過分析目前燃?xì)鈭缶鞯默F(xiàn)狀，設(shè)計制作室內(nèi)

18、故障監(jiān)測報警系統(tǒng)，保障人們的生命財產(chǎn)安全。1.2 燃?xì)鈭缶鞯母攀?首先我們應(yīng)對國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的燃?xì)鈭缶鞯姆N類有所了解。燃?xì)鈭缶骺煞譃榭扇細(xì)怏w檢漏儀（簡稱“檢漏儀” ），可燃?xì)怏w報警控制器（簡稱“控制器” ）、可燃?xì)怏w探測器（簡稱“探測器” ）、家用可燃?xì)怏w報警器（簡稱“報警器” ）四大系列產(chǎn)品。報警器為居民家庭用的燃?xì)鈭缶?，一般安裝在廚房，遇燃?xì)庑孤r，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(shè)備。有的報警器可自動開啟排風(fēng)扇，把燃?xì)馀懦鍪彝狻Ｓ械膱缶髟趫缶瘯r可自動關(guān)閉燃?xì)忾y門，以防燃?xì)饫^續(xù)泄漏。 燃?xì)鈭缶鞯暮诵氖菤怏w傳感器，俗稱“電子鼻”。當(dāng)氣體傳感器遇到燃?xì)鈺r，傳感器

19、電阻隨燃?xì)鉂舛榷兓?，隨之產(chǎn)生電信號，供燃?xì)鈭缶骱蠹壘€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(bǔ)償，使信號線性化，經(jīng)微機(jī)處理、邏輯分析，輸出各種控制信號，即當(dāng)燃?xì)鉂舛冗_(dá)到報警設(shè)定值時，燃?xì)鈭缶靼l(fā)出聲光報警信號并可顯示燃?xì)鉂舛然騿油獠柯?lián)運(yùn)設(shè)備（如排風(fēng)扇、電磁閥）。選擇一款優(yōu)質(zhì)的燃?xì)鈭缶?，首先要選擇質(zhì)量過關(guān)的傳感器。質(zhì)量不過關(guān)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(jìn)國家也規(guī)定燃?xì)鈭缶鞯挠行谧疃酁槲迥?。報警器都存在?/p>

20、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。這就要求了煤氣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(yīng)該采用溫度、濕度補(bǔ)償來提高測量精度。1.3 課題研究的目的及意義因此設(shè)計出性能更加可靠，經(jīng)濟(jì)實惠的室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)已成為市場的需要。目前，現(xiàn)有煤氣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，對家庭也是不適應(yīng)的。因此，本次設(shè)計所面對的是廣大居民，其優(yōu)點(diǎn)在于：（1）成本低廉并能對煙霧和煤氣準(zhǔn)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）能起到預(yù)防煤氣中毒的效果，

21、使人們高枕無憂。該產(chǎn)品必須能夠有效預(yù)防廣大農(nóng)村居民的冬季燃煤取暖一氧化碳中毒事件的發(fā)生，同時也能夠給城鎮(zhèn)居民安全使用煤氣提供有力的保障。1.4 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù) 本文利用單片機(jī)電路制作室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)。設(shè)計過程中關(guān)鍵的兩個部分：系統(tǒng)硬件的設(shè)計和控制軟件的編寫。這也是在設(shè)計過程中需要解決的關(guān)鍵的問題。（1）硬件任務(wù)單片機(jī)室內(nèi)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、主控模塊和設(shè)置報警模塊。濃度檢測模塊主要由半導(dǎo)體氣體傳感器qm-n5組成，它是整個系統(tǒng)中關(guān)鍵的元件；顯示部分由lcd1602組成。主控模塊由單片機(jī)及其相關(guān)軟件組成，由程序?qū)纹瑱C(jī)進(jìn)行控制。設(shè)置報警模塊主要由鍵盤和報警

22、器等組成，這個模塊是對報警煤氣濃度進(jìn)行設(shè)置和濃度過高的時候進(jìn)行報警處理。硬件的設(shè)計需要單片機(jī)、模電及其數(shù)電的相關(guān)知識。在解決這一問題的過程中，需要查閱大量資料，結(jié)合所學(xué)知識，向老師獲取幫助。（2）軟件任務(wù)它的軟件設(shè)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(shè)定，然后延時使傳感器進(jìn)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(yīng)的子程序。要對程序進(jìn)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(dāng)明確。最后在制作完成硬件電路板后要調(diào)試出設(shè)計要求的功能。第2章系統(tǒng)方案設(shè)計設(shè)計就是根據(jù)題目的要求而對硬件和軟件進(jìn)行規(guī)劃，并選擇最合適的

23、硬件電路和軟件程序來達(dá)到目的。硬件設(shè)計是通過對設(shè)計要求的分析，對各種元器件的了解，而得出分立元件與集成塊的某些連接方法，以達(dá)到設(shè)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(shè)計方案的選擇。軟件設(shè)計是分析設(shè)計的硬件用程序?qū)崿F(xiàn)其功能，并且調(diào)試優(yōu)化產(chǎn)品功能。2.1 設(shè)計要求設(shè)計的監(jiān)測報警系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)如下功能：系統(tǒng)能巡回檢測四個不同位置的煙霧和煤氣濃度，把檢測到的信號送單片機(jī)處理，處理過的數(shù)據(jù)送顯示器顯示和送存儲器保存，在煙霧和煤氣濃度達(dá)到設(shè)置值時系統(tǒng)啟動報警。2.2 設(shè)計思路本設(shè)計擬按以下思路展開研究：（1）根據(jù)該設(shè)計要實現(xiàn)的基本功能

24、，設(shè)計大致應(yīng)該分為信號采集放大，信號處理控制，系統(tǒng)設(shè)置報警三個部分。信號采集部分即通過氣體傳感器檢測室內(nèi)氣體濃度，將這種變化量轉(zhuǎn)化成電壓模擬量的變化，然后通過運(yùn)放進(jìn)行必要的放大。信號處理部分是將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入控制器進(jìn)行處理，并將處理過的信號送存儲器保存和送顯示器顯示。系統(tǒng)設(shè)置報警部分是通過預(yù)定控制方式并利用蜂鳴器報警實現(xiàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確操作。（2）依據(jù)上面所說的思路，得到如下一些基本的結(jié)論：信號采集部分為了能準(zhǔn)確采集到氣體濃度的變化應(yīng)選用半導(dǎo)體氣體傳感器，為使其有效的檢測室內(nèi)氣體濃度，采用電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器；而放大部分使用運(yùn)放進(jìn)行比例和反相兩級放大。信號處理部分為了實現(xiàn)精確

25、控制，采用單片機(jī)較為合適。將模擬信號送a/d模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過處理后送存儲器保存和送顯示器顯示。系統(tǒng)設(shè)置報警部分可以考慮采用44鍵盤設(shè)置初始值和蜂鳴器報警。根據(jù)對上面設(shè)計系統(tǒng)的分析，我們得到該設(shè)計思想框圖如下圖2-1所示：將上述設(shè)計思想結(jié)合設(shè)計要求總結(jié)為：單片機(jī)電路制作室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)對室內(nèi)四個不同位置的煙霧和煤氣濃度進(jìn)行巡回監(jiān)測；由電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器采集煙霧和煤氣的濃度；采集到的信號送入a/d模塊完成a/d轉(zhuǎn)換；最后將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；處理過的數(shù)據(jù)送存儲器進(jìn)行保存以方便調(diào)用；處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)過比較，若超過預(yù)先由鍵盤設(shè)定的值則觸動報警器報警；由單片機(jī)處理過的數(shù)據(jù)都送顯示器或

26、經(jīng)串口接口調(diào)用送電腦進(jìn)行再處理。信號采集放大信號處理控制系統(tǒng)設(shè)置報警圖2-1 設(shè)計思想框圖2.3 設(shè)計方案2.3.1方案一采用單個傳感器檢測房間氣體濃度，將檢測的到濃度信號送入a/d芯片中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用at89s51單片機(jī)控制觸動蜂鳴器進(jìn)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(shè)計雖然簡單，但是存在著嚴(yán)重的問題。采用單個傳感器檢測房間氣體濃度是不合適的。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

27、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。（2-1）動態(tài)特性是氣體傳感器的特有問題，反映氣體傳感器對隨時間變化的輸入響應(yīng)特性。動態(tài)特性好的氣體傳感器，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(guān)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。 （2-2）由此可見，氣體傳感器的輸入和輸出關(guān)系并非簡單的線性或曲線關(guān)系，要對氣體傳感器建立一個準(zhǔn)確的溫度修正數(shù)學(xué)模型是很困難的。通常應(yīng)用時，都忽略氣體傳感器的動態(tài)特性，根據(jù)其靜態(tài)溫度響應(yīng)靈敏度，采取一定的措施對其進(jìn)行補(bǔ)償。如通過溫度傳感器16測出環(huán)境的溫度

28、，對氣體傳感器的輸出特性曲線進(jìn)行修正；或者直接對傳感器進(jìn)行硬件補(bǔ)償。氣體傳感器特性總是會受到環(huán)境溫度、濕度的影響而變化，氣體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(zhǔn)確性，必須對氣體傳感器進(jìn)行有效的溫、濕度補(bǔ)償和修正。本設(shè)計主要考慮如何有效實現(xiàn)傳感器的溫度補(bǔ)償。 傳統(tǒng)補(bǔ)償方式一般有硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償兩種。所謂硬件補(bǔ)償是指直接使用溫度傳感器在電路中對氣體傳感器進(jìn)行補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)償方式通過傳感器的溫度特性曲線擬合進(jìn)行算法補(bǔ)償，這種方式是以一定

29、的特性曲線作為基礎(chǔ)，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(bǔ)償效果。該方式較為復(fù)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(bǔ)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(bǔ)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(jìn)行補(bǔ)償。這樣的補(bǔ)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(yīng)也能同步實現(xiàn)補(bǔ)償23。由于方案一傳感器測量精度不高，所以不予采納。2.3.2 方案二采用雙傳感器5，采用相互補(bǔ)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(jìn)行

30、模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用at89s51單片機(jī)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(shè)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(jìn)行一定的算法修正和軟件補(bǔ)償。由于本課題要求采用四路巡回檢測，如果采用本方案那么就需要8個特性相同的半導(dǎo)體氣體傳感器（4個密封檢測氣體濃度，另外4個做補(bǔ)償），為了達(dá)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(jìn)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(jī)并

31、不支持，且制作硬件極其復(fù)雜，系統(tǒng)整體設(shè)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(bǔ)償。由于采用此方案制作硬件極其復(fù)雜，系統(tǒng)整體設(shè)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(dǎo)體氣體傳感器7，采用四路巡回檢測的方法檢測房間氣體濃度，將檢測的到濃度信號送入a/d芯片中進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換，利用at89s51單片機(jī)控制聲音報警、鍵盤輸入、存儲器運(yùn)行，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。分析：選用此方法設(shè)計電路不僅解決了溫度、濕度的影響，并且簡化了設(shè)計電路，降低了成本，采用此種方法設(shè)計主體電路。具體電路設(shè)計將在下文中

32、給出。通過搜集信息，提出本次設(shè)計采用qm-n5型氣體傳感器?，F(xiàn)在特將此傳感器簡單介紹如下：(1) 特點(diǎn)：qm-n5型氣體傳感器8是以金屬氧化物sno2為主體材料的n型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸還原性氣體時，其電導(dǎo)率隨氣體濃度的增加而迅速升高。適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測，屬于n型半導(dǎo)體元件。靈敏度較高，穩(wěn)定性較好，響應(yīng)和恢復(fù)時間短。用它做成的報警器完全可以達(dá)到ul2034標(biāo)準(zhǔn)，不需溫、濕度補(bǔ)償。(2) 工作條件：工作電壓：5v 0.5v靜態(tài)功耗：0.5w(加熱絲冷態(tài)電阻為50 2)環(huán)境條件：溫度-10+50,相對濕度95%初期穩(wěn)定時間：15

33、分鐘響應(yīng)時間：10s恢復(fù)時間：60s檢測煤氣濃度范圍：5020000ppm(3)對一氧化碳反應(yīng)的敏感度14： 圖2-2 系列一氧化碳濃度的條件下rl電壓的振蕩曲線。高濕高溫對傳感器的影響：根據(jù)測試結(jié)果表明，此傳感器可承受96%rh相對濕度、70的環(huán)境條件，但基電平升高。2.3.4 方案的確定 現(xiàn)今半導(dǎo)體氣體傳感器技術(shù)的不斷提高，使得在應(yīng)用此類傳感器時不必采用溫度、濕度補(bǔ)償7，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(shè)計要求，所以我選擇使用方案三來設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計的主體電路。2.4 系統(tǒng)方案組成本設(shè)計屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。它是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測方面的應(yīng)用，是典型的嵌入

34、式系統(tǒng)。通常將滿足海量高速數(shù)值計算的計算機(jī)稱為通用計算機(jī)系統(tǒng)；而把面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機(jī)稱之為嵌入式計算機(jī)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(jī)，通用cpu模塊，嵌入式微機(jī)處理，單片機(jī)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)面對控制對象。如傳感信號輸入、人機(jī)交互操作,伺服驅(qū)動等。(2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。(3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。 (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和有突出控制功能的指令系統(tǒng)(i/o控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等)。單片機(jī)有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式

35、應(yīng)用要求。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)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)。2.4.1系統(tǒng)三大部分單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分三個層次。 (1)單片機(jī)：通常指應(yīng)用系統(tǒng)主處理機(jī)，即所選擇的單片機(jī)器件。(2)單片機(jī)系統(tǒng)10：指按照單片機(jī)的技術(shù)要求和嵌入對象的資源要求而構(gòu)成的基本系統(tǒng),如時鐘電路、復(fù)位電路和擴(kuò)展存儲器等與單片機(jī)構(gòu)成了單片機(jī)系統(tǒng)。(3)單片機(jī)應(yīng)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(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上面向?qū)ο蟮慕涌陔娐?，如前向通道、后向通道、人機(jī)交互通道(鍵盤、顯小器、打印機(jī)等

36、)和串行通信口(rs232)以及應(yīng)用程序等。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)三個層次的關(guān)系如圖2-3:以此理解，單片機(jī)室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)同樣具有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的三個層次。其中以at89s51單片機(jī)為核心構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，檢測信號進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，控制外圍電路。為了更好的理清設(shè)計思路，將整個系統(tǒng)細(xì)分為三部分加以設(shè)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、主控模塊和設(shè)置及報警模塊。在本次設(shè)計中，使用的核心器件是單片機(jī)9和qm-n5型氣體傳感器。為了保證整個系統(tǒng)可靠的運(yùn)行，設(shè)計中必須明確三大部分的實際聯(lián)系：以單片機(jī)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)

37、的功能是將房間中的煙霧和煤氣濃度值轉(zhuǎn)換成為單片機(jī)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(jī)為主，對其他模塊的運(yùn)行進(jìn)行控制；設(shè)置及報警模塊是此系統(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，通過鍵盤設(shè)置報警濃度值，在檢測到煙霧和煤氣濃度超過設(shè)定值時會啟動蜂鳴器報警。單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)人機(jī)交互通道應(yīng)用程序串行通信口后向通道前向通道圖2-3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)三個層次的關(guān)系2.4.2系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)由三大部分九個不同電路組成，系統(tǒng)總的結(jié)構(gòu)框圖如下圖2-4所示：一路傳感器adc0809二路傳感器 單片機(jī)at89s51三路傳感器四路傳感器2k存儲器報警器44鍵盤串口通信l

38、cd 5v電源圖2-4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1） 信號采集部分：14路傳感器電路；2） 信號處理部分：a/d轉(zhuǎn)換電路，2k存儲器電路，lcd顯示電路，串口通信電路，單片機(jī)復(fù)位電路；3） 設(shè)置報警部分：44鍵盤電路，報警器電路。第3章系統(tǒng)模塊設(shè)計3.1 氣體濃度檢測模塊室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)采用四路巡回檢測的方法，檢測器件采用qm-n5型氣體傳感器18檢測房間氣體濃度，檢測結(jié)果送入模/數(shù)芯片adc0809中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。目前，氣敏材料的發(fā)展使得氣體傳感器的靈敏度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格便宜，并提高了傳感器的選擇性和敏感性?，F(xiàn)有的燃?xì)鈭缶鳎嗖捎醚趸a加貴金屬催化劑氣敏元件，但選擇性差，并且因

39、催化劑中毒而影響報警的準(zhǔn)確性。半導(dǎo)體氣敏材料對氣體的敏感性與溫度有關(guān)。常溫下敏感度較低，隨著溫度的升高，敏感度增加，在一定溫度下達(dá)到峰值。由于這些氣敏材料在需要在較高溫度下(一般大于100)達(dá)到敏感度最好，這不僅要消耗額外的加熱功率，還會引發(fā)火災(zāi)。 氣體傳感器的發(fā)展解決了這一問題。將氣體傳感器安裝在易燃、易爆、有毒有害氣體的生產(chǎn)、儲運(yùn)、使用等場所中，及時檢測氣體含量，及早發(fā)現(xiàn)泄漏事故。并將氣體傳感器與保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)動，使保護(hù)系統(tǒng)在氣體到達(dá)爆炸極限前動作，將事故損失控制在最低。同時，氣體傳感器的小型化和價格的降低，使之進(jìn)入家庭成為可能。本設(shè)計選用了半導(dǎo)體氣體傳感器，半導(dǎo)體氣體傳感器主要使用半導(dǎo)體氣敏

40、材料。自從1962年半導(dǎo)體金屬氧化物氣體傳感器問世以來，由于具有靈敏度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用，目前已成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的傳感器之一。按照檢測氣敏特征量方式不同分為電阻式和非電阻式兩種。 電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器是通過檢測氣敏元件隨氣體含量的變化情況而工作的。主要使用金屬氧化物陶瓷氣敏材料。隨著近年來復(fù)合金屬氧化物、混合金屬氧化物等新型材料的研究和開發(fā)，大大提高了這種氣體傳感器的特性和應(yīng)用范圍。例如：wo3氣體傳感器可檢測nh3的濃度范圍為5ppm50ppm,zno-cuo氣體傳感器對200ppm的co非常敏感。 非電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器是利用氣敏元件的電流或電壓隨氣體含量而

41、變化的原理工作的。主要有cmos二極管式和結(jié)型二極管式，以及場效應(yīng)管式氣體傳感器。檢測氣體大多為氫氣、硅烷等可燃?xì)怏w。鑒于上述選擇要點(diǎn)，本文中用到的煙霧和煤氣傳感器必須具備測量效果好、功耗小、動態(tài)特性良好和體積小、重量輕、價格低廉幾個主要特征。為此我們選擇qm-n5氣體傳感器。它完全符合上述條件，并且最為主要的特點(diǎn)是此傳感器精度高，無需溫度補(bǔ)償。這樣不僅簡化了電路，而且還降低了成本，實為良好的選擇。3.2主控模塊系統(tǒng)選用單片機(jī)控制，采用at89s51單片機(jī)。它的主要功能即是和adc0809芯片一起共同接收檢測信號，又可以通過對數(shù)字信號的處理來控制外圍電路以及顯示電路。采集信號經(jīng)過adc0809

42、處理后送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的信息將通過單片機(jī)控制，在lcd顯示器上顯示出來，并且送存儲器。下面來詳細(xì)介紹一下at89s51單片機(jī)：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(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)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(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。所以本設(shè)計我們選擇at89s

43、51單片機(jī)作為控制器的核心芯片。下面來介紹at89s51單片機(jī)13的引腳定義及功能：at89s51引腳圖如圖3-1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(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)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(dāng)采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。圖3-1 at89s51引腳功能圖（3）輸入/輸出引腳p0，p1，p2，p3：p

44、0.0p0.7(3932腳):po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)。pl.0p1.7(18腳):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(1

45、017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(yīng)引腳用于控制信號時的情況如表3-1所示：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（4）控制線（4條）rst：at89s51的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當(dāng)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(jī)器周期以上的時間，at89s51 便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項工作

46、，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)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(dāng)訪問外部存儲器時，ale 信號負(fù)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(jìn)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(qū)動其他外圍芯片的時鐘輸入。當(dāng)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 引腳必須接低電位，因為其內(nèi)

47、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(jī)時，此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)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(zhuǎn)向外部程序存儲器繼續(xù)運(yùn)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(jī)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。以下是單片機(jī)的工作方式：單片機(jī)的工作方式包括：復(fù)位方式，程序執(zhí)行方式，單步

48、執(zhí)行方式，掉電、節(jié)電方式以及eeprom編程和校驗方式。1）復(fù)位方式 rst引腳時復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，高電平的持續(xù)時間應(yīng)該在24個時鐘周期以上，若時鐘頻率為6mhz,則復(fù)位信號至少應(yīng)持續(xù)4us以上，才可以使單片機(jī)可靠復(fù)位。復(fù)位以后，內(nèi)部各寄存器進(jìn)入下列狀態(tài):pc 0000hacc 00hpsw 00hsp 07hdptr 0000hp0p3 ffhip *000000bie 0*000000btmod 00htcon 00htl0 00hth0 00htl1 00hth1 00hscon 00hsbuf 不定pcon 0*0000b復(fù)位后，程序計數(shù)器pc15的值是0000h

49、說明：at89s51單片機(jī)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(fù)位后，直接運(yùn)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(fù)位，即打開電源就可以自動復(fù)位。也可以進(jìn)行手動復(fù)位，在vcc和rst引腳之間接一個按鍵，即可以實現(xiàn)手動復(fù)位。復(fù)位電路可以參考圖3-2：圖3-2 單片機(jī)復(fù)位電路2）程序執(zhí)行方式 程序執(zhí)行方式是單片機(jī)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（

50、如對8031），則應(yīng)使ea=0；否則，可令ea=1。由于復(fù)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(zhuǎn)移指令，從而使程序跳轉(zhuǎn)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4是使程序的執(zhí)行處在外加脈沖（通常用一個按鍵產(chǎn)生）的控制下，一條指令一條指令地執(zhí)行，即按一次鍵，執(zhí)行一條指令。序返回至少要在執(zhí)行一條指令后才能重新進(jìn)入中斷。將外加脈沖加到int0輸入，平時為低電平。通過編程規(guī)定int0信號是低電平有效，因此不來脈沖時總是處于響應(yīng)中斷的狀態(tài)。在中斷服務(wù)程序中要安排這樣的指令：jnb p3

51、.2；若int0=0，不往下執(zhí)行jb p3.2；若int0=1，不往下執(zhí)行reti； 返回主程序執(zhí)行一條指令4）掉電和節(jié)電方式 在掉電方式下，單片機(jī)的耗電降至最小。當(dāng)電源恢復(fù)時，vpd應(yīng)該保持足夠長的時間（約10ms），以保證振蕩器的起振和達(dá)到穩(wěn)定，然后重新開始正常工作。在掉電方式下，cpu暫時不工作，但也隨時準(zhǔn)備恢復(fù)工作。因此，內(nèi)部時鐘并不停止工作，只是去cpu的路徑被門電路切斷，但仍然供應(yīng)中斷電路、定時器和串行口。cpu的狀態(tài)被完整地保持起來，如pc,sp,psw,acc等都保持節(jié)電前地狀態(tài)，各i/o口也保持節(jié)電前地邏輯值，ale和psen均進(jìn)入無效狀態(tài)。3.3設(shè)置報警模塊此模塊主要由鍵盤

52、、報警器5組成(相關(guān)的電路設(shè)計下一章將會有詳細(xì)的介紹)。氣體濃度經(jīng)過鍵盤設(shè)置后送單片機(jī)記錄，在采集到的氣體濃度過大，超過安全值時單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器工作，提供報警服務(wù)。模塊的結(jié)構(gòu)框圖如下圖3-3所示： 報警器 p3.3 單片機(jī) int0 p2口圖3-3 設(shè)置報警模塊的結(jié)構(gòu)框圖至此，本系統(tǒng)三大模塊功能和設(shè)計思路已經(jīng)確立，下文將介紹整個系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計過程，并且給出設(shè)計電路。第4章硬件電路設(shè)計與分析每一個設(shè)計都要以一定的知識為基礎(chǔ)，知識的多少在一定程度上決定了設(shè)計出來的東西的好壞程度。這些知識包括硬件知識和軟件知識。硬件知識用來設(shè)計硬件電路，以實現(xiàn)信號的采集、放大、轉(zhuǎn)換和顯示等功能。軟件知識用來設(shè)計芯片

53、處理數(shù)據(jù)的先后順序，數(shù)據(jù)的獲得途徑以及對數(shù)據(jù)做怎樣的處理和顯示功能等等。當(dāng)然，在硬件電路里一些芯片是必不可少的，軟件設(shè)計也需要對芯片進(jìn)行編程序。本章將介紹本次設(shè)計用到的一些基本知識和主要芯片。電路的設(shè)計都在建立在理論的基礎(chǔ)上。理論依據(jù)的成立與否在很大程度上決定了電路設(shè)計的成功，也整個系統(tǒng)能否實現(xiàn)的根本。為此，本章將著重介紹硬件電路的設(shè)計以及分析。4.1 系統(tǒng)電源的設(shè)計直流穩(wěn)壓電源主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路所組成，以前電子設(shè)備中的穩(wěn)壓器大都由分立元器件構(gòu)成，現(xiàn)在研制成功了各種集成穩(wěn)壓器。下面簡單介紹本設(shè)計使用到的電源器件：三端固定式集成穩(wěn)壓器。4.1.1 三端固定式集成穩(wěn)壓器

54、三端固定式集成穩(wěn)壓器有78xx/79xx系列，它是固定輸出電壓式穩(wěn)壓器，片內(nèi)有過流保護(hù)和過熱保護(hù)功能，外接兩只電容就可以簡單構(gòu)成穩(wěn)壓電路，如圖4-1所示。當(dāng)輸入電壓vi、輸出電流io或溫度變化時，輸出電壓vo可保持不變；另外當(dāng)輸出短路，可使輸出電流io現(xiàn)在為一定值；若集成穩(wěn)壓器過熱，則穩(wěn)壓器停止工作，也避免穩(wěn)壓器遭到損壞。圖中c1用以抑制過電壓，抵消因輸入線過長產(chǎn)生的電感效應(yīng)并消除自激振蕩；c2用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，即瞬時增減負(fù)載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動。c1，c2一般選用滌綸電容，容量為 0.1 f 或者幾個 f。安裝時，兩電容應(yīng)直接與三端集成穩(wěn)壓器的引腳根部相連。 vi 1 3 vo vin vout gnd c1 c2 2圖4-1 三端固定式集成穩(wěn)壓器78xx系列為正電壓輸出，79xx為負(fù)電壓輸出，各自有100ma、500ma和1.5a三個系列。78xx系列和79xx系列的管腳配置不同，在接線的時候要特別注意。如上圖所示，三端穩(wěn)壓器的三端是輸入端vi、輸出端vo和公共端com，使用公共端通常接地。它的內(nèi)部有效電路由調(diào)整管、保護(hù)電路、控制電路和誤差放大器等組成，vo-