基于單片機(jī)的煤氣報警器設(shè)計(jì)(1).

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于單片機(jī)的煤氣報警器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：王漢東指導(dǎo)教師：張妍（講師）合作指 導(dǎo)教師：專 業(yè) 名 稱： 通信工程 _所 在 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 _2013年6月摘要 . IAbstract . II第一章前言. 11.1研究目的和意義 . 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 11.3研究內(nèi)容和方法 . 1第二章系統(tǒng)總體概述. 32.1天然氣報警的設(shè)計(jì)思路 . 32.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及基本功能 . 32.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 . 32.4方案的選擇 . 4第三章硬件設(shè)計(jì). 63.1主控單片機(jī)模塊 . 63.2氣體傳感器模塊 . 103.3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 . 163.4聲光報警模塊 . 203.5L

2、ED顯示模塊 . 20第四章軟件設(shè)計(jì) . 224.1單片機(jī)編程 . 224.2主程序 . 244.3調(diào)零子程序 . 254.4顯示子程序 . 264.5報警子程序 . 27第五章結(jié)論與建議 . 30致謝 . 31參考文獻(xiàn) . 32附錄一程序代碼 . 33附錄二系統(tǒng)大圖 . 39大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要I關(guān)鍵詞：氣體傳感器，氣體泄露報警器,AT89C51單片機(jī)摘要隨著改革開放，與西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深發(fā)展。使得液化石油氣、煤氣、天然氣隨著經(jīng)濟(jì) 水平和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入尋常家庭，提高了城市的生活品質(zhì)，也使得人們對生活質(zhì)量和生活環(huán)境的改善越來越重視。不過同時也給人們帶來了一定的潛在的危險

3、，其中一氧化碳（CO）是最主要的危險源。一氧化碳進(jìn)入體內(nèi)后會和血紅蛋白相結(jié)合，使血液中的含氧量減少，使人缺氧死亡，或者造成財(cái)產(chǎn)的損失。因此研究各種氣體的檢測方法與報警也隨之成為一個重要課題，同時對于煤氣氣體的檢測與控制就變得很重要了。本課題設(shè)計(jì)煤氣報警采用了AT89C51單片機(jī)為報警器的核心部件， 對煤氣報警器進(jìn)行控制。同時選用氣體傳感器 MQ-9同時與ADC0808轉(zhuǎn)換器連接，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號使 得單片機(jī)能處理，經(jīng)AT89C51單片機(jī)處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于設(shè)定的氣體濃度值，如果是的話則會自動啟動報警電路發(fā)出報警聲音，反之則不會報警。大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）Abs

4、tractIIAbstractThe West-East Gas liquefied petroleum gas, n atural gas as the econo mic level and the rapid developme nt of scie nee and tech no logy into the homes of families to improve the quality of life of the city, also makes it the quality of life brought great convenience to peoples livesand

5、 the improveme nt of the livi ng environment more and more atte nti on 。But also gave rise to some pote ntially dan gerous carb on mono xide (CO) is the main source of dan ger. Carbon mono xide into the body and hemoglob in comb ined decrease in the oxyge n content in the blood, makes oxyge n death,

6、 or damage property. Therefore, for the detect ion and con trol of the gas gas becomes importa nt to study a variety of gas detect ion and alarm also will become an importa nt issue.Design of this project with a gas alarm annunciator AT89C51 microcontroller as the core component of the gas alarm con

7、trol. Also selected gas sensor MQ-9 ADC0808 converter is conn ected with both, the an alog sig nal is con verted to a digital sig nal that the microc on troller can handle, the AT89C51 single-chip processing, and analysis of the data processed, the gas concentration is greater than the set value, if

8、 it is, then it will automatically start the alarm circuit alarm soun ds, and vice versa will n ot alarm.Key words : selected gas sensor,Leaking gases alarm,AT89C51 microcomputer大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章前言1第一章前言1.1研究目的和意義安全問題對于樓房家庭住戶是個不能忽視的問題。為了減少并杜絕各種因燃?xì)舛斐傻膫?，生產(chǎn)單位以及人民群眾應(yīng)選擇一種適合的室內(nèi)煤氣泄露報警器實(shí)在是一種必不可少的 手段。所以，防止

9、煤氣中毒與爆炸是人們一定要正視的問題。煤氣泄漏報警器正以其小巧的體積，高穩(wěn)定性，高便攜性，高檢測性，以及低成本打入各個國家的家庭當(dāng)中。家用煤氣報 警器作為煤氣氣體探測器具有較高的檢測準(zhǔn)確性，防止因過量泄漏而照成人員與財(cái)產(chǎn)的損 失，通常有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，聲光報警模塊，LED顯示模塊，排氣扇模塊，GSM短信發(fā)射模塊等構(gòu)成。常常根據(jù)泄漏的量來驅(qū)動是什么光亮，報警器響不響等。由于要求燃?xì)怏w報警器具有更小的體積，更高精度的監(jiān)控，更長時間穩(wěn)定的工作的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的純硬件報警器已經(jīng)無法達(dá)到人們的期望了，因此常用atmel公司的51系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。對于常用的燃?xì)庑孤﹫缶?，常常是一單片機(jī)為主控模塊，LED模塊，

10、排風(fēng)扇模塊，聲光報警模塊為分支模塊。報警器對于在人們的日常居家生活中，尤其在煤礦等工業(yè)生產(chǎn)中都發(fā)揮著至關(guān)重要的安全保護(hù)作用，所以實(shí)時準(zhǔn)確測量周圍工作環(huán)境中的煤氣等可燃性氣 體，有毒有害氣體泄露，對保護(hù)人民的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全有不可或缺重要意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀氣體檢測報警產(chǎn)品屬于高新技術(shù)是， 一個以人民生活為依托的系列產(chǎn)品， 包括氣體檢驗(yàn) 測試探針、信息傳輸與控制功能、報警檢測與分析系統(tǒng)，是傳感集成分析、非手動管理控制、 單片機(jī)使用、數(shù)據(jù)傳輸和管理等技術(shù)的綜合技術(shù)引用。對于商用燃?xì)庑孤﹫缶鱽碚f還外國的技術(shù)發(fā)展較早，而且也更加成熟。二十世紀(jì)六十年代初期，日本開發(fā)完成第一臺真正意義上的家用燃

11、氣泄漏報警器，1964年12月其改良產(chǎn)品問世，經(jīng)過改良后的報警器可以安裝在浴室或者采用中心管控，嚴(yán)防死 守科研氣體的泄漏。國內(nèi)煤氣報警器的研究起步相對較晚，芯片廠家數(shù)量，價格等因素使得國內(nèi)的燃?xì)庑孤﹫缶饕呀?jīng)輸在了起跑線上了，但隨著時代的發(fā)展科技的進(jìn)步，以及改革開放三十年和黨和國家的正確領(lǐng)導(dǎo)，特別是三個代表重要思想的提出以后，國內(nèi)外的燃?xì)庑孤﹫缶鞯牧慵罹嗖皇呛艽?，許多指標(biāo)已經(jīng)超越。 但國外儀器依然占領(lǐng)了國內(nèi)大部分市場，成熟的自主研制的煤氣報警器產(chǎn)品在國內(nèi)難覓蹤跡，只在期刊雜志出現(xiàn)了零散的不夠具體科學(xué)的文章。雖然現(xiàn)在市場上也以出現(xiàn)了少量產(chǎn)品。不過存在的問題是：人們對于燃?xì)庑孤┑姆婪兑庾R不夠，

12、 生產(chǎn)商對于產(chǎn)品的功能構(gòu)造的不夠完善，還有銷售商對于市場的分析過于片面，才造成了當(dāng)前國貨的尷尬局面。1.3研究內(nèi)容和方法本設(shè)計(jì)主要研究并設(shè)計(jì)以AT8C51單片機(jī)為主控模塊，LED模塊，聲光報警模塊，為分支模塊的燃?xì)庑孤﹫缶?。其中AT89C51單片機(jī)，其價格便宜，易于產(chǎn)品化。主要針對CO氣體，主要實(shí)現(xiàn)家庭燃?xì)庑孤┑臋z測與報警?？刂葡到y(tǒng)主要是由 AT89C51單片機(jī)、模數(shù)大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章前言2轉(zhuǎn)換模塊、LED顯示模塊、聲光報警模塊等部分組成。單片機(jī)通過ADC0809為主體的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊所輸出的來的信號，來對之后的聲光報警模塊和LED模塊來進(jìn)行驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)三色LED燈，蜂鳴器的管控

13、，同時達(dá)到實(shí)現(xiàn)對于燃?xì)庑孤﹫蟮谋O(jiān)控。此燃?xì)庑孤﹫缶骺梢詫?氣體傳感器輸出的模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理送入主控模塊中進(jìn)行處理，并將測量數(shù)值傳到LED模塊，若氣體濃度超過警報值（需自行設(shè)定一個，可以是爆點(diǎn)稍低），用主控模塊操作紅燈報警，并使蜂鳴器鳴響，發(fā)出警報，降低危險發(fā)生的概率。并且要達(dá)到綠燈點(diǎn)亮表示一切正常，沒有一氧化碳泄漏，此時紅色和黃色不亮， 蜂鳴器正常；當(dāng)空氣中有一氧化碳時， 但沒有達(dá)到報警值， 此時黃燈亮，紅色燈和綠色燈不亮，蜂鳴器正常；紅色燈點(diǎn)亮?xí)r表示此時空間當(dāng)中已經(jīng)非常危險了，要立即聲蜂鳴器響起。系統(tǒng)以MQ-9氣體傳感器和 AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)氣體泄漏報警器。實(shí)現(xiàn)：1

14、. 設(shè)計(jì)電路在無人監(jiān)控的情況下自己能正常安全穩(wěn)定運(yùn)行的準(zhǔn)確測量測試房間當(dāng)中CO泄漏值；2. 實(shí)現(xiàn)匯編語言對于單片機(jī)的各個模塊，并間接的可對于傳感電路的控制；3. 了解MQ-9氣體傳感器的具體功能；4實(shí)現(xiàn)確保人民的生活安全，為正確體現(xiàn)科技為人民的重要思想。大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章系統(tǒng)總體概述3第二章系統(tǒng)總體概述2.1天然氣報警的設(shè)計(jì)思路此設(shè)計(jì)的燃?xì)庑孤﹫缶鲬?yīng)能檢測出空氣中一氧化碳的濃度同時可以報警，設(shè)備的主要部分應(yīng)有：單片機(jī)主控模塊，LED顯示模塊，聲光報警模塊，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。首先氣敏傳感器作為第一部分首先要感知周圍空間環(huán)境的一氧化碳的濃度，將氣體濃度通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成為對應(yīng)

15、的電壓信號送入單片機(jī)。在單片機(jī)中對數(shù)字信號進(jìn)行分析， 檢測，對比。隨后將數(shù)字信號以10進(jìn)制數(shù)的形式表現(xiàn)在 LED顯示模塊中同時判斷氣體濃度 值，與某個預(yù)設(shè)值既報警門限進(jìn)行比較，如果大于則會自動啟動報警電路發(fā)出報警聲音反之則為正常狀態(tài)。由于傳感器在溫度較高時更加準(zhǔn)確，故可以考慮增加一個溫度補(bǔ)償電路。為提高響應(yīng)時間，保證氣體傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報警器需要向氣體傳感器持續(xù)輸出一個5V的電壓。為使報警裝置更加完善，可以在聲音報警基礎(chǔ)上，加入光閃報警，變化的光 信號可以引起用戶注意，彌補(bǔ)嘈雜環(huán)境中聲音報警的局限。以上是根據(jù)報警器應(yīng)具備的功能，提出的整體設(shè)計(jì)思路。燃?xì)庑孤﹫缶鞯年P(guān)鍵部分是單片機(jī)主控

16、模塊和氣體傳感器模塊，因此我們根據(jù)周圍環(huán)境，所檢測的氣體以及生產(chǎn)成本等諸多方面考慮采用MQ-9行氣體傳感器和atmel公司的單片機(jī)。系統(tǒng)總體主要是分為： 傳感器模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、LED顯示模塊、 聲光報警模塊氣體傳感器模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊這五大模塊。2.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及基本功能2.2.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一、由于不同地點(diǎn)煤氣量有所差異，要求對多個地點(diǎn)同步進(jìn)行煤氣測量二、測量煤氣范圍可以設(shè)定，精度為 5ppm三、預(yù)置時顯示設(shè)定的 ppm值2.2.2系統(tǒng)的基本功能一、能對煤氣值進(jìn)行檢測、保持和控制，超出安全煤氣值時進(jìn)行報警。二、 能根據(jù)實(shí)際需要對 2個不同地點(diǎn)的安全煤氣值進(jìn)行設(shè)置。2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

17、本次燃?xì)庑孤﹫缶飨到y(tǒng)才用了單片機(jī)主控模塊，LED顯示模塊，聲光報警模塊，氣體傳感器模塊，和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。其設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)構(gòu)思巧妙，物盡其用，其結(jié)構(gòu)如下圖所示:13仏憋咽大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章系統(tǒng)總體概述4圖1.天燃?xì)庑孤﹫缶到y(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章系統(tǒng)總體概述5其中CO傳感器是對于周圍環(huán)境的燃?xì)鉂舛戎颠M(jìn)行檢測，是設(shè)備的關(guān)鍵的感知部分。由于氣體傳感器受環(huán)境影響較大，故常常增加一個溫度補(bǔ)償電路，使傳感器工作在較高的溫度環(huán)境中，有利于增加其穩(wěn)定性。A/D轉(zhuǎn)換模塊是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供單片機(jī)處理信號。最后，由單片機(jī)發(fā)出合適聲光信號，來表明當(dāng)前的狀態(tài)。2.4方

18、案的選擇1主控模塊設(shè)計(jì)方案的論證與比較 方案一：采用單片機(jī) AT89C51芯片以單片機(jī)AT89C51芯片作為系統(tǒng)的控制核心，具有4KB的Flash閃速存儲器，128B內(nèi)部RAM，兩個16位定時/計(jì)數(shù)器，32個I/O接口線，一個5向量的兩級終端結(jié)構(gòu)，一個全 雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。功能強(qiáng)大的單片機(jī)AT89C51，是縱多設(shè)計(jì)師們所青睞的，其常被靈活應(yīng)用于很多控制領(lǐng)域。盡管單片機(jī)AT89C51在一定程度上符合設(shè)計(jì)的要求，但由于本次設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能比較多，需要較大的程序存儲空間，其最大的問題是可能會出現(xiàn)內(nèi)存不足的現(xiàn)象。為了避免出現(xiàn)內(nèi)存不足，要外接程序存儲器， 使電路復(fù)雜化的現(xiàn)象，建議使用

19、內(nèi)存比單片機(jī) AT89C52芯片大的芯片。方案二：采用單片機(jī) AT89C52芯片與采用單片機(jī) AT89C51芯片相比，采用單片機(jī) AT89C52芯片作為系統(tǒng)的控制中心，具 有片內(nèi)8KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和256B的RAM，按常規(guī)方法編程和在線編程均可以用在單片機(jī) AT89C52上，比較方便。利用其可將通用的微處理器結(jié)合Flash存儲器在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器，可以避免外擴(kuò)內(nèi)存的復(fù)雜化，很大程度上解決了內(nèi)存不足的問題。綜合考慮設(shè)計(jì)成本以及實(shí)現(xiàn)的功能后，決定采用單片機(jī)AT89C51芯片。2顯示模塊的設(shè)計(jì)方案的論證與比較常用的顯示設(shè)備主要有 LED顯示器和LCD顯示器，由

20、于本系統(tǒng)的主控芯片可以直接驅(qū) 動LED顯示器和僅需要顯示數(shù)字， 故選擇LED顯示器。從節(jié)省單片機(jī)內(nèi)部資源的角度來考 慮的話，串行輸出優(yōu)于并行輸出，故僅考慮串行輸出。方案一：多位LED數(shù)碼管動態(tài)顯示方式當(dāng)顯示的位數(shù)比較多時，采用動態(tài)顯示比較合理。在動態(tài)顯示下，單片機(jī)的一個I/O接口接上并聯(lián)在一起的數(shù)碼管的8個引腳（a-h），單片機(jī)的另一 I/O接口接上每個數(shù)碼管的共陰或共陽端（位選信號端），控制數(shù)碼管輪流被選中，驅(qū)動其輪流顯示。動態(tài)顯示即依次輪 流點(diǎn)亮各位顯示器， 故同一瞬間只能顯示一種字符。位選口控制具體的顯示內(nèi)容，借助人的視覺暫留效果以達(dá)到顯示不同字符的效果。為了顯示效果穩(wěn)定，可以使每個數(shù)碼

21、管顯示的數(shù)字不斷重復(fù)，因而要求不斷刷新。如果要達(dá)到人類視覺的良好效果，刷新的頻率則必須達(dá)到一定的程度。高頻率重復(fù)刷新，必定占用了單片機(jī)的運(yùn)行時間。相反，如果單片機(jī)無法提供足夠的刷新頻率，則顯示效果不穩(wěn)定，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。另外，由于動態(tài)顯示不具有直接驅(qū)動的功能，動態(tài)顯示要考慮 LED驅(qū)動問題。動態(tài)顯示是由段和位選信號共同配合而完成的， 因而必須同時考慮段和位的驅(qū)動能力，需要注意的是段的驅(qū)動能力決定位的驅(qū)動能力?？傮w而言，動態(tài)顯示相對來說，要綜合考慮多方面因素，相對復(fù)雜。方案二：多位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式當(dāng)顯示的位數(shù)不多時，擇優(yōu)考慮靜態(tài)顯示。采用靜態(tài)顯示的方式時，最大的優(yōu)點(diǎn)是LED 顯示器由接口芯

22、片直接驅(qū)動，很小的驅(qū)動電流便可換取較高的顯示亮度。串行輸出大大節(jié)約了單片機(jī)的內(nèi)部資源，減少不必要的浪費(fèi)。采用74LS164實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換，無需添加其他驅(qū)動電路。LED亮度高，控制容易，電路簡單，占用CPU很少的運(yùn)行時間，不占用太多的接口資源，基本能夠滿足設(shè)計(jì)的最佳要求。由于本設(shè)計(jì)需要五位顯示器，綜合以上分析，故選大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章系統(tǒng)總體概述6故直接用擇多位LED數(shù)碼管靜態(tài)態(tài)顯示方式。3.報警模塊的設(shè)計(jì)與論證報警模塊要實(shí)現(xiàn)的是在環(huán)境中的燃?xì)鉂舛戎党龀跏荚O(shè)置的范圍時，可以及時作出報 警，設(shè)計(jì)要求不會給整體設(shè)計(jì)帶來太多的負(fù)擔(dān)，又鑒于單片機(jī)可直接驅(qū)動蜂鳴器，單片機(jī)外接報警信號放大器來

23、放大報警信號，驅(qū)動蜂鳴器作出清晰的報警信號。大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)7第三章硬件設(shè)計(jì)3.1主控單片機(jī)模塊本設(shè)計(jì)中采用的是 ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)。圖2 AT89C51實(shí)物圖AT89C51是一個低電壓，高性能 CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含 128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù) 存儲器（RAM）和4kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器（ROM），器件采用ATMEL 公司的非易失性、高密度的存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置 Flash存儲單元和通用8位中央處理器，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價比的解決方案。AT89C51是

24、一個低功耗高性能單片機(jī)，有40個標(biāo)準(zhǔn)引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計(jì)數(shù)器，2個全雙工串行通信口， AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本5。主要性能：與MCS-51兼容；4K字節(jié)可編程FLASH存儲器；使用長度：1000次以上； 數(shù)據(jù)保留時間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz ; 128 X8位內(nèi)部RAM ; 32位可編程輸入/ 輸出線；脈沖時鐘模塊；睡眠模式；可編程串行通道；兩個 16位定時器/計(jì)數(shù)器T0、T1； 5 個中斷

25、源：INT0、INT1、T0、T1、RXD、TXD ;三級程序存儲器鎖定特性概述：AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：兩個 16位定時 計(jì)數(shù)器，128字節(jié)隨機(jī)存儲器（RAM,中 斷控制結(jié)構(gòu)（可處理5個中斷源），片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，4K字節(jié)只讀存儲器，32個多用 I/O 口線，分別是p0 p1 p2和p3, 一個全雙工串行通信口。一個8位的cpu及指令系統(tǒng)，21個非常用功能寄存器，非片內(nèi)存儲電路。內(nèi)存架構(gòu)MCS-51有四種不同類型的內(nèi)存-內(nèi)部RAM ,特殊功能寄存器，程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器。內(nèi)部RAM （ IRAM ）位于從地址 0到0 xFF的地址。IRAM 從0 x00至U 0 x7F可以

26、直接 訪問。IRAM從0 x80到0 xFF必須使用 R0或 R1語句，要訪問的地址裝入 R0或R1間 接訪問。128位IRAM 地址0 x20值為0 x2F位尋址。特殊功能寄存器 （SFR）都位于相同的地址空間作為 IRAM , 0 x80? 0 xFF的地址處，并 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)8直接進(jìn)行訪問，使用相同的指令的下半部分 IRAM。他們不能被通過 R0或 R1間接訪問。 SFR的16位尋址。程序存儲器（PMEM，雖然不太常見的用法比 IRAM和XRAM ）是64 KB只讀存儲器， 在一個單獨(dú)的地址空間地址 0處開始。這可能是上或片外的，這取決于所使用的芯片上的特

27、定模型。只讀程序存儲器，但8051上使用的片上閃存和一些變種的重新編程的內(nèi)存在系統(tǒng)或應(yīng)用程序提供了一種方法。除了代碼，它是未能存儲在程序存儲器中的只讀數(shù)據(jù)，MOVCA， DPTR指令訪問。數(shù)據(jù)是取自指定的地址在16位的特殊功能寄存器 DPTR。外部數(shù)據(jù)存儲器（XRAM ）是第三的地址空間中，也開始在地址0。它也可以是上或片，是什么使得它的“外部”的是，它必須使用MOVX指令（移動外部）訪問。許多變種的8051包括標(biāo)準(zhǔn)的256字節(jié)IRAM 加在芯片上幾 KB的XRAM 。管腳說明：VCC : +5v。GND :接地。P0 口：可做一般I/O使用，當(dāng)做輸入或輸出時應(yīng)在外部接提升電阻，外部記憶體擴(kuò)充

28、 時，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（D07）及地址總線（A07 ）。由ALE結(jié)交輸出信號時復(fù)用。P1 口 ：一般I/O使用，內(nèi)部設(shè)有提升電阻。P2 口： p2是一個8位雙向I / O端口內(nèi)部上拉。端口 2輸出緩沖器可匯/源四TTL輸入。 當(dāng)1s被寫入端口 2引腳，它們被拉高上拉，可以用來作為輸入信號。作為輸入，端口 2 pins被外部拉低將源電流 （IIL ），因?yàn)閮?nèi)部上拉。p2發(fā)出的高位地址字節(jié)在提取從外部程序存儲 器和訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，使用16位地址（MOVX DPTR ）。在這種應(yīng)用中，p2發(fā)射1時，使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，使用8位地址（MOVX RI ），p2發(fā)出的內(nèi)容P2特殊功能

29、寄存器。P2 口也接收高位地址位和一些控制信號在閃存程序明和核實(shí)。P3 口：端口 3是一個8位雙向I / O端口內(nèi)部上拉。3口輸出緩沖器可匯/源四TTL輸入。當(dāng)1s被寫入港口 3 pins,他們拉高由內(nèi)部上拉，并可以作為輸入。作為輸入，p3口被外部拉低將源電流（IIL ），因?yàn)樯侠?。p3編程和校驗(yàn)接收一些控制信號。p3也可以用不同的特殊功能的AT89S51所示。管腳備選功能P3.0 RXD串行通信輸入端P3.1 TXD串行通信輸出端P3.2 /INT0外部中斷0的輸入端P3.3 /INT1外部中斷1的輸入端P3.4 T0計(jì)時器0的脈沖輸入端P3.5 T1計(jì)時器1的脈沖輸入端P3.6 /WR片外

30、數(shù)據(jù)存儲器“寫控制”信號輸出端P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲器“讀控制”信號輸入端P3 口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST:復(fù)位輸入。該引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期高，而振蕩器運(yùn)行復(fù)位設(shè)備。該引腳驅(qū)動高看門狗超時后的98個振蕩器周期。在默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高輸出功能位已啟用。ALE/PROG :地址鎖存使能（ALE ）是一個輸出脈沖鎖存地址低字節(jié)訪問外部存儲器。大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)9CCLJ2丄3144556677盤8RST9KBCLK10KBDATAH29遼丨畀UlPt 0POOATS9C5 1PO.lPL 1PJ,2PQ.2Fl.3PO.SPl .4PO.4PL5

31、PO.JPI.6P0.6Pl.7P0.7RSTP5.7PJ.O氏無P3P2.5P3.2P2.4PJ.3P2.3P3 4P2.2PLP2.1PSFNP2 0ALEP3.6EAP3.7AT Al.2ATALJvssX37363,5433322S2726 rr242377211617IS該引腳也是在閃存編程脈沖輸入（PROG）編程。在正常操作中，ALE是在一個恒定的速率1/6振蕩器的頻率發(fā)射并可能用于外部定時或定時的目的。但是，請注意，一個ALE脈沖被跳過每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。如果需要，可以禁止ALE操作通過設(shè)置位0 SFR位置8EH。隨著位設(shè)置，ALE是活躍僅在 MOVX或MOVC指令。否則，該

32、引腳微弱拉高。設(shè)置的ALE禁止位微控制器有沒有效果，如果是在外部執(zhí)行模式。/PSEN :片外程序存儲器的選通，當(dāng)單片機(jī)需要從片外 ROM讀取內(nèi)容時，此段將輸出低電平，已控制片外 ROM進(jìn)行輸出。/EA/VPP :外部訪問啟用。EA必須綁到GND為了使設(shè)備來代碼從 0000H開始上升到FFFFH的外部程序存儲器位置。但是請注意，如果鎖定位1編程，EA將在內(nèi)部上reset.EA鎖存應(yīng)綁VCC內(nèi)部程序執(zhí)行。該引腳還收到12伏的編程使能在閃存編程電壓（VPP）。XTAL1輸入到反相振蕩放大器和輸入到內(nèi)部時鐘工作電路。XTAL2從反相振蕩放大器的輸出振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸

33、入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。單片機(jī)管腳圖圖3.AT89C51管腳圖粹 列毎12 TTT19CRYSTAL ATS9C5140XVC20GND1017I I16大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)10單片機(jī)的中斷與復(fù)位大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)11中斷的概念當(dāng)CPU正在處理一個事件，當(dāng)事件發(fā)生時，外面快的CPU來處理請求，使 CPU暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件。中斷服務(wù)處

34、理了事件，然后再返回到原來的地方繼續(xù)中止原來的工作，這樣的過程被稱為一個中斷。89C51的中斷系統(tǒng)AT89S51總共有5個中斷向量：兩個外部中斷（INTO和INT1），兩個定時器中斷（定 時器0和1），和串口中斷。這些中斷源可以單獨(dú)啟用或禁用通過設(shè)置或清除位在特殊功能 寄存器IE。IE瀏覽器中還包含了一個全局禁止位，例如EA，禁用所有中斷一次。請注意，IE.6和IE.5位的位置是未實(shí)現(xiàn)的。用戶軟件不應(yīng)該寫1s這些位的位置，因?yàn)樗麄兛赡軙谖磥鞟T89產(chǎn)品中使用。定時器 0和定時器1旗幟，TFO和TF1，定于S5P2其中定時器周 期溢出。的值在下一個周期中的電路，然后由調(diào)查。（1）內(nèi)部中斷源：T

35、F1 :當(dāng)T1計(jì)數(shù)產(chǎn)生溢出時，由硬件置位TF1，定時器T1的溢出中斷標(biāo)記，。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，再由硬件將 TF1清0。TFO:與TF1類似。TI、RI :串行口發(fā)送、接收中斷。（2）中斷源：外部中斷請求源：即外中斷0和1,通過INTO、INT1單片機(jī)上有兩個引腳的經(jīng)由外部引腳引入的也就是 P3.2、P3.3這兩個引腳。外部中斷與內(nèi)部TCON中有四位有關(guān)。IT1 : INT1觸發(fā)方式控制位，IT仁0, INT1為低電平觸發(fā)，IT1=1，INT1為負(fù)跳變觸發(fā)。IE1 : INT1中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)有外部的中斷請求時，這位就會由0跳變成1，在CPU響應(yīng)中斷后，由硬件將 IE1清0。IT0、IE0的

36、用途和IT1、IE1相同。（3）中斷寄存器IE中斷的允許或禁止是由片內(nèi)可進(jìn)行位尋址的8位中斷允許寄存器IE來控制的。有 EX0 EX1 ES ET0 ET1 EA 等其中EA是總開關(guān)，如果它等于 0,則所有中斷都不允許。ES 串行口中斷允許ET0 定時器0中斷允許，EX0 外中斷0中斷允許。ET1 定時器1中斷允許，EX1 外中斷1中斷允許。（4）中斷服務(wù)入口與自然優(yōu)先級外中斷0: 0003H;定時器0: 000BH ;外中斷1 : 0013H;定時器1: 001BH串口 ： 0023H器有限及順序?yàn)橛筛叩降?。通過IP來確定優(yōu)先級的高低，若對應(yīng)的中斷為低優(yōu)先級則將IP設(shè)置為0，同理若是高優(yōu)先級

37、則將IP設(shè)置為1。單片機(jī)復(fù)位電路大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)12將單片機(jī)初始化為 0000H，是執(zhí)行新程序的必要條件，此操作叫做單片機(jī)的復(fù)位。當(dāng) 程序運(yùn)行出現(xiàn)bug或由于某些操作失誤系統(tǒng)處于崩潰時，對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位可以解決此類問題。在本次的設(shè)計(jì)中必須對單片機(jī)復(fù)位，再繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。每次要使用單片機(jī)時都要對其進(jìn)行復(fù)位初始化。復(fù)位是第一步也是最重要的一步，其目的是使單片機(jī)和處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。單片機(jī)要想通過復(fù)位必須結(jié)合其外部復(fù)位電路來完成，而只靠自己本身無法完成，通過電復(fù)位和按鍵復(fù)位才可以有效完成復(fù)位。我們在設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位時，有不同的選擇，而上電復(fù)位可以利用電容器的充放電來實(shí)現(xiàn)，是我們

38、選擇的首要方式，上電復(fù)位利用電容器的充電實(shí)現(xiàn)。一般來說電容參數(shù)為：電容值為1uF,晶振為12MHZ ,。圖中給出了復(fù)位電路參數(shù)。上電要求接通電源后，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動復(fù)位操作。通過RST的高電平保持一段時間，使得單片機(jī)復(fù)位，上電瞬間 RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。同時單片機(jī)的的個別引腳信號同時也受到了復(fù)位操作的影響同時一些寄存器也受復(fù)位 影響。單片機(jī)復(fù)位時工作正確的第一步，也是最重要的一步，采用按鍵電平復(fù)位方式，雖然簡單但是必不可少，同樣對于以后的實(shí)驗(yàn)也要首先對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。3.2氣體傳感器模塊隨著我國燃?xì)獾木薮蟀l(fā)展及西氣東輸工程的持續(xù)進(jìn)行，煤氣或天然氣已成

39、為多數(shù)家庭的燃料。但每年都有關(guān)于由于可燃性氣體泄漏而造成的生產(chǎn)生活夫人安全問題，造成了巨大的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。一氧化碳（CO）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常態(tài)下和空氣沒有區(qū)別，且沒有氣味，密度較空氣要輕，單位體積下溶于水的量有限。當(dāng)含碳元素不完全燃燒時，可產(chǎn)生大量 一氧化碳，高濃度一氧化碳對人體有巨大危害，或即使長時間吸收較低濃度的一氧化碳，也有一定幾率造成急性中毒。氧分子和血紅蛋白的結(jié)合能力是一氧化碳與血紅蛋白結(jié)合能力超 過的0.005-0.003倍之間，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，吸入一定量的一氧化碳會導(dǎo)致昏迷，嚴(yán)重者會死亡。當(dāng)一氧化碳進(jìn)入人體，最終到

40、達(dá)血液循環(huán)系統(tǒng)后，就會大量取代氧分子而與血紅蛋白相結(jié)合。若是CO中毒嚴(yán)重，輕者于康復(fù)過程中可能會發(fā)生視覺聽覺功能失調(diào)、喪失記憶等病癥或引起視覺及神經(jīng)上的問題，嚴(yán)重者會導(dǎo)致大腦皮層受損甚至發(fā)生死亡。甚至，因室內(nèi)可燃性氣體濃度過高而造成的爆炸不能忽視的，氣體檢測器則是重中之重。所謂氣體檢測器是一種裝置，檢測各種氣體的存在下在一個區(qū)域內(nèi)，通常作為安全設(shè)備的重要組成以及這種類型的設(shè)備是用于檢測氣體的泄漏和接口與控制系統(tǒng)的處理，以便可以自動關(guān)閉。氣體檢測儀可以在發(fā)生泄漏的地方運(yùn)營商敲響了警鐘，讓他們有機(jī)會離開該地區(qū)。這種類型的設(shè)備是很重要的，因?yàn)橛性S多氣體，可能是有害的有機(jī)生活，如人或動物。氣體探測器，

41、可用于探測可燃，易燃和有毒氣體，和氧氣耗盡。這種類型的設(shè)備被廣泛使用在工業(yè)中可以找到的各種地點(diǎn)，如石油鉆井平臺，監(jiān)視制造過程的和正在出現(xiàn)的技術(shù)，例如光電它們也可用于消防。氣體探測器通常是電池供電。他們傳送的聲音和可視信號，如報警和閃爍的燈光， 檢測到危險水平時，燃?xì)庹羝ㄟ^一系列的警告。作為探測器測量的氣體濃度，該傳感器響應(yīng)校大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第三章硬件設(shè)計(jì)13準(zhǔn)氣體，作為參考點(diǎn)或零點(diǎn)規(guī)模。由于傳感器的檢測超過預(yù)先設(shè)定的報警級別，報警或信號將被激活。作為單位，氣體探測器作為便攜式或固定設(shè)備。最初，產(chǎn)生檢測器檢測到一個單一的氣體，但現(xiàn)代的單元可檢測一些有毒或可燃?xì)怏w，或者這兩種類型的組

42、合。支持歐洲共同體稱為MINIGAS協(xié)調(diào)的項(xiàng)目，該項(xiàng)目由芬蘭 VTT技術(shù)研究中心的研究。該研究項(xiàng)目旨 在開發(fā)新型基于光子氣體傳感器，并支持創(chuàng)建較小的儀器具有同等或更高的速度和靈敏度比 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室級氣體探測器。氣體傳感器可以分為氣體檢測器，氣體檢測器是兩種主要類型：便攜設(shè)備和固定式氣體檢測器的操作機(jī)構(gòu)(半導(dǎo)體，氧化，催化，紅外等)。第一個是用來監(jiān)視人員周圍的氣氛，并在衣物上，或在皮帶/線束被穿戴。氣體探測器的第二個不同的是固定型的，它可用于檢 測一個或多個氣體類型。固定式探測器通常安裝在靠近過程領(lǐng)域的工廠或控制室。一般來說，它們都安裝上固定式鋼結(jié)構(gòu)溫和的和電纜連接到SCADA系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)督和

43、跳閘連鎖緊急情況下可以激活的探測器。 較新的氣體分析儀可以向上突破的分量信號，在復(fù)雜的氣體中，同時確定了幾個氣體。燃?xì)鈭缶骺煞譃槊裼每扇細(xì)怏w報警器、復(fù)合型可燃性氣體報警器、有毒有害氣體報警器三大系列產(chǎn)品6。(1)居民家庭用的燃?xì)鈭缶饕话銥槊裼每扇細(xì)怏w報警器，一般安裝在廚房煤氣管道上，遇燃?xì)庑孤┑揭欢繒r， 報警器有數(shù)字顯示或同時伴聲光報警，同時聯(lián)動其它外部設(shè)備，有的報警器在報警時可自動關(guān)閉燃?xì)忾y門，以防燃?xì)饫^續(xù)泄漏；有的報警器則可自動開啟風(fēng)扇，把燃?xì)廒s出室外6。(2) 復(fù)合型可燃性氣體報警器及有毒有害氣體報警器工業(yè)用可燃性氣體報警器及有毒有 害氣體報警器的區(qū)別只是存在于檢測探頭，而在原理和

44、應(yīng)用中都很相近，根據(jù)檢測環(huán)境的不同可將工業(yè)用燃?xì)鈭缶骷坝卸練怏w報警器，分為探測器、控制器和檢漏儀7。任何一個完整的氣體傳感器都必須具備以下條件： 穩(wěn)定性穩(wěn)定性是在整個工作時間的傳感器的響應(yīng)取決于零點(diǎn)漂移間隔漂移的基本穩(wěn)定，并且能選擇性地檢測某種單一氣體，而對共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)。好在沒有目標(biāo)氣體傳感器的輸出變化的響應(yīng)在整個工作時間則成為零點(diǎn)漂移。在理想的情況下，在連續(xù)運(yùn)行條件下的傳感器，每個零點(diǎn)漂移小于10%。對檢測信號響應(yīng)速度快，重復(fù)性高的情況下也要使其零點(diǎn)漂移穩(wěn)定，且長期工作穩(wěn)定性好。選擇性選擇性亦稱為交叉靈敏度，在對于多種氣體檢測的過程中是十分重要的?？纱_定由所述傳感器測量的響

45、應(yīng)，這等同于一定濃度的目標(biāo)氣體所產(chǎn)生的傳感器的響應(yīng)產(chǎn)生的干擾氣體的 濃度。交叉靈敏度降低了測量的可重復(fù)性和可靠性，較高的靈敏度，和一定的穩(wěn)定性，對于商用氣體傳感器是必不可少的條件。生物學(xué)，化學(xué)是傳感器的主要設(shè)計(jì)參考依據(jù)，而其靈敏度主要由所使用的技術(shù)所決定的。傳感器結(jié)構(gòu)是指傳感器的輸出變化量與所測得的輸入的變化的比率。對被測氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的氣體濃度。首先要考慮的是選擇一個確定的方法，檢測大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)14目標(biāo)氣體的爆炸下限的百分比或閥限制有足夠的靈敏度。耐腐蝕性耐腐蝕性對于傳感器的使用壽命有著重要意義，眾所周知，許多待檢測的氣體有很強(qiáng)的腐

46、蝕性，若耐腐蝕的能力不強(qiáng)這會造成探針老化， 當(dāng)氣體濃度非常大的時候， 嚴(yán)重影響傳感 器的使用壽命。探頭應(yīng)能夠承受所需的氣體體積分?jǐn)?shù)為 1020倍，在自然工作時，氣體傳感 器的零點(diǎn)漂移是要越小越好。氣體傳感器的靈敏度， 選擇性和穩(wěn)定性，是根據(jù)本身的材料所確定的，以確定選擇合適的材料。同時新材料發(fā)展的特性，使傳感器處于最佳工作狀態(tài)。再者就是要求使用壽命長； 制造成本低，使用與維護(hù)方便。氣體報警器的實(shí)現(xiàn)，與不同傳感器之間的選擇是很重要的，是該系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能反映瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的精度和范圍。易燃?xì)怏w的危險，爆炸下限的值越小，爆炸極限,爆炸下限和上限之間的范圍內(nèi)，更危險。有許多可燃?xì)怏w也具有一

47、定的毒性。其中CO的氣體毒性是對人體有非常大的傷害的，見下表 1。表1 CO對人體的有害程度空氣中一氧化碳的濃度吸入時間和中毒癥狀200ppm2-3小時前頭部輕度頭痛400ppm1-2前頭痛惡心2.5-3后頭痛800ppm45分鐘頭暈眼花2小時精神失1600ppm20分鐘頭暈、頭痛眼花 2小時死亡3200ppm5-10分鐘頭暈、頭痛、眼花 30分鐘死亡6400ppm1-2分鐘頭暈、頭痛、眼花10-15分鐘死亡12800ppm1-3分鐘死亡由于本次設(shè)計(jì)主要是針對家庭用戶，所以選用了 MQ-9比較適，并且特別對于一氧化碳會中毒也有顯著作用101112。這種傳感器生產(chǎn)成本及維護(hù)成本低，穩(wěn)定性強(qiáng)，敏捷

48、性高， 同時十分小巧方便，十分利于用作氣體傳感器。MQ-9傳感器對一氧化碳的靈敏度高，常用于檢查CO氣體的濃度，而對于其它的機(jī)溶劑或其他揮發(fā)性氣體的靈敏度低，是因?yàn)檠b有活性炭過濾器，消除了雜質(zhì)氣體的影響， 所以我們拿他來用于漏氣的檢測。在這里我們主要他對一氧化碳的檢測功能13。其靈敏特性如圖所示：大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)15RL：有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)下得到數(shù)據(jù)結(jié)果：Ro= lOOOppm氧化碳中的 20C /65%RH環(huán)境條件下傳感器的電阻值，Rs=1000ppm氧化碳、不同溫/濕度下傳感器的電阻值，縱坐標(biāo)以傳感器電阻比（ Rs/Ro）表示?；緶y試回路：此傳感器需要施加 2個電壓，回

49、路電壓和加熱器電壓，回路電壓則是用于測定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻（RL）上的兩端電壓（VRL）。加熱器電壓用于維持敏感素子處于與對象氣 體相適應(yīng)的特定溫度而施加在集成的加熱器上。由于這種傳感器具有陰陽極，所以Vc需用直流電源。為了將判定值水平最佳化，并使敏感素子的功耗（PS）低于15mW的限度值，為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)腞L值。只要能滿足傳感器的電性要求，回路電壓和加熱器電壓可以共用同一個電源電路。MQ-9的管腳連接如圖。VTF oGNDo圖5傳感器的連接圖MQ-9傳感器的工作原理是它的表面電阻Rs,是通過與其串聯(lián)的負(fù)載電阻RL上的有效電圖4傳感器的靈敏特性大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論

50、文）第三章硬件設(shè)計(jì)16壓值VRL輸出而獲得的。二者之間的關(guān)系為：（Vrl*Rs/RL ） +Vrl=Vc下圖是利用上圖回路測得由潔凈空氣轉(zhuǎn)換到至一氧化碳?xì)怏w中時，傳感器的變化RL上的信號輸出變化情況，輸出信號的測定是在電壓變化的 2.5分鐘到5分鐘之間進(jìn)行的。圖6傳感器輸岀信號的變化對于穩(wěn)定性，MQ-9型氣敏元件的敏感層是用非常穩(wěn)定的二氧化錫制成的。其在正常使 用的情況下可以使用達(dá)到至少6年，或者更久。因此，它具有優(yōu)秀的長期穩(wěn)定性。靈敏度調(diào)整：MQ-9型氣敏器件對一氧化碳和其它類型的不同濃度的氣體，電阻也隨之變化。因此， 考慮過報警點(diǎn)時的溫濕度的影響再使用MQ-9時一定要用一氧化碳校正傳感器，

51、應(yīng)考慮對于傳感器的靈敏度的矯正。靈敏度的矯正過程：1.將傳感器通上電并寫持續(xù)通電50小時以上；2.調(diào)節(jié)電阻使得一氧化碳的濃度每到一分半鐘就獲得一個濃度值；3.改變另外的電阻直到一分鐘末得到一個CO濃度時所需要的信號值。MQ-9一氧化碳?xì)怏w傳感器具體特性測量范圍為0-1000PPM，工作溫度-2070,測量精度為3%，零點(diǎn)漂移為 PPM10，分辨率為1PPM。半導(dǎo)體材料不同于其他材料，其所制作的氣體傳感器，不用懷疑其一定會出現(xiàn)零點(diǎn)漂移 的。來制作后一定會遇到的問題報警器設(shè)計(jì)的重中之重是妥善處理好氣體傳感器溫度補(bǔ)償問 題（圖7、圖8）為了達(dá)到使氣體傳感器穩(wěn)定工作的目的，主要方法是使氣體傳感器的表面

52、 溫度維持相對不變，因此常常采用的方法在使用環(huán)境當(dāng)中提高氣體傳感器的熱機(jī)功率。大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)17崔感器掃出電壓（mV）?400Z300?rm?1002000溫度補(bǔ)償電路由于傳感器電阻 Rs本身容易受到溫度的影響，若直接使用會產(chǎn)生誤差，經(jīng)過放大器的放大之后，原本很小的誤差就會被擴(kuò)大，從而影響最終的結(jié)果。所以，在這里，本設(shè)計(jì)使用了一個對稱的電橋溫度補(bǔ)償電路， RT為熱敏電阻，隨室內(nèi)溫度而改變。如圖 9所示，運(yùn)用 電橋補(bǔ)償法進(jìn)行溫度補(bǔ)償。其中， RS為傳感器電阻，F(xiàn)L為負(fù)載電阻，Ri為滑動變阻器，并 選取OP07（在下面再做介紹）放大器組成差分放大電路。25D024002

53、2002000圖8傳感器加溫度補(bǔ)償所需的加熱電壓曲線大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)18圖9溫度補(bǔ)償電路電路工作原理：常用電橋式溫度補(bǔ)償電路來減小對由于溫度升高所帶來的的影響。負(fù)載電阻R.不隨溫度升高而變化，而傳感器電阻Rs與溫度變化成正比，傳感器的輸出電壓由W/RL=VCC/（RL+RS）可知，傳感器輸出電壓是減小的，即傳感器發(fā)生零點(diǎn)漂移。因此本設(shè)計(jì)采用了電 橋式溫度補(bǔ)償電路是為了消除該漂移的影響。熱敏電阻RT電阻值與溫度的變化成正比。根據(jù)電橋式溫度補(bǔ)償電路的原理，只需調(diào)整滑動變阻器Ri的阻值，無所謂FS、Rr如何變化，即可保持四個阻值之間的定比關(guān)系。滑動變阻器R上的電壓為Vi2，

54、則有： V2/RI=VCC*（RT+RI）。而輸出電壓V=0,即保證了傳感器在零點(diǎn)沒有輸出值，消除了零點(diǎn)漂移的問題。此后，傳感器電阻Rs只隨一氧化碳?xì)怏w濃度的增量有關(guān)，保持滑動變阻器阻值不變，導(dǎo)致輸出電壓 V變動，電壓差Vi=Vl -Vi2作為輸入信號，經(jīng)放大電路放大： Vout/10=1/10V i=V2-Vii, A/D轉(zhuǎn)換的輸入信號即為最后所得到的的電壓信號Vout。電壓增益Av=Vout/ （ Vi2-Vi1），本設(shè)計(jì)中，放大 10 倍。3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊由傳感器接收到了空氣模擬信號而不能直接傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，因此要先用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將 模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。經(jīng)過由模擬信號到數(shù)字信號的四個

55、階段。本設(shè)計(jì)采用 ADC0809的模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)，是8位的逐次逼近型型 A / D轉(zhuǎn)換大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)19器，ADC0809由8位開關(guān)樹型 A/D轉(zhuǎn)換器、8路模擬開關(guān)、三態(tài)輸出鎖存器、比較器以及 逐次逼近寄存器、地址鎖存與譯碼器、邏輯控制和定時電路等其它一些電路組成。它采用 COMS技術(shù)的20-pin雙列直插式封裝鎖三態(tài)注冊直接驅(qū)動數(shù)據(jù)總線連接到電腦上，無需額 外的接口電路。因此，ADC0809具有三態(tài)輸出能力，并且可用于處理對8路模擬量的輸入，其輸入輸出與TTL兼容，常用于單獨(dú)工作同時可以與各種微處理器相連接89。ADC0809的主要特性：8路輸入通道，8位

56、A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8位；轉(zhuǎn)換時間 為100 s時鐘為640kHz時），130 Q （時鐘為500kHz時）;具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫耍粏蝹€+5V電源供電；模擬輸入電壓范圍0+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)；工作溫度范圍為-40+85攝氏度；最大轉(zhuǎn)換誤差為1LSB ;低功耗，約15mW。圖10 ADC0809實(shí)物圖大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)201N3JN4JN5JN7 STARTE0D30ECLK VetVYeF GNF DD122227326425524623722呂21g20101911ADC08C9 咅1213161415IN2INTTNOADDAADDSADL)CALED7

57、D6D5D4D0Vref-D2ih； 門削圖12 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖IN0，IN1，IN2為電路程序前檢測結(jié)果后的輸入口，轉(zhuǎn)換順序由ADDA、ADDB、ADDC控制，最后用AT89C51單片機(jī)P0 口來完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。ADC0809芯片采用雙列直插式封裝總共有28個引腳，如圖所示。下面描述各引腳的功能。IN0IN7 : 8個通道的模擬輸入線，支持傳輸8路模擬信號，可以選通 8路模擬開關(guān)。2-12-8 : 8位數(shù)字量輸出端。卜工icSTART CIAMK (：圖11 A/D轉(zhuǎn)換模塊引腳圖I，；HFi.大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章硬件設(shè)計(jì)21ADDA ADDB ADDC 3位地址輸入線

58、，用于選通 IN0-IN7 間的一路模擬量輸入。ALE: ALE為地址鎖存信號，在高電平時有效。當(dāng)ALE線為高電平的時候，此時鎖存信號并且由可以由3位地址輸入ADDA ADDB ADD（的不同組合來選擇地址信號來進(jìn)行鎖存。 經(jīng)譯碼后，被選中的通道的模擬量進(jìn)入轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。START A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換）。EOC A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間 一直為低電平）。OE數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平， 才能打開

59、輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KH乙REF（ +）、REF（-）:基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一 +5V。GND地ADC0809的工作過程：正常工作時，首先要先將地址鎖存器中的地址確定下來，即通過輸入三位地址并且使ALE置1。比較器的數(shù)據(jù)來自將地址譯碼選通模擬的輸入。START上升沿啟動逐次逼近寄存器并使其復(fù)位。模數(shù)轉(zhuǎn)換則由下降沿啟動，輸出信號進(jìn)行變化，轉(zhuǎn)換由此體現(xiàn)出來。直到模 數(shù)轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)?,將結(jié)果數(shù)據(jù)存入鎖存器，即模數(shù)轉(zhuǎn)換已結(jié)束，這個信號可用作中 斷申請。輸出三態(tài)門打開與否與OE輸入高電平還是低電平有關(guān)同時將轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。

60、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳輸-模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機(jī)中，并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換是否完成是數(shù)據(jù)傳送成功與否的關(guān)鍵問題-傳送只能在確認(rèn)完成后才能進(jìn)行。因此常常采用下述三種傳送方式。（1）定點(diǎn)傳送方式對于一種模數(shù)轉(zhuǎn)換其來說轉(zhuǎn)換時間是已知的和固定的一項(xiàng)硬性技術(shù)指標(biāo)。例如6MHz的MCS-51單片機(jī)的機(jī)器周期為 2卩s ,6MHz的MCS-51單片機(jī)64個機(jī)器周期總共時間為 128卩s, 同時也就是 ADC0809轉(zhuǎn)換時間。128卩s時間一到，模數(shù)轉(zhuǎn)換啟動后到可據(jù)此設(shè)計(jì)一個延時 子程序即調(diào)用此子程序，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式像ADC0809的 EOC端狀態(tài)信