易燃?xì)怏w智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

1、序號(hào)（學(xué)號(hào)）：021240320長(zhǎng)春大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）易燃?xì)怏w智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名鄭喜亮學(xué)院電子信息工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)12403指導(dǎo)教師宋繼紅（副教授）2016年 6月 1日i易燃?xì)怏w智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)ii摘要：隨著生活水平的提高，易燃?xì)怏w的危險(xiǎn)性和對(duì)危害性對(duì)人們的生活有著i很深的影響，因此易燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)和報(bào)警是一項(xiàng)必要的工作。本論文設(shè)計(jì)的可i燃?xì)怏w智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由電源模塊、檢測(cè)部分、屮央處理器、信號(hào)傳送四部分組i成。電源部分采用了 220v交流電壓，并通過(guò)降壓電路轉(zhuǎn)換成芯片所需的5v電|壓,檢測(cè)部分選擇了對(duì)大多數(shù)的可燃?xì)怏w都比較敏感而且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單的mq-2i傳感器，屮央處理

2、器部分采用了 atmega328p單片機(jī)作為控制整個(gè)系統(tǒng)的cpu,通過(guò)傳感器mq-2將采集到的模擬信號(hào)數(shù)字化并傳送給cpu,由cpu內(nèi)部進(jìn)行 |進(jìn)一步處理，當(dāng)氣體濃度高于臨界值時(shí)驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)可燃性i氣體進(jìn)行報(bào)警控制裝置。iiiii:if關(guān)鍵詞：易燃?xì)怏w智能監(jiān)測(cè)；模擬信號(hào)數(shù)字化；atmega328p； mq-2傳感器；報(bào)警裝置design of intelligent monitoring system for flammable gasesabstract： with the improvement of living standards, the risk of flamma

3、ble gas and deep harm to peoples life with the influence, so monitoring and alarm of flammable gas is a necessary work. the intelligent monitoring system of combustible gas in this paper by the power supply module, detection part，central processor，signal transmission of four parts power part adopts

4、220v ac voltage，and through step-down circuit converts the 5v voltage chip is required，the choice of the combustible gas detection part of most of the sensitive and simple mq-2 drive circuit of the sensor，the central processor part adopts atmega328p microcontroller as the control of the whole system

5、 of cpu, mq-2 will be collected through the sensor simulation the digital signal and transmitted to cpu for further processing by the cpu，when the gas concentration is higher than the critical value driven alarm device alarm, the combustible alarm control device for gas.keywords: intelligent monitor

6、ing of flammable gases; analog signal digitization ; atmega328p; mq-2 sensor; alarm device 11第1章緒論21.1課題研究的目的和意義21.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀31.3課題研究的主要內(nèi)容41.4性能指標(biāo)4第2章總體方案設(shè)計(jì)52. 1.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)閣的建立52.2系統(tǒng)整體方案及硬件設(shè)計(jì)5第3章硬件設(shè)計(jì)73. 1 atmega328p 單片機(jī)73.2 mq-2傳感器及放大電路設(shè)計(jì)83.3 lm7805電源轉(zhuǎn)換電路103.4串口模塊113.5 12864液晶模塊136控制器的選擇及電路設(shè)計(jì)143. 7報(bào)警電路153.8

7、看門(mén)狗電路17第4章軟件設(shè)計(jì)181軟件的組成成分184.2主程序框圖184.3按鍵流程圖194.4f1q中斷服務(wù)201rq2中端程序214. 6程序設(shè)計(jì)22第5章結(jié)束語(yǔ)24賴25參考文獻(xiàn)2627第1章緒論隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種易燃?xì)怏w及使用環(huán)境的安全越來(lái)越受到廣泛的 關(guān)注，預(yù)防重大事故的研究受到了更多的重視，在生活中，煤氣屮毒時(shí)常發(fā)生, 易燃?xì)怏w爆炸的事故也是屢見(jiàn)不鮮，威脅人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，而這些傷害 都源于易燃?xì)怏w，在不借助儀器設(shè)備的情況k易燃?xì)怏w很難被人們所發(fā)現(xiàn)，但 可能此時(shí)己經(jīng)構(gòu)成了安全隱患。隨著人們安全意識(shí)的加深，人們開(kāi)始重視對(duì)易 燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)，為了保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，應(yīng)用無(wú)

8、線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境進(jìn) 行監(jiān)測(cè)是一種新型的應(yīng)用。由于易燃?xì)怏w的本身的危險(xiǎn)性和對(duì)人們生產(chǎn)生活造成的巨大危害，所以易 燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)和報(bào)警是一項(xiàng)必要的工作。利用mq-2傳感器制作監(jiān)測(cè)儀，并注意 濕度和溫度的影響，提高傳感器靈敏度。易燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)與報(bào)警是利用氣體傳 感器技術(shù)，將氣體濃度轉(zhuǎn)換成電壓輸入到adc電路，并通過(guò)一定的電壓與濃度 的關(guān)系算法，計(jì)算出監(jiān)測(cè)到的易燃?xì)怏w的濃度。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度超出系統(tǒng)設(shè)定 值時(shí)就會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的聲光報(bào)警，提醒人們進(jìn)行相應(yīng)的處理，組織人員撤離并對(duì) 該場(chǎng)所進(jìn)行通風(fēng)排氣，避免事故的發(fā)生造成人身和財(cái)產(chǎn)傷害，對(duì)現(xiàn)在的家庭、 作業(yè)場(chǎng)地安全起著非常重要的保護(hù)作用?；诜N種社會(huì)的想法，現(xiàn)在設(shè)

9、計(jì)一種 易燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，能夠監(jiān)測(cè)易燃?xì)怏w濃度，顯示測(cè)量結(jié)果，并對(duì)當(dāng)前環(huán)境 狀態(tài)作出判斷，并發(fā)出報(bào)警信息。利用單片機(jī)靈活性高、成本低、性能高等特點(diǎn)，來(lái)設(shè)計(jì)本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就能 很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)可燃?xì)怏w的鋝能監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)控制等。精確的監(jiān)測(cè)家庭和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng) 的可燃?xì)怏w濃度，一旦超過(guò)限定值及時(shí)發(fā)出警報(bào)，來(lái)提高人為監(jiān)測(cè)的不準(zhǔn)確性 和不及時(shí)性，從而達(dá)到及時(shí)保護(hù)人們生命財(cái)產(chǎn)安全的a的，減少損失。1.1課題研宄的目的和意義隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，對(duì)易燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要，現(xiàn)在社會(huì)中 我們?cè)絹?lái)越多的用到各種氣體，投入到各種環(huán)境當(dāng)中，這是我們就?？紤]安全 的問(wèn)題，所以要設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠及時(shí)的監(jiān)測(cè)易燃?xì)怏w的情況，

10、并能及 時(shí)做出反應(yīng)。本次設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是當(dāng)可燃?xì)怏w濃度超出系統(tǒng)設(shè)定值吋就會(huì)進(jìn)行相應(yīng) 的聲光報(bào)警，提醒人們進(jìn)行相應(yīng)的處理，組織人員撤離并對(duì)該場(chǎng)所進(jìn)行通風(fēng)排 氣，避免事故的發(fā)生造成人身和財(cái)產(chǎn)傷害，對(duì)現(xiàn)在的家庭、作業(yè)場(chǎng)地安全起著非常重要的保護(hù)作用?；诜N種社會(huì)的想法，現(xiàn)在設(shè)計(jì)一種易燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)的系 統(tǒng)，能夠監(jiān)測(cè)易燃?xì)怏w濃度，顯示測(cè)量結(jié)果，并對(duì)當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)作出判斷，并 發(fā)出報(bào)警信息。利用單片機(jī)靈活性高、成本低、性能高等特點(diǎn)，來(lái)設(shè)計(jì)本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就能 很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)可燃?xì)怏w的智能監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)控制等。精確的監(jiān)測(cè)家庭和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng) 的可燃?xì)怏w濃度，一旦超過(guò)限定值及時(shí)發(fā)出警報(bào)，來(lái)提高人為監(jiān)測(cè)的不準(zhǔn)確性 和不及時(shí)性，從而

11、達(dá)到及時(shí)保擴(kuò)人們生命財(cái)產(chǎn)安全的目的，減少損失。1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，石油、化工、治金、煤炭等工業(yè)用易燃易爆和有毒 氣體的種類和應(yīng)用范圍也有了很大程度的增加，并且開(kāi)始新能源的利用和不斷 開(kāi)發(fā)，特別的是在現(xiàn)代生活中液化氣和天然氣的普及，易燃?xì)怏w和有毒氣體也 于人們的日常生活息息相關(guān)。這些氣體在運(yùn)用、生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中一旦發(fā)生泄 漏將引發(fā)火災(zāi)、中毒甚至爆炸事故，嚴(yán)重威脅到人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。 為了能夠及時(shí)的監(jiān)測(cè)到空氣中易燃?xì)怏w的含量，人們開(kāi)始大量使用易燃?xì)怏w監(jiān) 測(cè)報(bào)警器。法國(guó)奧德姆公司研制了 mx2100是一款久經(jīng)考驗(yàn)的氣體便攜式檢測(cè)儀， mx2100頂部的報(bào)警燈非常顯眼，同時(shí)擁有

12、屏幕閣形化顯示，背光液晶，能顯示 3個(gè)測(cè)量值，同時(shí)有單位和氣體類型，擁有聲光報(bào)警功能。美國(guó)英思科公司研制 gb90可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，他是一種便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，采用高性能催化燃燒 式傳感器，可用于石油化工、環(huán)境事故等行業(yè)易燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)，其顯示單位 a%lel最低爆炸下線，分辨率為1%lel。美國(guó)華瑞科力恒生產(chǎn)了 pgm1820可燃 氣體檢測(cè)儀，它是該公司最高性能的個(gè)人可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，能夠在危險(xiǎn)工作環(huán) 境對(duì)各種可燃?xì)怏w進(jìn)行快速可靠的監(jiān)測(cè)，它通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸 到后方安全中心，大屏幕液晶閣形顯示可充電鋰電池使用吋間長(zhǎng)，可達(dá)十二小 時(shí)，內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，模塊化的設(shè)計(jì)使傳感器和電池方便更換和維

13、護(hù)，并且有智 能的溫度和零點(diǎn)補(bǔ)償算法。國(guó)內(nèi)深圳市沃賽特科技有限公司研究了 dk70c系列 可燃?xì)怏w報(bào)警儀采用了最先進(jìn)的數(shù)字模擬混合通訊技術(shù)，dr70c-ex信號(hào)穩(wěn)定， 重復(fù)性好，精度高等優(yōu)點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，獨(dú)立氣室傳感器自動(dòng)識(shí)別報(bào)警主機(jī) 可在遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)顯示、控制、報(bào)警。河南庫(kù)瑞克電子科技有限公司生產(chǎn)了 crgd-1 型可燃?xì)怏w報(bào)警器，是新型的氣體檢測(cè)儀，紅外遙控操作，帶有聲光報(bào)警功能， 適用于工業(yè)環(huán)境檢測(cè)氣體濃度，采用三限制420ma的電流信號(hào)與四限制rs485 總線輸出，具有傳輸距離遠(yuǎn)抗干擾性能好等特點(diǎn)。所以隨著社會(huì)的發(fā)展我們可以看出人們對(duì)易燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求閂.益增大，易燃?xì)怏w在石油、

14、化工等各個(gè)方而有著應(yīng)用，并且存在廣泛，不容易i被發(fā)現(xiàn)，我們就需要設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)保護(hù)我們的安全及財(cái)產(chǎn)安全，它的發(fā)展前s景廣闊，并且將會(huì)逐漸被應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。i|1.3課題研宄的主要內(nèi)容i易燃?xì)怏w傳感器按工作原理分為傳感器原理報(bào)警器，紅外線探測(cè)報(bào)警器，i高能量回收?qǐng)?bào)警器。當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)（無(wú)i焰燃燒），其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化。本；次設(shè)計(jì)采用mq-2氣體傳感器作為可燃?xì)怏w的信號(hào)采集工具，采集到的模擬電壓i量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。設(shè)計(jì)過(guò)程包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序的編寫(xiě)兩部分。i，"丨，一1. 4性能指標(biāo)iiii!（mq-2傳感器

15、的標(biāo)準(zhǔn)使用溫度-20°c-70°c；工作電壓dc5vi工作電流大于等于3ma （5.0vdc） 靈敏度優(yōu)于_105dbm （50q）i遙控距離2050米以上（開(kāi)闊地）i特征氣體：loooppm異丁焼； 敏感體電阻：50ppm甲苯以內(nèi)時(shí)，最低1kq最高20kq在；響應(yīng)時(shí)間：10s;i恢復(fù)時(shí)間：30s;|加熱電阻：31q上下不超過(guò)3q;加熱電流：d80ma;|加熱電壓：5.0v±0.2v;i工作條件：環(huán)境溫度不低于-20°c不高于+55°c;濕度不能高于95%rh;環(huán)境|中的氧濃度為21%。i貯存條件：溫度不低于-2ctc不高于+7ctc,濕度不大

16、于70%rh。第2章總體方案設(shè)計(jì)2.1.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖的建立本設(shè)計(jì)是使用單片機(jī)與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w智能檢測(cè)系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？扇?xì)怏w智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三部分組成，它們分別為檢測(cè)部分、中央 處理器、信號(hào)傳送。根據(jù)設(shè)計(jì)需求以及使用環(huán)境等因素，綜合考慮，mq-2煙霧 氣體傳感器適合本設(shè)計(jì)。通過(guò)采用mq-2氣體傳感器作為易燃?xì)怏w的信號(hào)采集工 具，系統(tǒng)建立濃度與電壓關(guān)系，利用單片機(jī)技術(shù)將采集到的模擬電壓量經(jīng)過(guò)a/d 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理計(jì)算，濃度值送液晶顯示，當(dāng)可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)到 的所處環(huán)境的空氣中易燃?xì)怏w濃度不低于預(yù)先設(shè)罝的報(bào)警臨界值是就會(huì)馬上驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)的報(bào)警功能進(jìn)行聲光報(bào)警，啟動(dòng)無(wú)線控制

17、排氣裝罝，從而構(gòu)建一個(gè)易燃 氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警器。2.2系統(tǒng)整體方案及硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)有單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源、信號(hào)采集電路、報(bào)警電路、按鍵和lcd 顯示等組成。根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們采用atmcga328p單片機(jī)，配合自身轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn) 單的易燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，可燃?xì)怏w的濃度用lcd12864顯示器進(jìn)行顯示。該 電路通過(guò)mq-2傳感器監(jiān)測(cè)可燃?xì)怏w，并輸出0-5v電壓信號(hào)，然后輸入到轉(zhuǎn)換 芯片采樣模擬量電壓，經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過(guò)其輸出通道 db（fdb7傳送給atmega328p單片機(jī)的p1 口。atmega328p單片機(jī)負(fù)責(zé)把接收到 的數(shù)字量經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，lcd12864顯示可燃?xì)怏w

18、濃度。當(dāng)環(huán)境中易燃?xì)怏w泄漏 時(shí)，并且易燃?xì)怏w濃度達(dá)到報(bào)警值時(shí)，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)led和蜂鳴器，就會(huì)發(fā)出 聲光報(bào)警，通過(guò)關(guān)聯(lián)的無(wú)線控制模塊觸動(dòng)閥門(mén)可以打開(kāi)排氣通風(fēng)設(shè)備，從而實(shí) 現(xiàn)易燃?xì)怏w安全監(jiān)測(cè)。第3章硬件設(shè)計(jì)3. 1 atmega328p 單片機(jī)系統(tǒng)采用atmega328p型單片機(jī)，因?yàn)樗蛯?duì)簡(jiǎn)單，并且自帶a/d轉(zhuǎn)換功能， 使系統(tǒng)簡(jiǎn)單易操控。atmega328p型單片機(jī)使用廣泛，性能優(yōu)越，損耗小具有先 進(jìn)的risc結(jié)構(gòu)，atmega328p單片機(jī)里的131條指令當(dāng)中，其中有一大部分指令 的工作時(shí)間是一個(gè)時(shí)鐘的周期。atmega328p具有先進(jìn)的控制體系risc,這種體 系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐力強(qiáng)。非易失性

19、存儲(chǔ)器的微控制器編程，復(fù)位和布朗從外部振 蕩器和內(nèi)部中斷睡眠模式來(lái)源的內(nèi)部校準(zhǔn)檢測(cè)功率：閑罝，adc降噪、節(jié)能、關(guān) 閉，備用，備用擴(kuò)展。atmega328p單片機(jī)的寄存器有32個(gè)，每個(gè)都是八位通用 的，在完全靜態(tài)的工作環(huán)境下，它的工作的頻率是20mhz,工作時(shí)的性能達(dá)到 20mips,此款單片機(jī)的字節(jié)是32k的，芯片內(nèi)部具有可以編程的hash，可以編 輯程序輸入，使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)運(yùn)行和執(zhí)行各種指令，功能非常強(qiáng)大，擦寫(xiě)的壽命 很多，擦寫(xiě)可以高達(dá)10000次，atmega328p運(yùn)行時(shí)需要兩個(gè)硬件乘法器，乘法 器的周期是兩個(gè)時(shí)鐘周期。此款單片機(jī)具有boot代碼區(qū)，代碼區(qū)是獨(dú)立的，并 且可以定位，單片機(jī)

20、系統(tǒng)內(nèi)的編程就是通過(guò)芯片的boot程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是非 常重要的一步，boot程序能夠同時(shí)讀取和寫(xiě)作等操作。atmega328p的eepr0m、 和片內(nèi)的sram分別是1024字節(jié)和2k字節(jié)的。可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用 戶程序的加密，外設(shè)特點(diǎn)，兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具 有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器rtc,六通道p麗，8路10位adc,可編程的串行 usart,可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的spi串行接口，基于字節(jié)的2-wire串行接口， atmega328p單片機(jī)內(nèi)部具有獨(dú)立的看門(mén)狗定時(shí)器，可以獨(dú)立進(jìn)行編程

21、，當(dāng)單片 機(jī)的引腳上的電平發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)引發(fā)中斷，然后啟動(dòng)mcu，具有微控制器的 特點(diǎn)，芯片內(nèi)具有模擬比較器。atmega328p具有六種休眠的模式，包括，省電、 掉電、抑制噪聲、待機(jī)、空閑和延長(zhǎng)待機(jī)模式。i/o和封裝，23個(gè)可編程的i/o 口，28 引腳 pdip, 32 引腳 tqfp, 28 引腳 qfn/mlf,與 32 引腳 qfn/mlf 封裝， 工作電壓，1.8 - 5. 5v ,工作溫度范圍：-40°c至85 °c,工作速度等 0-20mhzl. 8-5. 5v,超低功耗，正常模式:1mhz, 1. 8v, 25° c:0. 2ma,掉電模 式：

22、1.8v, 0. 1 na,省電模式：1.8v, 0.75 ua。p2.01p2.12rd345mosi6miso7sck8rxd14txd15161718p2.619p2.420p2.521reset*9xi13x212oc>oooo£>£>>>oapbo (to)(adco) paopb1 (t1)(adc1) pa1pb2 (afnoj<(adc2) pa2pb3 (alnlr(adc：3) pa3pb4(ss)(adc4) pa4pb5 (mosi)(adc5) pa5pb6 (miso)(adc6) pa6pb7 (sck)(a

23、dc7) pa7pdo(rxd)pcopd1 (txd)pcipd2 (into)pc2pd3 (inti)pc3peh(ocib)pc4pd5 (oc1a)pc5pd6 (icp)(tosc1) pc6pd7 (tosc2)(tosc2) pc7resetarefagndxiavccx2§atmcga328pvcc+5vu2o<o<3<<3<<3o<<o40aino39ain138fm37tf3635343322do23di24d225d326d427d528d629d7<p<1323130圖3. 1 atmega328p

24、單片機(jī)管腳圖3.2 mq-2傳感器及放大電路設(shè)計(jì)增加電信號(hào)幅度或功率的電子電路。砬用放大電路實(shí)現(xiàn)放大的裝置稱為放 大器。它的核心是電子有源器件，如電子管、晶體管等。為了實(shí)現(xiàn)放大，必須 給放大器提供能量。常用的能源是直流電源，但冇的放人器也利用高頻電源作 為泵浦源。放大作用的實(shí)質(zhì)是把電源的能量轉(zhuǎn)移給輸出信號(hào)。輸入信號(hào)的作用 是控制這種轉(zhuǎn)移，使放大器輸出信號(hào)的變化重復(fù)或反映輸入信號(hào)的變化?，F(xiàn)代 電子系統(tǒng)中，電信號(hào)的產(chǎn)生、發(fā)送、接收、變換和處理，幾乎都以放大電路為 基礎(chǔ)。20世紀(jì)初，真空三極管的發(fā)明和電信號(hào)放大的實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著電子學(xué)發(fā)展 到一個(gè)新的階段。20世紀(jì)40年代末晶體管的問(wèn)世，特別是60年代集

25、成電路的 問(wèn)世，加速了電子放大器以至電子系統(tǒng)小型化和微型化的進(jìn)程。mq-2氣體傳感器是旁熱式結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體式可燃?xì)怏w敏感元件，其有：探測(cè)范 圍廣泛，靈敏度高，響應(yīng)恢復(fù)快，穩(wěn)定性優(yōu)異，壽命長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)， 通常安裝在家庭和工廠，用于檢測(cè)氣體是否發(fā)生泄漏，對(duì)多種可燃?xì)怏w（如液 化氣、丁烷、丙烷、甲烷、灑精、氫氣、煙霧等）的探測(cè)都適用：探測(cè)范圍：300looooppm;特征氣體：loooppm異丁院；靈敏度:氣體濃度5;敏感體電阻：50ppm甲苯以內(nèi)時(shí)，最低1kq最高20kq在；響應(yīng)時(shí)間：10s;恢復(fù)時(shí)間:30s；加熱電阻：31q上下不超過(guò)3q;加熱電流：180ma；加熱電壓:5.0v±

26、;0.2v;工作條件：環(huán)境溫度不低于-20°c不高于+55°c;濕度不能高于95%rh;環(huán)境 中的氧濃度為21%。貯存條件：溫度不低于-20°c不高于+70°c,濕度不大于70%rh。mq-2型傳感器由錫氧化物半導(dǎo)體氣體傳感材料構(gòu)成的，是離子式n型半導(dǎo) 體的表面電阻控制型氣體感測(cè)裝置。當(dāng)在20至30°c的環(huán)境屮時(shí)，空氣屮的氧的 負(fù)離子會(huì)吸附在傳感器的二氧化錫半導(dǎo)體上，致使半導(dǎo)體表而的電子密度變低, 從而導(dǎo)致半導(dǎo)體的電阻變大。環(huán)境中出現(xiàn)煙霧時(shí)，煙霧的調(diào)制晶粒的間界發(fā)生 變化，電導(dǎo)率也會(huì)隨之變化。根據(jù)這個(gè)原理可以檢測(cè)空氣屮煙霧存在的相關(guān)信 息。mq

27、-2傳感器檢測(cè)可燃?xì)怏w的基本原理：當(dāng)環(huán)境中存在可燃?xì)怏w（如甲烷、 液化氣等）時(shí)，原本吸附在二氧化錫半導(dǎo)體表面的氧脫附，而換成可燃?xì)怏w以 正離子狀態(tài)吸附在其表而；氧脫附的同時(shí)釋放電子，相反的正離子吸附在半導(dǎo) 體表而時(shí)會(huì)放出電子，使二氧化錫半導(dǎo)體表而的電子的密度增加，從而電阻值 下降。然而當(dāng)空氣屮不存在可燃?xì)怏w時(shí)，電阻值會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，這是因 為半導(dǎo)體表而恢復(fù)到了原來(lái)負(fù)離子吸附在表而的狀態(tài)。圖3. 2 mq-2傳感器及放大電路設(shè)計(jì)3.3 lm7805電源轉(zhuǎn)換電路lm7805是三端穩(wěn)壓電源模塊，外圍電路簡(jiǎn)單，正面看，管腳分別為輸入、 地、輸出。額定輸出電流1.5a,最大輸入電壓35v,輸入輸出壓

28、差的最大值是 30v,最小值2v,輸出電壓5v,誤差0.2v,實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)壓差和電流確定 7805上的耗散功率，增加適當(dāng)?shù)纳嵫b置。在現(xiàn)在的電子產(chǎn)品中，lm78和lm79是最常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓型集成電路，其中 lm78系列的穩(wěn)壓集成電路是由正電壓輸出的集成電路。而lm79系列集成電路是 有負(fù)電壓輸出的集成電路。我們常見(jiàn)的三端1c,三端的意思就是只有3條引腳 輸出，三條引腳分別是輸入、輸出和接地的功能，就是說(shuō)這種集成的穩(wěn)壓電路。 它的外觀就是跟我們平時(shí)見(jiàn)到的三極管一樣，但是功能完全不一樣。封裝非常 標(biāo)準(zhǔn)，是t0-220,有的時(shí)候也有l(wèi)m9013的封裝標(biāo)準(zhǔn)。本文之所以采用lm78系列的三端穩(wěn)壓是因

29、為這款單片機(jī)使用方便，操作起 來(lái)很簡(jiǎn)單，而且價(jià)格相對(duì)于其他類型的單片機(jī)來(lái)說(shuō)比較便宜，性價(jià)比很高。最 主耍的原因還是性能的原因，使用這種三端穩(wěn)壓型的集成電路時(shí)，組成的穩(wěn)壓 電源基本上不需耍多余的外圍元器件，而且這款穩(wěn)壓電源自身帶有過(guò)電流，過(guò) 熱和調(diào)整管的自我保護(hù)電路。lm系列穩(wěn)壓電源后邊的數(shù)字代表了輸出電壓值， 例如，lm7805代表了輸出的電壓是5伏。lm系列三端穩(wěn)壓機(jī)電源模塊在現(xiàn)在電子產(chǎn)品中得到廣泛的使用，因?yàn)樗?使用方便，極易操作，不復(fù)雜。因?yàn)樵陔娫茨K運(yùn)行時(shí)，會(huì)有電壓，就會(huì)產(chǎn)生 熱能量，所以需耍我們?cè)陔娐分邪惭b散熱器，有些個(gè)別情況我們則不需要裝散 熱器，比如當(dāng)78051c內(nèi)部的電路閣，

30、因?yàn)樗墓β市?。影響穩(wěn)壓性能的因素就 是穩(wěn)壓管的溫度特別高，高溫就會(huì)使穩(wěn)壓模塊的穩(wěn)壓性能降低、變差，最后可 能會(huì)損壞。當(dāng)電路要求1.5a的電流時(shí)，我們就需要將三塊穩(wěn)壓電源模塊并聯(lián)接 入電路，不可隨意連接，還有一點(diǎn)值得注意的是，當(dāng)電路需要的電壓是用幾塊 穩(wěn)壓模塊并聯(lián)的時(shí)候，并聯(lián)的幾個(gè)穩(wěn)壓模塊必須是同一個(gè)型號(hào)，同一個(gè)廠家， 同一個(gè)批次的，否則可能會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成 穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。在lm78林、lm79林系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是t0-220和t0-202 兩種封裝。這兩種封裝的閣形以及引腳序號(hào)、引腳功能如

31、附閣所示。閣中的引腳號(hào)標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注的。這樣標(biāo)注 便于記憶。引腳為最高電位，腳為最低電位，腳居中為接地端。從閣中 可以看出，不論正壓還是負(fù)壓，腳均為輸出端。對(duì)于lm78林正壓系列，輸入是最高電位，自然是腳，地端為最低電位，即腳，如附圖所示。對(duì)與lm79* 負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是腳，而地端為最高電位，即腳，7805引腳正確的順序腳接輸入，2腳接地，3腳接輸出。 lm7805典型應(yīng)用電路圖：lm78xx系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路圖，是一個(gè)輸出正5v直流電壓的穩(wěn) 壓電源電路。lm7805三端穩(wěn)壓集成電路的c1接門(mén)是輸入端的濾波電容，c2是 輸出端的濾波電容。rl

32、是集成電路的負(fù)載電阻，為了保護(hù)電路的穩(wěn)定性，當(dāng)電 路中流過(guò)的電流較大時(shí)，產(chǎn)生很多的熱量，為了防止這種熱量影響電路的正常 運(yùn)行，我們就需要裝散熱版。為了能夠提高輸出電壓，我們接入的穩(wěn)壓二極管需要串聯(lián)的接在lm7805的 第二個(gè)引腳和大地之間，這樣做可以使輸出的電壓有所提高，達(dá)到我們的目的。 lm7805和二極管vc1的穩(wěn)壓輸出之和就是輸出電壓?？紤]另一種情況，當(dāng)輸出 的電壓小于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值時(shí)，就需要保護(hù)二極管，這時(shí)候vd2導(dǎo)通，可 以讓輸出電流從旁路流出，從而保護(hù)lm7805的穩(wěn)壓器輸出端不被破壞，還能正 常使用。穩(wěn)壓電路電壓的調(diào)節(jié)是靠r1和rp兩個(gè)電阻來(lái)調(diào)節(jié)的，兩個(gè)電阻的相互作 用可以使

33、電壓在一定的范圍內(nèi)有所提高，提高多少主要取決于兩個(gè)電阻的比值。為擴(kuò)大輸出電流的應(yīng)用電路。vt2為外接擴(kuò)流率管，vt1為推動(dòng)管，二者為 達(dá)林頓連接。r1為偏置電阻。該電路最大輸出電流取決于vt2的參數(shù)。u1 lw805lm78o5 13hovcc+5v圖3. 3電源轉(zhuǎn)挽電路3.4串口模塊采用max3232芯片的串口電路，也可以使用max323芯片max3232有兩個(gè)接 收器和兩路驅(qū)動(dòng)，lua關(guān)機(jī)模式，冇效減少和便攜式電子產(chǎn)品的電池壽命延遲效 果。關(guān)機(jī)模式下，接收器保持有效的外部設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控，消耗只有l(wèi)ua電源 電流，max3232引腳，封裝和功能與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)max242和max232兼容。即使在

34、高 數(shù)據(jù)速率、max3232仍然可以保持一個(gè)積極的和消極的5. 0v的最小輸出電壓變 送器rs-232標(biāo)準(zhǔn)。只要輸入電壓在3. 0v至5. 5v的范圍內(nèi)，可以提供5. 5v （雙 電荷泵）和5v （反向電荷泵）的電荷泵輸出電壓工作在連續(xù)模式，當(dāng)輸出電壓 低于5.5v,將電荷泵；輸出電壓超過(guò)5. 5v，你可以關(guān)閉電荷泵，每個(gè)電荷泵需 要一一飛行船和一個(gè)存儲(chǔ)電容的voltage. max3232 v和糟糕的工作條件下保證 120kbps數(shù)據(jù)速率?？梢栽?35kbps數(shù)據(jù)速率通常發(fā)射機(jī)工作可以并行的多個(gè)接 收器和鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)。3232為+3. 3v供電，323為+5v供電。電路中的電容值在max3232

35、 芯片手冊(cè)上都為0. luf。在實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到串口不能工作現(xiàn)象，修改電容參數(shù)后通訊 正常。其中. 4、5腳之間加10nf貼片電容，2、6腳之間2個(gè)電容值為luf。用 貼片電容也能正常工作，極性電容視空間、需要定。db9尖各管腳定義：1、載 波檢測(cè)dcd; 2、接收數(shù)據(jù)rxd; 3、發(fā)送數(shù)據(jù)txd; 4、數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好dtr; 5、 信號(hào)地sg; 6、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好dsr;7、請(qǐng)求發(fā)送rts; 8、清除發(fā)送cts; 9、振鈴 提示ri采用專有的低壓差變送器輸出級(jí)，使用雙電荷泵在3. 0v至5. 5v電源實(shí) 現(xiàn)真正的rs - 232性能，該裝置只需要四個(gè)0. luf的外部尺寸小的電荷泵電容 器。max32

36、32確保120kbps數(shù)據(jù)速率，同時(shí)保持的rs-232. max3232輸出電壓 有兩個(gè)接收器和兩路驅(qū)動(dòng)，lua關(guān)機(jī)模式，有效減少和便攜式電子產(chǎn)品的電池壽 命延遲效果。關(guān)機(jī)模式丁，接收器保待有效的外部設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控，消耗只有 lua電源電流，max3232引腳，封裝和功能與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)max242和max232兼容。 即使在高數(shù)據(jù)速率、max3232仍然可以保持一個(gè)積極的和消極的5. 0v的最小輸 出電壓變送器rs-232標(biāo)準(zhǔn)。只要輸入電壓在3. 0v至5. 5v的范圍內(nèi)，可以提供 5.5v （雙電荷泵）和5v （反向電荷泵）的電荷泵輸出電壓工作在連續(xù)模式，當(dāng) 輸出電壓低于5. 5v，將電荷泵；輸

37、出電壓超過(guò)5. 5v，你可以關(guān)閉電荷泵，每個(gè) 電荷泵需要一個(gè)飛的容器和一個(gè)儲(chǔ)能電容器產(chǎn)生的v和v的電壓。在最惡劣工況max3232可以保證120kbps數(shù)據(jù)速率。在一般情況下，可以 在235kbps數(shù)據(jù)速率工作，發(fā)射機(jī)可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)平行的接收器和鼠標(biāo)。max3232應(yīng)用電路電路圖如圖3. 4所示。圖3. 4串口電路3.5 12864液晶模塊本次設(shè)計(jì)中因?yàn)樾枰皶r(shí)監(jiān)測(cè)易燃?xì)怏w的情況，所以需要設(shè)計(jì)液晶顯示模 塊，能夠及時(shí)反映和顯示監(jiān)視情況。因此選用了價(jià)格便宜，電路簡(jiǎn)單，并且很 常見(jiàn)的lcd12864型液品顯示模塊。因?yàn)樗慕涌诜绞胶?jiǎn)單而且靈活，所以適 合本次設(shè)計(jì)所需。此款液品顯示模塊分辨率就是128

38、*64,操作命令方便，并且 帶有中文的字庫(kù)，可構(gòu)成全屮文人機(jī)交互圖形界而?？梢燥@示8x4行16x16點(diǎn)陣的 漢字.也可完成閣形顯示.低電壓低功耗是某又一顯著特點(diǎn)。巾該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案 與同類型的閣形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且 該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。提供了程序代碼。實(shí)驗(yàn)表 明，max7219可較大程度地簡(jiǎn)化電路,提高集成度，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，是一款優(yōu) 秀的lh）數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)器件。p1r101234567890ix 0 7/ 00 u ix 11 1 11 11 1*1-10kvcc+5vp2.6d0d1d2vcc103r2128

39、640圖3. 5 12864液晶模塊i3. 6控制器的選擇及電路設(shè)計(jì)i控制器是用于控制以及改變主電路或控制電路中的預(yù)定序列的布線和改變i的電路中的電阻值，速度，制動(dòng)和反向電動(dòng)機(jī)的主設(shè)備?？刂破鞅环譃榻M合邏j輯控制器和微控制器兩種。兩個(gè)控制器都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。組合邏輯控制i器是復(fù)雜的，并且不能被修改或擴(kuò)充，但速度快。微程序控制器設(shè)計(jì)方便，結(jié)|構(gòu)簡(jiǎn)單，修改或擴(kuò)展方便，修改一條機(jī)器指令的功能，只需要重寫(xiě)相應(yīng)的微程i序，增加一個(gè)機(jī)器指令，而只需要在存儲(chǔ)器控制一個(gè)微程序。然而，這是通過(guò)；一個(gè)微處理的實(shí)施。i4x4矩陣鍵盤(pán)矩陣鍵盤(pán)的工作原理也被稱為鍵盤(pán)的行列式，它是4輸入/|輸出線4,輸入/輸出線作為

40、線由鍵盤(pán)組成。每一個(gè)交叉行和列行，設(shè)置了一i個(gè)鍵盤(pán)按鍵數(shù)。這是4x4。這種行列式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)可以有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)ij的利用率。數(shù)字動(dòng)態(tài)掃描顯示電路me300b開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，采用8位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃i描顯示。它將所有數(shù)碼管的8線對(duì)應(yīng)連接在一起，并收到了 at89s51單片機(jī)的 ipo, p0 口輸出控制。共陽(yáng)極數(shù)碼管場(chǎng)你利用at89s51單片機(jī)p2 口控制q20 -|問(wèn)，控制8個(gè)數(shù)碼管輸出。因此，對(duì)于一組數(shù)字動(dòng)態(tài)掃描顯示的2組：一組是i信號(hào)控制輸出字段的字體代碼，用于控制顯示的字體，稱為段代碼；其他組是輸出的控制信號(hào)輸出端口，用于選擇數(shù)字管工作的數(shù)字，稱為位碼。1由于各位數(shù)碼管的段線并聯(lián)，段碼的輸出對(duì)各

41、位數(shù)碼管來(lái)說(shuō)都是相同的。!因此，在同一時(shí)間，如果一條線，你的數(shù)碼管是在一個(gè)門(mén)控狀態(tài)，8個(gè)數(shù)碼管i將顯示相同的字符。如果數(shù)碼管可以顯示和標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)字符，必須使用掃描顯j示模式。在一個(gè)時(shí)刻，只有一個(gè)位線的選擇進(jìn)行，和其他成員的位線選擇在一|個(gè)封閉的狀態(tài)。同時(shí)，對(duì)應(yīng)的位線段輸出顯示字符的字體代碼。所以在同一時(shí)|間，只有那個(gè)位選通顯示字符，而其他成員被熄滅，等等，你可以使你的數(shù)字i顯示顯示的字符。|雖然這些字符在不同的時(shí)間，并在同一時(shí)間，只有一個(gè)其他顯示，你走出i去，但由于數(shù)碼管具有余輝特性和人類視覺(jué)持久性的現(xiàn)象，只耍每一個(gè)數(shù)碼管顯示間隔足夠短，為人類的視覺(jué)印象，將連續(xù)和穩(wěn)定顯示數(shù)碼管顯示不同。通過(guò)調(diào)

42、整延時(shí)程序的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔。亮度數(shù)字顯示的時(shí)間間隔，以確定顯示器的數(shù)字顯示，如果長(zhǎng)時(shí)間間隔，當(dāng)顯示器的亮度將更加明亮，如果顯示時(shí)間間隔是短的，當(dāng)顯示器的亮度將較暗。如果顯示時(shí)間間隔太長(zhǎng)，則會(huì)產(chǎn)生數(shù)字顯示閃爍。因此，在調(diào)整顯示時(shí)間間隔時(shí)，應(yīng)考慮顯示器的亮度時(shí)數(shù)碼管，以及數(shù)碼管顯示閃爍現(xiàn)象時(shí)不產(chǎn)生。鍵盤(pán)電路的工作原理是：當(dāng)按下按鍵時(shí)，復(fù)位彈簧被壓縮之后會(huì)是按鍵的 動(dòng)片觸點(diǎn)與靜片觸點(diǎn)接觸此時(shí)會(huì)產(chǎn)生大概十幾歐姆一下的電阻，按鍵被松開(kāi) 后，量引腳恢復(fù)到斷開(kāi)狀態(tài)。下而介紹一下矩陣鍵盤(pán)的編程方法：1）首先讀取鍵盤(pán)的狀態(tài)，獲得關(guān)鍵的特征編碼。首先從高四的p1 口輸出 低電平，低四位輸出高電平，從p1 口的

43、低四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)。再?gòu)乃牡牡臀惠?出低電平，p1 口高四輸出高電平，從p1 口的高四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)。兩次的結(jié) 果讀取在一起可以得到的關(guān)鍵特征碼。使用該方法，我們得到的16個(gè)關(guān)鍵特征 碼。實(shí)例來(lái)說(shuō)明如何得到的關(guān)鍵特征碼：對(duì)odh輸入輸出假說(shuō)” 1”按鈕被按下 口讀出值，找出關(guān)鍵特征碼。從p1 口高四輸出低電平，即pl.4 p1.7 口。低四 位輸出高電平，即p1.0 p1.3。讀p1 口低四的狀態(tài)是“1101”的價(jià)值”。從p1 門(mén)高四輸出高電平，即p1.4p1.7作為輸入。低四位輸出低電平，即p10p13輸 出端口，讀取p1 口高1110四的狀態(tài)，其值為“coh兩p0狀態(tài)的邏輯或運(yùn)算的 關(guān)鍵特

44、征碼為“edh。使用同樣的方法可以得到15個(gè)其他的關(guān)鍵特征編碼。2）根據(jù)編碼的關(guān)鍵特征，查找表屮得到的鍵級(jí)編碼。16個(gè)按鍵將按功能 碼的方法，按圖2鍵排列順序排列一個(gè)特征編碼和編碼序列的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，然 后使用讀取特征編碼到斉找表，當(dāng)特征碼表時(shí)，它是對(duì)應(yīng)于編碼序列的位置。本文采用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)電路用來(lái)設(shè)定氣體上限，如圖3. 6所示。圖3.6鍵盤(pán)電路3. 7報(bào)警電路報(bào)警部分為聲光報(bào)警，聲音報(bào)警部分為蜂鳴器。蜂鳴器是電子聲學(xué)結(jié)構(gòu)的整合，采用直流電壓供電，在各種語(yǔ)音設(shè)備定時(shí)器及其他電子產(chǎn)品上被廣泛應(yīng) 用。用字母“h”或“ha”(舊標(biāo)準(zhǔn)用“fm”，“jd”，等)表示電路中的蜂 鳴器。由于是直流電壓驅(qū)動(dòng)的自激蜂

45、鳴器，交流信號(hào)的驅(qū)動(dòng)就不需要，想要蜂鳴 器發(fā)出聲音只需對(duì)驅(qū)動(dòng)口輸出驅(qū)動(dòng)電平然后通過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)電流就可以。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)他激蜂鳴器的方式主要有兩種：第一種是有pwm輸出門(mén)直接 驅(qū)動(dòng)，第二種就是利用i/o定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。利用pwm輸出口直本身輸出的方波驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方式稱為pwm輸出口 直接驅(qū)動(dòng)。一些設(shè)置在單片機(jī)系統(tǒng)寄存器的軟件是用來(lái)設(shè)置pwm輸出門(mén)，可 以設(shè)置循環(huán)，占空比等，符合要求的蜂鳴器設(shè)置這些寄存器的波形的頻率后， 此時(shí)我們打開(kāi)pwm輸出就可以得到我們需要的pwm輸出頻率的方波，系統(tǒng) 就可以使用pwm輸出頻率的方波去驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。如驅(qū)動(dòng)頻率為2000赫茲的蜂 鳴器，可

46、將pwm的周期設(shè)定為500呻，占空比級(jí)別設(shè)置為250呻，可以產(chǎn)生一 個(gè)2000赫茲的方波，通過(guò)方波利用三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。利用i/o定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)相對(duì)麻煩一些，所 以需要通過(guò)定時(shí)器來(lái)定時(shí)的翻轉(zhuǎn)電平才獲得頻率波形才能夠滿足蜂鳴器的要 求，用得到的波形驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。如驅(qū)動(dòng)2500赫茲的蜂鳴器，可以知道周期為400 us,所以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的i/o 口翻轉(zhuǎn)電平的時(shí)間間隔是200 ps，就對(duì)以有2500 赫茲的頻率產(chǎn)生，得到占空比為1/2的方波，再通過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器由于蜂鳴器一般需要較大的工作電流，單片機(jī)的i/o 口的輸出電流太小， 所以無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)(但avr可以驅(qū)動(dòng)小功率蜂

47、鳴器)，要想驅(qū)動(dòng)蜂鳴器就必須利 用三極管放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。如圖3.7為具體接線圖。有一個(gè)續(xù)流二極管、一個(gè)三極管、一個(gè)電源濾波電容和一個(gè)蜂鳴器組成了 蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路：蜂鳴器作為發(fā)聲的元件，對(duì)于有源的蜂鳴器可與在其兩端可以施加直流電壓就可 以發(fā)聲，至于無(wú)源蜂鳴器要對(duì)其施加方波，可以根據(jù)需要來(lái)選擇蜂鳴器的外形 尺寸、工作電壓、驅(qū)動(dòng)方式等。續(xù)流二極管因?yàn)榉澍Q器是感性元件，所以需要一個(gè)續(xù)流二極管來(lái)為其提供穩(wěn)定的電流。 如果電流不夠穩(wěn)定在蜂鳴器的兩端就是產(chǎn)生幾十伏的電壓，這個(gè)尖峰電壓有可 能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)三極管損壞，整個(gè)電路系統(tǒng)的其它部分也可能會(huì)受到干擾。濾波電容濾波電容是主要是為了濾除蜂鳴器電流兩端施加

48、的放大或的電流有課能回 對(duì)整個(gè)電路的其它部分的造成影響，濾波電容也可起到改善電源的交流阻抗的作用。（4）三極管三極管q1的作用是相當(dāng)于開(kāi)關(guān)，當(dāng)三極管的基極的高電平使三極管處于飽 和導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音；而當(dāng)三極管的基極不是高電平的時(shí)候三極 管關(guān)閉，蜂鳴器將停止發(fā)聲。圖3.7蜂鳴器接線圖3.8看門(mén)狗電路在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中為了保證單片機(jī)可靠而穩(wěn)定的運(yùn)行，使單片機(jī)系統(tǒng)盡快擺脫 因干擾而產(chǎn)生的程序跑飛或死循環(huán)，需要一種監(jiān)視器即“看門(mén)狗”（watchdog）, 提供某種狀態(tài)使cpu重新回到用戶程序?？撮T(mén)狗功能主要是為了當(dāng)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng) 受到突發(fā)干擾使程序跑飛的時(shí)候單片機(jī)不能使系統(tǒng)復(fù)位。如圖3.15所示 m

49、ax706和at89c52構(gòu)成的“看門(mén)狗”硬件電路。max706是監(jiān)控電路的芯片， 具有性能優(yōu)良、功耗教的等優(yōu)點(diǎn)，上電復(fù)位、可重復(fù)觸發(fā)“看門(mén)狗”定時(shí)器和 電壓比較器構(gòu)成了一個(gè)完整的max706芯片。max706的特性：1）供電電壓精確（2.63v, 2.93v, 3.08v）；2）復(fù)位時(shí)延時(shí)200ms；3）消除手動(dòng)信號(hào)的抖動(dòng)，兼容ttl/cmos;4）獨(dú)立的1.6秒時(shí)長(zhǎng)wathdog;5）可輸出有效的高電平復(fù)位信號(hào)。p1.3為喂狗信號(hào)，cpu只要在1.6s到譜pl等測(cè)試一個(gè)正脈沖，看門(mén)狗定吋器 清除，引腳保持高水平；跑飛或崩潰時(shí)，cpu不能在165是喂狗信號(hào)，為了重 置max706,銷立即為低

50、電平信號(hào)，所以，手動(dòng)復(fù)位引腳觸發(fā)為了達(dá)到目的。 “看門(mén)狗”定吋器從芯片復(fù)位吋立即清零并重新開(kāi)始計(jì)吋，55引腳又重新變 為高電平，rst復(fù)位輸出引腳輸出的電平寬度大約是200ms，達(dá)到使單片機(jī)控 制系統(tǒng)復(fù)位并重新投入正常運(yùn)行。第4章軟件設(shè)計(jì)|4.1軟件的組成成分|此裝置的軟件設(shè)計(jì)總共有三部分，它們分別是有氣體濃度數(shù)據(jù)采集模塊、i氣體報(bào)警臨界點(diǎn)標(biāo)定模塊、按鍵處理模塊。|(1)氣體濃度采樣部分：mq-2氣體傳感器采集到的模擬信號(hào)輸入到單片機(jī)i的a/d采樣端門(mén)，但是在輸入到端門(mén)之前需要到調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)理、放大，運(yùn)?用adc0832模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器就可以把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，i模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換

51、器的輸出值由定時(shí)器控制周期時(shí)間來(lái)確定。u/5=x/255表示電壓和i!對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制值之間的關(guān)系，電壓值是由氣體傳感器的氣體濃度來(lái)轉(zhuǎn)換的。用|戶通常將誤差最小化，將使用8次的平均值轉(zhuǎn)換為平均值。iy(2)臨界點(diǎn)標(biāo)定：此系統(tǒng)中對(duì)于臨界點(diǎn)的標(biāo)定與一般系統(tǒng)有所不同，它們i的最大區(qū)別就在于此系統(tǒng)需要人工設(shè)定而一般的則都是系統(tǒng)設(shè)定。系統(tǒng)在初始i狀態(tài)下是一種標(biāo)定的模式，設(shè)定的報(bào)警狀態(tài)臨界點(diǎn)即為通過(guò)a/ d轉(zhuǎn)換器所得到i的那個(gè)數(shù)值。同氣體濃度采樣部分一樣，采用減小誤差的辦法是8次取平均。a(3)按鍵處理：該處理系統(tǒng)的主要a的就是為了分辨系統(tǒng)所處的不同時(shí)期,i因所處在的狀態(tài)不同，所以進(jìn)行按鍵的處理即不同。按鍵只

52、分為兩種，一種報(bào)i警一種安全。i|4.2主程序框圖i主程序如圖4. 1比較簡(jiǎn)單，開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí),先把用到的ioa 15 口初始化為i低電平,然后進(jìn)行鍵盤(pán)的初始化,為鍵盤(pán)掃描做準(zhǔn)備。圖4. 1主程序流程圖4.3按鍵流程然后進(jìn)入循環(huán)，讀取mq- 2也即硬件設(shè)計(jì)中檢測(cè)電路送給單片機(jī)的值，調(diào)用 鍵盤(pán)掃描程序，若有按鍵按下則語(yǔ)音播報(bào)和應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果。最后清看門(mén)狗，為下 次檢測(cè)做準(zhǔn)備。按鍵掃描模塊如圖4. 2只用到了一個(gè)按鍵即spce 061板上的key 35鍵，這個(gè)鍵和ioa 2連接。利用延時(shí)去抖的方法，先取一次端口數(shù)據(jù)，延時(shí)一 段時(shí)間，一般延時(shí)兒十毫秒即可，再取一次端口數(shù)據(jù)，如果二者和同，說(shuō)明取到了 正

53、確的鍵值。圖4. 2按鍵掃描程序流程圖4. 4fiq中斷服務(wù)4 ftq的中斷服務(wù)流程圖如圖4. 3, hq中斷服務(wù)程序主要功能是調(diào)用f fiq service sacm s480函數(shù)解碼并輸出。圖4. 3 ftq的中斷服務(wù)4.5 irq2中端程序irq 2中斷服務(wù)流程圖如圖4.4, irq 2中斷服務(wù)程序有兩個(gè)功能:一是保存 timera的計(jì)數(shù)值;二是為了配合濕度測(cè)量函數(shù)，設(shè)置定時(shí)時(shí)間溢出標(biāo)志,如果進(jìn) 入這個(gè)中斷服務(wù)程序，說(shuō)明定時(shí)溢出。圖4. 4 irq2中斷服務(wù)程序4.6程序設(shè)計(jì)當(dāng)有燃?xì)庑孤┍粋鞲衅靼l(fā)現(xiàn)時(shí)，單片機(jī)通過(guò)atmega328p選通cho引腳 將傳感器檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，

54、此數(shù)值在單片機(jī)a部與預(yù)設(shè)值比 較，如果大于預(yù)設(shè)的范圍，先調(diào)用延吋程序，在將測(cè)量值與預(yù)設(shè)值比較，如測(cè) 量值變?yōu)樾∨c預(yù)設(shè)值，說(shuō)明剛檢測(cè)到的值是某些干擾或短時(shí)可控泄漏引起，系 統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控，若仍然人于預(yù)設(shè)值，則程序發(fā)出聲光報(bào)警控制信號(hào)啟動(dòng)紅光報(bào)警 及蜂鳴器報(bào)警電路，接下來(lái)就會(huì)進(jìn)行一系列的動(dòng)作，例如閥門(mén)被關(guān)閉、氣源被 切斷、排氣扇被打開(kāi)進(jìn)行排氣。當(dāng)檢測(cè)到的數(shù)值小于預(yù)設(shè)值時(shí)蜂鳴器關(guān)閉，報(bào)警紅燈顯示的狀態(tài)依然為點(diǎn)亮狀態(tài)，這就表明此時(shí)為等待房主來(lái)迅速的檢杳與 處理。具體的程序流程如圖4.5所示。圖4. 5程序流程i第5章結(jié)束語(yǔ)ii隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)揮在生產(chǎn)和生活中都少不了數(shù)字電子技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域的不i斷發(fā)展，電子產(chǎn)

55、品成為安全生產(chǎn)和生活帶來(lái)了很多便利的各個(gè)方面。i這樣的設(shè)計(jì)是采用單片模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的智能可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)i的設(shè)計(jì)的組合。當(dāng)空氣可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)，其中不超過(guò)預(yù)置報(bào)警閾值的可燃?xì)怏w濃i度是驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出報(bào)警盧光報(bào)警。本文設(shè)計(jì)的智能易燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)系統(tǒng)i由三部分組成，其檢測(cè)部分，一個(gè)中央處理單元，信號(hào)傳輸。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及i使用環(huán)境等因素考慮，mq-2煙霧氣體傳感器的選擇，氣體傳感器的選擇，主要:是由于它的大部分可燃?xì)怏w是更敏感，如液化石油氣，丙烷，氫，ii價(jià)格低廉,!簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路。中央處理機(jī)部分adc0832模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器和stc89c52微i|控制器，mq-2氣體傳感器，檢測(cè)后調(diào)理電路放

56、大傳遞給adc0832變換器調(diào)理ij'氣體的濃度。adc0832收集模擬信號(hào)數(shù)字化并傳送到微控制器stc89c52,由!微控制器用于進(jìn)一步的處理。顯示lcd1602由檢測(cè)出的氣體濃度。當(dāng)檢測(cè)到可i燃?xì)怏w報(bào)警值的臨界濃度超過(guò)預(yù)先設(shè)定的，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置，聲光報(bào)警?？扇?xì)怏w監(jiān)控系統(tǒng)還可以與上位機(jī)進(jìn)行通訊，在上位機(jī)傳輸實(shí)吋?xì)怏w濃度檢測(cè), i便于記錄保存，同吋將上位機(jī)的通信模塊的優(yōu)勢(shì)使得監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。在|為了保證mcu的可靠穩(wěn)定運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)，使單片機(jī)系統(tǒng)擺脫計(jì)劃歸因于失i控循環(huán)或盡快，需要監(jiān)視器或“看門(mén)狗”，提供了一個(gè)狀態(tài)，cpu返冋給用戶|程序。當(dāng)系統(tǒng)主要是為了防止干擾在該領(lǐng)域做出突如其來(lái)的飛行運(yùn)行吋，單片!機(jī)無(wú)法重置系統(tǒng)程序看門(mén)狗功能。；應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)是使用軟件kei