氣體泄漏報(bào)警裝置設(shè)計(jì)-含詳細(xì)C源程序

1、課程設(shè)計(jì)(論文)題 目 名 稱 氣體泄漏報(bào)警裝置設(shè)計(jì) 課 程 名 稱 智能儀器設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 系 、專 業(yè) 電氣工程系 測控技術(shù)與儀器 指 導(dǎo) 教 師 王躍球 2015年6月15日邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書年級(jí)專業(yè)12測控學(xué)生姓名彭志雄學(xué) 號(hào)1241203035題目名稱氣體泄漏報(bào)警裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間2015年6月15日2015年6月26日課程名稱智能儀器設(shè)計(jì)課程編號(hào)1212012010設(shè)計(jì)地點(diǎn)智能儀器及開發(fā)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室（214）（305）一、 課程設(shè)計(jì)（論文）目的課程設(shè)計(jì)是在校學(xué)生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的橋梁和紐帶?，F(xiàn)代測控技術(shù)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生更多的動(dòng)手實(shí)

2、踐方案，解決目前學(xué)生課程設(shè)計(jì)過程中普遍存在的缺乏動(dòng)手能力的現(xiàn)象. 智能儀器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是繼電子技術(shù)、和單片機(jī)原理與應(yīng)用課程之后開出的實(shí)踐環(huán)節(jié)課程，其目的和任務(wù)是訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)課程“電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“智能儀器設(shè)計(jì)”的基本知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行智能儀器設(shè)計(jì)及開發(fā)工作。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件運(yùn)用所學(xué)單片機(jī)及智能儀器設(shè)計(jì)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)廚房可燃性氣體泄漏情況的檢測報(bào)警裝置。三、 任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個(gè)廚房可燃性氣體泄漏情況的檢測報(bào)警裝置。當(dāng)廚房中天然氣（CH4）或液化石油氣（C4H10）濃度大于某個(gè)數(shù)值（例1000ppm）時(shí)，用蜂鳴器報(bào)警并發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)抽油煙機(jī)。注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審

3、批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備等）已學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、智能儀器設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室智能儀器及開發(fā)實(shí)驗(yàn)室五、進(jìn)度安排2015年6月15日-17日：收集和課程設(shè)計(jì)有關(guān)的資料，熟悉課題任務(wù)何要求總體方案設(shè)計(jì)2015年6月18日-21日：硬件電路設(shè)計(jì)2015年6月22日-23日：軟件設(shè)計(jì)2015年6月23日-24日：系統(tǒng)調(diào)試改進(jìn)2015年6月25日：整理書寫設(shè)計(jì)說明書2015年6月26日：答辯并現(xiàn)場考核六、教研室審批意見教研室主任（簽名）： 年 月 日七|、主管教學(xué)主任意見 主管主任（

4、簽名）： 年 月 日八、備注指導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱表學(xué)生姓名 彭志雄 學(xué) 號(hào) 1241203035 系 電氣工程系 專業(yè)班級(jí) 測控技術(shù)與儀器 題目名稱 氣體泄漏報(bào)警裝置設(shè)計(jì) 課程名稱 智能儀器設(shè)計(jì) 一、學(xué)生自我總結(jié)回顧兩周的課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是多么的重要，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，正所謂“書上得來終覺淺，要知此事須躬行”。只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合

5、起來，從理論中得出結(jié)論，才真正是自己的知識(shí)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在課程設(shè)計(jì)過程中遇到的問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 學(xué)生簽名： 年 月 日二、指導(dǎo)教師評(píng)定評(píng)分項(xiàng)目平時(shí)成績論文答辯綜合成績權(quán) 重304030單項(xiàng)成績指導(dǎo)教師評(píng)語： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）成績?cè)u(píng)定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計(jì)說明書（或論文）的“任務(wù)書”頁后面；2、表中的“評(píng)分項(xiàng)目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細(xì)則和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)確定。摘要本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)技術(shù)和傳感檢測技術(shù)，結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建了一個(gè)可燃?xì)怏w檢測報(bào)警系統(tǒng)。如果環(huán)境中可燃性氣體比如液化氣、甲烷、丙

6、烷、丁烷泄露，當(dāng)氣敏傳感器模塊檢測到可燃?xì)怏w濃度達(dá)到報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置的臨界點(diǎn)時(shí)，可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)開通抽油煙機(jī)排放可燃性氣體。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用MQ-2氣體傳感器作為可燃?xì)怏w的信號(hào)采集器件，采集到的模擬電壓量經(jīng)過ADC0832轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。單片機(jī)采集到ADC0832的數(shù)字信號(hào)后經(jīng)過算法處理，并且將濃度值和設(shè)定值顯示到LCD1602上，如果可燃?xì)怏w濃度達(dá)到報(bào)警系統(tǒng)預(yù)設(shè)的報(bào)警值時(shí)單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)抽油煙機(jī)排氣，直到可燃性氣體濃度降到報(bào)警下限。關(guān)鍵詞：STC89C52；ADC0832；MQ-2傳感器；LCD1602顯示 目錄摘要. I1 系統(tǒng)硬件芯片的介紹.11.

7、1 STC89C52單片機(jī).11.2 MQ-2氣體傳感器31.3 ADC0832模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片.41.4 LCD1602液晶顯示屏.62 設(shè)計(jì)要求及電路框圖102.1 設(shè)計(jì)要求.102.2 設(shè)計(jì)框圖.103 電路單元模塊.113.1 氣體濃度檢測模塊113.2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊.113.3 蜂鳴器報(bào)警電路模塊.123.4 模擬排氣模塊.123.5 1602液晶顯示模塊.134 電路仿真14總結(jié).15參考文獻(xiàn)16附錄I.17附錄II.18致謝.261 系統(tǒng)硬件芯片的介紹1.1 STC89C52單片機(jī)STC89C52是由深圳宏晶科技公司生產(chǎn)的與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機(jī)。

8、STC89C52主要功能如表1.1所示，其PDIP封裝如圖1.1所示。表1.1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能1.1.1 STC89C52引腳介紹主電源引腳（2根） VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源 GND(Pin20)：接地線外接晶振引腳（2根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTA

9、L2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳（4根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào) PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令?？删幊梯斎?輸出引腳（32根） STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。 P0口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7 P1口（P

10、in1Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7圖1.1 STC89C52 PDIP封裝圖1.1.2 STC89C52最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)是指能進(jìn)行正常工作的最簡單電路。STC89C52最小應(yīng)用系統(tǒng)電路如圖2.2所示。它包含五個(gè)電路部分：電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、片內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇電路、輸入/輸出接口電路。其中電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路是 保證單片機(jī)系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的三部分電路，缺一不可。電源電路 芯片引腳VCC

11、一般接上直流穩(wěn)壓電源+5V，引腳GND接電源+5V的負(fù)極，電源電壓范圍在45.5之間，可保證單片機(jī)系統(tǒng)能正常工作。為提高電路的抗干擾性能，通常在引角Vcc與GND之間接上一個(gè)10uF的電解電容和一個(gè)0.1uF陶片電容，這樣可抑制雜波串?dāng)_，從而有效確保電路穩(wěn)定性。時(shí)鐘電路 單片機(jī)引腳18和引腳19外接晶振及電容， STC89C52芯片的工作頻率可在233MHz范圍之間選，單片機(jī)工作頻率取決于晶振XT的頻率，通常選用11.0592MHz晶振。兩個(gè)小電容通常取值3pF，以保證振蕩器電路的穩(wěn)定性及快速性。復(fù)位電路 一般若在引腳RST上保持24個(gè)工作主頻周期的高電平，單片機(jī)就可以完成復(fù)位，但為了保證系統(tǒng)

12、可靠地復(fù)位，復(fù)位電路應(yīng)使引腳RST保持10ms以上的高電平。如圖復(fù)位電路帶有上電自動(dòng)復(fù)位功能，當(dāng)電路上電時(shí)，由于C1電容兩端電壓值不能突變，電源+5V會(huì)通過電容向RST提供充電電流，因此在RST引腳上產(chǎn)生一高電平，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。隨著電容C1充電，它兩端電壓上升使得RST電位下降，最終使單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)。正常運(yùn)行時(shí)，可按復(fù)位按鈕對(duì)單片機(jī)復(fù)位圖1.2 STC89C52最小系統(tǒng)1.2 MQ-2傳感器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(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可

13、將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ-2/MQ-2S氣體傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)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(yīng)用的低成本傳感器。MQ-2/MQ-2S氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖1.3所示(結(jié)構(gòu) A 或 B), 由微型Al2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)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只針狀管腳，其中個(gè)用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流?；倦娐啡鐖D1.4。圖1.3 結(jié)構(gòu)和外形圖1.4 MQ-2基本電路1.3 ADC0832模/

14、數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。1.3.1 ADC0832的主要特點(diǎn)(1)8位分辨率；(2)雙通道A/D轉(zhuǎn)換；(3)輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；(4)5V電源供電時(shí)輸入電壓在05V之間；(5)工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32S；(6)一般功耗僅為15mW；(7)8P、14PDIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；(8)商用級(jí)芯片溫

15、寬為0°C to +70°C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40°C to +85°C；1.3.2 ADC0832管腳介紹圖1.5 ADC0832引腳圖(1)CS_ 片選使能，低電平芯片使能。(2)CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。(3)CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。(4)GND 芯片參考0 電位（地）。(5)DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。(6)DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。(7)CLK 芯片時(shí)鐘輸入。(8)Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)

16、一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。1.4 LCD1602液晶顯示屏字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖圖1.6 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖 1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，其控制器大部分為HD44780

17、，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。 1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個(gè)字符；芯片工作電壓:4.55.5V；工作電流:2.0mA(5.0V)；模塊最佳工作電壓:5.0V；字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm 1.4.1 引腳功能說明：1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表1所示:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比

18、度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。表1.2 1602LCD引腳接口說明編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)

19、/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/ W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BL A背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BL K背光源負(fù)極1.4.2 1602LCD的指令說明及時(shí)序1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表1.3所示。表1.3 控制命令表序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0功能1復(fù)位顯示器0000000001清屏，光標(biāo)歸位2光標(biāo)返回000000001*設(shè)置地址計(jì)數(shù)器清零，數(shù)據(jù)不變，光標(biāo)移到左上角3字符進(jìn)入模式00000001DS設(shè)置字符進(jìn)入時(shí)的屏幕移位方式4顯示開/關(guān)控制0000001DCB設(shè)置顯示開關(guān)，光標(biāo)開關(guān)，閃爍開

20、關(guān)5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*設(shè)置字符與光標(biāo)移動(dòng)6功能設(shè)置00001DLNF*設(shè)置DL，顯示行數(shù)、字體7設(shè)置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址設(shè)置6位的CGRAM地址以讀/寫數(shù)據(jù)8設(shè)置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址設(shè)置7位的DDRAM地址以讀/寫數(shù)據(jù)9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址讀忙標(biāo)志及地址計(jì)數(shù)器10寫數(shù)據(jù)到CGRAM或DDRAM）10寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)，需要先設(shè)置RAM地址向CGRAM/DDRAM寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)據(jù)11讀取入一字節(jié)數(shù)據(jù)，需要先設(shè)置RAM地址從CGRAM/DDRAM讀取一字節(jié)數(shù)據(jù)I/D =1 遞增，I/D=0 遞減

21、。S=0 時(shí)顯示屏不移動(dòng)，S=1時(shí)，如果I/D =1且有字符寫入時(shí)顯示屏左移，否則右移。D=1 顯示屏開，D=0 顯示屏關(guān)。C=1 時(shí)光標(biāo)出現(xiàn)在地址計(jì)數(shù)器所指的位置，C=0時(shí)光標(biāo)不出現(xiàn)。B=1 時(shí)光標(biāo)出現(xiàn)閃爍，B=0時(shí)光標(biāo)不閃爍。S/C=0 時(shí)，RL=0則光標(biāo)左移，否則右移。S/C=1 時(shí)，RL=0則字符和光標(biāo)左移，否則右移。DL=1 時(shí)數(shù)據(jù)長度為8位，DL=0 時(shí)為使用D7-D4共4位，分兩次送一字節(jié)。N=0為單行顯示，N=1時(shí)為雙行顯示。F=1 時(shí)為510點(diǎn)陣字體，F(xiàn)=0 時(shí)為57點(diǎn)陣字體。BF=1 時(shí)LCD忙，BF=0 時(shí)LCD就緒。 1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過

22、指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平） 指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。 指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令6：功能設(shè)置命令DL：高電平時(shí)為4位

23、總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。 指令8：DDRAM地址設(shè)置。 指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數(shù)據(jù)。 指令11：讀數(shù)據(jù)。 在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖6

24、所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。2 設(shè)計(jì)要求及電路框圖2.1 設(shè)計(jì)要求 運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)氣體泄漏報(bào)警裝置，要求當(dāng)廚房中天然氣（CH4）或液化石油氣（C4H10）濃度大于某個(gè)數(shù)值（例1000ppm）時(shí)，用蜂鳴器報(bào)警并發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)抽油煙機(jī)；當(dāng)濃度小于這個(gè)數(shù)值時(shí)，報(bào)警停止，抽油煙機(jī)關(guān)閉。2.2 設(shè)計(jì)框圖聲光報(bào)警電路STC89C52單片機(jī)可燃性氣體濃度采集LCD1602液晶顯示電路A/

25、D轉(zhuǎn)換模塊排氣電路圖2.1 設(shè)計(jì)總框圖 通過QM-2采集可燃性氣體濃度，經(jīng)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換把數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)STC89C52，單片機(jī)通過對(duì)ADC0832轉(zhuǎn)換來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)可燃性氣體弄到達(dá)到設(shè)定為報(bào)警濃度時(shí)，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，開啟蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)驅(qū)動(dòng)排氣電路，開啟抽油煙機(jī)進(jìn)行排氣，單片機(jī)通過實(shí)時(shí)檢測，當(dāng)濃度降至報(bào)警濃度一下，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)關(guān)閉蜂鳴器和抽油煙機(jī)。3 電路單元模塊3.1 氣體濃度檢測模塊圖3.1 模擬氣體濃度檢測由于在protues仿真軟件中沒有QM-2及QM系列氣體傳感器，所以我們只能用別的器件代替，因?yàn)闅怏w濃度傳感器QM-2是通過電阻的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體感應(yīng)做出反應(yīng)，

26、所以我們用一個(gè)電位器代替，如圖3.1。3.2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊圖3.2 ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換 因?yàn)閱纹瑱C(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，我們不能直接讓單片機(jī)處理模擬信號(hào)，所以我們要把氣體傳感器采集來的信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后才能傳給單片機(jī)，讓單片機(jī)處理。這里我們用的是ADC0832，ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。3.3 報(bào)警電路模塊圖3.3 報(bào)警電路當(dāng)檢測到的可燃性氣體濃度高于設(shè)定

27、的報(bào)警濃度時(shí)，系統(tǒng)通過軟件響應(yīng)P1.5驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警電路，并且此時(shí)紅色警示燈亮。直到濃度低于設(shè)定的報(bào)警濃度，蜂鳴器停止報(bào)警，并且紅色警示燈滅、綠色指示燈亮。3.4 排氣模塊圖3.4 模擬排氣模塊 圖3.4是一個(gè)模擬排氣模塊，這里我們用一個(gè)馬達(dá)代替了抽油煙機(jī)，同樣的當(dāng)單片機(jī)檢測到的可燃性氣體濃度大于了設(shè)定的報(bào)警濃度時(shí)，單片機(jī)通過響應(yīng)P1.5口驅(qū)動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行排氣動(dòng)作，直到可燃性氣體濃度低于這個(gè)報(bào)警濃度時(shí)，單片機(jī)又會(huì)響應(yīng)P1.5口，給一個(gè)低電平關(guān)閉馬達(dá)，停止排氣。3.5 LCD1602液晶顯示模塊圖3.5 1602液晶顯示模塊 本設(shè)計(jì)中采用液晶LCD1602顯示環(huán)境中可燃?xì)怏w的實(shí)測濃度Real和設(shè)置的

28、報(bào)警臨界濃度Set，其數(shù)據(jù)端口D0D7與單片機(jī)的P0端口連接，數(shù)據(jù)/命令選擇端RS、讀/寫選擇端R/W、使能端E分別與單片機(jī)P2.0、P2.1、P2.2連接，此電路原理簡單，電路連接方便，如圖3.5所示。4 電路仿真圖4.1 低于設(shè)定報(bào)警濃度時(shí)的仿真 在此設(shè)計(jì)中，我們把報(bào)警濃度設(shè)為了1000，圖4.1濃度為928低于設(shè)定的報(bào)警濃度，沒有達(dá)到報(bào)警跟排氣的要求，所以從圖中可以看出，馬達(dá)跟蜂鳴器都沒有工作。圖4.2 高于設(shè)定報(bào)警濃度時(shí)的仿真 從圖4.2中可以看出來，馬達(dá)跟蜂鳴器都已經(jīng)開啟了，再看此時(shí)的濃度為1172，大于設(shè)定的報(bào)警濃度，所以單片機(jī)驅(qū)動(dòng)了報(bào)警電路和排氣模塊?？偨Y(jié)21世紀(jì)是全人類進(jìn)入計(jì)算

29、機(jī)時(shí)代的世紀(jì)，而圍繞單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)形成的電子領(lǐng)域就是這個(gè)時(shí)代的基礎(chǔ)。在人們的生活、生產(chǎn)中，單片機(jī)都可以嵌入到任何對(duì)象體系中去實(shí)現(xiàn)智能控制。在控制系統(tǒng)中，單片機(jī)可以將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)信息傳送給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)通信。如今，單片機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)代電子系統(tǒng)已深入到各家各戶，并且變我們的生活，如家庭中的音響、電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐、電話、空調(diào)機(jī)和安全防盜系統(tǒng)等。在現(xiàn)代社會(huì)中由于家庭火災(zāi)和有害氣體中毒而導(dǎo)致死亡的人越來越多，每年給社會(huì)帶來了很大的財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)負(fù)擔(dān)。由于家庭火災(zāi)具有突發(fā)性，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)很容易給家庭造成重大損失。然而文章設(shè)計(jì)的有害氣體報(bào)警器可以很好的解決這個(gè)問題。文章以單片機(jī)為

30、控制主體，有害氣體傳感器作為有害氣體濃度探測器。由于報(bào)警器具有很高的靈敏度，即使在很低的濃度下也可以進(jìn)行探測，而且還具有實(shí)時(shí)性，可以在最快的時(shí)間內(nèi)對(duì)火災(zāi)發(fā)生前的物理和化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行探測并發(fā)出報(bào)警，以提醒用戶和其他人，因此它可以很好地減少家庭發(fā)生火災(zāi)的頻率，能夠保障人們生活的和財(cái)產(chǎn)的安全，是提供安全的生活環(huán)境所必備的儀器，具有十分廣闊的市場空間和發(fā)展前景。 本文在對(duì)有害氣體傳感器和報(bào)警技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地闡述了基于單片機(jī)控制的有害氣體報(bào)警器的設(shè)計(jì)目的和實(shí)現(xiàn)方法。通過系統(tǒng)方框圖、硬件電路圖和軟件流程圖的表示，全面、具體地闡述了系統(tǒng)中各個(gè)部分的原理和功能。設(shè)計(jì)簡單易懂，功能齊全，十分適合在

31、家庭生活中使用。盡管如此，實(shí)際上本設(shè)計(jì)還有很多的不足的地方。所以，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，可以在本論文設(shè)計(jì)的報(bào)警器的基礎(chǔ)上做些改動(dòng)。如設(shè)計(jì)換氣扇根據(jù)不同的有害氣體濃度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速，使環(huán)境中的空氣質(zhì)量能夠得到適度的改善；設(shè)計(jì)數(shù)碼管直接顯示環(huán)境中的有害氣體濃度值，讓用戶或者趕到現(xiàn)場的人能夠直接地知曉環(huán)境中的有害氣體濃度值，以便做出更好、更合適的判斷和處理；設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)功能，使用戶和管理員能夠及時(shí)地知道火災(zāi)情況并趕到現(xiàn)場，迅速地做處理；設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測管道的水壓，讓單片機(jī)控制調(diào)節(jié)閥的不同輸出實(shí)現(xiàn)出水量自由變化，若水壓不足就可以及時(shí)地通知用戶儲(chǔ)水，以免發(fā)生火災(zāi)時(shí)措手不及

32、等。參考文獻(xiàn)1王家楨.傳感器與變送器M.北京:清華大學(xué)出版社,1996.2曾巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社.2002.3何力民.單片機(jī)高級(jí)教程M.北京：北京航空大學(xué)出版社.2000.4金發(fā)慶.傳感器技術(shù)與應(yīng)用M.北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社.2000.5何立民. 單片機(jī)的語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M. 北京航空航天大學(xué)出版社，1997 143-164.6周捷：有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器原理及設(shè)計(jì) J，科技信息 2008年總第5期。7謝自美，電子線路綜合設(shè)計(jì)，華中科技大學(xué)出版社，20068謝望. 煙霧傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢. 儀器儀表用戶, 2006, 13(5): 12 9胡宴如.模擬電子技術(shù).

33、北京:高等教育出版社,2008.610 楊欣電子設(shè)計(jì)從零開始.北京:清華大學(xué)出版社,2005.11李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京航空航天大學(xué)出版社2005第三版12戴佳.51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講M.電子工業(yè)出版社，2006. 附錄I 總電路圖附錄II 源程序#include<reg51.h> /包含單片機(jī)寄存器的頭文件#include<intrins.h> /包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件/ADC0832端口引腳定義sbit CS=P30; /將CS位定義為P3.4引腳sbit CLK=P36; /將CLK位定義為P1.0引腳sbit DIO=P3

34、7; /將DIO位定義為P1.1引腳sbit Warn=P15;/控制報(bào)警器和排氣扇sbit key1=P25; /設(shè)定報(bào)警濃度值加sbit key2=P26;/設(shè)定報(bào)警濃度值減sbit Red=P16;/超過設(shè)定值時(shí)紅燈亮sbit Green=P17;/超過設(shè)定值時(shí)綠燈亮/全局變量聲明unsigned char code digit10="0123456789" /定義字符數(shù)組顯示數(shù)字unsigned char code Str="Real=" /說明顯示的是實(shí)際環(huán)境濃度unsigned char code Str1="Set ="

35、 /說明顯示的是設(shè)定報(bào)警濃度值unsigned int set=1000; /設(shè)定初始報(bào)警濃度值為1000ppm/液晶端口定義sbit RS=P20; /寄存器選擇位，將RS位定義為P2.0引腳sbit RW=P21; /讀寫選擇位，將RW位定義為P2.1引腳sbit E=P22; /使能信號(hào)位，將E位定義為P2.2引腳sbit BF=P07; /忙碌標(biāo)志位，將BF位定義為P0.7引腳/*函數(shù)功能：延時(shí)1ms(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒)，可以認(rèn)為是1毫秒*/void delay1ms() unsigned char i,j; for(i=0;i

36、<10;i+) for(j=0;j<33;j+); /*函數(shù)功能：延時(shí)若干毫秒入口參數(shù)：n*/ void delaynms(unsigned char n) unsigned char i; for(i=0;i<n;i+) delay1ms(); /*函數(shù)功能：判斷液晶模塊的忙碌狀態(tài)返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙*/bit BusyTest(void) bit result; RS=0; /根據(jù)規(guī)定，RS為低電平，RW為高電平時(shí)，可以讀狀態(tài) RW=1; E=1; /E=1，才允許讀寫 _nop_(); /空操作 _nop_(); _nop

37、_(); _nop_(); /空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 result=BF; /將忙碌標(biāo)志電平賦給result E=0; /將E恢復(fù)低電平 return result; /*函數(shù)功能：將模式設(shè)置指令或顯示地址寫入液晶模塊入口參數(shù)：dictate*/void WriteInstruction (unsigned char dictate) while(BusyTest()=1); /如果忙就等待 RS=0; /根據(jù)規(guī)定，RS和R/W同時(shí)為低電平時(shí)，可以寫入指令 RW=0; E=0; /E置低電平(根據(jù)表8-6，寫指令時(shí)，E為高脈沖， / 就是讓E從0到1發(fā)生正跳變，所以應(yīng)先置"

38、;0" _nop_(); _nop_(); /空操作兩個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 P0=dictate; /將數(shù)據(jù)送入P0口，即寫入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=1; /E置高電平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=0; /當(dāng)E由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊開始執(zhí)行命令 /*函數(shù)功能：指定字符顯示的實(shí)際地址入口參數(shù)：x*/ void WriteAddress(unsigned char x) WriteIns

39、truction(x|0x80); /顯示位置的確定方法規(guī)定為"80H+地址碼x" /*函數(shù)功能：將數(shù)據(jù)(字符的標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼)寫入液晶模塊入口參數(shù)：y(為字符常量)*/ void WriteData(unsigned char y) while(BusyTest()=1); RS=1; /RS為高電平，RW為低電平時(shí)，可以寫入數(shù)據(jù) RW=0; E=0; /E置低電平(根據(jù)表8-6，寫指令時(shí)，E為高脈沖， / 就是讓E從0到1發(fā)生正跳變，所以應(yīng)先置"0" P0=y; /將數(shù)據(jù)送入P0口，即將數(shù)據(jù)寫入液晶模塊 _nop_(); _nop_(); _nop

40、_(); _nop_(); /空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=1; /E置高電平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=0; /當(dāng)E由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊開始執(zhí)行命令 /*函數(shù)功能：對(duì)LCD的顯示模式進(jìn)行初始化設(shè)置*/void LcdInitiate(void) delaynms(15); /延時(shí)15ms，首次寫指令時(shí)應(yīng)給LCD一段較長的反應(yīng)時(shí)間 WriteInstruction(0x38); /顯示模式設(shè)置：16×2顯示，5×7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口 delaynms(5); /延時(shí)

41、5ms，給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 WriteInstruction(0x38); delaynms(5); /延時(shí)5ms，給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 WriteInstruction(0x38); /連續(xù)三次，確保初始化成功 delaynms(5); /延時(shí)5ms，給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 WriteInstruction(0x0c); /顯示模式設(shè)置：顯示開，無光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍 delaynms(5); /延時(shí)5ms，給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 WriteInstruction(0x06); /顯示模式設(shè)置：光標(biāo)右移，字符不移 delaynms(5); /延時(shí)5ms，給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 WriteInstruction

42、(0x01); /清屏幕指令，將以前的顯示內(nèi)容清除 delaynms(5); /延時(shí)5ms，給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 /*函數(shù)功能：顯示電壓符號(hào)*/ void display_volt(void) unsigned char i,j; WriteAddress(0x01); /寫顯示地址，將在第2行第1列開始顯示 i = 0; /從第一個(gè)字符開始顯示 while(Stri != '0') /只要沒有寫到結(jié)束標(biāo)志，就繼續(xù)寫 WriteData(Stri); /將字符常量寫入LCD i+; /指向下一個(gè)字符 WriteAddress(0x40+0x01); /寫顯示地址，將在第2行第1列

43、開始顯示 j = 0; /從第一個(gè)字符開始顯示 while(Str1j != '0') /只要沒有寫到結(jié)束標(biāo)志，就繼續(xù)寫 WriteData(Str1j); /將字符常量寫入LCD j+; /指向下一個(gè)字符 /*函數(shù)功能：顯示電壓的小數(shù)點(diǎn)*/ /*void display_dot(void) WriteAddress(0x40+0x09); /寫顯示地址，將在第2行第10列開始顯示 WriteData('.'); /將小數(shù)點(diǎn)的字符常量寫入LCD */*函數(shù)功能：顯示濃度的單位(ppm)*/ void display_V(void) WriteAddress(0x0c); /寫顯示地址，將在第2行第13列開始顯示 WriteData('p'); /將字符常量寫入LCD WriteAddress(0x0d); WriteData('