【畢業(yè)設計】基于單片機的天燃氣泄漏報警系統(tǒng)設計論文

PAGE摘要隨著天然氣的大量使用,每一座居民大樓都被天然氣所“籠罩”。天然氣的普及給公共生活帶來了方便,減少了城市的污染,提高了生活質(zhì)量和效率,但是同時,天然氣也是潛在的“危險品”,一旦發(fā)生大面積泄漏,處置不及時就可能引發(fā)大爆炸,給居民的生命財產(chǎn)安全帶來巨大的威脅。面對燃氣泄漏而造成的種種事故威脅，我們需要一個解決辦法。使用天燃氣報警器是對付燃氣無形殺手的重要手段之一。本論文以半導體氣敏傳感器和單片機技術為核心設計的氣體報警器可實現(xiàn)聲光報警功能，是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的氣體報警器，具有一定的實用價值。其中選用MQ-2傳感器實現(xiàn)對氣體的檢測，具有靈敏度高、響應快、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且價格低廉，使用壽命長。其與ADC0808轉(zhuǎn)換器連接，將氣體信號轉(zhuǎn)換成單片機可識別的數(shù)字信號，經(jīng)AT89C51單片機處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，是否大于或等于某個預設值(也就是報警限)，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)關鍵詞：傳感器報警器單片機AbstractWiththewideuseofnaturalgas,eacharesidentialtowersweregas"enveloped".Thepopularityofnaturalgastopubliclifebroughtconvenient,reducethecity'spollutionandimprovethelifequalityandefficiency,butatthesametime,naturalgasisalsopotential"dangerous",onceproducelargeleak,disposalnottimelycouldtrigger,thebigbangtopeople'slifeandpropertysafetybroughtgreatthreat.Facingthegasleakallkindsofaccidentscausedbythreats,weneedasolution.Useofnaturalgasalarmisdealwithgasinvisiblekilleroneoftheimportantmeans.Thispaperstothesemiconductorgassensorsandsinglechipmicrocomputerasthecoredesigncanrealizethegasalarmsound-lightalarmfunctions,isakindofsimplestructure,stableperformance,easytouse,inexpensiveandintelligentgasalarm,hascertainpracticalvalue.AmongthemchooseMQ-2ofgasdetectionsensorrealize,hasahighsensitivity,fastresponse,stronganti-jammingcapabilityetc,andthepriceislow,servicelifelong.ADC0808convertersconnectedwiththegassignal,convertmicrocontrollercanidentifythedigitalsignalprocessing,byAT89C51forprocessingthedataandanalysis,whetherisequaltoorgreaterthantheadefaultvalue(thatis,thealarmlimit),if>willautomaticallystartalarmcircuitwarningvoice,converselyfornormalstateKeywords:sensoralarmMCS目錄第1章緒論 11.1家庭燃氣泄漏報警的概述 11.2家庭燃氣泄漏報警的現(xiàn)狀 11.3家庭燃氣泄漏報警的發(fā)展趨勢 21.4燃氣泄漏報警研究意義與目的 21.5設計任務 2第2章天燃氣泄漏報警系統(tǒng)的方案設計 12.1天燃氣報警系統(tǒng)的設計思路 12.2氣體傳感器的選型 12.2.1氣體傳感器介紹 12.2.2氣體傳感器的選定 52.3天燃氣泄露報警系統(tǒng)的整體設計方案 62.3.1天燃氣泄露報警器工作原理 62.3.2天燃氣泄露報警器的結(jié)構(gòu) 62.3.3氣體檢測報警器的功能 7第3章天燃氣泄漏報警系統(tǒng)的硬件部分設計 83.1主控電路的設計 83.1.1半導體氣敏傳感器簡介 83.1.2單片機的選擇 113.1.3AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu) 133.1.4AT89C51單片機的引腳 143.1.5AT89C51單片機的時鐘電路 163.1.6AT89C51單片機的復位電路 173.2外圍接口電路的設計 193.2.1ADC0808轉(zhuǎn)換器的介紹 193.2.2ADC0808轉(zhuǎn)換器和AT89C51單片機的接口電路 203.2.3聲音報警電路 213.2.4燈光報警電路 223.3總電路設計 23第4章燃氣泄漏報警系統(tǒng)的軟件部分設計 264.1主程序設計流程與編程 264.1.1主程序設計流程圖 264.1.2主程序的編程 274.2程序調(diào)試 294.2.1程序調(diào)試的步驟 294.2.2程序調(diào)試過程中的問題及解決 30總結(jié)與展望 32致謝 33參考文獻 34附錄一家庭燃氣泄漏報警系統(tǒng)電路圖 35PAGE3第1章緒論1.1家庭燃氣泄漏報警的概述天燃氣泄漏報警器是非常重要的燃氣安全設備，由氣敏傳感器、單片機和報警器組成。它是安全使用城市燃氣的最后一道保護。天燃氣泄漏報警器通過氣敏傳感器探測周圍環(huán)境中的低濃度可燃氣體，通過采樣電路，將探測信號用模擬量或數(shù)字量傳遞給控制器或控制電路，當氣體濃度超過控制器或控制電路中設定值時，控制器通過執(zhí)行器或執(zhí)行電路發(fā)出報警信號或執(zhí)行關閉燃氣閥門等動作。氣體報警器的探測氣敏傳感器主要半導體型、接觸燃燒式、電化學氣敏傳感器，還有少量的其他類型。這些傳感器都是通過對周圍環(huán)境中的可燃氣體的吸附，在傳感器表面產(chǎn)生化學反應或電化學反應，造成傳感器的電物理特性的改變，經(jīng)單片機處理后報警。1.2家庭燃氣泄漏報警的現(xiàn)狀天氣體檢測報警產(chǎn)品是一個系列產(chǎn)品，包括氣體探測設備、信息傳輸設備、報警分析控制器，是物理傳感技術、自動控制、計算機技術、數(shù)據(jù)傳輸和管理、智能樓宇等技術的綜合集成，屬于高新技術。依托中國多年的基本建設的發(fā)展，這個行業(yè)也得到發(fā)展，具備了和國外知名企業(yè)抗衡的能力。在目前中國許多冠名以高新技術的行業(yè)中，中國企業(yè)大多做的是下游的制造和服務，分取極少一部分的利潤，像安防報警產(chǎn)品那樣又擁有自我知識產(chǎn)權，又擁有大量市場的行業(yè)其實是很少的。在安防報警產(chǎn)品的技術含量上，國內(nèi)產(chǎn)品和國外產(chǎn)品差距不是很大，許多指標已經(jīng)超越，存在的問題是：類似于國外安防報警產(chǎn)品的大批量規(guī)?；纳a(chǎn)才剛起步，有待于積累經(jīng)驗和技術，也因此在產(chǎn)品一致性和長期穩(wěn)定性上有一些差距；國內(nèi)正在形成權重的大型企業(yè)和集團，這樣可以帶領國內(nèi)的各家企業(yè)去沖擊海外市場，并最終占領海外的安防報警市場。1.3家庭燃氣泄漏報警的發(fā)展趨勢二十多年前，我國的安防報警產(chǎn)品剛剛起步，無論產(chǎn)品技術含量、產(chǎn)品系列完整性、使用性，還是社會影響程度都是相當?shù)偷?。國外的產(chǎn)品和品牌卻占領我們的大部分市場。由于中國的建設正在面臨飛速發(fā)展，我們應該抓住廣闊的市場空間，慶幸的是中國企業(yè)抓住了這次機遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國家的科研院所，后是一批國營企業(yè)、民營企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國內(nèi)的技術和管理精英，花了多年時間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國際水平，并且奪回了大部分國內(nèi)市場，使得現(xiàn)在大多國外產(chǎn)品只有招架之勢，這是典型的自力更生，走自己的路。當然目前而言，我們基本占據(jù)的是國內(nèi)市場，對外還剛剛啟動。但是，中國企業(yè)已經(jīng)做好準備進軍海外市場。1.4燃氣泄漏報警研究意義與目的面對燃氣泄漏而造成的種種事故威脅，我們需要一個解決辦法。使用天燃氣報警器是對付燃氣無形殺手的重要手段之一。燃氣專家指出，燃氣泄漏或廢氣排放而大量產(chǎn)生的一氧化碳是燃氣中毒事件的根源，如采用天燃氣泄漏報警器就能得到及時的警示。有關部門經(jīng)長期測試得出結(jié)論，天燃氣報警器防止天然氣泄漏事故發(fā)生的有效率達95%以上。計算機的普及和信息技術的迅猛發(fā)展，人們己不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地發(fā)展起來。人們對居住環(huán)境要求的日見增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。單片機在日用電子產(chǎn)品中的應用越來越廣泛，燃氣泄漏則是人們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｐ枰獪y量和控制的一個問題。單片機有利于為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施。為了防止中毒事件再次發(fā)生，提出利用單片機系統(tǒng)進行有效的預防對策。所以怎樣防止燃氣中毒與爆炸已成為人們的迫切需要。1.5設計任務本文設計了一種靈敏度高、響應快、抗干擾性好、使用方便、價格便宜的天然氣檢測系統(tǒng)，采用氣敏傳感器，氣敏傳感器是能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種敏感器件，它將氣體成分、濃度等有關的信息轉(zhuǎn)換成電信號，從而可以進行檢測。目前，人們對氣敏傳感器的測試方法主要停留在用人工手動的方式來操作，開發(fā)出一種實用高效的智能化傳感器測試裝置是極為必要的。而聲光信號是信息的又一主要載體，如果在這些測量場合能用聲光信號直接報出結(jié)果，將給操作人員帶來極大方便，本文就介紹一種新型的氣敏傳感器測試系統(tǒng)，從組成框圖、硬件設計以及程序流程及代碼等幾方面對其進行了詳細的介紹。PAGE12第2章天燃氣泄漏報警系統(tǒng)的方案設計2.1天燃氣報警系統(tǒng)的設計思路天燃氣報警系統(tǒng)是能夠檢測環(huán)境中的可燃性氣體濃度，并具有報警功能的儀器，儀器的最基本組成部分應包括：氣體信號采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路。氣體信號采集電路一般由氣敏傳感器和模擬放大電路組成，將氣體信號轉(zhuǎn)化為模擬的電信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從燃氣檢測電路送出的模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可識別的數(shù)字信號后送入單片機。單片機對該數(shù)字信號進行處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，是否大于或等于某個預設值(也就是報警限)，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)。為使報警裝置更加完善，可以在聲音報警基礎上，加入光閃報警，變化的光信號可以引起用戶注意，彌補嘈雜環(huán)境中聲音報警的局限。以上是根據(jù)報警器應具備的功能，提出的整體設計思路。氣敏傳感器及單片機是燃氣泄漏報警器的兩大核心，根據(jù)報警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟的氣敏傳感器及單片機芯片是至關重要的。傳感器的選型在下一節(jié)介紹。單片機作為硬件電路的核心，它的選型將在第三章詳述。2.2氣體傳感器的選型氣體傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體在空氣中的含量(即濃度)轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號，通過A/D轉(zhuǎn)換電路，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機，進而由單片機完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報警控制等工作。氣體傳感器作為燃氣泄漏報警器的信號采集部分，是儀表的核心組成部分之一。由此可見，氣體傳感器的選型是非常重要的。2.2.1氣體傳感器介紹1.氣體傳感器的分類氣體傳感器種類繁多，從檢測原理上可以分為三大類：(1)利用物理化學性質(zhì)的氣體傳感器：如半導體氣體傳感器、接觸燃燒氣體傳感器等。(2)利用物理性質(zhì)的氣體傳感器：如熱導氣體傳感器、光干涉氣體傳感器、紅外傳感器等。(3)利用電化學性質(zhì)的氣體傳感器：如電流型氣體傳感器、電勢型氣體傳感器等。2.氣體傳感器應滿足的基本條件:一個氣體傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。但是，任何一個完整的氣體傳感器都必須具備以下條件：(1)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或低響應；(2)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；(3)對檢測信號響應速度快，重復性好；(4)長期工作穩(wěn)定性好；(5)使用壽命長；(6)制造成本低，使用與維護方便。3.常見氣體傳感器簡介（1）半導體氣體傳感器半導體氣體傳感器包括用氧化物半導體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器，以及用單晶半導體器件制作的氣體傳感器。自1962年半導體金屬氧化物氣體傳感器問世以來，由于具有靈敏度高、響應快、輸出信號強、耐久性強、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等諸多優(yōu)點，得到了廣泛的應用。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的氣體傳感器之一。按照敏感機理分類，可分為電阻型和非電阻型。（2）固體電解質(zhì)氣體傳感器固體電解質(zhì)氣體傳感器使用固體電解質(zhì)氣敏材料作為氣敏元件，其原理是利用氣敏材料在通過氣體時產(chǎn)生電阻，測量其形成電動勢從而測量氣體濃度。由于這種傳感器電導率高，靈敏度和選擇性好，因而得到了廣泛的應用，幾乎打入了石化、環(huán)保、礦業(yè)等各個領域，其產(chǎn)量僅次于半導體氣體傳感器的一類傳感器。但這種傳感器制造成本高，檢測氣體范圍有限，在檢測環(huán)境污染領域中有優(yōu)勢。（3）接觸燃燒式氣體傳感器當易燃氣體接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時會發(fā)生氧化反應而燃燒，故得名接觸燃燒式傳感器。接觸燃燒式氣體傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲(也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層)，使用時將鉑絲通電，保持300°C~400°C的高溫，此時若與氣體接觸，氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升,通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道氣體的濃度。（4）高分子氣體傳感器利用高分子氣敏材料制作的氣體傳感器近年來得到很大的發(fā)展。高分子氣敏材料在遇到特定氣體時，其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。高分子氣敏材料由于具有易操作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合，在毒性氣體和食品鮮度等方面的檢測中具有重要作用。高分子氣體傳感器具有對特定氣體分子靈敏度高，選擇性好，且結(jié)構(gòu)簡單，能在常溫下使用，可以彌補其它氣體傳感器的不足。（5）電化學傳感器電化學傳感器由膜電極和電解液封裝而成。氣體濃度信號將電解液分解成陰陽帶電離子，通過電極將信號傳出。它的優(yōu)點是：反映速度快、準確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測，但壽命較短(大約兩年)。它主要適用于毒性氣體檢測。目前國際上絕大部分毒氣檢測采用該類型傳感器。（6）熱傳導傳感器熱傳導傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結(jié)構(gòu)形式，但是測量原理不同。它的測量原理是：將加熱后的鉑電阻線圈置于目標煙霧中，由于向目標氣體傳送熱量造成溫度降低，引起電阻值變化，傳感器即測量電阻值的變化情況。溫度的變化情況是目標氣體熱傳導率的函數(shù)，而對于一種給定的氣體，熱傳導率是它固有的物理特性。（7）紅外傳感器紅外傳感器通常用兩束紅外光進行氣體測量，主光束通過測量元件內(nèi)的目標氣體，參考光束通過比較元件內(nèi)的參考氣體。在測量和比較元件中，紅外射線被氣體有選擇地吸收了。未吸收的紅外光由光電探測器測量，產(chǎn)生一個正比于目標氣體濃度的差分信號。非擴散式紅外探測器NDIR(non-dispersiveIR)是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴散和損耗被記錄下來。不同的氣體吸收不同波長的IR，所以傳感器根據(jù)目標氣體而調(diào)整，典型應用包括測量CO和CO2、冷凍劑煙霧和一些易燃氣。由于非碳氫化合物易燃氣體(如氫)不吸收電磁譜中IR部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測量碳氫化合物，并具有最小的交叉靈敏度，而且不受其它氣體的腐蝕以及高濃度目標煙霧的影響。4.常見氣體傳感器可檢測氣體種類由于氣體的種類繁多，一種類型的氣體傳感器不可能檢測所有的氣體，通常只能檢測某一種或兩種特定性質(zhì)的氣體。例如氧化物半導體氣體傳感器主要檢測各種還原性煙霧，如CO、H2、C2H5OH、CH3OH等。固體電解質(zhì)氣體傳感器主要用于檢測無機氣體，如O2、CO2、H2、Cl2、SO2等。簡要列舉出已經(jīng)研究、開發(fā)的各類氣體傳感器及其可檢測的氣體種類傳感器種類COCO2H2SNH3HCNHClCOCl2CI2NOXSO2O2CH4C3H2H2H2O半導體氣體傳感器○○○○○○○○○○○固體電解質(zhì)傳感器○○○○○接觸燃燒式傳感器◎○○○電化學式傳感器○○○○○○○○高分子電解質(zhì)氣體傳感器◎○○○○注：○好◎不太好表2.1各種氣體傳感器可檢測的氣體種類2.2.2氣體傳感器的選定天燃氣泄漏報警器主要應用在石油、化工、冶金、油庫、液化氣站、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃氣體泄漏的場所，根據(jù)報警器檢測氣體種類的要求，一般選用接觸燃燒式氣敏傳感器和半導體氣敏傳感器。使用接觸燃燒式氣敏傳感器，其探頭的阻緩及中毒,是不可避免的問題。阻緩是當在氣體與空氣的混合物中含有硫化氫等含硫物質(zhì)的情況下，則有可能在無焰燃燒的同時，有些固態(tài)物質(zhì)附著在催化元件表面，阻塞載體的微孔，從而引起響應緩慢反應滯緩，靈敏度降低。雖然將阻緩的傳感器再放回新鮮空氣環(huán)境中有得到某種程度的恢復的可能，但是如果長期暴露在這樣的環(huán)境中，其靈敏度會不斷下降，導致該傳感器最終喪失檢測煙霧的能力。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質(zhì)時，則傳感器將使催化元件產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的中毒，以致靈敏度很快就喪失。當懷疑檢測環(huán)境中存在這些物質(zhì)時，經(jīng)常對探頭進行標定，是必須且有效的辦法。因此，經(jīng)常對傳感器進行標定，是保證其準確性的必要的途徑。一般連續(xù)使用兩個月后應對傳感器進行量程校準，這種經(jīng)常性對傳感器的維護，無形中加大了工作人員的工作量，同時增加了報警器的維護成本。半導體氣敏傳感器包括用氧化物半導體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器以及用單晶半導體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。半導體氣敏傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩(wěn)定性(使用壽命)。經(jīng)過對比上述兩種氣敏傳感器的應用特性，發(fā)現(xiàn)半導體氣敏傳感器的優(yōu)點更加突出：靈敏度高、響應快、抗干擾性好、使用方便、價格便宜，且不會發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護成本較低等。因此，本設計采用半導體氣敏傳感器作為報警器氣體信息采集部分的核心。而在眾多半導體氣敏傳感器中，本設計選用MQ-2型氣敏傳感器，這種型號的傳感器具備一般半導體氣敏傳感器靈敏度高、響應快、抗干擾能力強、壽命長等優(yōu)點。2.3天燃氣泄露報警系統(tǒng)的整體設計方案2.3.1天燃氣泄露報警器工作原理本論文中的燃氣泄漏報警器以AT89C51單片機為控制核心，采用MQ-2型電阻式半導體傳感器采集氣體信息。首先，氣體傳感器送來的氣體濃度對應的電壓信號送入AT89C51單片機；然后，在AT89C51單片機內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換、氣體濃度比較，對數(shù)據(jù)進行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成為對應的十進制濃度值；最后，判斷氣體濃度值是否超出報警限，當氣體濃度處于正常狀態(tài)紅燈不會閃亮，當氣體濃度超出設定的限定值時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈閃亮。另外由于氣體傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應越快，響應時間和恢復時間就越快。為提高響應時間，保證氣體傳感器準確地、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。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時，進行故障監(jiān)測。2.3.2天燃氣泄露報警器的結(jié)構(gòu)為適應家庭對可燃性易爆氣體安全性要求，設計的可燃性氣體報警儀應不僅能在較寬的溫度范圍工作，而且應具有顯示可燃氣體濃度、可接計算機進行現(xiàn)場遠測和實時控制等功能。其目標是在傳統(tǒng)的煙霧報警儀的基礎上，盡量提高準確性，降低成本，縮小體積。天燃氣泄露報警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示，該系統(tǒng)以單片機為核心，配合外圍電路共同完成信號采集、聲音及閃爍報警等功能。系統(tǒng)采用高性能的單片機，要求工作穩(wěn)定、測量精度高、通用性強、功耗低，保證報警器的精確性及可靠性，而且最好體積小，成本低，有利于減少報警器的體積，降低報警器的成本。使用AT89C51單片機，選用氣敏傳感器作為敏感元件，利用A/D轉(zhuǎn)換器和聲光報警電路，開發(fā)了可用于家庭或小型單位天燃氣泄漏報警器。整個設計由4大部分構(gòu)成：氣敏傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路、AT89C51單片機、聲光報警電路。氣敏傳感器是將現(xiàn)場氣體濃度非電信號轉(zhuǎn)化為電信號；轉(zhuǎn)換電路是將完成將氣體傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。聲光報警模塊由單片機和報警電路組成，由單片機控制實現(xiàn)不同的聲光報警功能。復位電源時鐘氣敏傳感器A/D轉(zhuǎn)換器復位電源時鐘氣敏傳感器A/D轉(zhuǎn)換器AT89C51單片機燈光報警聲音報警氣體濃度圖2.2天燃氣泄漏報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3.3氣體檢測報警器的功能聲光報警功能當氣體濃度取值處在報警限值之上，蜂鳴器開始報警，且聲音越來越急促，并且伴隨紅燈閃爍。因為人對變化的信號更為敏感，所以變化的聲音及燈光更容易引起用戶的注意。第3章天燃氣泄漏報警系統(tǒng)的硬件部分設計3.1主控電路的設計3.1.1半導體氣敏傳感器簡介半導體氣敏傳感器包括用氧化物半導體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器以及用單晶半導體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。半導體氣體傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩(wěn)定性(使用壽命)。MQ-2/MQ-2S氣敏傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃性氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃性氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。靈敏度特性：圖3.2圖3.2圖3.2傳感器典型的靈敏度特性曲線注：圖中縱坐標為傳感器的電阻比（Rs/Ro），橫坐標為氣體濃度。Rs表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值Ro表示傳感器在1000ppm不同氣體中的電阻值（2）溫/濕度的影響：圖3.3圖3.3圖3.3傳感器典型的溫度、濕度特性曲線圖中縱坐標是傳感器的電阻比（Rs/Ro）。Rs表示在含1000ppm甲烷、不同溫/濕度下傳感器的電阻值Ro表示在含1000ppm甲烷、20℃/65%RH環(huán)境條件下傳感器（3）基本測試回路：VcVcVHGNDRLVRL圖3.4傳感器的基本測試電路該傳感器需要施加2個電壓：加熱器電壓（VH）和測試電壓（VC）。其中VH用于為傳感器提供特定的工作溫度。VC則是用于測定與傳感器串聯(lián)的負載電阻（RL）上的電壓（VRL）。這種傳感器具有輕微的極性，VC需用直流電源。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC和VH可以共用同一個電源電路。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當?shù)腞L值。規(guī)格：A.標準工作條件符號參數(shù)名稱技術條件備注Vc回路電壓≤24VDCVH加熱電壓5.0V±0.2VACorDCRL負載電阻可調(diào)RH加熱電阻31Ω±3Ω室溫PH加熱功耗≤900mWB.環(huán)境條件符號參數(shù)名稱技術條件備注Tao使用溫度-10℃－＋50℃Tas儲存溫度-20℃－＋70℃RＨ相對濕度小于95%RＨO2氧氣濃度21%(標準條件)氧氣濃度會影響靈敏度特性最小值大于２％C.靈敏度特性符號參數(shù)名稱技術參數(shù)備注Rs敏感體表面電阻2KΩ-20KΩ(2000ppmC3H8)適用范圍：5000-20000ppm天然氣α(R3000ppm/R1000ppmC3H8)濃度斜率≤0.6標準工作條件溫度：20℃±2℃Vc:5.0V±0.1V相對濕度：65%±5%VH:5.0V±0.1V預熱時間不少于48小時敏感體功耗（Ps）值：Ps=Vc2×Rs/(Rs+RL)2傳感器電阻（Rs）值：Rs=(Vc/VRL-1)×RL（5）結(jié)構(gòu)，外形MQ-2/MQ-2S氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖3.4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６只針狀管腳，其中４個用于信號取出，２個用于提供加熱電流。部件材料1部件材料1氣體敏感層二氧化錫2電極金（Au）3測量電極引線鉑（Pt）4加熱器鎳鉻合金（Ni-Cr）5陶瓷管三氧化二鋁6防爆網(wǎng)100目雙層不銹鋼（SUB316）7卡環(huán)鍍鎳銅材（Ni-Cu）8基座膠木或尼龍9針狀管腳鍍鎳銅材（Ni-Cu）圖3.4圖3.5MQ-2/MQ-2S氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形MQ-2/MQ-2S氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器。3.1.2單片機的選擇單片機作為燃氣泄漏報警器的核心部件，一方面它要接收來自傳感器的氣體濃度的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對兩種信號分別進行處理，控制后續(xù)電路的相應工作；同時，查詢是否有鍵按下的命令。在單片機實現(xiàn)的功能中，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號做數(shù)字濾波，再進行線性化處理，這一過程的軟件實現(xiàn)，需要單片機有較快的運算速度，使儀表監(jiān)測人員能夠觀測到并進行相應處理。同時，在能夠滿足報警器設計的計算速度及接口數(shù)的要求的同類型單片機中，要考慮選擇價格低廉且體積輕巧的機型，在保證了報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎上，能夠不提高成本，縮小體積。AT89C51是Atmel公司生產(chǎn)的一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。其中AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。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AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機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。外形如圖所示，本設計用的AT89C51是一個低功耗高性能單片機，8位數(shù)據(jù)總線，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，六個中斷源，兩層中斷優(yōu)先級，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。另外，AT89C51是以靜態(tài)邏輯運行到零頻率的方式設計的，并且支持兩種可利用軟件選擇的掉電保護模式。休眠模式停止CPU運行，但允許數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)運行。掉電模式保存數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容，但停止了晶振，是其他所有芯片停止工作直到下一次復位為止。AT89C51其工作電壓范圍為2.7～6V（實際使用+5V供電），片內(nèi)含4kbytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和128Kbytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C51提供了高性價比的解決方案。3.1.3AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu)AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu)如圖所示圖3.6基本結(jié)構(gòu)圖由圖可見，89C51單片機主要由以下部分組成：（1）CPU系統(tǒng)8位CPU和閃爍存儲器；時鐘電路；總線控制邏輯。（2）存儲器系統(tǒng)4KB的程序存儲器（ROM/EPROM/Flash）；128KB數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。（3）I/O口和其他動能單元4個并行I/O口；2個16位定時/計數(shù)器；,2個全雙工串行通信口；中斷系統(tǒng)（5個中斷源）3.1.4AT89C51單片機的引腳1.引腳的分類（1）主電源及時鐘引腳：VCC、GND等。（2）編程電源：VPP。（3）控制口線：PSEN（片外取指控制）、ALE（地址鎖存控制）、EA(片外存儲器選擇)、RST（復位控制）。（4）I/O控制：P0、P1、P2、P3共四個8位口線，2.引腳詳細說明VCC：供電電壓，接+5V。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉緣故。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。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。3.1.5AT89C51單片機的時鐘電路采用內(nèi)部時鐘方式利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳XTALl和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路。外接晶振時，Cl和C2的值通常選擇為30pF左右；Cl、C2對頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在1.2MHz～12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機引腳XTALl和XTAL2靠近。圖3.7單片機的時鐘電路圖3.1.6AT89C51單片機的復位電路在整個燃氣報警系統(tǒng)中，要進行實驗，必須對整個系統(tǒng)先復位。復位是單片機的初始化操作。單片機系統(tǒng)在上電啟動運行時，都需要先復位。其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，因而，復位是一個很重要的操作方式。但單片機本身是不能自動進行復位的，必須配合相應的外部復位電路才能實現(xiàn)。單片機的外部復位電路有上電復位和上電和按鍵均有效的復位兩種。我們在設計單片機復位時，選用上電復位。上電復位利用電容器的充電實現(xiàn)。圖3.8是AT89C51單片機的上電復位電路。圖中給出了復位電路參數(shù)。上電要求接通電源后，單片機實現(xiàn)自動復位操作。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。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復位操作。該電路典型的電容參數(shù)為：晶振為12MHZ，電容值為1uF。圖3.8單片機復位電路圖3.2外圍接口電路的設計3.2.1ADC0808轉(zhuǎn)換器的介紹ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。（1）主要特性：1、8路輸入通道，8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2、具有轉(zhuǎn)換起停控制端。3、轉(zhuǎn)換時間為100μs4、單個＋5V電源供電5、模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準。6、工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度7、低功耗，約15mW。（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)：ADC0808是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型D／A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近（3）外部特性（引腳功能）ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能。圖3.9ADC0808芯片的引腳圖IN0～IN7：8路模擬量輸入端。2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。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A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(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640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準電壓。Vcc：電源，單一＋5V。GND：接地。3.2.2ADC0808轉(zhuǎn)換器和AT89C51單片機的接口電路A/D轉(zhuǎn)換器把0-5V電壓信號轉(zhuǎn)換成8位的二進制數(shù)輸入單片機，電壓信號為0V時轉(zhuǎn)換器為00000000（00H），電壓信號為5V時轉(zhuǎn)換器為1111111（FFH）在設計仿真中電壓大于3.1V時啟動報警電路報警。A/D轉(zhuǎn)換器電路圖如下所示圖3.10AD轉(zhuǎn)換器與AT89C51的接口電路圖3.2.3聲音報警電路聲音報警電路圖如圖所示。報警裝置采用蜂鳴器較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適用于家用燃氣報警器的報警聲音源。當單片機AT89C51的8腳(P3.7)置1時，三極管導通，蜂鳴器報警。圖3.11聲音報警電路圖3.2.4燈光報警電路燈光報警電路圖如圖所示。單片機AT89C51的1腳(P1.0)控制輸出的狀態(tài)指示燈。紅燈不亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃氣體濃度極低。紅燈閃亮表示環(huán)境中可燃煙霧濃度超過報警限值，提醒用戶盡快采取相應安全措施。當煙霧濃度超過報警限，報警器發(fā)出鳴叫，用戶到達現(xiàn)場，可進行操作停止報警器鳴叫。若過一點時間濃度仍超出報警限，報警器會再次鳴叫提醒用戶。圖3.12燈光報警電路圖3.3總電路設計根據(jù)要求，設計中我們選用AT89C51單片機。AT89C51單片機的主控電路包括時鐘電路、復位電路。兩電路的接法在前面分別做了介紹，這里不再贅述。而傳感器是將非電量需要轉(zhuǎn)換成與非電量有一定關系的電量。當今信息時代，隨著電子計算機技術的非速發(fā)展，自動檢測，自動控制技術顯露非凡的能力，而大多數(shù)設備只能處理電信號，也就需要把被測，被控非電量的信息通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號。可見，傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。沒有傳感器對原始信息進行精確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，就沒有現(xiàn)代自動檢測和自動控制系統(tǒng)。沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展。設計中，傳感器我們選擇的是MQ-2型氣體傳感器連接在A/D轉(zhuǎn)換器的輸入接口。我們將主控電路和外圍接口電路（AT89C51與A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路、AT89C51與聲光報警電路）連接起來，就得到了基于AT89C51的氣體報警總電路圖。當外部環(huán)境（氣體濃度）達到一定值時，氣體傳感器就會產(chǎn)生模擬電壓，將它作為輸出的模擬信號經(jīng)ADC0808轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為AT89C51單片機所能識別的數(shù)字電壓量。通過檢測信號。當有信號輸入時，經(jīng)程序設定就會驅(qū)動AT89C51單片機的P1.7和P1.0。而P1.7和P1.0是與聲光報警電路相連接的。綜上所述，得出總電路圖如圖所示：圖3.13燃氣報警系統(tǒng)總電路圖 第4章燃氣泄漏報警系統(tǒng)的軟件部分設計4.1主程序設計流程與編程C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設計語言，它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設計技術。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進行程序設計已成為軟件開發(fā)的一個主流。用C語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)，用C語言進行單片機程序設計是單片機開發(fā)與應用的必然趨勢。所以作為一個技術全面并涉足較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機開發(fā)人員最好能夠掌握基本的C語言編程。使用C語言肯定要使用到C編譯器，以便把寫好的C程序編譯為機器碼，這樣單片機才能執(zhí)行編寫好的程序。4.1.1主程序設計流程圖主程序流程圖如圖所示。首先要給傳感器預熱三分鐘，因為MQ-2型半導體電阻式氣體傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時間預熱。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。本論文的主程序設計先對傳感器預熱三分鐘，預熱同時，對傳感器加熱絲故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。AT89C51單片機對傳感器檢測的氣體濃度信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將濃度值與報警限設定值相比較，判斷是否報警。主程序還包括狀態(tài)指示燈及聲音報警功能設置，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化程序開始采集傳感器電壓處理傳感器電壓判斷天然氣濃度是否超標發(fā)出聲光報警圖4.1主程序流程4.1.2主程序的編程#include<reg52.h>#include<intrins.h>typedefunsignedcharuchar;typedefunsignedintuint;#defineAlarm_Gate320//報警門限，320表示傳感器的電壓超過3.2V報警，標定值sbitIO_Speaker=P1^0; //聲音報警驅(qū)動IO口 低電平有效sbitIO_Alarm=P1^1;//燈光報警驅(qū)動IO口sbitIO_Run=P1^2; //系統(tǒng)運行指示燈驅(qū)動IO口//ADC0808相關IO口sbitSTART=P3^5;sbitEOC=P3^6;sbitOE=P3^7;sbitADDA=P3^4;sbitADDB=P3^3;sbitADDC=P3^2;ucharAD_Value; //AD轉(zhuǎn)換值uintSensor_vol;//傳感器電壓//=========長延時==============voidDelay_ms(unsignedintms){ unsignedinti,j; for(i=0;i<ms;i++) { for(j=0;j<1200;i++) { ; } }}//==========================================//函數(shù)：voidADC0808(void)//功能：完成ADC808的AD轉(zhuǎn)換//==========================================voidADC0808(void){START=0;//AD轉(zhuǎn)換初始化OE=0;ADDA=0;//ADDB=0;//ADDA、ADDB、ADDC設置采集信號的輸入通道，000--對應為采集IN0電壓值（如使用其他通道可以修改此值）ADDC=0;//START=1;//啟動AD轉(zhuǎn)換;START=0;while(!EOC);//等待AD轉(zhuǎn)換完成OE=1;AD_Value=P2;//取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果OE=0;}//===========主函數(shù)=========================voidmain(void){ uchartemp=0; EA=1; //開總中斷 EX0=1;//開外部中斷0 while(1) { ADC0808();//調(diào)用ADC0808，采集模擬電壓值 Sensor_vol=500*AD_Value/256;//將采集的傳感器電壓的AD值轉(zhuǎn)換為實際的電壓值 if(Sensor_vol>Alarm_Gate) //判斷傳感器的電壓信號是否超過安全門限值 { IO_Speaker=0; //超過安全門限值啟動聲音報警 IO_Alarm=0; //超過安全門限值啟動燈光報警 } else { IO_Speaker=1; //低于安全門限值關閉聲音報警 IO_Alarm=1; //低于安全門限值關閉燈光報警 } Delay_ms(200); }}4.2程序調(diào)試KeilC51是美國Keil

Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil

C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。KEILC51標準C編譯器為80C51微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51編譯器的功能不斷增強，更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編

器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器。uVision2

IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。

4.2.1程序調(diào)試的步驟(1)源文件的建立：使用菜單“File-New”或者點擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項目窗口的右側(cè)打開一個新的文本編輯窗口，在該窗口中輸入?yún)R編語言源程序（4.1.2小節(jié)所示）。保存該文件，加上擴展名（.c），這里將文件保存為天燃氣.c。（2）建立工程文件：點擊“Project-NewProject”菜單，出現(xiàn)一個對話框，要求給工程起一個名字，我們輸入天燃氣,不需要擴展名，點擊保存按鈕，出現(xiàn)第二個對話框。這個對話框要求選擇目標CPU（即我們所使用的芯片型號AT89C51）點擊ATMEL前面的“+”號，展開該層，點擊其中的89C51，然后點擊確定按鈕?；氐街鹘缑?，此時，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“Target1”，前面有“+”號，點擊“+”展開，可以看到下一層的“SourceGroup1”,這時的工程還是一個空工程，里面什么文件也沒有，需要手動把剛才編寫好的源程序加入，點擊“SouceGroup”使其反白顯示，然后，點擊鼠標右鍵，出現(xiàn)一個下拉菜單。選中其中的“AddfiletoGroup”SouceGroup1”，對話框，要求尋找源文件，注意該對話框下面的“文件類型“默認為CSoucefile(*.c),也就是以C為擴展名的文件。雙擊燃氣.c文件，將文件加入項目，注意，在文件加入項目后，該對話框并不消失，等待繼續(xù)加入其他文件，但初學時常會認為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時會出現(xiàn)對話框，提示你所選的文件以在列表中，此時點擊確定，返回前一對話框，然后，點擊”Close”即可返回主界面，返回后，點擊“SouceGoup1”前的加號，會發(fā)現(xiàn)燃氣.c文件以在其中。雙擊文件名，即打開源程序。（3）工程的詳細設置：首先點擊左邊Project窗口的Target1,然后使用菜單“Proget-Optionfortarget‘target1’”即出現(xiàn)對工程設置的對話框，對這個對話框可謂非常復雜，共有8個頁面，要全部高清可不容易，好在絕大部分設置項取默認值就行了。設置完成以后安確認返回主界面，工程建立、設置完畢。（4）編譯、連接：在設置好工程后，既可以進行編譯、連接。選擇菜單Project-Buildtarget,對當前工程進行連接，如果當前文件已修改軟件會先對該文件進行比阿尼，然后在連接以產(chǎn)生目標代碼。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中，如果源程序有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定到出錯的位置，對源程序反復修改后，最終會得到如圖5-1所示的結(jié)果，提示獲得了名為燃氣.hex的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時還產(chǎn)生了一些其他相關文件可被用于KEIL的仿真與調(diào)試。4.2.2程序調(diào)試過程中的問題及解決在進入環(huán)境以后，有時會遇到了些問題，總結(jié)如下：(1)在進入Keil的調(diào)試環(huán)境以后，發(fā)現(xiàn)程序有錯解決方法：將光標定位于需要修改的程序上，用菜單，Debug》InlineAssambly…即可出現(xiàn)對話框，EnterNew后面的編輯框內(nèi)直接輸入需要修改的程序語句，輸入完之后鍵入回車將自動指向下一條語句，可以繼續(xù)修改，如果不在需要修改，可以點擊右上角的關閉按鈕關閉窗口。（2）匯編出現(xiàn)數(shù)字、字母混淆解決方法：字母“O”和數(shù)字“0”的混淆（3）程序調(diào)試時，一些程序必須滿足一定的條件才能被執(zhí)行到解決方法：這些條件往往是異步發(fā)生或難以預先設定的，這類問題使用的單步實行方法是很難調(diào)試的，這時就要使用程序調(diào)試中的另一種非常重要是方法斷點設置。斷點設置的方法有多種，常用的是在某一程序行設置斷點，設置好斷點后可以全速運行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關變量值，以確定問題所在。在程序行設置/移除斷點的方法是將光標定位于需要設置斷點的程序行，使用菜單Debug/Insert/RemoveBreakPoint設置或移除斷點（也可以用鼠標在該行雙擊實現(xiàn)同樣的功能）；Debug/Enable/DisableBreakPoint是開啟或暫停光標所在懂行的斷點功能；Dubug/DisaleAllBreakPoint暫停所有斷點；Debug/KillAllBreakPoint清除所有的斷點設置。這些功能也可以用工具條上的快捷鍵進行設置。（