【正文】 5)巡回檢測(cè)：安全衛(wèi)生檢查時(shí)，要檢測(cè)有害氣體或液體蒸汽。隨著人類社會(huì)的進(jìn)步、生產(chǎn)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，隨之帶來了環(huán)境空氣污染問題。工廠排放的廢氣、煙道氧、汽車排放廢氣、內(nèi)燃機(jī)等排放氣體對(duì)空氣環(huán)境造成的污染日益嚴(yán)重。一氧化碳雖然不會(huì)使酸雨現(xiàn)象嚴(yán)重，但是對(duì)人們的身體健康有影響。一氧化碳是一種無色、無味的氣體，它與血液中的血紅素結(jié)合的能力是氧的 240 倍，它與血紅素形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，使血紅蛋白喪失了輸送氧氣的能力，從而導(dǎo)致組織低氧癥，甚至死亡。一氧化碳濃度的高低是評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，也是工廠、煤礦井下是否發(fā)生自燃火災(zāi)的重要標(biāo)志之一。為了保證人們身體健康和環(huán)境潔凈，世界各國(guó)都紛紛致力于防止空氣污染的產(chǎn)生。國(guó)家工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一氧化碳濃度不允許超過 50ppm 。我國(guó)環(huán)境保護(hù)大氣污染監(jiān)測(cè)和工廠礦井中都要求有連續(xù)、自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀。 2．國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在應(yīng)用方面，目前最廣泛的是可燃性氣體氣敏元件傳感器，已普及應(yīng)用于氣體泄漏檢測(cè)和監(jiān)控，從工廠企業(yè)到居民家庭，應(yīng)用十分廣泛。氣體檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了智能化、多功能化。美國(guó)工業(yè)科學(xué)公司(ISC)一臺(tái)攜帶式氣體監(jiān)控儀可實(shí)現(xiàn)4種氣體監(jiān)測(cè)，采用了統(tǒng)一的軟件，只需要換氣體傳感器，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定氣體監(jiān)測(cè)。美國(guó)國(guó)際傳感器技術(shù)(IST)公司應(yīng)用一種“MegaCas傳感器和微程序控制單元，可檢測(cè)100種以上毒性氣體和可燃性氣體，通過其“氣體檢索”功能掃描，能很快確定是哪一種氣體。氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向發(fā)展 國(guó)外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面是由于傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)受到政府安全法規(guī)的推動(dòng)。因此，國(guó)外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展,。 目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢(shì)集中表現(xiàn)為：一是提高靈敏度和工作性能，降低功耗和成本，縮小尺寸，簡(jiǎn)化電路，與應(yīng)用整機(jī)相結(jié)合，這也是氣體傳感器一直追求的目標(biāo)。如日本費(fèi)加羅公司推出了檢測(cè)硫化氫低功耗氣體傳感器，美國(guó)IST提供了壽命達(dá)10年以上的氣體傳感器，美國(guó)FirstAlert公司推出了生物模擬型(光化反應(yīng)型)低功耗CO氣體傳感器等。二是增強(qiáng)可靠性，實(shí)現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化，多功能化，發(fā)展MEMS技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)適用的變送器和智能型傳感器。如美國(guó)GeneralMonitors公司在傳感器中嵌入微處理器，使氣體傳感器具有控制校準(zhǔn)和監(jiān)視故障狀況功能，實(shí)現(xiàn)了智能化；還有前已涉及的美國(guó)IST公司的具有微處理器的傳感器實(shí)現(xiàn)了智能化、多功能化。氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器在國(guó)家列為重點(diǎn)支持發(fā)展的情況下，國(guó)內(nèi)已有一定的基礎(chǔ)。其現(xiàn)狀是：燒結(jié)型氣敏元件仍是生產(chǎn)的主流，占總量90％以上；接觸燃繞式氣敏元件已具備了生產(chǎn)基礎(chǔ)和能力；電化學(xué)氣體傳感器有了試制產(chǎn)品；在工藝方面引入了表面摻雜、表面覆膜以及制作表面催化反應(yīng)層和修隔離層等工藝，使燒結(jié)型元件由廣譜性氣敏發(fā)展成選擇性氣敏；在結(jié)構(gòu)方面研制了補(bǔ)償復(fù)合結(jié)構(gòu)、組合差動(dòng)結(jié)構(gòu)以及集成化陣列結(jié)構(gòu)；新研究開發(fā)的氣敏材料、石英晶體和有機(jī)半導(dǎo)體等也開始用于氣敏材料；低功耗氣敏元件(如一氧化碳，甲烷等氣敏元件)已從產(chǎn)品研究進(jìn)入中試；國(guó)內(nèi)氣敏元件傳感器產(chǎn)量已超過“九五”初期的400萬支。產(chǎn)量超過20萬支的主要廠家有5家，黑龍江敏感集團(tuán)、太原電子廠、云南春光器材廠、天津費(fèi)加羅公司(合資)、北京電子管廠(特種電器廠)，其中前四家都超過100萬支，據(jù)行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，1998年全國(guó)氣敏元件總產(chǎn)量已超過600萬支?？偟目磥?，我國(guó)氣敏元件傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進(jìn)展，但與國(guó)外先進(jìn)水平仍有較大的差距，主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面的差距，與日本比較仍要落后10年。 第 28 頁(yè) 第1章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求本次設(shè)計(jì)采用STC89C54AD單片機(jī)機(jī)內(nèi)部自帶模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易的可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，顯示部分由數(shù)碼管進(jìn)行顯示可燃?xì)怏w的濃度級(jí)別。該電路通過MQ4傳感器檢測(cè)可燃?xì)怏w并發(fā)出05V的電壓信號(hào)并輸入到單片機(jī)內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器采樣模擬量電壓，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過單片機(jī)處理后進(jìn)行顯示。STC89C54AD單片機(jī)負(fù)責(zé)采樣傳感器的模擬信號(hào)和把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示，顯示可燃?xì)怏w濃度值。本系統(tǒng)有傳感器、溫度補(bǔ)償電路、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)組成。基本原理如圖11所示：甲烷氣體傳感器器溫度補(bǔ)償電路運(yùn)算放大電路顯示電路單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器圖11 基本原理圖 選擇方案 按系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用STC90C54AD單片機(jī)而且內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，A/D轉(zhuǎn)換速度完全可以達(dá)到本次設(shè)計(jì)的要求，顯示部分由LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，價(jià)格便宜，顯示醒目。本設(shè)計(jì)使用MQ4氣體傳感器，因?yàn)樗谳^寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)可燃?xì)怏w有良好的靈敏度，對(duì)甲烷的靈敏度較高，長(zhǎng)壽命、低成本，不需要復(fù)雜的的驅(qū)動(dòng)電路。MQ4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(jiǎn)單的電路即可將電導(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)。MQ4氣體傳感器對(duì)甲烷的靈敏度高，對(duì)丙烷、丁烷也有較好的靈敏度。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，特別是天然氣，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。第2章 硬件設(shè)計(jì) 主控電路. 概述STC90C54AD單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的八位單片機(jī)。完全兼容STC89C51單片機(jī)的多有功能，STC90C54AD比STC89C51多了一個(gè)內(nèi)部集成的A/D模擬信號(hào)采集功能。在這一塊芯片上集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)主要部分。其中主要有CPU，存儲(chǔ)器，可編程I/O口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行口等，各部分通過內(nèi)部總線連接。STC90C54AD是一種帶16K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS指令集和輸出管腳相兼容。. 引腳介紹STC90C54AD芯片為40引腳雙列直插式封裝，在40條引腳中，有2條用于電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制引腳，其它為I/O引腳。(1)電源引腳Vss和VccVss：接地；Vcc：正常操作時(shí)接+5V電源。(2)外接晶體引腳XTAL1和XTAL2當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)，XTAL1和XTAL2分別接在外接晶體兩端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘方式時(shí)，XTAL1接地，XTAL2接外來振蕩信號(hào)。(3)控制引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/VppRST/VPD:當(dāng)晶體振蕩器正常運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)二個(gè)