【正文】 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 論文題目： 基于單片機(jī) 的 一氧化碳報(bào)警設(shè)計(jì) 教 學(xué) 點(diǎn)： 指導(dǎo)老師： 職 稱： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào) : 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校成教院制 年 月 日 第一章 摘要 一氧化碳（ CO）為無色、無味、無刺激性氣體，比重 ，幾乎不溶于水，不易被活性炭吸附。當(dāng)碳物質(zhì)燃燒不完全時(shí)，可產(chǎn)生 CO，如人體短時(shí)間內(nèi)吸收較高濃度的 C0，或濃度雖低，但吸時(shí)間較長，均可造成急性中毒。 CO 與血紅蛋白結(jié)合能力超過氧和血紅蛋白的結(jié)合能力的 200300 倍，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(shí)，就會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生慢性損害，達(dá)到 60%時(shí)就會(huì)昏迷，達(dá)到 90%就會(huì)死亡。 所以基于單片機(jī) 設(shè)計(jì)制作一氧化碳報(bào)警器，來保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。 Abstract Carbon monoxide (CO) is a colorless, odorless, non irritant gases, specific gravity , almost insoluble in water, not easily by activated carbon adsorption. When the inplete bustion of carbon material, can produce CO, such as the human body in a short period of time to absorb high levels of C0, or concentration is low, but suck for a long time, all can cause acute poisoning. CO bined with hemoglobin ability more than the bination of oxygen and hemoglobin ability of 200300 times, when CO is formed by the bination of carbon and oxygen hemoglobin and hemoglobin content reaches 5%, will produce chronic damage to human body, 60% will be in a a, and 90% will die. So based on single chip design and production of carbon monoxide alarm, to ensure people39。s life and property security. 目 錄 第一章 一氧化碳報(bào)警器簡介 ................................................... 5 第二章 設(shè)計(jì)方案 ............................................................. 5 第一節(jié) 單片機(jī)的介紹和選用 .............................................. 5 第二節(jié) 設(shè)計(jì)要求及思路 ................................................... 6 第三節(jié) 初始方案與確定 ................................................... 6 第四節(jié) 系統(tǒng)組成 ......................................................... 7 第五節(jié) 一氧化碳報(bào)警器系統(tǒng)的三大部分 ..................................... 8 第二章 硬件電路設(shè)計(jì) ........................................................ 10 第一節(jié) 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)簡介介紹及主控電路設(shè)計(jì) ............................ 10 第二節(jié) 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分電路設(shè)計(jì) ............................................ 16 第三節(jié) 傳感器部分電路設(shè)計(jì) .............................................. 19 第四節(jié) 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) ............................................... 22 第三章 軟件設(shè)計(jì) ............................................................ 23 第一節(jié) 單片機(jī)編程 ...................................................... 23 第二節(jié) 匯編語言 概況 .................................................... 23 第三節(jié) 源程序 ......................................................... 25 結(jié) 論 ...................................................................... 26 致 謝 ...................................................................... 28 第一章 一氧化 碳報(bào)警器簡介 設(shè)計(jì)出性能更加可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的一氧化碳報(bào)警器。我們應(yīng)該對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的燃?xì)鈭?bào)警器的種類有所了解。燃?xì)鈭?bào)警器可分為可燃?xì)怏w泄漏儀（簡稱“檢漏儀”），可燃?xì)怏w報(bào)警控制器（簡稱“控制器”）、可燃?xì)怏w探測(cè)器（簡稱“探測(cè)器”）、可燃?xì)怏w報(bào)警器（簡稱“報(bào)警器”）四大系列產(chǎn)品?？扇?xì)鈭?bào)警器的核心是氣體傳感器，俗稱“電子鼻”。當(dāng)氣體傳感器遇到燃?xì)鈺r(shí)，傳感器電阻隨燃?xì)鉂舛榷兓?，隨之產(chǎn)生電信號(hào)，供燃?xì)鈭?bào)警器后繼線路處理。經(jīng)過電子路線處理變成濃度成比例變化的電壓信號(hào)，由線性電路加以補(bǔ)償，使信號(hào)線性化，經(jīng)微機(jī)處理、 邏輯分析，輸出各種控制信號(hào)，即當(dāng)燃?xì)鉂舛冗_(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，燃?xì)鈭?bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。如果環(huán)境中 CO 含量超出安全范圍，常人很難發(fā)現(xiàn)，為了保證人們生命健康和正常生產(chǎn)不受影響，實(shí)時(shí)檢測(cè) CO 含量十分重要。所以基于單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一氧化碳報(bào)警器，來保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。 意義在于： （ 1）成本低廉并能對(duì)一氧化碳準(zhǔn)確報(bào)警。 （ 2）該產(chǎn)品不需專業(yè)人員操作，只要放在合適位置，通電即可，連續(xù)使用方便，操作簡單。 （ 3）能起到預(yù)防一氧化碳中毒的效果，使人們安全放心的工作。 （ 4） 出現(xiàn)一氧化碳漏或者著火時(shí)，報(bào)警器能夠立即鳴 笛報(bào)警，告之工作人員及時(shí)采 取措施。 第二章 設(shè)計(jì)方案 第一節(jié) 單片機(jī)的介紹和選用 單片機(jī)是一種集成在 電路 芯片，是采用 超大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力 的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、 只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 等功能（可能還包括 顯示驅(qū)動(dòng)電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ，目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。 導(dǎo)彈 的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡 ，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 錄像機(jī) 、 攝像機(jī) 、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)，更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 設(shè)計(jì)選用 ATMEl 公司的 AT89C51和 美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 ADC080。 第二節(jié) 設(shè)計(jì)要求及思路 設(shè)計(jì)要求 :報(bào)警器需在一氧化碳濃度達(dá)到 100ppm時(shí)啟動(dòng)報(bào)警。 具體實(shí)現(xiàn)如下功能： （ 1）系統(tǒng)要求設(shè)置正常工作狀態(tài)除正常工作狀態(tài)外 ,LED紅燈處于熄滅狀態(tài)，蜂鳴器處于關(guān)閉狀態(tài)。 （ 2）在正常工作狀態(tài)下，綠燈應(yīng)長亮。當(dāng)室內(nèi)一氧化碳濃度達(dá)到 100ppm時(shí)系統(tǒng)應(yīng)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，紅燈閃爍。 設(shè)計(jì)思路：采用單個(gè)傳感器檢測(cè)氣體濃度，將檢測(cè)結(jié)果通過高精度運(yùn)算放大器放大后送入模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，傳給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。處理后的信息將通過單片機(jī)控制，驅(qū)動(dòng)報(bào) 警。 第三節(jié) 初始方案與確定 （ 1）初始設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)思路展開研究： 根據(jù)該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的基本功能，設(shè)計(jì)大概應(yīng)該分為信號(hào)接收，信號(hào)處理，信號(hào)控制和信號(hào)響應(yīng)四個(gè)部分。 ，并將這種變化量轉(zhuǎn)換成電壓或者 電流等模擬量的變化 ，為后一部分信號(hào)控制提供準(zhǔn)備。 。 。 （ 2）對(duì)上 述四個(gè)部分進(jìn)行分析，得到如下一些基本的結(jié)論： ，為使其有效部分的檢測(cè)房間中氣體濃度，必須選用高溫一氧化碳傳感器。 ，或比較器等裝置，這部分電路將包含在傳感器接口電路中。 ，采用單片機(jī)較為合適。 ，用蜂鳴器和 LED 燈即可。 根據(jù)對(duì)上面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的分析，我們得到該設(shè)計(jì)思想框圖如下圖 所示： 圖 設(shè)計(jì) 思想框圖 （ 2）方案確定 經(jīng)過分析采用初始方案設(shè)計(jì)，即用單個(gè)傳感器檢測(cè)一氧化碳?xì)怏w濃度，將檢測(cè)到的濃度結(jié)果通過運(yùn)算放大器放大后送入模 /數(shù)芯片 ADC0809 中進(jìn)行模 — 數(shù)轉(zhuǎn)換，傳入單片機(jī)中，由 AT89C51單片機(jī)處理數(shù)據(jù)，并利用單片機(jī)控制報(bào)警器進(jìn)行聲音報(bào)警。 分析：此設(shè)計(jì)十分簡單，也十分實(shí)用。雖然對(duì)氣體濃度的采集不是很精確，但報(bào)警方面已經(jīng)十分符合設(shè)計(jì)目的。 第四節(jié) 系統(tǒng)組成 本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)在系統(tǒng)檢測(cè)以及工程控制方面的應(yīng)用，是典型的嵌入式系統(tǒng)。通常將滿足海量高速數(shù)據(jù)計(jì)算的計(jì)算機(jī)稱為通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ；而把面向工控領(lǐng)域?qū)ο螅度氲焦た叵到y(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)分為四種：工控機(jī)，通用CPU模塊，嵌入式微處理，單片機(jī)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： (1)面對(duì)控制對(duì)象。如傳感器信號(hào)輸入、人機(jī)交互操作、伺服驅(qū)動(dòng)等。 (2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。 (3)能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。 (4)突出控制功能。如對(duì)外部信息的捕捉、對(duì)控制對(duì)象實(shí)時(shí)控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng)（ I/O控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等）。 單片機(jī)有唯一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié) 構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式 應(yīng)用要求。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的 信 號(hào) 接 收 裝 置 信 號(hào) 處 理 裝 置 信 號(hào) 控 制 裝 置 信 號(hào) 響 應(yīng) 裝 置 單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。 第五節(jié) 一氧化碳報(bào)警器系統(tǒng)的三大部分 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分三個(gè)層次。 （ 1）單片機(jī)：通常指應(yīng)用系統(tǒng)主處理機(jī)，即所選擇的單片機(jī)器件。 （ 2）單片機(jī)系統(tǒng)：指按照單片機(jī)的技術(shù)要求和嵌入對(duì)象的資源要求而構(gòu)成的基本系統(tǒng)，如時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和擴(kuò)展存儲(chǔ)器等與單片機(jī)構(gòu)成了單片機(jī)系統(tǒng)。 （ 3）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) ：能滿足嵌入對(duì)象要求的全部電路系統(tǒng)。在單片機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上面向?qū)ο蟮慕涌陔娐罚缜跋蛲ǖ?、后向通道、人機(jī)交互通道（鍵盤、顯示器、打印機(jī)等）和串行通行口（ RS232）以及應(yīng)用程序等。 （單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)層次的關(guān)系如圖 ： 圖 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)層次的關(guān)系 以此理解，一氧化碳報(bào)警器同樣具有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的三個(gè)層次。其中以AT89C51單 片機(jī)為核心構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理。為了更好的理清設(shè)計(jì)思路，將整個(gè)系統(tǒng)細(xì)分 為三部分加以設(shè)計(jì)說明。整個(gè)報(bào)警器由三個(gè)部分組成，分為三大模塊：濃度檢測(cè)模塊、主控模塊和報(bào)警模塊。在本次設(shè)計(jì)中，使用的核心器件是 單片機(jī)和一氧化碳傳感器。為了保重整個(gè)系統(tǒng)可靠的運(yùn)行，設(shè)