【正文】 時(shí)吸附的雜散氣體。這與主控芯片采用常規(guī)的 ADC0809 和單片機(jī)并不 匹配，且制作硬件極其復(fù)雜，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)體積過(guò)大、功耗高、成本高。 分析：此設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)單，也十分實(shí)用。 3)控制部分為了實(shí)現(xiàn)精確控制，采用單片機(jī)較為合適。 3)信號(hào)控制部分是通過(guò)預(yù)定控制方式等實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)確操作。當(dāng)室內(nèi)一氧化碳濃度達(dá)到 100ppm 以上時(shí)系統(tǒng)應(yīng)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，繼電器閉合，即能自動(dòng)關(guān)閉閥門。軟件設(shè)計(jì)是分析設(shè)計(jì)的硬件用程序?qū)崿F(xiàn)其功能，并且調(diào)試優(yōu)化產(chǎn)品功能。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 4 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 方案設(shè)計(jì) 4 2 方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)就是根據(jù)題目的要求而對(duì)硬件和軟件進(jìn)行規(guī)劃，并選擇最合適的硬件電路和軟件程序來(lái)達(dá)到目的。主控模塊也有單片機(jī)及其他相關(guān)軟件組成，由程序?qū)纹瑱C(jī)進(jìn)行控制。 設(shè)計(jì)主要任務(wù) 本文利用單片機(jī)電路制作一氧化碳報(bào)警器。因此，本次設(shè)計(jì)所面對(duì)的廣大居民，其優(yōu)點(diǎn)在于： ① 成本低廉并能對(duì)一氧化碳準(zhǔn)確報(bào)警。 燃?xì)鈭?bào)警器的核心是氣體傳感器，俗稱“電子鼻”。 本文正是通過(guò)分析目前燃?xì)鈭?bào)警器的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)制作的一氧化碳報(bào)警器，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。一氧化碳（ CO）為無(wú)色、無(wú)味、無(wú)刺激性氣體，比重 ，幾乎不溶于水，不易被活性炭吸附。像家庭中使用煤氣、液化石油氣和天然氣等燃料時(shí)，安裝一個(gè)可燃?xì)怏w報(bào)警器，但出現(xiàn)漏氣或者著火時(shí)，報(bào)警器能夠立即鳴笛報(bào)警，告之主人及時(shí)采取措施。為了使燃?xì)飧玫卦旄Ｓ诿瘢旄Ｓ谏鐣?huì) ，減少并杜絕各種因燃?xì)庑孤┒l(fā)的爆炸及火災(zāi)事故，各燃?xì)馐褂脝挝患熬用裼脩暨x擇一種適合的燃?xì)鈭?bào)警器實(shí)為必要之舉。這無(wú)疑為發(fā)展西部地區(qū)的燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)帶來(lái)歷史性的機(jī)遇。 近年來(lái)，全國(guó)燃?xì)庑袠I(yè)發(fā)展迅猛，液化氣、天然氣、煤制氣等城市燃?xì)庾鳛榍鍧嵞茉匆言诠ど虡I(yè)和城鎮(zhèn)居民用戶中得到廣泛應(yīng)用，特別是隨著“西氣東輸”工程的快速進(jìn)展，燃?xì)庑袠I(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。因此?duì)這些原理和結(jié)構(gòu)我們就需要很好的了解并掌握。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 I 摘要 當(dāng)今社會(huì)上，出現(xiàn)了許多煤氣報(bào)警器，而這些產(chǎn)品大都是針對(duì)煤氣的泄漏所做出的相應(yīng)的報(bào)警，即為家庭式。 鑒于單片機(jī) AT89C51 具有高集成度等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一種基于 AT89C51 的一氧化碳報(bào)警器，為了提高系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確性，系統(tǒng)采用 了一種十分穩(wěn)定的傳感器 MQ7。以“西氣東輸工程”為開(kāi)端的大規(guī)模天然氣利用工程的實(shí)施，意味著我國(guó)城市燃?xì)鈱⒋筇げ降倪M(jìn)入“天然氣時(shí)代”。西 氣東輸工程，在西部?jī)?yōu)勢(shì)資源和東部廣闊市場(chǎng)之間建立起了一座“金橋”，西氣東輸工程投入使用后，每年供應(yīng)長(zhǎng)江三角洲地區(qū) 100 億立方米天然氣。 “報(bào)警早，損失少”，進(jìn) 一步說(shuō)明了及時(shí)報(bào)警的重要性，在家庭里也是如此。 日本早在 1980年 1月開(kāi)始實(shí)施安裝城市煤氣、液化石油氣報(bào)警器的法規(guī)， 1986年 5月日本通產(chǎn)省又實(shí)施了安全器具普及出盡基本方針。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(zhǎng)，均可造成急性中毒。 一氧化碳報(bào)警器的概述 首先我們應(yīng)該對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的燃?xì)鈭?bào)警器的種類有所了解。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S之產(chǎn)生電信號(hào)，供燃?xì)鈭?bào)警器后繼線路處理。 ② 該產(chǎn)品無(wú)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、方便簡(jiǎn)潔。設(shè)計(jì)過(guò)程中最關(guān)鍵的兩個(gè)部分：河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 3 硬件的設(shè)計(jì)和控制軟件的程序編寫。報(bào)警模塊主要有蜂鳴器和繼電器組成，這個(gè)模塊在燃?xì)鉂舛?過(guò)高時(shí)候起作用。 硬件設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析，對(duì)各種元器件的了解，而得出分立 元件與集成塊的某些連接方法，已達(dá)到設(shè)計(jì)的功能要求。 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)的報(bào)警器應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能 :報(bào)警器需在一氧化碳濃度達(dá)到 100ppm 時(shí)啟動(dòng)報(bào)警。 初始化方案 本設(shè)計(jì)按以下思路展開(kāi)研究： ① 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。 4)信號(hào)響應(yīng)是通過(guò)事故處理部分和顯示部分實(shí)現(xiàn)控制部分的要求。 4)信號(hào)響應(yīng)及報(bào)警部分 用蜂鳴器和繼電器即可。雖 然對(duì)房間氣體濃度的采集不是很精確，但報(bào)警方面已經(jīng)十分符合生活必需 。 現(xiàn)今傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，設(shè)計(jì)出了性能更佳，適用范圍更廣的氣體傳感器。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)。 系統(tǒng)組成 本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： ① 面對(duì)控制對(duì)象。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)：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。 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。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī) 前向通道 人機(jī)交互通道 應(yīng)用程序 后向通道 串行通信口 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 方案設(shè)計(jì) 8 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。下面就對(duì)各個(gè)模塊的功能和實(shí)現(xiàn)形式做簡(jiǎn)單介紹： ① 氣體濃度檢測(cè)模塊 一氧化碳報(bào)警器主要采用高穩(wěn)定一氧化碳?xì)怏w傳感器 MQ7 檢測(cè)房間氣體濃度，檢測(cè)結(jié)果通過(guò)高精度運(yùn)算放大器放大后送入模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 中進(jìn)行轉(zhuǎn)換 。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用 ADC0809，接收經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器處理后的一氧化碳傳感器的檢測(cè)值，檢測(cè)結(jié)果通過(guò) ADC0809 處理后才傳給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件電路設(shè)計(jì) 9 3 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件的總體構(gòu)思 基于 8051 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的 煤氣報(bào)警器 的具體方案如圖 所示。 ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8通道， 8位逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器。 本次設(shè)計(jì)采用的是 AT89C51 型單片機(jī) ,AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高 性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 P0口 ： P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1口 ： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件電路設(shè)計(jì) 11 收輸出 4TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX 和 MOVC 指令時(shí) ALE 才起作用。在由外部程序存儲(chǔ)器工作 期間，每個(gè)機(jī)器周 期兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 整個(gè) EPROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。但 RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、 串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 SBUF 包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄 存 器 ，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址－ 99H。當(dāng)然你也可以用其它的名稱。它的尋址地址是 98H，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。 REN 為允許接收位， REN 置 “ 1” 時(shí)串口允許接收，置 “ 0” 時(shí)禁止接收。 TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是要發(fā)送的第9 位。在模式 0 中， RB8 為保留位沒(méi)有被使用。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。在模式 0，接收第 8 位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。同樣 RI 也必須要靠軟件清除。 波特率在使用串口做通訊時(shí)， 是 一個(gè)很重要的參數(shù)，只有上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才可以進(jìn)行正常通訊。 51 芯片的串口工作模式 0 的波特率是固定的，為fosc/12，以一個(gè) 12M 的晶振來(lái)計(jì)算，那么它的波特率可以達(dá)到 1M。 32） 定時(shí)器 1的溢出速率。通常用 晶體是為了得到標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)誤差的波特率，那么為何呢？計(jì) 算一下就知道了。 32) ((12M/12)/(256TH1)) TH1≈ 上面的計(jì)算可以看出使用 12M 晶體的時(shí)候計(jì)算出來(lái)的 TH1 不為整數(shù)，而 TH1 的值只能取整數(shù)，這樣 它就會(huì)有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的 9600 波特率。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(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳 XTALl 和 XTAL2 靠近。 ④ 模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 ADC0809 芯片有 28條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說(shuō)明各引腳功能。 ALE： 地址鎖存允許信號(hào) ， 輸入，高電平有效。當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打 開(kāi)輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 VCC：電源，單一＋ 5V。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， A/D 轉(zhuǎn)換 啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪 種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件電路設(shè)計(jì) 17 傳送。同時(shí)傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一。因此可以說(shuō)，傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為 “ 電五官 ” 。因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。顯然，要獲取大量人類感官無(wú)法直接獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的?？梢圆豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空 到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。 傳感器一般由敏感元件、傳感元件和測(cè)量電路三部分組成有時(shí)還加上輔助電源。也可以不直接感受被測(cè)量，而只感受與被測(cè)量成確定關(guān)系的其他非電量。由于傳感元件的輸出信號(hào)一般比較小，為了便于 顯示和記錄，大多數(shù)測(cè)量電路還包括了放大器。被 測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多，例如可靠性問(wèn)題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問(wèn)題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。 數(shù)字傳