【正文】 顯示在液晶屏上，以防止事故的發(fā)生；為了更好的設(shè)置可燃?xì)怏w的報警濃度，還在單片機(jī)周圍鏈接了按鍵以便于設(shè)置報警濃度，當(dāng)所測得的濃度超過設(shè)置的濃度時，單片機(jī)控制發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)光發(fā)聲；通過串口把實時采集到的濃度傳給上位機(jī)，并在上位機(jī)上顯示出來，從而實現(xiàn)在上位機(jī)上的監(jiān)測。 本次設(shè)計便攜式可燃?xì)怏w檢測儀所用的 AT89S52 單片機(jī)價格便宜，性能穩(wěn)定。 In order to set the concentration of bustible gas alarm, also around the microcontroller link the button to set the alarm concentration, when measured by the concentration of more than one set of concentration, singlechip microputer control lightemitting lightemitting diodes (leds) and a buzzer sound。每年因煤氣泄漏造成的煤氣中毒事故中，因使用熱水器不當(dāng)或產(chǎn)品本身的質(zhì)量問題造成的一氧化碳中毒事故全國均有不少事例，更有甚者，因室內(nèi)煤氣濃度過高引起煤氣爆炸的事故也不少見。但是隨著社會的發(fā)展，煤氣報警器也在由單一的 家庭式發(fā)展為小區(qū)監(jiān)控。便攜式可燃?xì)怏w檢測儀因為便捷實用，方便居民生活，所以它是當(dāng)下家庭的所需。 貴州省安順市平壩縣大山煤礦 5 月 10 日晚發(fā)生瓦斯爆炸事故，已造成 12 人死亡、 2 人受傷。本課題研究的是便攜式可燃?xì)怏w檢測儀，它的主要工作原理是利用不同的可燃?xì)怏w氣體傳感器來檢測周圍環(huán)境中存在的可燃?xì)怏w種類以及各種氣體的成份和含量。以 MQX 系列可燃?xì)怏w傳感器為采集器件，將氣體傳感器放置于檢測的環(huán)境中，氣體傳感器根據(jù)可燃?xì)怏w濃度的變化輸出電壓的值，然后通過 TLC549 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換完成后送入主控芯片 AT89S52 進(jìn)行處理，把處理得到的濃度值通過串口與上位機(jī)通信，把濃度值在上位機(jī)界面顯示出來和在液晶顯示屏 LCD1602 顯示出來，以便與進(jìn)行實時監(jiān)測。該儀器對這三種氣體進(jìn)行實時監(jiān)控， 當(dāng) 這些氣體 的濃度超過 上限值 時， 單片機(jī)發(fā)送所接收到的氣體濃度給上位機(jī)進(jìn)行實時的監(jiān)測，并且 單片機(jī)控制電路進(jìn)行 發(fā)聲發(fā)光 報警， 時刻提醒人們 ，以防事故發(fā)生。為了方便用戶了解濃度信息，好提前準(zhǔn)備，還采用了顯示環(huán)節(jié)。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開銷小。而最核心的控制器又是由 AT89S52 單片機(jī)控制其余的外圍電路的。 報警器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)是：基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附；技術(shù)、投資兩個密集；產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散。而氣體報警器作為工業(yè)儀器儀表的一個重要項目，它不僅代表了儀器儀表的發(fā)展?fàn)顩r，也反映了工業(yè)化的發(fā)展程度。為了測試他們的可燃?xì)怏w報警器傳感器設(shè)計法則系統(tǒng)，他們著手研究使用哪一種納米級傳感器設(shè)計，是透過目標(biāo)分子進(jìn)行感測最適合的材料。 2 主要元件簡介 AT89S52 單片機(jī) AT89S52 單片機(jī)簡介 AT89S52 為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗，高性能的 8 位微控制器，具有 8K 的可編程Flash 存儲器。 AT89S52 主要功能 擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） 內(nèi)部程序存儲器（ ROM）為 8KB 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）為 256 字節(jié) 32 個可編程 I/O 口線 8 個中斷向量源 三個 16 位定時器 /計數(shù)器 三級加密程序存儲器 全雙工 UART 串行通道 單片機(jī)芯片引腳描述及應(yīng)用 AT89S52 單片機(jī)如圖 (a)所示： VCC： AT89S52 電源正端輸入，接 +5V。其他三個 I/O 端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0 在當(dāng)做 I/O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL負(fù)載。 P2 除了當(dāng)做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S52 擴(kuò)充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個時候 P2 便不能當(dāng)做 I/O 來使用了。 其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。發(fā)送控制寄存器通過或門向 CPU 發(fā)出中斷請求（ TI=1） ,CPU可以通過查詢 TI 或者相應(yīng)中斷的方式，將下幀一數(shù)據(jù)送入 SBUF，開始發(fā)送下幀一數(shù)據(jù)。 ： T1，計時計數(shù)器 1 輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個 機(jī)器周期 以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 PSEN—— 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。但是，由于傳感器輸出的信號一般都很微弱，需要有信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路將其放大或轉(zhuǎn)換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式。圖 為傳感器組成方塊圖 圖 傳感器組成方塊圖 系列可燃?xì)怏w傳感器工作原理 MQ 系列氣體傳感器的敏感材料是活性很高的金屬氧化物半導(dǎo)體 ,最常用的如 SnO2。在工作條件下當(dāng)傳感器遇到還原性氣體時，氧負(fù)離子因與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致其表面濃度降低，勢壘隨之降低（圖2 和圖 3）。當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入探測器時，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)（無焰燃燒），其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化，所以當(dāng)遇到高溫等因素時鉑絲的溫度發(fā)生變化，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化 ,探測的數(shù)據(jù)也會發(fā)生變化。 VC 則是用于測定與傳感器串聯(lián) 的負(fù)載電阻（ RL）上的電壓（ VRL）。 芯片 簡介 TLC549 是 TI 公司生產(chǎn)的一種低價位、高性能的 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ，它以 8 位開關(guān)電容逐 次逼近的方法實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于 17us，最大轉(zhuǎn)換速率為 40000HZ， 4MHZ 典型內(nèi)部 系統(tǒng)時鐘 ，電源為 3V 至 6V。且要求：（ REF+）－（ REF） ≥1V。 DATA OUT：轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)串行輸出端，與 TTL 電平兼容，輸出時高位在前，低位在后。轉(zhuǎn)換時間為 36 個系統(tǒng) 時鐘周期 ，最大為 17us。 工作時序 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 12 頁 共 67 頁 12 圖 工作時序圖 ＴＬＣ５４９是 SPI 總線器件，采用簡化為三線的 SPI 總線它，工作時序見圖 所示。 由此可見，在ＴＬＣ５４９的Ｉ／Ｏ ＣＬＯＣＫ端輸入８個主控器件發(fā)來的時鐘信號期間，需要完成以下工作：讀入前次Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)果；對本次轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號采樣并保持；啟動本次Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換開始。注意，由于 RS232 電平較高，在接通時產(chǎn)生的瞬時電涌非常高，很有可能擊毀 max232，所以在 使用中應(yīng)盡量避免熱插拔。它由若干個 5X7 或者 5X11 等 點(diǎn)陣 字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好）。 第 4 腳： RS 為 寄存器 選擇，高電平 1 時選擇 數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0 時選擇 指令寄存器 。 第 15～ 16 腳： 空腳 或背燈電源。 如下圖分別是 LCD1602 的寫操作時序圖、時序參數(shù)圖如圖 （ a）、 （ b）圖所示 圖 （ a） LCD1602 寫操作時序圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 16 頁 共 67 頁 16 圖 （ b） LCD1602 操作時序參數(shù) 3 硬件設(shè)計思路 系統(tǒng)基本原理 便攜式 可燃?xì)怏w 檢測儀 主要有三部分組成，一是檢測儀器， 也就是甲烷，一氧化碳，乙炔三個傳感器 采集空氣中的可燃?xì)怏w，安裝在可燃?xì)怏w釋放源 的 附近 環(huán)境中，當(dāng)這些檢測儀器檢測到附近的環(huán)境中有可燃?xì)怏w時，這些檢測儀器就能將可燃?xì)怏w濃度的變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電信號 ；二是 轉(zhuǎn)換 器， 轉(zhuǎn)換器的作用就是把檢測儀器輸出的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；三是控制器，控制器的作用是把轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號進(jìn)行處理并把處理過的信號濃度送到 LCD1602 液晶屏上顯示，并能在濃度超過一定值時發(fā)出信號控制報警電路 ；四是顯示器包括 LCD1602 和上位機(jī)界面，他們能實時顯示控制器輸出的可燃?xì)怏w濃度。許多用戶在設(shè)計完單片機(jī)系統(tǒng) ,并在實驗室調(diào)試成功后 ,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了 “死機(jī) ”、 “程序走飛 ”等現(xiàn)象 ,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位 手動按鈕復(fù)位 手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST上加入高電平。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電 容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 VCC 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。 晶體振蕩器的振蕩信號從 XTAL2P1和 P2供單片機(jī)使用。在制作單片機(jī)最小系統(tǒng)板時還要特別注意要在 P0 口上加上拉電阻，因為 P0 口與其他的端口不一樣， AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部的 P0 口沒有上拉電阻，所以得加個排阻上去， 單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路圖如圖 （ c）所示： 圖 （ c） AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)。一氧化 碳、甲烷、乙炔傳感器的引腳都一樣都是六個，每邊三個；一邊的 3 引腳都是接 VCC，另一邊的中間那個 5 引腳接個 歐姆的電阻 R3 后接地， 6 引腳短接后接個 1k的電阻 R5 然后接地，在 6 引腳之間引線連到排針 4 腳， 4 腳就是輸出的信號腳，電容C1 是用來濾波的。當(dāng)按鍵 S1 按下時， LCD1602 液晶顯示屏轉(zhuǎn)入設(shè)置報警濃度界面，按完S1 再按 S4 是報警界面之間的轉(zhuǎn)換，可以在甲烷、乙炔、一氧化碳報警界面之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行加或者減，按鍵 S3 是進(jìn)行進(jìn)式轉(zhuǎn)換，當(dāng)按下一次加或者減就有加或者減1 變?yōu)榧踊蛘邷p 10，再按一次則加或者減 100，再按一次又返回加或者減 1，依此循環(huán)；當(dāng)設(shè)置完成之后再按一次設(shè)置則回到原來的界面 。它的實現(xiàn)方法有很多。它既包括計算機(jī)與外部之間，也包括計算機(jī)和計算機(jī)之間的信息交換。串口模塊起著連接主控芯片 AT89S52 和上位機(jī)的作用，沒有串口模塊的連接就不可能達(dá)到通信作用。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案 ，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下 編譯 后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil 的優(yōu)勢。然后分別由 C51 及 C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（ .OBJ）。 *仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。在設(shè)計程序的時候要學(xué)會利用模塊化編程，模塊化編程比較容易理解也更容易發(fā)現(xiàn)錯誤。 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序就是 TLC549 所進(jìn)行的模數(shù)轉(zhuǎn)換程序。 CS=0。 x=1。 return (x)。 桂林電。 using 。 CLK=0。i8。 CLK=0。因而為了讓外部函數(shù)或者文件調(diào)用我們提供的這個借口描述文件 即頭文件。 系統(tǒng)主程序設(shè)計 系統(tǒng)主程序流程圖 圖 主程序系統(tǒng)流程圖 可燃?xì)怏w被傳感器檢測到，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)處理，并在顯示屏和上位機(jī)上實時顯示出來，報警濃度可由鍵盤設(shè)定，當(dāng)所設(shè)置的報警濃度低于所測得的濃度時，控制芯片 AT89S52 控制報警電路報警。 ABS 文桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 23 頁 共 67 頁 23 件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 ⒉ Keil C51 單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），可以