【正文】 目 錄1 引言 1 煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置的背景及意義 1 煤氣泄漏報(bào)警器的現(xiàn)狀 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 32 煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置的方案設(shè)計(jì) 4 設(shè)計(jì)思想 4 氣體傳感器的選型 4…………………………………………………………4………………………………………………………7 煤氣泄露報(bào)警系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 8………………………………………………8…………………………………………………8 裝置功能說(shuō)明 9 93 煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置的硬件部分設(shè)計(jì) 10 STC12C5A60S2系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 10 STC12C5A60S2系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 12 管腳說(shuō)明……………………………………………………………….12………………………………………………………..14 振蕩器特性…………………………………………………………….15 單片機(jī)領(lǐng)域前景及發(fā)展?fàn)顩r 15 STC12C5A60S2系列單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) 16 電源電路……………………………………………………………….16 時(shí)鐘電路……………………………………………………………….17 復(fù)位電路……………………………………………………………….18 傳感器電路 19 MQ2傳感器介紹……………………………………………………...19 傳感器電路的連接…………………………………………………….21 顯示電路 21 串口下載模塊 22 關(guān)于 RS232…………………………………………………………...224 煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置的軟件部分設(shè)計(jì) 24 主程序設(shè)計(jì)流程與編程 24 主程序設(shè)計(jì)流程圖…………………………………………………….24 A/D轉(zhuǎn)換模塊的編程 26 A/D轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)構(gòu)………………………………………………...26 A/D轉(zhuǎn)換模塊程序…………………………………………………...26 5110液晶模塊的編程 27 液晶模塊編程模式…………………………………………………...27 液晶模塊程序………………………………………………………...27 報(bào)警主程序 315 煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置的調(diào)試 33 Keil簡(jiǎn)介 33 程序調(diào)試的步驟 34 程序調(diào)試過(guò)程中的問(wèn)題及解決……………………………………….35總結(jié)與展望 37致謝 38參考文獻(xiàn) 39附錄A 40附錄B 4960沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1 引言 煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置的背景及意義沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文近年來(lái)隨著人們生活水平的提高，管道煤氣和罐裝煤氣已經(jīng)深入到百姓家庭。采用增強(qiáng)型51單片機(jī)，MQ2氣體傳感器，煤氣泄漏是會(huì)發(fā)出燈光和聲音的報(bào)警，因此本系統(tǒng)可作為智能家居的一個(gè)安全系統(tǒng)！關(guān)鍵詞：煤氣泄漏；單片機(jī)；氣體傳感器AbstractGas has bee an essential energy in people39。這些足以表明人們最注重的還是安全。摘 要煤氣已成為人們生活中必不可少的能源了，煤氣泄漏時(shí)有發(fā)生，煤氣泄漏使人中毒，可能會(huì)發(fā)生爆炸，給人們的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了很多隱患，所以防止煤氣泄漏檢測(cè)裝置已成為人們迫切的需要，為此開發(fā)煤氣泄漏報(bào)警檢測(cè)裝置是非常必要的。而且國(guó)家建設(shè)部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應(yīng)實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智能化要求，其中就包括實(shí)行安全防范系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理；防盜報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)安紅外或微波與煤氣泄漏報(bào)警器等各種類型報(bào)警裝置，基于此項(xiàng)規(guī)定，煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置實(shí)現(xiàn)智能化勢(shì)在必行。s lives, Gas leak incident occasionally, gas leak can make people explode, brought a lot of hidden dangers to personal safety and property security of people, so to prevent the gas leak detectionthe device has bee an urgent need, for the development of the gas leak alarm detection devices is necessary.The popularity of puter and microcontroller, and the rapid development of IT, people have been raised on the family residential environment a higher demand intelligence, information was introduced to the family, convenient, fortable and more secure.The definition of the family of intelligent, in the international munity so far there is no consistent philosophy in the modern urban and rural residential area and the use of microputer, automatic control devices, munication technologies such as the establishment of a property management center and the security monitoring system, the ultimate aim is each congratulate get the best solution to meet their requirements. These are sufficient to show that the security focus. The provisions of the Ministry of Construction, the residential area should achieve six intelligent, including the implementation of the automated monitoring and management of security system。但是由于使用不當(dāng)或者設(shè)備老化等原因?qū)е碌拿簹庑孤O大的威脅著人們的生命以及財(cái)產(chǎn)安全CO是一種無(wú)色、無(wú)嗅、無(wú)味、無(wú)刺激性的氣體，幾乎不溶于水，當(dāng)與空氣混合達(dá)到12．5％～80％時(shí)具有爆炸性。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究工作及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，也經(jīng)常出現(xiàn)因有毒氣體泄漏而引發(fā)的事故，有時(shí)甚至危及生命和財(cái)產(chǎn)安全。煤氣專家指出，煤氣泄漏或廢氣排放而大量產(chǎn)生的一氧化碳是煤氣中毒事件的根源，如采用煤氣泄漏報(bào)警器就能得到及時(shí)的警示。家用煤氣泄漏的檢測(cè)與報(bào)警是非常重要的煤氣安全設(shè)備，它是安全使用煤氣的最有一道防線。煤氣泄漏報(bào)警器廣泛應(yīng)用在城市安防、小區(qū)、公司、工廠、學(xué)校、倉(cāng)庫(kù)、化工等眾多領(lǐng)域。民用的通常是獨(dú)立的在住宅中使用的煤氣報(bào)警器，功能簡(jiǎn)單。工業(yè)用固定式氣體報(bào)警器是由報(bào)警控制器和探測(cè)器組成，控制器可防止于值班室。家庭用氣體檢測(cè)器價(jià)格便宜，使用方便，省空間。相比之下我國(guó)的研究和應(yīng)用比較滯后，特別在產(chǎn)品開發(fā)上亟待加強(qiáng)。而聲光信號(hào)是信息的又一主要載體，如果在這些測(cè)量場(chǎng)合能用聲光信號(hào)直接報(bào)出結(jié)果，將給操作人員帶來(lái)極大方便，本文就介紹一種新型的氣敏傳感器測(cè)試系統(tǒng)，從組成、硬件設(shè)計(jì)以及程序流程及代碼等幾方面對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。單片機(jī)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于或等于某個(gè)預(yù)設(shè)值(也就是報(bào)警限)，如果大于則會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲音，反之則為正常狀態(tài)。 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(hào)，通過(guò)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(jī)，進(jìn)而由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報(bào)警控制等工作。(2)利用物理性質(zhì)的氣體傳感器：如熱導(dǎo)氣體傳感器、光干涉氣體傳感器、紅外傳感器等。（1）半導(dǎo)體氣體傳感器半導(dǎo)體氣體傳感器包括用氧化物半導(dǎo)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(dǎo)體器件制作的氣體傳感器。（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(guò)氣體時(shí)產(chǎn)生電阻，測(cè)量其形成電動(dòng)勢(shì)從而測(cè)量氣體濃度。接觸燃燒式氣體傳感器的檢測(cè)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(shí)將鉑絲通電，保持300176。高分子氣敏材料在遇到特定氣體時(shí)，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。氣體濃度信號(hào)將電解液分解成陰陽(yáng)帶電離子，通過(guò)電極將信號(hào)傳出。（6）熱傳導(dǎo)傳感器熱傳導(dǎo)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(cè)量原理不同。在測(cè)量和比較元件中，紅外射線被氣體有選擇地吸收了。由于非碳?xì)浠衔镆兹細(xì)怏w(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(cè)量碳?xì)浠衔铮⒕哂凶钚〉慕徊骒`敏度，而且不受其它氣體的腐蝕以及高濃度目標(biāo)煙霧的影響。天煤氣泄漏報(bào)警器主要應(yīng)用在石油、化工、冶金、油庫(kù)、液化氣站、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏的場(chǎng)所，根據(jù)報(bào)警器檢測(cè)氣體種類的要求，一般選用接觸燃燒式氣敏傳感器和半導(dǎo)體氣敏傳感器。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質(zhì)時(shí)，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。半導(dǎo)體氣敏傳感器包括用氧化物半導(dǎo)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(dǎo)體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。而在眾多半導(dǎo)體氣敏傳感器中，本設(shè)計(jì)選用MQ2型氣敏傳感器，這種型號(hào)的傳感器具備一般半導(dǎo)體氣敏傳感器靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。為提高響應(yīng)時(shí)間，保證氣體傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報(bào)警器需要向氣體傳感器持續(xù)輸出一個(gè)5V的電壓。整個(gè)設(shè)計(jì)由3大部分構(gòu)成：氣敏傳感器、STC12C5A60S2單片機(jī)、顯示電路。圖2. 1成品效果圖3 煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置的硬件部分設(shè)計(jì)硬件電路形象的說(shuō)就是整個(gè)裝置的框架，硬件電路的設(shè)計(jì)，直接影響裝置功能能否實(shí)現(xiàn)。1. 增強(qiáng)型 8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512. 工作電壓：STC12C5A60S2 系列工作電壓： （5V單片機(jī)）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （3V單片機(jī)）3. 工作頻率范圍：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051的 0～420MHz4. 用戶應(yīng)用程序空間8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié)......5. 片上集成1280字節(jié)RAM6. 通用I/O口（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，強(qiáng)推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)20mA，但整個(gè)芯片最大不超過(guò)120mA。5% 到177。STC12C5A60S2系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在復(fù)位期間CPU檢測(cè)并鎖存該引腳電平狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該引腳為高電平時(shí)，從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指令，只有當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址編碼范圍時(shí)，才轉(zhuǎn)到外部ROM中取指令；當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，一律從外部程序存儲(chǔ)器中取指令。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩電路時(shí)，XX2與晶體振蕩器及電容CC2按電路圖上所示方式連接。P0口作為I/O端口使用時(shí)，多路開關(guān)“控制”信號(hào)為“0”（即低電平）。 振蕩器特性如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。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(guò)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)。因此學(xué)習(xí)單片機(jī)是社會(huì)發(fā)展的必然需求。 STC12C5A60S2系列單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)所謂最小系統(tǒng)是指能進(jìn)行正常工作的最簡(jiǎn)單電路。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是直接通過(guò)USB接口提供5伏的電源所以不需要整流橋電路。電阻R1：1K 限流作用。本設(shè)計(jì)選用的是內(nèi)部振蕩方式。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路使用較多。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高圖3 4 復(fù)位電路電平時(shí)間。半導(dǎo)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)。圖3 5 MQ2傳感器結(jié)構(gòu)圖圖3 6 MQ2傳感器引腳圖1 氣體敏感層二氧化錫2 電極金（Au）3 測(cè)量電極引線鉑（Pt）4 加熱