【正文】 存儲(chǔ)單元， AT89S52 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳，芯片封裝： DIP， 8k Bytes 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 SL0～ SL3：掃描輸出線，有 2種工作方式，即譯碼 (4選 10)和編碼 (16 選 1)輸出，方式選擇可通過(guò)編程設(shè)定。它在數(shù)字切換顯示或使用熄滅命令時(shí)關(guān)顯示。它是 8279 鍵盤數(shù)據(jù)的次高位（ D6），通常用作鍵盤上、下檔功能鍵?？删幊淘O(shè)定為編碼（ 4中選 1）或譯碼輸出（ 16選 1）。 A0：數(shù)據(jù)選擇輸入端。 CLK：系統(tǒng)時(shí)鐘輸入端。 鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì) （ 1） 8279 鍵盤顯示芯片介紹 Intel8279 是一種可編程鍵盤 /顯示器接口芯片，它含有鍵盤輸入和顯示器輸出兩種功能。 圖 38 固態(tài)繼電器的外形圖圖 39 固態(tài)繼電器的電路符號(hào) 表 31 固態(tài)繼電器 SSR 特性參數(shù) 控制電壓 332VDC 控制電流 420mA 反向電壓 32VDC 保證關(guān)閉電壓 1VDC 保證開通電壓 3VDC 負(fù)載電壓 24440VAC 負(fù)載最大電流 35A 負(fù)載最小電流 通態(tài)壓降 ≤ 輸出漏電流 ≤ 5mA 介質(zhì)耐壓 ≥ 2500VAC 絕緣電阻 ≥ 100MΩ (2) 執(zhí)行控制電路的設(shè)計(jì) 電路原理圖如圖 310所示，輸入信號(hào)從單片機(jī)的 口接入，當(dāng)輸入為低電平“ 0”時(shí)，三極管 Q1 截止， SSR SSR2 的輸入端無(wú)輸入開啟電壓，各自的輸出端斷開，系統(tǒng)不工作；當(dāng)輸入為高電平“ 1”時(shí)，三極管 Q1 導(dǎo)通， SSRSSR的輸入端有輸入開啟電壓，各自的輸出端接通，即打開排氣扇以及關(guān)閉煤氣通路，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)達(dá)到了由一個(gè)輸入端口控制多個(gè)輸出端“通”、“斷”的目的。固態(tài)繼電器的種類很多，按其所控制的負(fù)載電源區(qū)分，主要有交流固態(tài)繼電器（ AC－ SSR）和直流固態(tài)繼電器（ DC－ SSR）兩類。它的輸出回路采用大功率晶體管或雙向晶閘管作開關(guān)器件來(lái)接通或斷開負(fù)載電源。其工作原理是利用電阻氣敏傳感器 QMN5 將煤氣濃度變換為對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，此毫伏級(jí)電信號(hào)經(jīng)放大器把信號(hào)放大為 0～ 5Ｖ后低通濾波濾掉干擾信號(hào)，送到 A/D 轉(zhuǎn)換器，變換成數(shù)字量送給單片機(jī)的 CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 ⑶ 檢測(cè)氣體中電阻 Rdg ,檢測(cè)氣體中電壓 Vdg ， Rdg 與 Vdg 的關(guān)系 : Rdg=RL(VC/Vdg1) ⑷ 負(fù)載電阻可根據(jù)需要適當(dāng)改動(dòng) ,不影響元件靈敏度。另外 ,在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機(jī)靠近些，以減小寄生電容的存在，從而更好的保障系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的工作。 圖 34 復(fù)位電路的復(fù)位方式 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) （ 1）電路原理圖 圖 35 時(shí)鐘原理圖 （ 2）時(shí)鐘電路的作用 時(shí)鐘電路用來(lái)產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，從而保證單片機(jī)正常工作。按鍵手動(dòng)復(fù)位又分按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位 ,電平復(fù)位將復(fù)位端通過(guò)電阻與 Vcc 相連 ,按鍵脈沖復(fù)位是利用 RC分電路產(chǎn)生正脈沖來(lái)達(dá)到復(fù)位的。 （ 3）復(fù)位方式 單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種 ,其電路結(jié)構(gòu)分別如下圖下所示，上電復(fù)位是利用外部復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)單片機(jī)煤氣監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路時(shí)，我們可以把它分為如下幾個(gè)模塊：電源部分、 AT89S52 單片機(jī)基本電路部分、濃度采樣放大及 A/D 轉(zhuǎn)換部分、設(shè)備控制部分及鍵盤顯示部分，然后將各模塊電路連接起來(lái)便可構(gòu)成單片機(jī)智能煤氣濃度 監(jiān)控系統(tǒng)，下面具體介紹各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)。主要缺點(diǎn)是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點(diǎn)組數(shù)少，另外過(guò)電流、過(guò)電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。 執(zhí)行控制部分 方案一：采用固態(tài)繼電器 SSR 導(dǎo)通與關(guān)閉來(lái)控制排氣扇是否工作，優(yōu)點(diǎn)是SSR 是一種由集成電路和分立元件組合而成的一體化無(wú)觸點(diǎn)電子開關(guān)元件，其輸入端僅需要很小的控制電流，且能與 TTL、 CMOS 等集成電路實(shí)現(xiàn)良好兼容。 顯示部分 顯示器的設(shè)計(jì)有以下兩種方案： 方案一：用 LED 數(shù)碼管顯示系統(tǒng)時(shí)鐘、煤氣濃度及小區(qū)號(hào)，本系統(tǒng)中只需要 6 只 LED 數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示即可以顯示煤氣濃度和時(shí)間。比較兩種方案綜合考慮還是選擇第一種方案。 方案二：采用整流二極管、電阻、電容及集成三端穩(wěn)壓芯片構(gòu)成的電源，優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓紋波系數(shù)較小、工作穩(wěn)定；缺點(diǎn)是效率較低、體積稍大。該單片機(jī)內(nèi)部資源豐富功能強(qiáng)大，集成了內(nèi)部看門狗、雙數(shù)據(jù)指針、在系統(tǒng)編程（串行下載目標(biāo)程序）等功能，軟硬件調(diào)試方便，對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間緊、任務(wù)多的開發(fā)來(lái)說(shuō)是極為有利的。 方案二 : 如圖 21 所示，系統(tǒng)以單片機(jī)為核心 , 其主要包括 以下五個(gè)部分：氣體檢測(cè)及放大整形電路部分、聲光報(bào)警執(zhí)行電路部分、鍵盤顯示部分、時(shí)鐘及復(fù)位電路部分?！?B”鍵是時(shí)鐘鍵，用于時(shí)鐘的設(shè)置與調(diào)整 , “ C”鍵為設(shè)置鍵，當(dāng)按下“ C”后，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警臨界值的設(shè)置， “ D”、“ E”兩鍵是參量設(shè)置鍵 ,按下“ D”鍵數(shù)字加一，按下“ E”鍵數(shù)字減一，用于煤氣濃度報(bào)警臨界值及時(shí)鐘的調(diào)整與設(shè)置。 其基本原理如下： 系統(tǒng)循環(huán)采樣幾個(gè)單元的 煤氣濃度，煤氣濃度經(jīng)轉(zhuǎn)換電路換算成對(duì)應(yīng)的電壓值，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后，得出在 0— 5之間的濃度值，當(dāng)濃度值大于報(bào)警臨界值時(shí)，則出現(xiàn)相應(yīng)的指示。 ② 實(shí)時(shí)跟蹤顯示現(xiàn)場(chǎng)煤氣濃度并根據(jù)傳感器老化曲線進(jìn)行誤差修正。使用 MCS51單片機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的采樣煤氣濃度，能夠達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，而且該系列的單片機(jī)相對(duì)于其它型號(hào)的單片機(jī)，更加易于學(xué)習(xí)和掌握，性能也相對(duì)比較好。 立題的目的和意義 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，易燃、易爆、有毒氣體的種類和應(yīng)用范圍都得到了增加，這些氣體在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用過(guò)程中一旦發(fā)生泄漏，將會(huì)引發(fā)中毒、火災(zāi)甚至爆炸事故，嚴(yán)重危害人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。 單片機(jī)已成為電子系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信息處理、通信聯(lián)絡(luò)和實(shí)施控制的重要器件，其使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。因此，單片機(jī)技術(shù)是電類專業(yè)特別是電子信息類學(xué)生必須具備的基本功。由于氣體本身存在的擴(kuò)散性，發(fā)生泄漏之后，在外部風(fēng)力和內(nèi)部濃度梯度的作用下，氣體會(huì)沿地表面擴(kuò)散，在事故現(xiàn)場(chǎng)形成燃燒爆炸或毒害危險(xiǎn)區(qū)，擴(kuò)大危害區(qū)域。并且，可以通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，較好的掌握硬件開發(fā)的工作流程及步驟，學(xué)會(huì)使用匯編語(yǔ)言編寫程序，提高動(dòng)手能力和實(shí)踐能力 , 為將來(lái)參加實(shí)際工作做好充分的準(zhǔn)備。 ③ 具有超限聲光報(bào)警功能。本系統(tǒng)報(bào)警分為兩個(gè)級(jí)別Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)，系統(tǒng)默認(rèn)的Ⅰ級(jí)報(bào)警的煤氣濃度為 2≤Ⅰ＜ 4（每立方米煤氣的濃度），Ⅱ級(jí)報(bào)警的煤氣濃度為Ⅱ≥ 4，而且報(bào)警時(shí)有相應(yīng)的指示：Ⅰ級(jí)為在 LED 七段數(shù)碼管上顯示：“單元號(hào)，濃度，Ⅰ” ,Ⅱ級(jí)為在 LED七段數(shù)碼管上顯示：“單元號(hào)，濃度，Ⅱ”，對(duì)應(yīng)的報(bào)警燈亮，并伴有聲音報(bào)警；沒(méi)有報(bào)警時(shí)， LED 上循環(huán)顯示當(dāng)前各個(gè)單元的煤氣濃度及系統(tǒng)時(shí)鐘。 第２章 系統(tǒng)方案論證與比較 煤氣報(bào)警系統(tǒng)總體方案 方案一： 采用 NE555 時(shí)基電路設(shè)計(jì) ,本報(bào)警電路采用的傳感器為國(guó)產(chǎn)的 QMN5型氣敏傳感器，它適用于對(duì)可燃性氣體的檢測(cè)、檢漏、監(jiān)控，具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短、電導(dǎo)率變化很大等優(yōu)點(diǎn)，它的適用范圍：可燃性氣體，如天燃?xì)狻⒚簹狻⒁夯蜌?、氫氣、一氧化碳、烯烴類等氣體。該方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 ,結(jié)構(gòu)合理且能很好的滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。另外，其本身較大的存儲(chǔ)器 使得本系統(tǒng)不需要擴(kuò)展即能滿足設(shè)計(jì)要求，其具體功能極其使用方法將在第 3 章詳細(xì)介紹。結(jié)合本系統(tǒng)使用實(shí)際情況，我們選用了第二套方案。