【正文】 智能傳感器輸出數(shù)字信號(hào)，很方便地和計(jì)算機(jī)或接口總線相連。在內(nèi)部出現(xiàn)操作問(wèn)題時(shí)，能夠立即通知系統(tǒng)，通過(guò)輸出信號(hào)表明傳感器發(fā)生故障，并可診斷發(fā)生故障的部件。智能傳感器可以分為三種類型，即具有判斷能力的傳感器、具有學(xué)習(xí)能力的傳感器和具有創(chuàng)造能力的傳感器。 （ 2） 向小型化、集成化方向發(fā)展 由于航天和航空技術(shù)的發(fā)展以及醫(yī)療器件的需要，傳感器必須向小型化方 向發(fā)展，以便減小體積和質(zhì)量。 下面將傳感器的發(fā)展趨勢(shì)概括為以下幾個(gè)方面。 （ 5） 按其他形式分類 用途類、科目類、功能類等傳感器。常用的分類方法有： （ 1） 按被測(cè)量分類 可分為位移、力、力矩、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、加速度、溫度、壓力、流量、流速等傳感器。例如，接觸測(cè)量與非接觸測(cè)量，在線與非在線測(cè)量等。 然而，也并非要求傳感器的精確度越高越好，因?yàn)檫€應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)性。在這些因素中，溫度變化對(duì)儀表的影響最難克服，必須予以特別的重視。例如，某儀表 輸出電壓值在 8h內(nèi)的變化量為 ，則表示為 。 00100m inm a x m a x ???? YY L? 式中 △ Lmax最大非線性誤差 YmaxYmin 輸出范圍 擬合直線的選取有多種方法，圖 12是將傳感器輸出起始點(diǎn)與滿量程點(diǎn)連接起來(lái)的直線作為擬合直線，這條直線稱為端基理論直線，按上述方法得出的線性度稱為端基線性度。但是若沒(méi)有其他附加說(shuō)明，有時(shí)也可以認(rèn)為分辨力就等于它的最大絕對(duì)誤差。 （ 2） 分辨力（ Resolution） 分辨力是指?jìng)鞲衅髂軝z出被測(cè)信號(hào)的最小變化量，是有量綱的數(shù)。其重要特性主要表現(xiàn)在以下方面。測(cè)量轉(zhuǎn) 換電路的作用是將傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流 或頻率量。常用傳感器的輸出信號(hào)多為易于處理的電量，如電壓、電流、頻率等。我所設(shè)計(jì)的單片機(jī)控制煙霧傳感器報(bào)警系統(tǒng)就是能使用在家庭、辦公室、學(xué)校等環(huán)境下，將實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、報(bào)警功能，方便人們及時(shí) 有效的采取有效措施防止事故發(fā)生。s design method. This system based on the MCS51 monolithic integrated circuit principle and the control theory, carries on the gas sensor test, the process control, and with the relay establishment voltage control, and can carry on the monitoring warning, overcame the efficiency which the present gas sensor manual control test brought to be low, the error was big, questions and so on operators longfiring operation. This system structure is simple, antijamming ability, suits under environment and so on hospital, school, dormitory, family carries on the gas examination, has the widespread application prospect. Key words: Smog sensor、 MCU、 Assembly language 第一章 緒論 1. 1 課題簡(jiǎn)介 1. 1. 1 課題來(lái)源 本課題源于 在科技高度發(fā)達(dá)的今天 ,火災(zāi)對(duì)人生命和財(cái)富造成的傷害越 來(lái) 越 嚴(yán)重 ,使用一定 報(bào) 警裝置 來(lái)減 少 甚至防止火災(zāi)的發(fā)生是非常必要的。該系統(tǒng)基于 MCS51單片機(jī)原理和控制理論，進(jìn)行氣敏傳感器測(cè)試、過(guò)程控制，及繼電器電壓控制，并能進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警， 克服了目前氣敏傳感器人工操作測(cè)試帶來(lái)的效率低、誤差大、操作人員長(zhǎng)時(shí)間工作等問(wèn)題。 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾 能力強(qiáng)，適合于醫(yī)院、學(xué)校、宿舍、家庭等環(huán)境下進(jìn)行氣體檢測(cè)，有廣泛的應(yīng)用前景。煙霧報(bào)警器可以在一定程度上有效的對(duì)意外燃燒、爆炸、中毒進(jìn)行提醒 ， 提醒人們采取有效的辦法防止意外發(fā)生。 1. 1. 3 技術(shù)現(xiàn)狀 本課題與同類相比，優(yōu)越性更大，目前， 人們對(duì)氣敏傳感器的測(cè)試方法主要停留在用人工 手動(dòng)的方式來(lái)操作，開(kāi)發(fā)出一種實(shí)用高效的智能化傳感器測(cè)試裝置是極為必要的， 這 將給操作人員帶來(lái)極大方便 ，而本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)做的，是用單片機(jī)的硬件和軟件結(jié)合起來(lái)。 傳感器有敏感元件、傳感元件及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路三部分組成，如圖 11所示。但不是所有的傳感器都有敏感、傳感元件之分，有些傳感器是將這兩者合二為一的 。 （ 1） 靈敏度（ sensitivity） 靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)下 輸出變化值與輸入變化值之比，用 K來(lái)表示 xydxdyK ???? 式中 △ X—— 輸入量的變化值； △ Y—— 輸出量的變化值。當(dāng)被測(cè)量的變化小于分辨力時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化無(wú)任何反應(yīng)。將分辨力除以儀表的滿度量程就是儀表的分辨率，它常以百分比或幾分之一表示。 圖 12 傳感器線性度示意圖 （ 4） 穩(wěn)定性（ Regulation） 穩(wěn)定性指在室溫條件下，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，傳感器輸出與起始標(biāo)定時(shí)輸出之間的差異。環(huán) 境影響是由外界環(huán)境變化而引起示值變化，示值的變化由兩個(gè)因素構(gòu)成： 一是零漂，二是靈敏度漂移。 （ 5） 可靠性（ Reliability） 可靠性是反映檢測(cè)系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)是否耐用的一種綜合性的質(zhì)量指標(biāo)。傳感器精確度愈高，價(jià)格越昂貴。因?yàn)闂l件不同對(duì)傳感器要求亦不同。 （ 2） 按測(cè)量原理分類 可分為電阻、電容、電感、光柵、熱電偶、超聲波、激光、紅外、光導(dǎo)纖維等傳感器。 1. 5 傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 傳感器技術(shù)是 21 世紀(jì)人們?cè)诟咝录夹g(shù)領(lǐng)域爭(zhēng)奪的一個(gè)制高點(diǎn)。 （ 1） 向結(jié)構(gòu)型傳感器方向發(fā)展 目前，大多數(shù)使用的是結(jié)構(gòu)型傳感器，由于結(jié)構(gòu)型傳感器在原理、材料和結(jié)構(gòu)形式等方面都不斷發(fā)生變化，除主要向高穩(wěn)定性，高可靠性和高精度方向發(fā)展外，正在向有源化方向發(fā)展。而小型化的基礎(chǔ)是集成化，它分為傳感器本身的集成化和傳感器與后續(xù)電路的集成化。它主要有以下功能： ① 自校準(zhǔn)功能 操作者輸入零值或某一標(biāo)準(zhǔn)量值后，自校準(zhǔn)軟 件可以自動(dòng)地對(duì)傳感器進(jìn)行在線校準(zhǔn)。 ④ 數(shù)據(jù)處理功能 智能傳感器可以根據(jù)內(nèi)部的程序，自動(dòng)處理數(shù)據(jù)。 （ 1） 向開(kāi)發(fā)新型傳感器方向發(fā)展 利用具有新效應(yīng)的敏感功能材料或開(kāi)發(fā)新的敏感功能材料研制新型傳感器。 靈巧傳感器屬于智能傳感器的一種，具有可程控與自適應(yīng)功能，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的進(jìn)一步結(jié)合，使傳感器的作用更為重要。 總之，傳感器檢測(cè)技術(shù)的蓬勃發(fā)展適應(yīng)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迫切需要，是一門(mén)充滿希望和活力的新興技術(shù)，目前取得的進(jìn)展已十分矚目，今后還將有更大的飛躍。 （ 2） 控制功能強(qiáng)，運(yùn)行速度快，能針對(duì)性地解決從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類控制問(wèn)題，滿足工業(yè)控制要求，并有很強(qiáng)的位處理和接口邏輯操作等多種功能。 （ 5） 可以方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控 制。將測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制功能，使系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。 （ 6） 單片機(jī)在家用電器中的應(yīng)用：?jiǎn)纹哂畜w積小、重量輕、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，所以家電產(chǎn)品中配上微電腦后，使其身價(jià)百倍，功能強(qiáng)，使用方便， 深得用戶歡迎。 一、 MCS51引腳及功能如下： （ 1） 電源及時(shí)鐘引腳，如圖 22 所示 ： 包括電源引腳 Vcc、 Vss 及時(shí)鐘引腳 XTAL XTAL2。 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體的一個(gè)引腳。若采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)。一般作為擴(kuò)展時(shí)地址 /數(shù)據(jù)總線口使用。當(dāng)作為通用 I/O 端口使用時(shí)，是一個(gè)三態(tài)的 I/O 端口。作為輸出口時(shí)，直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。它是與地址總線高 8 位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。當(dāng)作為通用I/O 端口時(shí)，是一個(gè)準(zhǔn)雙向 I/O 端口，與 P1 功能類似。 二、 負(fù)載能力 P0 端口的輸出級(jí)與 P1～ P3端口的輸出級(jí)在結(jié)構(gòu)上是不同的，因此他們的負(fù)載能力也不同。A，所以它們的每一位輸出都可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL（低功耗肖特基）負(fù)載。但它內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，所以如果輸入由電極開(kāi)路或漏極開(kāi)路電路驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)外加上拉電阻。根據(jù)交流電源的 相 數(shù)不同，整流電路可分為單 相 整流電路和三 相 整流電路兩種。 圖 24 單 相 橋式整流電路 它利用 4 只二極管組成兩個(gè)回路，輪流工作。電流自變壓器的 b端流出，經(jīng) VD LR 、 VD4 流進(jìn) a端，負(fù)載上又得到半周期波形。 二、電容濾波的設(shè)計(jì) 利用整流電路得到的直流電壓和電流，由于脈動(dòng)性較大，只適用于電解、電鍍、充電等對(duì)電壓平滑性要求不高的場(chǎng)合，不適 用于電子儀器、自動(dòng)控制裝置及音像設(shè)備等對(duì)電壓平滑性要求較高的負(fù)載電路。當(dāng)電容兩端電壓 cu 上升時(shí)，電容器充電，電場(chǎng)儲(chǔ)能；當(dāng) cu 下降時(shí)，電容器放電，電場(chǎng)釋放能量。 圖 25 電容濾波電路 電容器放電過(guò)程中，其兩端電壓下降的快慢取決于電容器的電容量與負(fù)載阻值的乘積， RC乘積稱為電路的時(shí)間常數(shù)，用 τ 表示， τ =RC， τ 的單位為 s（秒）。為了獲得較好的濾波效果，一般選擇較大的濾波電容。由于