【正文】 感器 —— 將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號 (包括直接和間接轉(zhuǎn)換 )。它們中的那些對外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來制作傳感器的敏感元件。 現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強(qiáng)度。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路 也集成在同一芯片上。 陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝 (溶膠 凝膠等 )生產(chǎn)。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。 ③ 動態(tài)特性好。 ⑦ 體積小、重量輕、價格低廉。為此我們選擇了 MQ7系列傳感器。電路圖如圖 所示： 圖 報警電路 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 軟件部分 22 4 軟件部分 主程序設(shè)計流程 主程序流程圖如圖 所示。主程序還包括狀態(tài)聲音報警功能及自動閉合設(shè)置，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。此外， C 語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力的保障。使用 C 語言肯定要使用到 C 編譯器，以便把寫好的 C 程序編譯為機(jī)器碼，這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序， C 語言程序見附錄 D。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 C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高， 多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含 :編譯器，匯編器，實(shí)時操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。 ② 建立工程文件：點(diǎn)擊“ ProjectNew Project”菜單，出現(xiàn)一個對話框，要求給工程起一個名字，我們輸入一氧化碳 ,不需要擴(kuò)展名，點(diǎn)擊保存按鈕，出現(xiàn)第二個對話框。雙擊一氧化碳 .c 文件，將文件加入項(xiàng)目。設(shè)置完成以后按 確認(rèn)返回主界面，工程建立、設(shè)置完畢。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 結(jié)論 25 結(jié)論 本文設(shè)計和 實(shí)現(xiàn)了一種基于 AT89C51 單片機(jī)的智能煤氣泄漏控制器系統(tǒng)。 ③ 為了解決傳感器的非線性問題，采用線性內(nèi)插值計算方法對傳感器進(jìn)行非線性校正，運(yùn)行速度快，校正精度高，提高了報警準(zhǔn)確性。 ③ 關(guān)于報警器報警閉值確定問題，需要研究一種新的閉值確定方法，以提高檢測的可靠性。 ① 關(guān)于系統(tǒng)的檢測精度問題，在系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)。分析本文設(shè)計，可得如下的結(jié)論 : ① 在硬件系統(tǒng)設(shè)計中，以集成 A/D 轉(zhuǎn)換等多種功能的 89C51 單片機(jī)為核心，使得結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)了煤氣檢測的數(shù)字化，為實(shí)現(xiàn)智能化奠定了良好的基礎(chǔ)，進(jìn)一步提高了煤氣檢測可靠性。選擇菜單ProjectBuild target,對當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改軟件會先對該文件進(jìn)行比較，然后再連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼。雙擊文件名，即可打開源程序。此時，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“ Target1”，前面有 “ +”河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 軟件部分 24 號，點(diǎn)擊“ +”展開，可以看到下一層的“ Source Group1” ,這時的工程還是一個空工程，什么文件也沒有，需要手動把剛才編寫好的源程序加入，點(diǎn)擊“ Source Group”使其反白顯示，然后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個下拉菜單。 程序調(diào)試的步驟 ① 源文件的建立：使用菜單 “ FileNew” 或者點(diǎn)擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項(xiàng)目窗口的右側(cè)打開一個新的文本編輯窗口，在該窗口中輸入?yún)R編語言源程序。 Keil C51 標(biāo)準(zhǔn) C編譯器為 80C51 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C 語言環(huán)境 ,同時保留了匯編代碼高效 、 快速的特點(diǎn)。用過匯編語言后再使用 C語言 來開發(fā)，體會更加深刻。用 C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)，用 C語言進(jìn)行單片機(jī) 程序設(shè)計是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。 C 語言有功能豐富的庫函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。在設(shè)計中，單片機(jī)的 、 、 分別控制繼電器以及蜂 鳴器，通過編程讓傳感器的數(shù)據(jù)和給定值進(jìn)行比較。 ⑨ 由于傳感元件的輸出信號一般 比較小，為了便于能夠驅(qū)動控制電路，在傳感器電路中還應(yīng)該包括放大器。 ⑤ 時間老化特性優(yōu)良。在設(shè)計中應(yīng)該注意以下要點(diǎn)： ① 輸入和輸出之間成比例，直線性好、靈敏度高、分辨力強(qiáng)、測量范圍寬。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變形 。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。 按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為：集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器和陶瓷傳感器。 ② 探索新的材料，應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來改 進(jìn)傳感器技術(shù)。 開關(guān)傳感器 —— 當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。 按照其原理，傳感器可分類為：振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器和生物傳感器等。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。 根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器兩 大類。測量電路視傳感器元件的類型而定。 傳感元件 —— 又稱變換器，是傳感器的重要組成元件。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小 到 nm的粒子世界，縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化，短到 us 的瞬間反應(yīng)。在利用信息的過程中，首先要解決的 就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。 ADC0809 與單片機(jī)連接方式如圖 所示： 圖 ADC0809與單片機(jī)連接方式 傳感器的選擇及電路 ① 傳感器的定義 人們通常將能 把非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件稱為傳感器，傳感器實(shí)質(zhì)是一種功能模塊，其作用是將來自 外界的各種信號轉(zhuǎn)換成電信號：它是實(shí)現(xiàn)測試與自動控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。因此可以用查詢方式，測試 EOC 的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。為此可采用下述三種方式： ① 定時傳送方式 對于一種 A/D轉(zhuǎn)換 來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請 。 其工作過程：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 ～ ： 8位數(shù)字量輸出端。 ⑥ 低功耗，約 15mW。 ② 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕? AT89C51 單片機(jī)的時鐘電路中采用內(nèi)部時鐘方式利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳 XTALl 和 XTAL2 兩端跨接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路。代入公式： 9600＝ (2247。通常會使用定時器 1 工作在定時器工作模式 2 下，這時定時值中的 TL1 做為計數(shù)， TH1 做為自動重裝值 ，這個定時模式下，定時器溢出后， TH1 的值會自動裝載到 TL1，再次開始計數(shù)，這樣可以不用軟件去干預(yù)，使得定時更準(zhǔn) 確。模式 1 和模 式 3 的波特率是可變的，取決于定時器 1 或 2（ 52 芯片）的溢出速率。有一些初學(xué)的朋友認(rèn)為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標(biāo)準(zhǔn) 9600 會被誤認(rèn)為每秒種可以傳送 9600 個字節(jié)，而實(shí)際上它是指每秒可以傳送 9600 個二進(jìn)位，而一個字節(jié)要 8 個二進(jìn)位，如用串口模式 1 來傳輸那么加上起始位和停止位，每個數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用 10 個二進(jìn)位， 9600 波特率用模式 1 傳輸時，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是 9600247。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器 1 或定時器 2 的定時值 。 RI=1，申請中斷，要求 CPU 取走數(shù)據(jù)。在任何模式下， TI 都必 須由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到 SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應(yīng)（如中斷打開），這時 TI=1，表明發(fā)送已完成， TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。 TI 發(fā)送中斷標(biāo)識位。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 硬件電路設(shè)計 13 RB8 接收數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是已接收數(shù)據(jù)的第 9 位。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳 、 都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處理某個子程序時不允許串口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個子程序的開始處加入 REN=0 來禁止接收，在子程序結(jié)束處加入 REN=1 再次打開串口接收。 SM2 在模式 模式 3 中為多機(jī)處理 通信使能位。 SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會引用到接口控制寄存器。發(fā)送器則不需 要用到雙緩沖，一般情況下我們在寫發(fā)送程序時也不必用到發(fā)送中斷去處 理發(fā)送數(shù)據(jù)。 串口通訊： 是 單片 機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是編寫軟件的關(guān)鍵。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在 低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器 可尋址0000HFFFFH， 不管是否有內(nèi)部程序存儲器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址 的位字節(jié)。當(dāng) P3 口寫入 “ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時， P1 口作為第八位地址接收。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。其引腳排列如圖 所示： 圖 單片機(jī)引腳排列圖 VCC：供電電壓。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8位通用A/D 芯片 。 氣體傳感器輸出為模擬量，需要利用 A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送給8051 單片機(jī)；晶振和 按 鍵控制作為 8051 單片機(jī)的外圍輸入電路，蜂鳴器作為報警用的 8051 單片機(jī)的外圍輸出電路；顯示 電路采用了 LED 顯示，由 8051 單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)顯示。 ③ 報警模塊 此模塊主要有蜂鳴器、繼電器組成，在氣體濃度過大，超過安全值時，蜂鳴器工作，提供報警服務(wù)，且繼電器閉合可以自行關(guān)閉煤氣，用戶可通過對房間通風(fēng)來解決問題。內(nèi)帶 4K 字節(jié)的內(nèi)存和程序保護(hù)系統(tǒng)，使用于程序的調(diào)試修改和保密，各管腳的功能在隨后的知識中加以介紹。為了保證整個系統(tǒng)可靠的運(yùn)行，設(shè)計中必須明確三大部分的實(shí)際聯(lián)系：以單片機(jī)為中心，其他各大模塊一一展開。在此系統(tǒng)中，檢測信號進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)：能滿足嵌入對象要求的全部電路系統(tǒng)。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對 控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）