【正文】 光報警。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。我將銘記我曾是一名 西京 學(xué)子，在今后的工作中把 西京 的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚光大。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。 51 系列單片機設(shè)計實例178。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo) ,經(jīng)由您悉心的點撥 ,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟 ,常常讓我有“山重水復(fù)疑無路 ,柳暗花明又一村”。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。同時我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。 在本論文研制的報警器的基礎(chǔ)上，可以再做適當(dāng)?shù)墓δ軘U展，使可燃性氣體報警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。由于氣體傳感器需要在加熱狀態(tài)下工 作，溫度越高，反應(yīng)越快，響應(yīng)時間和恢復(fù)時間就越快。該傳感器是對以烷類氣體為主的多種氣體有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。 本論文在對氣體傳感器和報警技術(shù)進行深入研究的基礎(chǔ)上，全面比較國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點，合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計方案。在程序行設(shè)置 /移除斷點的方法是將光標(biāo)定位于需要設(shè)置斷點的程序行，使用菜單 Debug/Insert/RemoveBreakPoint 設(shè)置或移除斷點（也可以用鼠標(biāo)在該行雙擊實現(xiàn)同樣的功能）； Debug/Enable/Disable BreakPoint 是開啟或暫停光標(biāo)所在懂行的斷點功能； Dubug/Disale All BreakPoint 暫停所有斷點；Debug/Kill All BreakPoint 清除所有的斷點設(shè)置。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的 Build 頁中，如果源程序有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定到出錯的位置，對源程序反復(fù)修改后，最終會得到如圖 51所示的結(jié)果，提示獲得了名為燃?xì)?.hex 的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時還產(chǎn)生了一些其他相關(guān)文件可被用于 KEIL 的仿真與調(diào)試。 （ 3）工程的詳細(xì)設(shè)置：首先點擊左邊 Project 窗口的 Target 1,然后使用菜單“ ProgetOption for target ‘ target 1’ ”即出現(xiàn)對工程設(shè)置的對話框，對這個對話框可謂非常復(fù)雜，共有 8 個頁面，要全部高清可不容易，好在絕大部分設(shè)置項取默認(rèn)值就行了?；氐街鹘缑?，此時，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“ Targ et1”，前面有 “ +”號，點擊“ +”展開，可以看到下一層的“ Source Group1” ,這時的工程還是一個空工程，里面什么文件也沒有，需要手動把剛才編寫好 的源程序加入，點擊“ Souce Group”使其反白顯示，然后，點擊鼠標(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” 或者點擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項目窗口的右側(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（ 小節(jié)所示）。 KEILC51 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 30 的特點。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，體會更加深刻。 //超過安全門限值啟動燈光報警 } else { IO_Speaker = 1。 //開外部中斷 0 while(1) { ADC0808()。 //取 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果 OE = 0。 START = 0。 // ADDB = 0。 i++) { 。 for(i=0。 sbit ADDC =P3^2。 sbit EOC =P3^6。 define Alarm_Gate 320 //報警門限， 320 表示傳感器的電壓超過 ，標(biāo)定值 sbit IO_Speaker =P1^0。 AT89C51 單片機對傳感器檢測的氣體濃度信號進行 A/D轉(zhuǎn)換，將濃度值與報警限設(shè)定值相比較，判斷是否報警。 主程序設(shè)計流程圖 主程序流 程圖如圖所示。因此，使用 C語言進行程序設(shè)計已成為軟件開發(fā)的一個主流。 綜上所述，得出總電路圖如圖所示 ： 25 圖 燃?xì)鈭缶到y(tǒng)總電路圖 26 第 4 章 燃?xì)庑孤﹫缶到y(tǒng)的軟件部分設(shè)計 主程序設(shè)計流程與編程 C語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。 當(dāng)外部環(huán)境（ 氣體 濃度）達到一定值時， 氣體 傳感器就會產(chǎn)生模擬電壓，將它作為輸出的模擬信號經(jīng) ADC0808轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換為 AT89C51單片機所能識別的數(shù)字電壓量。沒有傳感器對原始信息進行精確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，就沒有現(xiàn)代自動檢測和自動控制系 24 統(tǒng)。兩電路的接法在前面分別做了介紹，這里不再贅述。 當(dāng)煙霧濃度超過報警限，報警器發(fā)出鳴叫，用戶到達現(xiàn)場，可進行操作停止報警器鳴叫。 22 圖 聲音報警電路圖 燈光報警電路 燈光報警電路圖如圖所示。 ADC0808 轉(zhuǎn) 換器和 AT89C51 單片機的接口電路 A/D 轉(zhuǎn)換器把 05V電壓信號轉(zhuǎn)換成 8 位的二進制數(shù)輸入單片機，電壓信號 21 為 0V時轉(zhuǎn)換器為 00000000（ 00H），電壓信號為 5V時轉(zhuǎn)換器為 1111111（ FFH）在設(shè)計仿真中電壓大于 。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）。 20 圖 ADC0808 芯片 的引腳圖 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 轉(zhuǎn)換時間為 100μs 單個＋ 5V 電源供電 模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。 18 圖 單片機復(fù)位電路圖 19 外圍接口電路的設(shè)計 ADC0808 轉(zhuǎn)換器的介紹 ADC0808 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進行模 —數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。 上電要求接通電源后，單片機實現(xiàn)自動復(fù)位操作。 我們在設(shè)計單片機復(fù)位時，選用上電復(fù)位。單片機系統(tǒng)在上電啟動運行時，都需要先復(fù)位。外接晶振時， Cl和 C2的值通常選擇為 30pF 左右； Cl、 C2對頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在 ～ 12MHz 之間選擇。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的 輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保 持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 （ 3）控制口線： PSEN（片外取指控制）、 ALE（地址鎖存控制）、 EA(片外存儲器選擇 )、 RST（復(fù)位控制）。 13 AT89C51 單片機的基本結(jié)構(gòu) AT89C51 單片機的基本結(jié)構(gòu)如圖所 示 圖 基本結(jié)構(gòu)圖 由圖可見， 89C51 單片機主要由以下部分組成： （ 1） CPU 系統(tǒng) 8 位 CPU和閃爍存儲器 ；時鐘電路；總線控制邏輯。 另外， AT89C51 是以靜態(tài)邏輯運行到零頻率的方式設(shè)計的，并且支持兩種可利用軟件選擇的掉電保護模式。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C51 是 Atmel 公司生產(chǎn)的 一種帶 4K字節(jié)閃存可編程可擦除 只讀存儲器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable ReadOnly Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱 單片機 。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器 。 2℃ Vc:177。封裝好的氣敏元件有６只針狀管腳，其中４個用于信號取出，２個用于提供加熱電流 。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)?RL值。其中 VH用于為傳感器提供特定的工作溫度。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。 氣敏 傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換器 AT89C51 單片機 燈光報警 聲音報警 氣體 濃度 電源 時鐘 復(fù)位 8 第 3 章 天 燃?xì)庑孤﹫缶到y(tǒng)的硬件部分設(shè)計 主控電路的設(shè)計 半導(dǎo)體 氣 敏 傳感器簡介 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)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。 氣敏 傳感器是將現(xiàn)場氣體濃度 非電信號轉(zhuǎn)化為電信號；轉(zhuǎn)換電路 是將 完成將 氣體 傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。 天 燃?xì)庑孤?報警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示，該系統(tǒng)以單片機為核心，配合外圍電路共同完成信號采集、聲音及閃 爍報警等功能。為提高響應(yīng)時間，保證氣體 傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報警器需要向 氣體 傳感器持續(xù)輸出一個 5V的電壓。而在眾多半導(dǎo)體氣敏 傳感器中，本設(shè)計選用MQ2 型氣敏 傳感器，這種型號的傳感器 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、壽命長等優(yōu)點 。 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)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質(zhì)時，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。 簡要列舉出已經(jīng)研究、開發(fā)的各類氣體傳感器及其可檢測的氣體種類 傳感器種類 CO CO2 H2S NH3 HCN HCl CO Cl2 CI2 NOX SO2 O2 CH4 C3H2 H2 H2O 半導(dǎo)體氣體傳感器 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 固體電解質(zhì)傳感器 ○ ○ ○ ○ ○ 接觸燃燒式傳感器 ◎ ○ ○ ○ 電化學(xué)式傳感器 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 高分子電解質(zhì)氣體傳感器 ◎ ○ ○ ○ ○ 注：○好 ◎不太好 表 各種氣體傳感器可檢測的氣體種類 5 氣體傳感器的選定 天 燃?xì)庑孤﹫缶?主要應(yīng)用在石油、化工、冶金、油庫、液化氣站、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃?xì)怏w 泄漏的場所，根據(jù)報警器檢測氣體種類的要求，一般選用接觸燃燒式氣敏傳感器和半導(dǎo)體氣敏 傳感 器。由于非碳?xì)浠衔镆兹細(xì)怏w (如氫 )不吸收電磁譜中 4 IR部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測量碳?xì)浠衔?，并具有最小的交叉靈敏度，而且不受其它氣體的腐蝕以及高濃度目標(biāo)煙霧的影響。在測量和比較元件中，紅外射線被氣體有選擇地吸收了。 （ 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，但是測量原理不同。氣體濃度信號將電解液分解成陰陽帶電離子，通過電極將信號傳出。高分子氣敏材料在遇到特定氣體時，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。接觸燃燒式氣體傳感器的檢 測元件一般為鉑金屬絲 3 (也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層 )，使用時將鉑絲通電，保持 300176。 （ 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氣體時產(chǎn)生電阻，測量其形成電動勢從而測量氣體濃度。 （ 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)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。 氣體傳感器的選型 氣體傳感器屬于氣敏傳