【正文】 鍵盤部分 鍵盤的設(shè)計(jì)有以下兩種方案： 方案一：直接使用單片機(jī)的 I/O 口作為鍵盤行線和列線選擇按鍵，這樣的好處是電路比較簡單，但是當(dāng)需要按鍵消抖和處理多個(gè)按鍵同時(shí)按下時(shí)，軟件部分顯得比較笨重，比較繁瑣，時(shí)間較慢且大大增加了單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。優(yōu)點(diǎn)是接口簡單、易于控制、對電壓電流的要求低、價(jià)格便宜、壽命長；缺點(diǎn) 是只能顯示0～ 9 的數(shù)字和一些簡單的字符。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 接通或斷開負(fù)載電源。 方案二：采用傳統(tǒng)的電磁式繼電器，由于電磁繼電器工作需要較大的控制電壓與開啟電流、體積大、開關(guān)速度慢且不能與 TTL、 CMOS 等集成電路實(shí)現(xiàn)良好兼容，根據(jù)本次實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn) ,本次設(shè)計(jì)采用方案一。 電源電路的設(shè)計(jì) （ 1）電源電路的結(jié)構(gòu)框圖 圖 31 電源結(jié)構(gòu)框圖 （ 2）電源電路圖 圖 32 電源電路圖 （ 3）電路工作原理 該電路外接 15V的交流電源輸入，經(jīng)過整流橋進(jìn)行全波整流，再由電解電容器濾波后，然后通過集成三端穩(wěn)壓芯片 CW780 CW790 CW781CW7912 穩(wěn)定電壓后形成 5V、 5V、 12V、 12 V 直流電壓輸出。當(dāng) Vcc 上升時(shí)間不超過 1ms（ RC=τ）振蕩器啟動時(shí)間不超過 10ms。在按鍵脈沖復(fù)位兩種簡單的復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會造成單片機(jī)的錯誤復(fù)位，但會引起內(nèi)部寄存器錯誤復(fù)位，這里可在復(fù)位端引腳上接一個(gè)去藕電容。單片機(jī)工作所需的同步時(shí)鐘信號主要有以下兩種方法產(chǎn)生： 第一：由單片機(jī)片內(nèi)部時(shí)鐘電路并結(jié)合外部晶 振、電容產(chǎn)生。 檢測電路的設(shè)計(jì) （ 1）傳感器的選擇 本次設(shè)計(jì)采用專用的煤氣檢測傳感器 QMN5，該型號的氣敏元件是以金屬氧化物 SnO2 為主體材料的 N型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸還原性氣體時(shí)，其電導(dǎo)率隨氣體濃度的增加而迅速升高，其使用特性及基本參數(shù)如下： a、特點(diǎn)： 用于可燃性氣體的檢測（ CH C4H H2等） 靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠 壽命長、響應(yīng)速度快 輸出信號大 b、技術(shù)指標(biāo)： 加熱電壓 (VH)： AC 或 DC 5177。 ⑸ 使用條件 :溫度 15～ 35℃；相對濕度 45～ 75%RH；大氣壓力 80～ 106KPa，環(huán)境溫濕度的變化會給元件電阻帶來小的影響 ,當(dāng)元件在精密儀器上使用時(shí) ,應(yīng)進(jìn)行溫濕度補(bǔ)償 ,最簡便的方法是采用熱敏電阻補(bǔ)償之。當(dāng)空氣中的煤氣濃度達(dá)到用戶事先的設(shè)定值時(shí)，將輸出數(shù)字量，經(jīng)單片機(jī)送到七段數(shù)碼管上顯示，并發(fā)出聲光報(bào)警以及將煤氣管道關(guān)閉并及時(shí)打開排氣裝置 ,以減少空氣中的煤氣濃度。由于在開關(guān)過程中無機(jī)械接觸部件，因此具有工作可靠、壽命長、噪 聲低、開關(guān)速度快和工作頻率高等特點(diǎn)。其中， AC－ SSR 為四端器件，其又可以分為過 零型和隨機(jī)導(dǎo)通型兩種，對于隨機(jī)型 SSR，在輸入信號時(shí)，不管負(fù)載電源電壓相位如何，負(fù)載端立即導(dǎo)通；而過零型必須在負(fù)載電源電壓接近且輸入信號有效時(shí)，輸出端電源才導(dǎo)通。此外，該電路還有保險(xiǎn)絲保護(hù)電路，以避免通路時(shí)通過的電流過大而燒壞器件。鍵盤輸入時(shí)，它提供自動掃描，能與按鍵或傳感器組成的矩陣相連，接收輸入信息 ，它能自動消除開關(guān)抖動并能對多鍵同時(shí)按下提供保護(hù)。 RESET：系統(tǒng)復(fù)位輸入端，高電平有效。 A0=1 時(shí)， CPU 寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出狀態(tài)字為狀態(tài)字； A0=0 時(shí)， CPU 讀、寫均為數(shù)據(jù)。 IRQ：中斷請求輸出端，高電平有效。在傳感器和選通方式中， SHIFT 無效。 OUTA0OUTA3： A 組顯示數(shù)據(jù)輸出線 。 （ 2）鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì) 電路原理圖如圖 312所示，該電路為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的鍵盤顯示電路： 8279 的 A、 B 兩口顯示數(shù)據(jù)輸出線與 8路反向驅(qū)動芯片 74LS244 的輸入端相連， SLo～ SL3 掃描輸出線接在 3～ 8線譯碼器 74LSI38 的輸入端 ，輸 出經(jīng) 8路反向驅(qū)動芯片 74LS244 后接到七段數(shù)碼管的位控端，每路驅(qū)動 1位七段數(shù)碼管， RL0RL4 作為鍵盤輸入的行線，從譯碼器 74LSI38 的 Y1 腳引出一條線作為列線，由此構(gòu)成矩陣式鍵盤。 AT89S52 的引腳如圖 314所示。 ～ ： P3 口 8位雙向輸入輸出口線，完成數(shù)據(jù)的傳送。但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過 OFFFH 時(shí) (即 PC 值超出 4KB 地址時(shí) ),將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序；當(dāng) /EA 保持低電平時(shí) ,則單片機(jī)只訪問外部程序存儲器，此時(shí)不管單片機(jī)是否有內(nèi)部程序 存儲器。 VSS: 地線 VCC: +5V 電源 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)方法 對 MCS51 單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用，除了必須保證硬件電路的正確連接以外，更重要的工作 是進(jìn)行系統(tǒng)軟件的開發(fā)。 設(shè)計(jì)一個(gè)好的應(yīng)用軟件，必須充分考慮如下的一些設(shè)計(jì)原則。 （ 4） 運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)志化管理，對各功能程序的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行結(jié)果以及運(yùn)行要求都要嚴(yán)格控制。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)部分。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除電路板硬件故障，其中常見的主要故障包括工藝性故障和電路設(shè)計(jì)錯誤。值得注意的是，在加電的情況下，不可拔插任何集成電路芯片。 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯誤，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)硬件故障。例如將 LED0LED5 單元置為“ 111027”，應(yīng)能在數(shù)碼管上從左到右顯示“ 111027”。若顯示不正確，應(yīng)在計(jì)時(shí)子程序相應(yīng)位置設(shè)置斷點(diǎn)，調(diào)試檢查。到這時(shí)候硬件電路出錯的可能已經(jīng)比較小，但是也要注意各部分是否有互相影響的地方，要注意防止外界的干擾。因?yàn)?，若測量儀器輸入阻抗小，則在測量時(shí)會引起分流給測量結(jié)果帶來很大的誤差。 （ 5）調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真觀察和測量，還要于記錄。因?yàn)橹匦掳惭b的線路仍可能存在各種問題。既然軟硬件都已調(diào)試成功 ，并且也通過了軟件仿真，脫機(jī)運(yùn)行似乎一定會成功，然而事實(shí)往往并非如此，系統(tǒng)仍有可能出現(xiàn)以下故障： (1) 系統(tǒng)不工作。由于本系統(tǒng)沒有傳感輸入通道和控制輸出通道，干擾源相對較少且簡單，因此，在電源、總線處對地接濾波電容一般可以解決問題。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括氣敏傳感器檢測及放大電路， A/D轉(zhuǎn)換模塊，執(zhí)行控制模塊，聲光報(bào)警模塊，鍵盤顯示模塊五個(gè)部分。另外，本系統(tǒng)的氣體濃度監(jiān)控裝置設(shè)置可變電阻器，使整個(gè)裝置的監(jiān)控靈敏度為可調(diào)節(jié)的，從而可充分滿足用戶的監(jiān)控要求，而且這種調(diào)節(jié)是非常簡單的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。 感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個(gè)陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄 弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽 ,特別是在搞畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)月當(dāng)中 , 正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。雖說這些網(wǎng)站都是些不起眼的小網(wǎng)站，可正是它們無償?shù)叵蛭覀兲峁┝舜罅康恼撐乃{(lán)本，保證了貧窮的我們也能得到所需要的參考資料。 。 謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有幫助過我的人們。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。一個(gè)多月來，宋教授不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向宋老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。此外，該系統(tǒng)中存在一定的不足，那就是系統(tǒng)沒有采用間歇工作方式，如果系 統(tǒng)采用間歇工作方式，在將其工作時(shí)間和停止時(shí)間設(shè)定為工作時(shí)間短而停止時(shí)間長，既可充分滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境中的氣體濃度，又可使其中所用的氣敏傳感器有足夠的間歇周期，從而可大大延長該傳感器的使用壽命，有利于保證整個(gè)裝置工作的可靠性。整個(gè)系統(tǒng)的核心 是進(jìn)行濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)滿足了課題所有要求。 結(jié)束語 本文利用單片機(jī)結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術(shù)而開發(fā)設(shè)計(jì)了這一氣體濃度監(jiān)控系統(tǒng) ,經(jīng)過理論分析還有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該氣體濃度監(jiān)控系統(tǒng)具有成本低、技術(shù)成熟、功能完善、靈活性高、可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性高并且同時(shí)示警等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)、實(shí)用方便，符合安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要