【正文】 ,以完善報(bào)警器的功能 ,給檢測人員帶來方便。同時(shí)將濃度值與上限報(bào)警設(shè)定值相比較 ,以判斷是否需要報(bào)警控制處理。 由于電壓值與氣體濃度之間是非線性的關(guān)系 ,為了實(shí)時(shí)顯示氣體濃度 ,需要對(duì)其進(jìn)行線性化處理。 41 式中 Y 上 區(qū)間上限濃度值 Y 下 區(qū)間下限濃度值 Y 濾 實(shí)際氣體測試濃度值 X 上 區(qū)間上限濃度對(duì)應(yīng)電壓值 X 下 區(qū)間下限濃度對(duì)應(yīng)電壓值 X 濾 實(shí)際氣體測試濃度對(duì)應(yīng)電壓值 圖 43 線性化處理子程序流程圖 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制子程序設(shè)計(jì) 經(jīng)過線性化處理后的濃度是十六進(jìn)制的 ,而 LED 顯示的濃度是十進(jìn)制的 ,所以要進(jìn)行十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制子程序處理 ,再送入顯示子程序。單片機(jī)煤氣報(bào)警系統(tǒng)仿真圖如圖 47 所示 ,此為傳感器顯示當(dāng)前的濃度。 仿真圖 2 單片機(jī)煤氣報(bào)警系統(tǒng)仿真圖 2所示 ,此模塊使用 LED數(shù)碼管進(jìn)行選擇動(dòng)態(tài)顯示 ACD0809 采集的濃度信息。調(diào)試部分是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的部分?？梢娪布恼{(diào)試是基礎(chǔ) ,如果硬件調(diào)試不通過 ,軟件設(shè)計(jì)則是無從做起。排除的方法是首先將加工的印制板認(rèn)真對(duì)照原理圖 ,看兩者是否一致。另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤 ,造成器件燒壞。加電后檢查各插件上引腳的電位 ,一般先檢查 VCC 與 GND 之間電位 ,若在5V~ 之間屬正常。 信號(hào)線是聯(lián)絡(luò)單片機(jī)和外部器件的 紐帶 ,如果信號(hào)線連結(jié)錯(cuò)誤或時(shí)序不對(duì) ,那么都會(huì)造成對(duì)外圍電路讀寫錯(cuò)誤。例如對(duì)片選信號(hào) ,運(yùn)行相關(guān)小程序就可以檢測出譯碼片選信號(hào)是否正常。一旦松開 ,電平將變低。不一致 ,一般為 LED 顯示器接觸不良所致 ,必須找出故障 ,排除后再檢測電路工作是否正常。 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試主要采用 keil 軟件調(diào)試編譯單片機(jī)程序。這部分是單片機(jī)制作過程中最重要的調(diào)試部分。 采用 Keil 軟件和硬件電路板進(jìn)行軟硬件聯(lián)合仿真 ,首先編譯單片機(jī)程序 ,然后運(yùn)行編譯的程 序 ,程序檢查成功后 ,再把程序燒入硬件之中。 本次設(shè)計(jì)的可燃性氣體報(bào)警器由探測器與單片機(jī)控制電路兩大部分構(gòu)成。該儀器采用了高性能 STC89C52 單片機(jī)作為核心 電路 ,充分利用了 STC89C52 的高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)設(shè)置 ,實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化和智能化 ,使儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)也存在著一些需要完善的地方 ,譬如讓檢測進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接 ,實(shí)行多點(diǎn)同時(shí)檢測、如何更加智能化的進(jìn)行報(bào)警工 作 ,如何能更好的減少檢測誤差等問題值得去進(jìn)一步的研究和探討。從課題的選擇、理論研究、最終方案的確立到設(shè)計(jì)的撰寫、定稿 ,都滲透著導(dǎo)師的心血 ,她 兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和寬以待人、認(rèn)真負(fù)責(zé)的優(yōu)秀品質(zhì)必將在今后的學(xué)習(xí)和工作中時(shí)時(shí)激勵(lì)我、督促我。感謝他們 20 多年來始終如一的培養(yǎng)。同時(shí)向給過我?guī)椭耐瑢W(xué)表示由衷地感謝。本課題的工作為便攜式儀器的研制和實(shí)用化提供了較好的實(shí)現(xiàn)方案 ,為今后該領(lǐng)域的研究提供了很好的參考依據(jù)。對(duì)可燃性氣體采用濾波、線性化處理等 ,不但最大限度地排除現(xiàn)場噪聲干擾 ,降低可燃性氣體報(bào)警器誤報(bào)概率 ,而且易于在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)。該傳感器是對(duì)以烷類氣體為主的多種可燃性氣體有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。 在軟硬件聯(lián)調(diào)時(shí) ,根據(jù)在程序中設(shè)定的閾值 ,將打火機(jī)打火放到氣體傳感器周圍 ,這樣氣體傳感器就可以采集到相應(yīng)可燃?xì)怏w濃度 ,當(dāng)濃度超過預(yù)設(shè)閾值 ,蜂鳴器就會(huì)立即報(bào)警 ,同時(shí)吸合繼電器。只有將整個(gè)系統(tǒng)的軟件硬件相結(jié)合連接起來進(jìn)行調(diào)試 ,也就是綜合調(diào)試。將通過 KEIL 軟件編譯通過的單片機(jī)程序生成的“ .hex”文件用燒錄軟件通過下載線燒寫進(jìn)單片機(jī)中。第二 ,將 LED結(jié)合起來 ,借助開發(fā)機(jī) ,通過編制程序 (最好采用“ 8”字循環(huán)程序 )進(jìn)行調(diào)試。對(duì)于電平類觸發(fā)信號(hào) ,可以直接用示波器觀察。 對(duì)于電平類信號(hào) ,觀測起來就比較容易。這些信號(hào)大多屬于脈沖信號(hào) ,對(duì)于脈沖信號(hào)借助示波器 (這里指通用示波器 )用常規(guī)方法很難觀測到 ,必須采取一定措施才能觀測到。 聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試 聯(lián)機(jī)仿真必須借助仿真開發(fā)裝置、示波器、萬用表等工具。在保證安裝無誤后 ,用替換方法排除錯(cuò)誤。必要時(shí)利用數(shù)字萬用表的短路測試功能 ,可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。 排除邏輯故障 這類故障往往由于設(shè)計(jì)和加工制板過程中工藝性錯(cuò)誤所造成的。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開的 ,許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。 5 系統(tǒng)調(diào)試 硬件的調(diào)試 在單片機(jī)開發(fā)過程中 ,從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)都需要做到準(zhǔn)確無誤。 單片機(jī)煤氣報(bào)警系統(tǒng)仿真圖 1 所示 ,仿真圖中用 05V 的電壓表顯示當(dāng)前輸入的電壓 ,并代替了傳感器。 圖 44 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制子程序流程圖 顯示子程序設(shè)計(jì) 本 次設(shè)計(jì)采用的是四位并行接口動(dòng)態(tài)顯示電路 圖 45 顯示子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理模塊 46 數(shù)據(jù)處理模塊 電路仿真 單片機(jī)煤氣報(bào)警系統(tǒng)仿真圖如圖 47 所示 ,此為濃度檢測正常狀態(tài) 。濃度 0%LEL99%LEL 分成 8 段如下 : 0%LEL~10%LEL 10%LEL~20%LEL 20%LEL~28%LEL28%LEL~36%LEL 36%LEL~45%LEL45%LEL~61%LEL 61%LEL~78%LEL78%LEL~99%LEL 單片機(jī)經(jīng)過濾波后 ,得到 3 個(gè)采樣值的一個(gè)真值 ,把這個(gè)真值通過查表比較 ,確定其所在區(qū)間的上下限電壓值和上下限濃度值 ,根據(jù)公式 41,計(jì)算出該電壓值對(duì)應(yīng)的濃度值。 圖 42 T0 中斷子程序流程圖 線性化處理子程序設(shè)計(jì) 在單片機(jī)測 控系統(tǒng)中 ,使用之前必須進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定校準(zhǔn) ,以得到輸出信號(hào)與被測信號(hào)的關(guān)系 輸出曲線 ,用來作為使用過程中的計(jì)量依據(jù)。對(duì)采集的氣體次數(shù)每 3 次進(jìn)行一次處理。 主程序流程圖及設(shè)計(jì) 主程序流程圖如圖 41 所示 ,由于 MQ2 型氣體傳感器在不通電狀態(tài)下存放一段時(shí)間后 ,再通電時(shí) ,器件并不能立即投入正常工作 ,需要一定的時(shí)間預(yù)熱 ,所以采用延時(shí)程序?qū)鞲衅黝A(yù)熱。 3 現(xiàn)場觀察與修改 用戶可以通過調(diào)試環(huán)境軟件的人機(jī)對(duì)話界面 ,檢查或修改 Flash 芯片內(nèi)的各種存儲(chǔ)器、寄存器的數(shù)據(jù)。具體包括 : 1 程序下載 當(dāng)用戶將源程序 (C語言 )經(jīng) keil軟件語法檢查無誤并生成代碼時(shí) ,就可以將程序代碼在如圖的環(huán)境中下載到 ]Flash 芯片中 ,而用戶的系統(tǒng)可以是在線狀態(tài)。綠燈不停的進(jìn)行閃爍表示當(dāng)前工作正常。 燈光報(bào)警 燈光報(bào)警電路如圖 47 所示 ,燈光報(bào)警電路由 R2 LED2(黃色 )組成 ,電阻起限流的作用。 圖 39 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 要使數(shù)碼管顯示 0?9這 10個(gè)數(shù)字 ,只要控制其相應(yīng)的管腳所接發(fā)光二極管點(diǎn)亮便可完成。圖 37 聲音報(bào)警控制電路 聲音報(bào)警電路如圖 37 所示 ,它是由三極管 ,繼電器 ,揚(yáng)聲器以及排氣電路構(gòu)成。本次設(shè)計(jì)中采用的是動(dòng)態(tài)顯示的方法進(jìn)行濃度顯示。 2 系統(tǒng)時(shí)鐘模塊 時(shí)鐘電路產(chǎn)生單片機(jī)的工作時(shí)序脈沖 ,是單片機(jī)正常工作的關(guān)鍵。 圖 36 STC89C52 單片機(jī)接口電路 1 復(fù)位模塊 復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化 ,也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng) ,因此非常重要。其典型值 為 +5VVref++5V, Vref5V. 圖 35 A/D 轉(zhuǎn)換電路 VIN1 采集傳感器輸出的信號(hào)電壓信號(hào) ,當(dāng)采集的電壓超過 時(shí) ,即表示濃度超過約 45%時(shí) ,系統(tǒng)將發(fā)生報(bào)警。 OE0,輸出數(shù)據(jù)線呈高阻 。 D7~D0??數(shù)據(jù)輸出線。通常使用頻率為 500KHz 的時(shí)鐘信號(hào) EOC??轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。 通道端口選擇線 ,A 為低地址 ,C 為高地址 ,引腳圖中為 ADDA,ADDB 和 ADDC。 START 上升沿時(shí) ,復(fù)位 ADC0809。其引腳電路如圖 32 所示 ,STC89C52 主要性能有以下幾點(diǎn) : 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作 :0Hz~33Hz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 32 個(gè)可編程 I/O 口線 三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 八個(gè)中斷源全雙工 UART 串行通道 低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 掉電標(biāo)識(shí)符 圖 32 STC89C52 引腳圖 可燃性氣體報(bào)警控制器的電路設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換電路 A