【正文】 nkey()。//紅燈報(bào)警，閃爍 scankey()。 delay_Nms(500)。//電磁閥 P2_4=0。//蜂鳴器 // LCD1602WriteString(2,1,normal)。// P2_0=1。 } } P2_2=0。 P2_0=1。 if(result2result3) break。//蜂鳴器響 while(1) { result2=GetDataFromADC0809()。//開 風(fēng)扇 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 31 頁 共 38 頁 P2_1=0。 delay_Nms(250)。amp。 //Display()。//0809 初始化 result3=2020。 if(sw2==0) { out=1。 } } if(sw3==0) { delay_Nms(20)。 LCD1602_write_uint(10,0,result1)。 unsigned int result1=1000,result2,result3,out。 sbit sw3=P3^5。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)根據(jù) MQ5氣敏傳感器的靈敏度曲線，結(jié)合電路原理，擬合 CO、CH alcohol 的電壓與濃度的關(guān)系曲線，因此本系統(tǒng)不僅可以檢測煤氣，還可以檢測天然氣， alcohol 等可燃?xì)怏w。文中對每個(gè)部分功能、實(shí)現(xiàn) 的 過程作了詳細(xì)介紹。 表 濃度理論值（ ppm） 濃度測量值 （ ppm） 誤差（ %） 100 91 200 173 300 289 400 433 500 526 600 600 0 700 991 800 1054 900 1190 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 22 頁 共 38 頁 1000 1264 2020 2143 3000 3178 4000 3956 5000 4903 6000 5745 7000 7069 8000 8239 9000 9114 10000 10073 （ 4）總結(jié) 通過參數(shù)測試，測量的濃度值和理論值誤差較小，滿足設(shè)計(jì)要求。 表 濃度理論值對應(yīng)的電壓 濃度理論值（ ppm） Vout（ V） 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2020 3000 4000 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 21 頁 共 38 頁 5000 6000 7000 8000 9000 10000 (2)編程讓液晶顯示同時(shí)顯示采集回的電壓和濃度，記錄 Vout 對應(yīng)的濃度值，如表 所示。當(dāng)煤氣濃度超過警戒值時(shí)，聲光報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，電磁閥關(guān)閉，同時(shí)，排風(fēng)扇開始進(jìn)行通風(fēng)。 （ 5）當(dāng)煤氣濃度低于報(bào)警值，單片機(jī)控制綠燈亮；當(dāng)快到達(dá)警戒值時(shí)，單片機(jī)控制黃燈閃爍；當(dāng)煤氣濃度超過報(bào)警值時(shí)，單片機(jī)控制紅燈閃爍，蜂鳴器響，并檢測退出報(bào)警的按鍵是否有按下，若按下，則退出報(bào)警。 （ 2）在編寫程序按鍵掃描程序時(shí)，應(yīng)注意延時(shí)消抖。 軟件部分的調(diào)試 軟件部分的調(diào)試的成敗直接影響到課題的實(shí)踐環(huán)節(jié)。 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 19 頁 共 38 頁 圖 CH4 電壓 濃度曲線 將擬合的曲線的公式擴(kuò)大 100 倍，得到電壓和濃度的關(guān)系，如公式 53所示。 alcohol 的電壓 濃度曲線如圖 所示。 CO的電壓 濃度曲線如圖 所示。根據(jù) MQ5 的靈敏度曲線和本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集電路，可以 得到 Vout 和濃度的離散點(diǎn)關(guān)系，經(jīng)測試， Ro= ,取RL=20KΩ， 計(jì)算過程如下：先列出每一點(diǎn)濃度對應(yīng)一個(gè) Rs/Ro 值，再求出 Rs，通過數(shù)據(jù)采集電路可得 Rs/RL=(VccVout)/Vout 即 Rs/20=(5Vout)/Vout .因此可以求出每一點(diǎn)濃度對應(yīng)的電壓值，通過曲線擬合，可以得出電壓和濃度對應(yīng)的關(guān)系式。 （ 4） 對需要特殊抗干擾的應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)采用軟件抗干擾措施，以提高系統(tǒng)的可靠性。 軟件設(shè)計(jì)方法 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 。三極管導(dǎo)通時(shí)，紅黑兩根線間接入 3V電壓，電磁閥導(dǎo)通；三極管不導(dǎo)通時(shí)，紅黑兩根線間沒有電壓，電磁閥關(guān)閉。 （ 5） 人機(jī)交流模塊不能正常工作，由于在檢查人機(jī)交流模塊時(shí)，開始只檢查了P3_7 口控制的按鍵，發(fā)現(xiàn)其反應(yīng)時(shí)間很長，也就是要按很久才會(huì)有反應(yīng)，開始以為是延時(shí)的問題，但是無論怎么修改程序，情況都沒有改善，后來發(fā)現(xiàn)按鍵是壞的，換了一個(gè)按鍵即可。 （ 2） 檢查復(fù)位電路 ，發(fā)現(xiàn)復(fù)位電路不工作，仔細(xì)觀察后，發(fā)現(xiàn)是原理圖上復(fù)位按鍵的一端未加 VCC，經(jīng)改正后，復(fù)位電路可以工作。在調(diào)試時(shí)，采用各模塊分開測試，即分別編寫各模塊的程序，看個(gè)模塊是否正常工作。 繼電器在這里起開關(guān)作用。 在電磁閥控制模塊中，由于電磁閥的額定電壓是 3V，而電路提供 的電壓是 5V，所以利用二極管降壓，二極管還有驅(qū)動(dòng)作用。 電磁閥控制模塊 電磁閥控制模塊如圖 所示，本設(shè)計(jì)選用燃?xì)怆姶砰y。 聲光報(bào)警電路 聲光報(bào)警電路如圖 所示，它由三個(gè)發(fā)光二極管和蜂鳴器組成。 這里采用字符型液晶模塊是一種用 5x7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1行 16個(gè)字、 2行 16個(gè)字、 2行 20個(gè)字等。由于按鍵只有四個(gè)，所以每一個(gè)按鍵對應(yīng) 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 10 頁 共 38 頁 一個(gè) I/O 口。在 A/D 轉(zhuǎn)換電路中，由于只需用一個(gè)通道，所以選用 IN0， ADDA、 ADDB、 ADDC 接地， IN0 采集數(shù)據(jù)， ADC0809 將 IN0 采集的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓送至單片機(jī)的 P0口。由于輸出電壓在 0~5V 間變化，所以運(yùn)放 LM358 在這里起電壓跟隨器的作用，起緩沖及隔離作用，有阻抗匹配的作用。根據(jù) MQ5 的靈敏度特性曲線和測試電路，可以得出電壓與濃度的關(guān)系。氣敏傳感器需要預(yù)熱一段時(shí)間，待其穩(wěn) 定后， AB 端相當(dāng)于一個(gè)電阻，即 Rs， Rs隨著濃度的增大減小。 相對濕度： 65%177。 AC or DC RL 負(fù)載電阻 可調(diào) RH 加熱電阻 31Ω177。 MQ5 簡介 80 C 51VCCVCCRESETVSS1 k80 C 51VCCVCCRESETVSSRESETR 1R 2( a ) 上電自動(dòng)復(fù)位 ( b ) 按鍵手動(dòng)復(fù)位200 +CR1 kC+ 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 7 頁 共 38 頁 MQ5是一種氣敏傳感器。 ③時(shí)鐘電路的要求 為了保證單片機(jī)同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。 圖 復(fù)位電路 （ 2）時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) ① 時(shí)鐘原理 時(shí)鐘電路的原理圖如圖 所示。 ③ 電路復(fù)位方式 單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種 ,其電路結(jié)構(gòu)分別如圖 所示。 （ 1） 復(fù)位電路簡介 ①復(fù)位電路原理圖 復(fù)位電路原理圖如圖 所示。 煤氣傳感器 信號(hào)調(diào)理 AT89S51單片機(jī) 單片機(jī) 電磁閥 煤氣罐 濃度顯示 聲光報(bào)警 繼電器 風(fēng)扇 按鍵 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 5 頁 共 38 頁 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路、復(fù)位電路、下載線接口等。 4 硬件電路設(shè)計(jì)與調(diào)試 基于單片機(jī)的煤氣控制器的硬件電路可以分為 MCU 模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、 A/D轉(zhuǎn)換模塊、人機(jī)交流模塊、顯示模塊和控 制模塊，下面具體介紹各單元電路的設(shè)計(jì)。 3 系統(tǒng)框圖及主要部分介紹 圖 系統(tǒng)原理框圖 本系統(tǒng)原理圖如圖 所示。蜂鳴器在煤氣濃度超過警戒值時(shí)報(bào)警。 人機(jī)交流電路方案 由于本設(shè)計(jì)只需要 4 個(gè)按鍵，而且 MCU 的 I/O 口資源足夠，所以每個(gè)按鍵就對應(yīng)一個(gè) I/O口即可解決。 (2)方案二 選用液晶顯示模塊。方案三速度較高，功耗低在低分辨率（ 12 位）時(shí)價(jià)格便宜，因此選用分辨率為 8 位的 ADC0809。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是用簡單電路就能獲得高分辨率。 （ 2） 方案二 采用 AT89S51 單片機(jī)， AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，其成本相對較低，在設(shè)計(jì)過程中，只需對其 IO口進(jìn)行操作即可。此系統(tǒng)方案簡單，具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短等特點(diǎn)。它適用于對可燃性氣體的檢測、檢漏、監(jiān)控，它的適用范圍：可燃性氣體，如天燃?xì)狻⒚簹?、液化石油氣、氫氣、一氧化碳、烯烴類等氣體。煤氣控制器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用， 從根本上解決安全使用燃?xì)獾膯栴}，有效避免因燃 氣泄漏造成的火災(zāi)、爆炸、窒息、死亡等惡性事故的發(fā)生 ，可 廣泛應(yīng)用于城市安防，小區(qū)，工廠，學(xué)校，家庭，燃?xì)膺\(yùn)輸?shù)缺姸囝I(lǐng)域。因此，為了防止這類災(zāi)難的發(fā)生，為了讓燃?xì)飧玫脑旄Ｓ诿?，造福于社?huì)，煤氣控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。燃?xì)獾钠占芭c應(yīng)用無疑對改善境 質(zhì)量和提高人們的生活質(zhì)量發(fā)揮了巨大的作用。 alarm。該設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心器件，以煤氣傳感器檢測氣體濃度并用液晶顯示濃度，當(dāng)濃度超過警戒值時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行聲光報(bào)警。 本課題設(shè)計(jì)一款煤氣控制器，監(jiān)控煤氣爐附近是 否有煤氣泄漏現(xiàn)象， 當(dāng)煤 氣泄漏 值 超過安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí) ，系統(tǒng)進(jìn)行 聲光報(bào)警， 顯示煤氣的濃度，并 發(fā)出同步信號(hào)控制電磁閥切斷氣源 和 控制排氣扇進(jìn)行通風(fēng)。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)；煤氣；報(bào)警；控制 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 2 頁 共 4 頁 Abstract The gas has been an essential source of energy in our mon life, but gas leak events sometimes occur, which bring many hidden troubles to humans’ life safety and property security. So how to prevent gas poisoning and explosions es into needed. Therefore, the gas controller came into been, when gas leak exceeds the safety standards, gas detector will ma ke a spot and acoustooptic alarm immediately and displays gas concentration. In addition, the gas detector can send out signals to holding control the electromagic valve to cut off gas source and the exhaust fan to be free, finally terminates the gas accident, no matter there is anyone there or not. The subject is to design a kind of gas controller to d