【正文】 航天大學出版社， 2020 [10] 周潤景，張麗娜 . PROTUES 入門實用教程 [M].北京：機械工業(yè)出版社 ， 2020 [11] 候玉寶，陳忠平，李成群 . 基于 PROTUES 的 51 系列單片機設計與仿真 .北京：電子工業(yè)出版社 ， 2020 [12] 梁合慶 .單片機開發(fā)調試應注意的問題 [J].電子產片世界， 2020 沈陽理工大學學士學位論文 31 附錄 A 英文原文 Process Planning and Automation for AdditiveSubtractive Solid Freeform Fabrication The demand in industry for fast, accurate renditions of designs is not new, and a whole munity of specialized model makers and craftsmen has traditionally catered to this demand. This munity has adopted new technology, like CNC machining, as it has bee available. Nevertheless, the process of creating a model or a prototype of a design remained labor and skill intensive until the set of processes known collectively as Solid Free form Fabrication became feasible. The processes currently used in the SFF industry are purely additive, where material is progressively added to the part being built in the final position and shape. Newer processes ing out of the research laboratories are using enginee。 在此，大學四 年學習時光已經接近尾聲， 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助。 每次遇到難題 而又無法解決時，我總是 向陳老師尋求幫助，而陳 老 師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。 本次設計中，雖然系統(tǒng)運行正常，主體目標得以實現(xiàn)， 但有些設計功能因為時間和技術水平上欠缺等等原因未獲得理想的效果。 本次設計完成并實現(xiàn)了預期的 基本 效果，其中實現(xiàn)的功能包括以下幾個方面： 瓦斯?jié)舛鹊臏y量，濃度檢測是整個系統(tǒng)的關鍵部分，檢測出的濃度數(shù)據經過內置 AD 轉換器在電路搭接正確的前提下，配以控制命令，實現(xiàn)了預期的報警效果。當 釋放甲烷、天然氣氣體模擬（打火機含有甲烷、天然氣氣體成分 ，超過設定值，蜂鳴器報警且指示燈點亮。 否則應該檢測傳感器電路是否出現(xiàn)故障。 在傳感器得到實時的濃度值時，注意看數(shù)碼管上的濃度值是否變化，如果不隨著相應變化，則可能是傳感器出現(xiàn)故障。電源接通后，用萬用 表測 輸入 電壓是否為 +5V，實際上輸出的電壓在 — 之間波動 ,通過這樣可以檢查電源模塊是否正常工作。 （ 3）選擇 COM 口，然后點擊下載文件，當出現(xiàn)滴答聲后，說明已經連接上。 使用 avr_fighter 下載程序。在匯編或編譯完成后將產生（ *.lst）的列 表文件，在連接完成后也將產生（ *.m51）的列表文件，該頁用于對列表文件的內容和形式進行細致的調節(jié)，其中比較常用的選項是“ C Compile Listing”下的“ Assamble Code”項，選中該項可以在列表文件中生成 C 語言源程序所對應的匯編代碼。 在 Name of Executable 后的文本框用于輸入目標文件名，默認與工程同名，這項一般不需要更改。 設置對話框中的 OutPut 頁面中也有多個選擇項，其中的 Creat Hex file 選項用于生成 可執(zhí)行代碼文件（可以用編程器寫入單片機芯片的 HEX 格式文件，文件的擴展名 為 .HEX），默認情況下該項未被選中，如果要寫片做硬件實驗，就必須選中該項，這一點是初學者易疏忽的，在此特別提醒注意。這個設置對話框很復雜，共有 8 個頁面，但絕大部分只需取默認值就行。但初學時常 會誤認為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時會出現(xiàn)的對話框，提示你所選文件已在列表中，此時應點擊“確 定”，返回前一對話框，然后點擊 沈陽理工大學學士學位論文 24 “ Close” 即可返回主界面，返回后，點擊“ Source Group 1”前的加號，會發(fā)現(xiàn) 文件已在其中。在點擊“保存”按鈕之后，將再次出現(xiàn)一個對話框，這個對話框要求選擇目標 CPU（即 你所用芯片的型號）， Keil 支持的 CPU 類型很多，我們選擇 Atmel 公司 89C52 芯片。 RTX51 實時操作系統(tǒng)是 80C51 系列微控制器的一個實時內核。 （ 4） A51 匯編器套件。 CA51 編譯器套件只包含 181。 DK51 開發(fā)套件是 PK51 的精簡版，它不包括 RTX51 Tiny實時操作系統(tǒng)。 Keil Software 提供了一流的 80C51 系列開發(fā)工具軟件，下面描述每個套件及其內容： （ 1） PK51 專業(yè)開發(fā)套件。Vision3 集成開發(fā)環(huán)境是 Keil Software， Inc/Keil Elektronik GmbH 開發(fā)的基于 80C51 內核的微處理器軟件開發(fā)平臺 [8]，內嵌多種符合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程尤其是 C編譯工具在產生代碼的準確性和效率方面達到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，在開發(fā)大型項目時非常理想。 雙擊單片機將生成后綴為 HEX 的文件燒錄進單片機及可進行仿真。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MATLAB 等多種編譯。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。 主要過程為， 將 MQ4 測量到的 數(shù)據進行顯示前的處理，然后對 數(shù)碼管寫 控制命令，使得相應的位置顯示相應的數(shù)據或者字符。 否 是 否 是 圖 按鍵設置子程序流程圖 等待按鍵 等待按鍵 設置鍵是否按下 設置上限并顯示 設置鍵是否按下 設置下限并顯示 按下設置鍵 子程序入口 返回 沈陽理工大學學士學位論文 18 模擬報警 子程序 瓦斯檢測儀在井下工作，對環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛冗M行實時監(jiān)測；當瓦斯?jié)舛瘸^預先設定的上限值時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警。再次 等待延時，等待測量完成并將數(shù)據存入相應的地方，并判斷是否超 限 ， 若超限則進行相應的動作 。 上電后 ， 設置 好 上下限后 ， 進入 濃 度的測量 并 顯示；最后是把 濃 度與設定上下限進行比較，超出上下限則輸出控制信號。 當按下 模擬報警鍵是 時 ， 蜂鳴器報警，LED 亮；再次按下 模擬報警鍵 用來取消報警。三極管 Q5 集電極接電源正極（ +5V），基極接 歐姆電阻后接 端，發(fā)射極接蜂鳴器，通過蜂鳴器后接地。例如要產生 1KHz 的頻率，則半周期為 ，所以 I/O 口送出信號的一個周期中， 為高電平， 為低電平，為一組信號。如果聲音的頻率相同，人耳很難區(qū)分出兩者的區(qū)別。 具體電路連接方式如圖 所示。 本設計通過觀察 LED 數(shù)碼顯示器顯示瓦斯?jié)舛戎担袛嗤咚節(jié)舛戎凳欠癯^上限值，如果超過，自動報警。用 C 實現(xiàn)的程序，順序完成，可以在假設時間域并行工作和運行 .LED 工作原理是由 4 個發(fā)光二極管組成，因此也稱之為 4 段 LED 顯示，另外 ,顯示器中有一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點。采集到的信號通過 1k 歐姆電阻后送到 單片機 ， R14用來調節(jié)輸出信號的大小。但由于白元件處于與黑元件相同的工作環(huán)境中，所以，對非甲烷濃度變化引起的催化元件阻值變化起補償作用，以提高儀器零點穩(wěn)定性和抗干擾能力。使用簡單的電路即 可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。 MQ4 氣敏元件由微型 Al2O3 陶瓷 管、 SnO2 敏感層 ,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔 體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。 MQ4 利用瓦斯在催化元件上的氧化生熱引起其電阻的變化來測定瓦斯?jié)舛?。敏感元件：直接感受被測量，并輸出與被測量成關系的其他量的元件。其中積分型 A/D 轉換器電路簡單，抗干擾能力強，切能作到高分辨率，但轉換速度較慢。 A/D 轉換器按照轉換原理可分為直接A/D 轉換器和間接 A/D 轉換器。 A/D 轉換器的功能是把模擬量變換成數(shù)字量。 A/D 轉換的性能參數(shù) ： 衡量一個 A/D 轉換器的性能的主要參數(shù)有：分辨率 ， 指A/D 轉換器能夠轉換的二進制數(shù)的位數(shù)，位數(shù)多分辨率也就越高； 轉換時間 ， 指數(shù)字量輸入到完成轉換，輸出達到最終值并穩(wěn)定為止所需的時間。 ADC_START： 模擬 /數(shù)字轉換 (ADC)啟動控制位，設置為“ 1”時，開始轉換；ADC_FLAG： 模擬 /數(shù)字轉換結束標志位 ,當 A/D 轉換完成后， ADC_FLAG = 1。 ADC_CONTR 特殊功能寄存器， A/D 轉換控制特殊功能寄存器 ，第一位缺省，從第二位開始到底第五位分別為 ADC_SPEED ADC_SPEED0、 ADC_ FLAG、 ADC_START。 STC90C54AD 單片機內部 A/D 模塊 STC9C54AD 單片機自帶 A/D 轉換器介紹： STC9C54AD 在 P1 口，有 10 位精度的高速 A/D 轉換器 , 共 8 路電壓輸入型，可做按鍵掃描，電池電壓檢測，頻譜檢測等。 在這一塊芯片上集成了一臺微型計算機的各個主要部分。 STC90C54AD 有 40 個引腳 ， 8k Bytes Flash 片內程序存儲器， 256 bytes 的隨機存取數(shù)據存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內時鐘振蕩器。 STC90C54AD 比 STC89C51 多 了一個內部集成的 A/D 模擬信號采集功能。第二個按鍵是增大鍵，按一下增大 1。當 MQ4 甲烷、天然氣傳感器檢測到家庭廚房釋放的甲烷、天然氣氣體時，將信號傳送給 單片機內部 ADC 模塊進行處理模數(shù)轉化，再由單片機對轉換結果進行處理，當檢測到濃度超標時，蜂鳴器進行報警，同時，紅色指示燈也亮。該電路通過 MQ4 傳感器檢測可燃氣體并發(fā)出 05V的電壓信號并輸入到單片機內部自帶的 A/D 轉換器 采樣模擬量電壓，經過模 /數(shù)轉換后，產生相應的數(shù)字量 經過單片機處理后進行 顯示 。 本課題中完整的煤礦氣體監(jiān)測系統(tǒng)由以下四部分組成： （ 1）氣體傳感器：能感知環(huán)境中甲烷氣體及其濃度的一種敏感元件，它能將與氣體種類和濃度有關的信息轉換成電信號； （ 2）顯示單元：根據測量信號，由 單片機將待顯示數(shù)據按相應方式進行數(shù)據傳輸給顯示處理模塊 ； （ 3）聲光報警單元：當 監(jiān)測氣體濃度超出設定報警值時，發(fā)出聲光報警； （ 4）數(shù)據采集分析模塊 ：運用 C 語言 編寫程序 ，實現(xiàn)氣體數(shù)據的采集、分析及保存煤礦瓦斯氣體的含量并存儲用于顯示和報警 [2]。 本課題設計內容 煤礦氣體監(jiān)測系統(tǒng) [1]是能夠監(jiān)測礦井環(huán)境中瓦斯 氣體的濃度， 煤礦瓦斯報警控制系統(tǒng) 系統(tǒng) 是 基于 STC90C54AD 單片機的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鳎撓到y(tǒng)以單片機STC90C54AD 為核心， MQ4 氣體傳感 器 為 、具有煤礦瓦斯等參數(shù)檢測，具有鍵盤，顯示聲音等輸入輸出電路。近幾年，隨著計算機的發(fā)明和應用，特別是網絡和信息化建設的不斷發(fā)展，給瓦斯治理提供了機遇條件，煤礦瓦斯監(jiān)控網絡系統(tǒng)應運而生。 20 世紀 70 年代瓦斯斷電儀問世，裝備在采掘工作面、回風港道等井下固定地點，實現(xiàn)了對瓦斯的自動連續(xù)檢測及超限自動切斷被控制設備的電源。電子技術的進展推動了瓦斯檢測控制裝置的進一步發(fā)展，如 20 世紀 70 年代后期法國研制 CTT63/40U礦井監(jiān)控系統(tǒng)、英國的 MINOS 系統(tǒng)、美國的 SCA— DA 系統(tǒng)等。袖珍式儀器的采樣方法為擴散式，用于在危險環(huán)境中的工作人員隨身攜帶；便攜式儀器采樣方法為泵吸式，用于監(jiān)測人員定期安檢；固定式儀器用于煤礦井下固定地點氣體監(jiān)測。當實際濃度超限時進行聲光報警并同時控制排風扇 進行排風以降低濃度含量。但中國是一個能源饑渴大國，煤炭是我國的主要能源 ，占一次性能源構成的 75%,所以不論是低瓦斯還是高瓦斯，都在積極創(chuàng)造條件，照采不誤。所有這些都需要有相應的檢測儀器和救護裝備。煤炭生產作為我國能源工業(yè)的支柱，其地位將是長期的，穩(wěn)定的。 Digital tube display。在無可燃氣