【正文】 航天大學(xué)出版社， 2020 [10] 周潤(rùn)景，張麗娜 . PROTUES 入門實(shí)用教程 [M].北京：機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)與仿真 .北京：電子工業(yè)出版社 ， 2020 [12] 梁合慶 .單片機(jī)開發(fā)調(diào)試應(yīng)注意的問(wèn)題 [J].電子產(chǎn)片世界， 2020 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)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(xué)四 年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲， 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助。 每次遇到難題 而又無(wú)法解決時(shí)，我總是 向陳老師尋求幫助，而陳 老 師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來(lái)找我面談，然后一起商量解決的辦法。 本次設(shè)計(jì)中，雖然系統(tǒng)運(yùn)行正常，主體目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)， 但有些設(shè)計(jì)功能因?yàn)闀r(shí)間和技術(shù)水平上欠缺等等原因未獲得理想的效果。 本次設(shè)計(jì)完成并實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的 基本 效果，其中實(shí)現(xiàn)的功能包括以下幾個(gè)方面： 瓦斯?jié)舛鹊臏y(cè)量，濃度檢測(cè)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，檢測(cè)出的濃度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)內(nèi)置 AD 轉(zhuǎn)換器在電路搭接正確的前提下，配以控制命令，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的報(bào)警效果。當(dāng) 釋放甲烷、天然氣氣體模擬（打火機(jī)含有甲烷、天然氣氣體成分 ，超過(guò)設(shè)定值，蜂鳴器報(bào)警且指示燈點(diǎn)亮。 否則應(yīng)該檢測(cè)傳感器電路是否出現(xiàn)故障。 在傳感器得到實(shí)時(shí)的濃度值時(shí)，注意看數(shù)碼管上的濃度值是否變化，如果不隨著相應(yīng)變化，則可能是傳感器出現(xiàn)故障。電源接通后，用萬(wàn)用 表測(cè) 輸入 電壓是否為 +5V，實(shí)際上輸出的電壓在 — 之間波動(dòng) ,通過(guò)這樣可以檢查電源模塊是否正常工作。 （ 3）選擇 COM 口，然后點(diǎn)擊下載文件，當(dāng)出現(xiàn)滴答聲后，說(shuō)明已經(jīng)連接上。 使用 avr_fighter 下載程序。在匯編或編譯完成后將產(chǎn)生（ *.lst）的列 表文件，在連接完成后也將產(chǎn)生（ *.m51）的列表文件，該頁(yè)用于對(duì)列表文件的內(nèi)容和形式進(jìn)行細(xì)致的調(diào)節(jié)，其中比較常用的選項(xiàng)是“ C Compile Listing”下的“ Assamble Code”項(xiàng)，選中該項(xiàng)可以在列表文件中生成 C 語(yǔ)言源程序所對(duì)應(yīng)的匯編代碼。 在 Name of Executable 后的文本框用于輸入目標(biāo)文件名，默認(rèn)與工程同名，這項(xiàng)一般不需要更改。 設(shè)置對(duì)話框中的 OutPut 頁(yè)面中也有多個(gè)選擇項(xiàng)，其中的 Creat Hex file 選項(xiàng)用于生成 可執(zhí)行代碼文件（可以用編程器寫入單片機(jī)芯片的 HEX 格式文件，文件的擴(kuò)展名 為 .HEX），默認(rèn)情況下該項(xiàng)未被選中，如果要寫片做硬件實(shí)驗(yàn)，就必須選中該項(xiàng)，這一點(diǎn)是初學(xué)者易疏忽的，在此特別提醒注意。這個(gè)設(shè)置對(duì)話框很復(fù)雜，共有 8 個(gè)頁(yè)面，但絕大部分只需取默認(rèn)值就行。但初學(xué)時(shí)常 會(huì)誤認(rèn)為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)的對(duì)話框，提示你所選文件已在列表中，此時(shí)應(yīng)點(diǎn)擊“確 定”，返回前一對(duì)話框，然后點(diǎn)擊 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 “ Close” 即可返回主界面，返回后，點(diǎn)擊“ Source Group 1”前的加號(hào)，會(huì)發(fā)現(xiàn) 文件已在其中。在點(diǎn)擊“保存”按鈕之后，將再次出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，這個(gè)對(duì)話框要求選擇目標(biāo) CPU（即 你所用芯片的型號(hào)）， Keil 支持的 CPU 類型很多，我們選擇 Atmel 公司 89C52 芯片。 RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是 80C51 系列微控制器的一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)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(jiǎn)版，它不包括 RTX51 Tiny實(shí)時(shí)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(gè)套件及其內(nèi)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(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺(tái) [8]，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標(biāo)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(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)非常理想。 雙擊單片機(jī)將生成后綴為 HEX 的文件燒錄進(jìn)單片機(jī)及可進(jìn)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(jī)及外圍器件的工具。 主要過(guò)程為， 將 MQ4 測(cè)量到的 數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示前的處理，然后對(duì) 數(shù)碼管寫 控制命令，使得相應(yīng)的位置顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)或者字符。 否 是 否 是 圖 按鍵設(shè)置子程序流程圖 等待按鍵 等待按鍵 設(shè)置鍵是否按下 設(shè)置上限并顯示 設(shè)置鍵是否按下 設(shè)置下限并顯示 按下設(shè)置鍵 子程序入口 返回 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 模擬報(bào)警 子程序 瓦斯檢測(cè)儀在井下工作，對(duì)環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)預(yù)先設(shè)定的上限值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警。再次 等待延時(shí)，等待測(cè)量完成并將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的地方，并判斷是否超 限 ， 若超限則進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作 。 上電后 ， 設(shè)置 好 上下限后 ， 進(jìn)入 濃 度的測(cè)量 并 顯示；最后是把 濃 度與設(shè)定上下限進(jìn)行比較，超出上下限則輸出控制信號(hào)。 當(dāng)按下 模擬報(bào)警鍵是 時(shí) ， 蜂鳴器報(bào)警，LED 亮；再次按下 模擬報(bào)警鍵 用來(lái)取消報(bào)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(guò)蜂鳴器后接地。例如要產(chǎn)生 1KHz 的頻率，則半周期為 ，所以 I/O 口送出信號(hào)的一個(gè)周期中， 為高電平， 為低電平，為一組信號(hào)。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(shè)計(jì)通過(guò)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^(guò)上限值，如果超過(guò)，自動(dòng)報(bào)警。用 C 實(shí)現(xiàn)的程序，順序完成，可以在假設(shè)時(shí)間域并行工作和運(yùn)行 .LED 工作原理是由 4 個(gè)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(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。采集到的信號(hào)通過(guò) 1k 歐姆電阻后送到 單片機(jī) ， R14用來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)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(duì)非甲烷濃度變化引起的催化元件阻值變化起補(bǔ)償作用，以提高儀器零點(diǎn)穩(wěn)定性和抗干擾能力。使用簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。 MQ4 氣敏元件由微型 Al2O3 陶瓷 管、 SnO2 敏感層 ,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔 體內(nèi)，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(lái)測(cè)定瓦斯?jié)舛?。敏感元件：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成關(guān)系的其他量的元件。其中積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，切能作到高分辨率，但轉(zhuǎn)換速度較慢。 A/D 轉(zhuǎn)換器按照轉(zhuǎn)換原理可分為直接A/D 轉(zhuǎn)換器和間接 A/D 轉(zhuǎn)換器。 A/D 轉(zhuǎn)換器的功能是把模擬量變換成數(shù)字量。 A/D 轉(zhuǎn)換的性能參數(shù) ： 衡量一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器的性能的主要參數(shù)有：分辨率 ， 指A/D 轉(zhuǎn)換器能夠轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，位數(shù)多分辨率也就越高； 轉(zhuǎn)換時(shí)間 ， 指數(shù)字量輸入到完成轉(zhuǎn)換，輸出達(dá)到最終值并穩(wěn)定為止所需的時(shí)間。 ADC_START： 模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換 (ADC)啟動(dòng)控制位，設(shè)置為“ 1”時(shí)，開始轉(zhuǎn)換；ADC_FLAG： 模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位 ,當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成后， ADC_FLAG = 1。 ADC_CONTR 特殊功能寄存器， A/D 轉(zhuǎn)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(jī)內(nèi)部 A/D 模塊 STC9C54AD 單片機(jī)自帶 A/D 轉(zhuǎn)換器介紹： STC9C54AD 在 P1 口，有 10 位精度的高速 A/D 轉(zhuǎn)換器 , 共 8 路電壓輸入型，可做按鍵掃描，電池電壓檢測(cè)，頻譜檢測(cè)等。 在這一塊芯片上集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)主要部分。 STC90C54AD 有 40 個(gè)引腳 ， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 STC90C54AD 比 STC89C51 多 了一個(gè)內(nèi)部集成的 A/D 模擬信號(hào)采集功能。第二個(gè)按鍵是增大鍵，按一下增大 1。當(dāng) MQ4 甲烷、天然氣傳感器檢測(cè)到家庭廚房釋放的甲烷、天然氣氣體時(shí)，將信號(hào)傳送給 單片機(jī)內(nèi)部 ADC 模塊進(jìn)行處理模數(shù)轉(zhuǎn)化，再由單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行處理，當(dāng)檢測(cè)到濃度超標(biāo)時(shí)，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)，紅色指示燈也亮。該電路通過(guò) MQ4 傳感器檢測(cè)可燃?xì)怏w并發(fā)出 05V的電壓信號(hào)并輸入到單片機(jī)內(nèi)部自帶的 A/D 轉(zhuǎn)換器 采樣模擬量電壓，經(jīng)過(guò)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量 經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后進(jìn)行 顯示 。 本課題中完整的煤礦氣體監(jiān)測(cè)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(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)； （ 2）顯示單元：根據(jù)測(cè)量信號(hào)，由 單片機(jī)將待顯示數(shù)據(jù)按相應(yīng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸給顯示處理模塊 ； （ 3）聲光報(bào)警單元：當(dāng) 監(jiān)測(cè)氣體濃度超出設(shè)定報(bào)警值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警； （ 4）數(shù)據(jù)采集分析模塊 ：運(yùn)用 C 語(yǔ)言 編寫程序 ，實(shí)現(xiàn)氣體數(shù)據(jù)的采集、分析及保存煤礦瓦斯氣體的含量并存儲(chǔ)用于顯示和報(bào)警 [2]。 本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 煤礦氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng) [1]是能夠監(jiān)測(cè)礦井環(huán)境中瓦斯 氣體的濃度， 煤礦瓦斯報(bào)警控制系統(tǒng) 系統(tǒng) 是 基于 STC90C54AD 單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?，該系統(tǒng)以單片機(jī)STC90C54AD 為核心， MQ4 氣體傳感 器 為 、具有煤礦瓦斯等參數(shù)檢測(cè)，具有鍵盤，顯示聲音等輸入輸出電路。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，特別是網(wǎng)絡(luò)和信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，給瓦斯治理提供了機(jī)遇條件，煤礦瓦斯監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 20 世紀(jì) 70 年代瓦斯斷電儀問(wèn)世，裝備在采掘工作面、回風(fēng)港道等井下固定地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯的自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)及超限自動(dòng)切斷被控制設(shè)備的電源。電子技術(shù)的進(jìn)展推動(dòng)了瓦斯檢測(cè)控制裝置的進(jìn)一步發(fā)展，如 20 世紀(jì) 70 年代后期法國(guó)研制 CTT63/40U礦井監(jiān)控系統(tǒng)、英國(guó)的 MINOS 系統(tǒng)、美國(guó)的 SCA— DA 系統(tǒng)等。袖珍式儀器的采樣方法為擴(kuò)散式，用于在危險(xiǎn)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(cè)人員定期安檢；固定式儀器用于煤礦井下固定地點(diǎn)氣體監(jiān)測(cè)。當(dāng)實(shí)際濃度超限時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警并同時(shí)控制排風(fēng)扇 進(jìn)行排風(fēng)以降低濃度含量。但中國(guó)是一個(gè)能源饑渴大國(guó)，煤炭是我國(guó)的主要能源 ，占一次性能源構(gòu)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(yīng)的檢測(cè)儀器和救護(hù)裝備。煤炭生產(chǎn)作為我國(guó)能源工業(yè)的支柱，其地位將是長(zhǎng)期的，穩(wěn)定的。 Digital tube display。在無(wú)可燃?xì)?