【正文】 數(shù)據(jù)存儲區(qū)間的讀取端口） 設計 如圖 ，由 USB 接口提供電源， VCC 接 5V電壓， GND 接地構(gòu)成電源模塊。該反向放大器可以被配置為片內(nèi)振蕩器。若是執(zhí)行內(nèi)部的程序指令， EA 需要接 VCC。 PSEN 就不需要被激活。 ALE（ 30 引腳）：地址鎖存控制信號的作用在訪問外部的存儲器時，鎖存低 8位地址的脈沖。當連續(xù)輸入兩個機器周期以上的高電平時才能有效，用來完成單片機的復位初始化操作。給端口寫 1 時，利用內(nèi)部的上拉電阻把端口拉高，這時 P3 口就可以作為輸入口。 P2 口也可以訪問外部存 儲芯片，訪問 16 位的存儲器時， P2 送出的是高 8 位的地址。 表 和 引腳復用功能 引腳號 功能特性 T2（定時器 /計數(shù)器 2外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 2捕獲 /重裝觸發(fā)和方向控制） （ 4） P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳）： P2 口是一個內(nèi)部帶上拉的 8 位雙向I/O 端口。 （ 3） P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳）： P1 口是一個內(nèi)部自帶上拉的 8 位雙向I/O 口。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復用總線。 （ 3） I/O 口和其他動能單元 ： 4 個并行 I/O 口； 3 個 16 位定時 /計數(shù)器； 2 個全雙工串行通信口；中斷系統(tǒng)（ 5 個中斷源） STC89C52RC 單片機的引腳 圖 STC89C52 管腳示意圖 （ 1）主電源及時鐘引腳： VCC、 GND 等。具有 EEPROM 功能和看門狗功能， 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器（即定時器 T0、 T T2）， 4 路外部中斷，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路 。 它有幾個主要組成部分：中央處理器、存儲器、并行 I/O 口、定時器 /計數(shù)器。 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， MAX810 復位電路， 3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器， 4 個外部中斷，一個 7 向量 4 級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工 串行口 。 可分為電源模塊、 天然氣 信號采集模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、聲光報警模塊、 數(shù)碼管 顯示模塊和單片機 控制 模塊。 天然氣泄露報警系統(tǒng)的整體設計方案 天然氣泄漏 報警器工作原理 本論文中的 天然氣 泄漏報警器以 STC89C52 單片機為控制核心，通過 MQ4 型電阻式半導體傳感器采集空氣中天然氣濃度。半導體氣敏傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性 (抗干擾性 )和穩(wěn)定性 (使用壽命 )。當懷疑檢測環(huán)境中存在這些物質(zhì)時，需要經(jīng)常對探頭進行標定。接觸燃燒式氣敏傳感器的探頭會出現(xiàn)阻緩及中毒的問題。它將氣體種類 及其濃度等有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號，根據(jù)這些電信號的強弱便可獲得與待測氣體在環(huán)境中存在情況有關(guān)的信息。傳感器的選型 將在 后面 介紹。 同時報警裝置會通過 語音 模塊向戶主發(fā)送 語音提醒 以便讓 戶主及時 做出 判斷處理。儀器的最基本組成部分應包括：氣體信號采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路。單片機有利于為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施。有關(guān)部門經(jīng)長期測試得出結(jié)論，天燃氣報警器防止天然氣泄漏事故發(fā)生的有效率達 95%以上。當然目前而言，我們基本占據(jù)的是國內(nèi)市場，對外還剛剛啟動。所以市面上的天然氣泄漏檢測報警器亟待于改進，從而才能更好地保障我們的生命財產(chǎn)安全，提高我們的生活質(zhì)量。它主要包括半導體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學 氣敏傳感器等，這些傳感器都是通過對周圍環(huán)境中的可燃氣體的吸附，在傳感器表面產(chǎn)生化學反應或電化學反應，造成傳感器的電物理特性的改變 ，經(jīng)單片機處理后轉(zhuǎn)換成檢測氣體的響應濃度 。 它是安全使用城市燃氣的最后一道保護 設備 。對于管道的泄漏檢測要滿足以下幾個要求 ： ，并能夠在較短的時間內(nèi)判斷出泄漏點具體的位置。 目前世界各大強國都把傳感器技術(shù)列為國家發(fā)展的重點技術(shù)，國防現(xiàn)代化、工業(yè)生產(chǎn)過程自動化、家庭電器化都與傳感器的發(fā)展休戚相關(guān)，今天的傳感器技術(shù)已滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，日益突出它的重要作用。近年來，隨著我國燃氣的變革及西氣東輸工程的進行，天然氣通過管道走進了千家萬戶，極大地方便我們的生產(chǎn)生活，同時也帶來了不少的安全隱患。s pollution and improve the life quality and efficiency. but at the same time, natural gas is also potential dangerous, If not sealed pipes and valves, they leaked,easily caused by fire ,endangering people39。軟件上采用 C 語言編程，結(jié)構(gòu)簡單運行穩(wěn)定。 本畢業(yè)設計的題目是基于單片機的天然氣泄漏檢測系統(tǒng)設計。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 1 摘 要 隨著經(jīng)濟和科學技術(shù)的快速發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的提高和生活環(huán)境的改善越來越重視。然而使用天燃氣檢測系統(tǒng)成為了一個重要的研究課題。本設計的可燃氣體報警器由六個部分組成：傳感器、 數(shù)碼管顯示器 、聲光報警器、控制電路、A/D 轉(zhuǎn)換和電源模塊。s lives as a cleaner fuel, reduce the city39。 天然氣是一種高效、 清潔、經(jīng)濟、穩(wěn)定的生活能源。傳統(tǒng)的分析氣體組分和濃度的方法是以色譜法為代表的各種化學計量方法，盡管其測量精度很高，但操作手續(xù)繁 雜，實驗周期長，無法對有毒、有害氣體進行實時、連續(xù)、瞬時檢測，而氣體傳感器則滿足這種要求，并且在人們?nèi)粘Ｉ钪袑p少氣體爆炸、火災等事故已經(jīng)發(fā)揮著越來越大的作用。 泄漏檢測技術(shù)在管道檢測之中的應用得到了很好的發(fā)展。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 2 1 基于單片機的天然氣泄漏檢測系統(tǒng) 概述 天然氣 泄漏 檢測 報警器是燃氣安全設備 非常重要的一部分 ， 它是由氣敏傳感器、單片機和報警器組 成。 氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。對于目前市場上天然氣報警存在以下問題： 對天然氣的檢測不敏感或者檢測到天然氣泄漏并不能及時報警作出相應處理； 對于天然氣檢測過于敏感，正常做飯燒水時難免會有少數(shù)天然氣溢出，此時報警器就不停關(guān)閥報警嚴重影響生活 效率； 存在謊報誤報的現(xiàn)象，當空氣中存油煙時也會關(guān)閥報警所以很多家庭對探測報警器束之高閣當成擺設，買了并不安裝； 功能簡單，當天然氣發(fā)生泄漏時只會關(guān)閥報警，倘若家中無人閥門不緊，不能及時處理險情通知戶主。由于中國的建設 正在面臨飛速發(fā)展，我們應該抓住廣闊的市場空間，慶幸的是中國企業(yè)抓住了這次機遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國家的科研院所，后是一批國營企業(yè)、民營企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國內(nèi)的技術(shù)和管理精英，花了多年時間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國際水平，并且奪回了大部分國內(nèi)市場，使得現(xiàn)在大多國外產(chǎn)品只有招架之勢，這是典型的自力更生，走自己的路。 燃氣專家指出，燃氣泄漏或廢氣排放而大量產(chǎn)生的一氧化碳是燃氣中毒事件的根源，如采用天燃氣泄漏報警器就能得到及時的警示。 單片機在日用電子產(chǎn)品中的應用越來越廣泛，燃氣泄漏則是人們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｐ枰獪y量和控制的一個問題。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 4 2 天然氣泄露檢測報警系統(tǒng)的方案設計 天然氣 泄漏檢測報警系統(tǒng)不僅能夠檢測環(huán)境中的天然氣濃度，同時具有報警功能 。單片機對該數(shù)字信號進行處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，看是否大于或等于某個預設值 (報警限 )， 當檢測氣體濃度低于設定報警 閾值 的時候，數(shù)碼管顯示器僅僅顯示測得的可燃氣體濃度；當檢測氣體濃度超出設定報警 閾值 時給出聲光報警。 氣敏傳感器及單片機是 燃氣泄漏報警器 的兩大核心，根據(jù)報警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟的氣敏傳感器及單片機芯片是至關(guān)重要的。氣敏傳感器是用來檢測氣體類別、濃度和成分的傳感器。 該設計的天然氣 泄漏報警器 主要應用在廚房中，根據(jù)報警器檢測氣體種類的要求，一般選用接觸燃燒式氣敏傳感器或半導體氣敏傳感器。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質(zhì)時，則傳感器將使催化元件產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的中毒，以致靈敏度很快就喪失。半導體 氣敏傳感器包括用氧化物半導體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器以及用單晶半導體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。而在眾多 半導體氣敏傳感器中，本設計選用 MQ4 型氣敏傳感器，這種型號的傳感器對天然氣有很高的靈敏度對乙醇的靈敏度很低，具有快速反應快速恢復、使用壽命長、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。為了滿足家庭對可燃性易爆氣體安全性要求，同時為了符合時代發(fā)展的潮流，在傳統(tǒng)的天然氣泄漏檢測報警器的基礎(chǔ)上對其的硬件結(jié)構(gòu)上特進行如下設計： 天然氣 泄露檢測報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示，該系統(tǒng)以 STC89C52 單片機為核心， 天然氣 檢測報警系統(tǒng)要完成 天然氣 信號采集處理、顯示和控制報警 3 大功能 。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 6 圖 天然氣泄露檢測報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖 報警器各模塊的功能 （ 1） 電源模塊：提供電源、保護電路、電壓變換、穩(wěn)壓； （ 2） 天然氣 信號采集模塊：實時采集氣體濃度 ； （ 3） A/D 轉(zhuǎn)換模塊：把采集的模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號傳送給單片機； （ 4）聲光報警模塊 ： 當檢測到氣體泄漏值超過報警限時， 發(fā)生報警； （ 5）顯示模塊：顯示氣體濃度和報警限； （ 6） 鍵盤模塊：通過按動上下鍵調(diào)節(jié)報警限； （ 7）語音模塊：向戶主提供語音提醒； 電源 MQ4 傳感器 信號調(diào)試電路 AD轉(zhuǎn)換 52 單 片機 聲光報警 數(shù)碼管顯示 模塊 按鍵輸入 北華大學畢業(yè)設計（論文） 7 3 天然氣泄露報警的硬件部分設計 單片機簡介 本設計采用 STC89C52 單片機作為系統(tǒng)的處理器 , STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。最高運作頻率 35MHz， 6T/12T 可選。在 IO 口方面，通用 I/O 口（ 32 個），復位后： P1/P2/P3 是準雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時， 不必加上拉電阻，當作為 I/O 口用時，要加上拉電阻。 （ 2）存儲器系統(tǒng) ： 8KB 的程序存儲器（ ROM/EPROM/Flash）； 512 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動 8 個 TTL 負載，對端口 P0 寫入 “ 1” 時，可以作為高阻抗輸入 。驗證時，要求接 10K的上拉電阻。當把 P1 口用作輸入口來使用時，因為有內(nèi)部上拉 北華大學畢業(yè)設計（論文） 9 電阻，那些被外部拉低的端口就會輸出電流。 P2 作為輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，那些被外部器件拉低的引腳就會輸出電流。 P3 口的輸出緩沖器可直接驅(qū)動 4 個 TTL 輸入。 RST（ 9 引腳）：復位輸入。DISRTO 位的默認狀態(tài)是復位高電平有效。當 STC89C52 執(zhí)行外部程序存儲器的程序代碼時 ， PSEN 需要在每個機器周期內(nèi)需要被激活兩次，而訪問外部的數(shù)據(jù)存儲器時， 錯誤 !未找到引用源。注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定位 RESET。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別是反向放大器的輸入輸出端。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻的觸發(fā)器，所以說對外部時鐘信號的脈寬沒有任何要求，但必須要保證脈沖 的高低電平所要求的寬度。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 12 表 MQ4 材料組成 圖 MQ4 基本電路 MQ4 基本電路中有 如 公式 ： 部件 材料 1 氣體敏感層 二氧化錫 2 電極 金（ Au） 3 測量電極引線 鉑（ Pt） 4 加熱器 鎳鉻合金（ NiCr） 5 陶瓷管 三氧化二鋁 6 防爆網(wǎng) 100 目雙層不銹鋼（ SUB316） 7 卡環(huán) 鍍鎳銅材（ NiCu） 8 基座 膠木或尼龍 北華大學畢業(yè)設計（論文） 13 ?? 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