【正文】 實(shí)現(xiàn)的功能是通過MQ4氣體傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)空氣中的甲烷（燃?xì)獾闹饕煞郑舛?，并利用紅外遙控器設(shè)定檢測(cè)濃度的上下限值，當(dāng)濃度達(dá)到或超過設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行語音報(bào)警并在LCD液晶屏上顯示當(dāng)前濃度，即實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)庑孤兜臋z測(cè)及安全報(bào)警功能。及時(shí)、有效的對(duì)泄露情況作出預(yù)警，可以很大程度的減少此類事故的發(fā)生。經(jīng)過多次試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合設(shè)計(jì)要求，各個(gè)模塊性能穩(wěn)定，運(yùn)行正常。 LCD目 錄1緒論 1 1 研究?jī)?nèi)容及方法 22 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及原理概述 3 3 33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 5 STC12C5A60S2單片機(jī)引腳及功能介紹 5 單片機(jī)最小系統(tǒng) 7 8 MQ4氣體傳感器 8 A/D轉(zhuǎn)換 9 傳感器模塊電路設(shè)計(jì) 10 11 12864LCD液晶顯示屏 11 顯示模塊電路設(shè)計(jì) 12 13 ISD4004語音芯片 13 語音模塊電路設(shè)計(jì) 15 15 HS0038紅外接收頭 15 紅外線模塊電路設(shè)計(jì) 16 18 18 19 顯示模塊調(diào)試分析 19 20 紅外遙控模塊調(diào)試分析 215 結(jié)論 23 23 傳感器模塊功能實(shí)現(xiàn) 23 語音模塊功能實(shí)現(xiàn) 24 總結(jié) 26參考文獻(xiàn) 28致 謝 30附錄一 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 31附錄二 系統(tǒng)原理圖 40優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)1緒論伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的燃料正在逐步退出人們的生活，罐裝燃?xì)庖约肮艿廊細(xì)庖呀?jīng)成為我國居民的主要燃料之一。但如果發(fā)生泄漏，致使空氣中天然氣的狀態(tài)處于高濃度時(shí)，空氣中的氧氣濃度不足以維持正常的生命活動(dòng)，同樣會(huì)導(dǎo)致人的死亡。2008年11月17日，大連甘井子區(qū)一棟6層家屬樓因燃?xì)庑孤┌l(fā)生爆炸，導(dǎo)致樓板坍塌，9人死亡，1人重傷。 研究?jī)?nèi)容及方法燃?xì)庑孤稒z測(cè)裝置的研究最早始于日本。此次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是制作出一種以性能、參數(shù)穩(wěn)定的氣體傳感器作為探測(cè)工具并使用AT89S52單片機(jī)進(jìn)行控制的燃?xì)庑孤z測(cè)及控制裝置。由此概括出本文的主要組織結(jié)構(gòu)：緒論。硬件設(shè)計(jì)。介紹了裝置軟件設(shè)計(jì)的整體思路，并對(duì)每個(gè)模塊的核心程序進(jìn)行了分析。燃?xì)馐且环N方綠色、經(jīng)濟(jì)的燃料，給人們的生活帶來了極大的方便，但由此引發(fā)的事故也是層出不窮。根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將系統(tǒng)分為單片機(jī)控制模塊、傳感器檢測(cè)模塊、語音報(bào)警模塊、液晶顯示模塊、以及紅外線遙控模塊。在一塊STC12C5A60S2芯片上集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)所需要的全部主要部分，包括：CPU、存儲(chǔ)器、可編程I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口等。STC12C5A60S2芯片為雙列直插封裝的8位微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。RST（9引腳）復(fù)位輸入。當(dāng)用作輸出口時(shí)，能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（）。當(dāng)FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到泄漏的燃?xì)鈺r(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中燃?xì)鉂舛鹊脑黾佣龃?，此時(shí)只需簡(jiǎn)單的電路就可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與燃?xì)鉂舛认鄬?duì)應(yīng)的輸出信號(hào)[9]。圖32 MQ4氣體傳感器結(jié)構(gòu)圖表33 MQ4氣體傳感器各部分說明表部件材料1氣體敏感層二氧化錫2電極金（Au）3測(cè)量電極引線鉑（Pt）4加熱器鎳洛合金（NiCr）5陶瓷管三氧化二鋁（AL2O3）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 A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換即將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，只有經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)才能進(jìn)行下一步的處理。A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)包括：[2]1）分辨率：指A/D轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸入\輸出量，如8位、10位、12位、16位等，位數(shù)越高，分辨率越高。 傳感器模塊電路設(shè)計(jì)燃?xì)庑盘?hào)采集模塊選用MQ4傳感器作為信號(hào)采集器件，傳感器的第4管腳與電源正極（+5V）相連，第6管腳與地連接。圖3412864的外觀尺寸圖12864LCD液晶顯示屏下方可引出20條引腳，外部尺寸為93*70*，視域尺寸為73*39mm，如圖34。該芯片采用CMOS技術(shù)，在一片芯片中集成了防混淆濾波器、音頻放大器、振蕩器、平滑濾波器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。ISD4004芯片有28個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝，各引腳功能如表36引腳號(hào)引腳名稱引腳功能說明1SS（片選）次引腳為低電平,當(dāng)向芯片發(fā)送指令時(shí)，兩條指令之間為高電平2MOSI（串行輸入）控制器在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)送入該引腳,以供芯片輸入3MOSO（串行輸出）未選中該引腳時(shí),該引腳呈現(xiàn)高阻態(tài)4Vssd（地線）510/15NC空腳11/12/23Vssa（電源）13AND OUT(音頻輸出)為揚(yáng)聲器提供音頻輸出,可以驅(qū)動(dòng) 5KΩ的負(fù)載14AMCAP(自動(dòng)靜噪)當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí),自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰弱,這樣有助于養(yǎng)活無信號(hào) (靜音)時(shí)的噪聲，當(dāng)接 Vcca 時(shí)則禁止自動(dòng)靜噪16ANA IN(反相模擬輸入)當(dāng)差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，該引腳時(shí)錄音信號(hào)的反相輸入端，信號(hào)通過耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值 16mV 17ANA IN+（同相模擬輸入)單端輸入時(shí)，信號(hào)由耦合電容輸 入,最大幅度為峰峰值 32mV,差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，信號(hào)最大幅度為峰峰值 16mV18Vcca（電源）1922NC空腳23Vssa（地線）24RAC（行地址時(shí)鐘）漏極開路輸出，每個(gè)行地址時(shí)鐘周期表示存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行。圖36 語音模塊電路連接 紅外線遙控模塊 HS0038紅外接收頭HS0038是一種性能可靠且價(jià)格便宜的紅外線接收頭，主要用于紅外遙控接收方面，工作周期約26μs。在使用過程中，當(dāng)按下遙控器上相應(yīng)的按鍵，遙控器內(nèi)部的紅外發(fā)射管會(huì)發(fā)出與之相對(duì)應(yīng)的紅外信號(hào)。單片機(jī)紅外接收頭遙控信號(hào)發(fā)射發(fā)送紅外信號(hào) 接收、解調(diào)紅外信號(hào) 解碼 圖38 紅外遙控模塊原理圖紅外信號(hào)的發(fā)射和接收之間存在多種通訊協(xié)議，不同的通訊協(xié)議有不同的編編碼、解解碼的方法。通過計(jì)算中斷的間隔時(shí)間，將前導(dǎo)碼、二進(jìn)制區(qū)分開來圖39紅外接收電路連接 軟件設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如下：圖41 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖由上圖可知，總流程是由各個(gè)子模塊組成的，在調(diào)試程序的過程中可先調(diào)試各個(gè)子模塊，在進(jìn)行整體調(diào)試。 顯示模塊調(diào)試分析LCD112864顯示液晶有其特定的工作原理，欲使其正常的工作就必須要對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的操作，在12864的顯示中必不可少的要用的的程序有11條控制指令，如下表所示：表41 12864常用指令序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清除顯示00000000012地址歸位000000001X3顯示狀態(tài)開/關(guān)0000001DCB4進(jìn)入點(diǎn)設(shè)定000000O1I/DS5游標(biāo)或顯示移位控制000001S/CR/LXX6功能設(shè)定00001DLXREXX7設(shè)定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC08設(shè)定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC09讀取忙標(biāo)志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC010寫數(shù)據(jù)RAM1011讀出RAM的值1112864液晶顯示模塊是一種慢顯示器件，在執(zhí)行每一條指令之間，都要進(jìn)行忙檢測(cè)，即確保模塊的忙標(biāo)志位是低電平，若忙標(biāo)志為是高電平，則12864不接受任何數(shù)據(jù)或者命令。在程序執(zhí)行過程中，按下錄音鍵將以上幾種聲音通過麥克風(fēng)錄進(jìn)模塊并存儲(chǔ)?？紤]到安全性和操作的方便性，測(cè)試過程中以打火機(jī)中的氣體代替家用燃?xì)膺M(jìn)行檢測(cè)，同樣能到達(dá)測(cè)試要求。圖52燃?xì)鉂舛瘸瑯?biāo)（語音報(bào)警）點(diǎn)燃打火機(jī)將火吹滅并持續(xù)按住開關(guān)，使打火機(jī)中的氣體保持泄露狀態(tài)，將打火機(jī)移置傳感器旁，傳感器會(huì)檢測(cè)到泄露的燃?xì)?，并在液晶顯示屏上顯示燃?xì)鉂舛壬仙倪^程，當(dāng)達(dá)到150ppm時(shí)開始進(jìn)行語音報(bào)警。 圖54中，由于設(shè)定值超過規(guī)定的范圍，液晶顯示屏上會(huì)顯示“輸入錯(cuò)誤，請(qǐng)重新輸入”，揚(yáng)聲器也會(huì)發(fā)出“輸入錯(cuò)誤，請(qǐng)重新輸入”的聲音。作為西氣東輸?shù)钠瘘c(diǎn)，新疆為全國多個(gè)城市提供了綠色、方便的天然氣。裝置的工作過程從傳感器檢測(cè)到泄露的燃?xì)忾_始，當(dāng)所泄露的燃?xì)鉂舛冗_(dá)到或超過設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)控制液晶顯示屏顯示當(dāng)前濃度值并發(fā)出語音報(bào)警。選擇了AT89S52單片機(jī)作為主控制器簡(jiǎn)化了電路同時(shí)也提高了整個(gè)裝置的抗干擾能力。3)在電源的設(shè)計(jì)和選擇方面沒有考慮到斷電的情況，一旦斷電裝置就無法工作。在這最后一年中充滿了就業(yè)的喧囂與煩惱，深深體會(huì)到找工作的不易于苦悶，然而這一切都在論文的寫作過程中慢慢平靜下來。同時(shí)也要感謝與我一同度過大學(xué)四年學(xué)習(xí)生活的同學(xué)們，無論在學(xué)習(xí)上還是生活上，是他們讓我的生活更加豐富多彩。 //錄音按鍵void Time_Init(void)。 //濃度報(bào)警unsigned char idata LCD_buffer[16]。 //記錄按鍵次數(shù)unsigned char idata ADC_Read_Time = 0。 //刷新數(shù)字標(biāo)志位 extern bit IR_ProcessOK。 //存放接受到的原始數(shù)據(jù)void main(){ LCD_Init()。 //初始化定時(shí)器 InitADC()。ADC_Set_Value,1)。 while(1) { if(ADC_Read_Flag) //隔一段時(shí)間進(jìn)行AD采樣,并顯示 { ADC_Read_Flag = 0。 } else //如果讀取AD值小于設(shè)定的報(bào)警值 { LCD_Write_String(2,0, 監(jiān)測(cè)情況:OK! )。 if(Flash_Number_Counter == 0) //第一次輸入時(shí)清空第三行內(nèi)容 { LCD_Write_String(2,0, )。 //停止定時(shí)器1 Judge_Keypad()。// }// } }}/* 函數(shù)功能: 定時(shí)器0初始化 函數(shù)返回值: 無 函數(shù)接口: 直接調(diào)用 編寫日期: 2013年5月11日*/void Time_Init(void)//定時(shí)器0初始化{ TMOD = 0x12。 //重載值 TL0 = 0x00。 TR1 = 1。 //開總中斷}/* 函數(shù)功能: 定時(shí)器0中斷服務(wù) 函數(shù)返回值: 無 函數(shù)接口: 直接調(diào)用 編寫日期: 2013年5月11日*/void Time0_ser(void) interrupt 1 using 1{ IRtime++。 if(ADC_Read_Time == 10) //如果時(shí)間到達(dá)50*10=500ms則讀取AD { ADC_Read_Time = 0。 //是否開始處理標(biāo)志位 if(startFlag) { if(IRtime 63 amp。//存儲(chǔ)每個(gè)電平的持續(xù)時(shí)間，用于以后判斷是0還是1 IRtime = 0。 } } else { IRtime = 0。 //mult為乘法冪 switch(IRcord[2]) //判斷碼值的第三位,碼值是事先通過測(cè)試得到的 { case 0x16:LCD_Write_String(2,PressTimes++,0)。SetValue[PressTimes] = 1。break。 case 0x08:LCD_Write_String(2,PressTimes++,4)。SetValue[PressTimes] = 5。break。 case 0x52:LCD_Write_String(2,PressTimes++,8)。Se