【正文】 所識別的數(shù)字信號的時候，需要用到芯片ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過單片機(jī)用軟件產(chǎn)生進(jìn)行其它輸出。初期恢復(fù)時間與元件種類、存放時間和存放環(huán)境狀態(tài)有關(guān)；一般不通電存放時間長,初期恢復(fù)時間亦長，但一般都在5分鐘以內(nèi)。m為氣體的分離度，隨氣體濃度變化而變化。 電源電路的設(shè)計根據(jù)以上所介紹的參數(shù)，本系統(tǒng)所用+5V電源采用7805穩(wěn)壓管，將由變壓器送出來的9V交流電壓變成5V直流電壓。三端穩(wěn)壓器[12]為了使電路能穩(wěn)定工作，在輸入端和輸出端分別接入電容。78XX系列為正電壓輸出，79XX為負(fù)電壓輸出，各自有100mA、。當(dāng)輸入電壓Vi、輸出電流Io或溫度變化時，輸出電壓Vo可保持不變；另外當(dāng)輸出短路，可使輸出電流Io現(xiàn)在為一定值；若集成穩(wěn)壓器過熱，則穩(wěn)壓器停止工作，也避免穩(wěn)壓器遭到損壞。為此，本章將著重介紹硬件電路的設(shè)計以及分析。當(dāng)然，在硬件電路里一些芯片是必不可少的，軟件設(shè)計也需要對芯片進(jìn)行編程序。4　硬件電路設(shè)計與分析每一個設(shè)計都要以一定的知識為基礎(chǔ)，知識的多少在一定程度上決定了設(shè)計出來的東西的好壞程度。當(dāng)電源恢復(fù)時，VPD應(yīng)該保持足夠長的時間（約10ms），以保證振蕩器的起振和達(dá)到穩(wěn)定，然后重新開始正常工作。序返回至少要在執(zhí)行一條指令后才能重新進(jìn)入中斷。若程序全部放在外部ROM中（如對8031），則應(yīng)使EA=0；否則，可令EA=1。只要Vcc上升時間不超過1ms，通過在Vcc和RST引腳之間一個10uF電容，RST和Vss引腳（即地）之間加一個10kΩ的電阻，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即打開電源就可以自動復(fù)位。以下是單片機(jī)的工作方式：單片機(jī)的工作方式包括：復(fù)位方式，程序執(zhí)行方式，單步執(zhí)行方式，掉電、節(jié)電方式以及EEPROM編程和校驗方式。PSEN：此為Program Store Enable的縮寫。當(dāng)問外部存儲器期間，將以1/12 振蕩頻率輸出。（4）控制線（4條）RST：AT89S51的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對芯片用時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機(jī)器周期以上的時間，AT89S51 便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。在訪問片外存儲器時，它輸出高8位地址，即A8～A15。在EPROM編程時，從P0輸入指令字節(jié)，在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)(驗證時，要外接上拉電阻)。XTAL2：在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。（1） 主電源引腳Vss，Vcc，Vss(20腳):接地。3　系統(tǒng)模塊設(shè)計 氣體濃度檢測模塊室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)采用四路巡回檢測的方法，檢測器件采用QMN5型氣體傳感器[6]檢測房間氣體濃度，檢測結(jié)果送入模/數(shù)芯片ADC0809中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。(2)單片機(jī)系統(tǒng)[9]：指按照單片機(jī)的技術(shù)要求和嵌入對象的資源要求而構(gòu)成的基本系統(tǒng),如時鐘電路、復(fù)位電路和擴(kuò)展存儲器等與單片機(jī)構(gòu)成了單片機(jī)系統(tǒng)。通常將滿足海量高速數(shù)值計算的計算機(jī)稱為通用計算機(jī)系統(tǒng)；而把面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機(jī)稱之為嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。 方案的確定 現(xiàn)今半導(dǎo)體氣體傳感器技術(shù)的不斷提高，使得在應(yīng)用此類傳感器時不必采用溫度、濕度補(bǔ)償[8]，極大的簡化了電路和降低了成本。用它做成的報警器完全可以達(dá)到UL2034標(biāo)準(zhǔn)，不需溫、濕度補(bǔ)償。具體電路設(shè)計將在下文中給出。單單采用此種方法并不能更好的提高測量性能，還需要加以軟件補(bǔ)償。根據(jù)對上面設(shè)計系統(tǒng)的分析，我們得到該設(shè)計思想框圖如下圖21所示：信號采集放大信號處理控制系統(tǒng)設(shè)置報警圖21 設(shè)計思想框圖 設(shè)計方案 方案一 采用雙傳感器[4]，采用相互補(bǔ)償?shù)姆椒z測房間氣體濃度，將檢測的到濃度信號送入A/D芯片中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用AT89S51單片機(jī)控制聲音報警以及將氣體傳感器檢測到的濃度值在顯示器顯示出來。（2）依據(jù)上面所說的思路，得到如下一些基本的結(jié)論：①信號采集部分為了能準(zhǔn)確采集到氣體濃度的變化應(yīng)選用半導(dǎo)體氣體傳感器，為使其有效的檢測室內(nèi)氣體濃度，采用電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器；而放大部分使用運放進(jìn)行比例和反相兩級放大。 設(shè)計思路本設(shè)計擬按以下思路展開研究：（1）根據(jù)該設(shè)計要實現(xiàn)的基本功能，設(shè)計大致應(yīng)該分為信號采集放大，信號處理控制，系統(tǒng)設(shè)置報警三個部分。要對程序進(jìn)行多次調(diào)試，分塊編程。設(shè)置報警模塊主要由鍵盤和報警器等組成，這個模塊是對報警煤氣濃度進(jìn)行設(shè)置和濃度過高的時候進(jìn)行報警處理。這也是在設(shè)計過程中需要解決的關(guān)鍵的問題。目前，現(xiàn)有煤氣檢測儀器主要是面對工礦企業(yè)或公共場所的檢測，價格高昂，對家庭也是不適應(yīng)的。 燃?xì)鈭缶鞯暮诵氖菤怏w傳感器，俗稱“電子鼻”。有的報警器可自動開啟排風(fēng)扇，把燃?xì)馀懦鍪彝狻? 本文正是通過分析目前燃?xì)鈭缶鞯默F(xiàn)狀，設(shè)計制作室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)，保障人們的生命財產(chǎn)安全。一氧化碳（CO）為無色、無味、無臭、無刺激氣體，幾乎不溶于水，不易被活性炭吸附。煤氣有毒是因為其中的CO、芳烴等能與人體中的血紅蛋白結(jié)合，造成缺氧，使人昏迷不醒甚至死亡，在低濃度下也能使人頭暈、惡心及虛脫。由于發(fā)生一氧化碳中毒事件的普遍性和隱蔽性，迫切需要一種能夠很好的監(jiān)控室內(nèi)一氧化碳濃度的儀器，并且在一氧化碳濃度過高時能夠采取相關(guān)措施防止火災(zāi)的發(fā)生，保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全。報警器為居民家庭用的燃?xì)鈭缶?，一般安裝在廚房，遇燃?xì)庑孤r，報警器可發(fā)出聲光報警，或同時伴有數(shù)字顯示，同時聯(lián)動外部設(shè)備。 課題研究的目的及意義因此設(shè)計出性能更加可靠，經(jīng)濟(jì)實惠的室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)已成為市場的需要。設(shè)計過程中關(guān)鍵的兩個部分：系統(tǒng)硬件的設(shè)計和控制軟件的編寫。主控模塊由單片機(jī)及其相關(guān)軟件組成，由程序?qū)纹瑱C(jī)進(jìn)行控制?！　　　。?）軟件任務(wù)它的軟件設(shè)計主要包括主程序和中斷處理兩大部分：主程序要完成I/O口，定時器的初始化及對中斷輸入的設(shè)定，然后延時使傳感器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，等待定時器的中斷；中斷處理程序根據(jù)具體情況需要有相應(yīng)的子程序。2　系統(tǒng)方案設(shè)計 設(shè)計要求設(shè)計的監(jiān)測報警系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)如下功能：系統(tǒng)能巡回檢測四個不同位置的煙霧和煤氣濃度，把檢測到的信號送單片機(jī)處理，處理過的數(shù)據(jù)送顯示器顯示和送存儲器保存，在煙霧和煤氣濃度達(dá)到設(shè)置值時系統(tǒng)啟動報警。③系統(tǒng)設(shè)置報警部分是通過預(yù)定控制方式并利用蜂鳴器報警實現(xiàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確操作。③系統(tǒng)設(shè)置報警部分可以考慮采用44鍵盤設(shè)置初始值和蜂鳴器報警。并且主控制芯片采用常規(guī)的ADC0809和單片機(jī)并不支持，且制作硬件極其復(fù)雜，系統(tǒng)整體設(shè)計體積過大、功耗高、成本太高。分析：選用此方法設(shè)計電路不僅解決了溫度、濕度的影響，并且簡化了設(shè)計電路，降低了成本，采用此種方法設(shè)計主體電路。靈敏度較高，穩(wěn)定性較好，響應(yīng)和恢復(fù)時間短。 2Ω)環(huán)境條件：溫度10℃～+50℃,相對濕度≤95%初期穩(wěn)定時間：≤15分鐘響應(yīng)時間：≤10s檢測煤氣濃度范圍：50～20000ppm(3)對一氧化碳反應(yīng)的敏感度[7]： 圖22 系列一氧化碳濃度的條件下RL電壓的振蕩曲線高濕高溫對傳感器的影響：根據(jù)測試結(jié)果表明，此傳感器可承受96%RH相對濕度、70℃的環(huán)境條件，但基電平升高。它是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測方面的應(yīng)用，是典型的嵌入式系統(tǒng)。 (1)單片機(jī)：通常指應(yīng)用系統(tǒng)主處理機(jī)，即所選擇的單片機(jī)器件。本系統(tǒng)由三大部分九個不同電路組成，系統(tǒng)總的結(jié)構(gòu)框圖如下圖24所示：一路傳感器ADC0809二路傳感器 單片機(jī)AT89S51三路傳感器四路傳感器2K存儲器報警器44鍵盤串口通信LCD 5V電源圖24 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1） 信號采集部分：1~4路傳感器電路；2） 信號處理部分：A/D轉(zhuǎn)換電路，2K存儲器電路，LCD顯示電路，串口通信電路，單片機(jī)復(fù)位電路；3） 設(shè)置報警部分：44鍵盤電路，報警器電路。AT89S51引腳圖如圖31所示，下面分別介紹其引腳。它采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)接地。在訪問片外存儲器時，它分時提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)，故這些I/O線有地址線/數(shù)據(jù)線之稱，簡寫為AD0～AD7?！?21～28腳):P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在整個系統(tǒng)中，這8個引腳還具有專門的第二功能。在非訪問外部存儲器期間，ALE 引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來驅(qū)動其他外圍芯片的時鐘輸入。如果是使用AT89S51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機(jī)時，此引腳接成高電平使程序運行時訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)程序指針PC 值超過片內(nèi)程序存儲器地址(如8051/8751/89C51 的PC 超過0FFFH)時，將自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器繼續(xù)運行。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令時，不產(chǎn)生PSEN 信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時，亦不產(chǎn)生PSEN 信號。復(fù)位以后，內(nèi)部各寄存器進(jìn)入下列狀態(tài):PC 0000HACC 00HPSW 00HSP 07HDPTR 0000HP0～P3 FFHIP **000000BIE 0*000000BTMOD 00HTCON 00HTL0 00HTH0 00HTL1 00HTH1 00HSCON 00HSBUF 不定PCON 0***0000B復(fù)位后，程序計數(shù)器PC[15]的值是0000H說明：AT89S51單片機(jī)的程序起始位置是在內(nèi)存的0000H，也就是說程序的第一條指令必須存入內(nèi)存的0000H單元，程序才可能在復(fù)位后，直接運行。所執(zhí)行的程序可以放在內(nèi)部ROM、外部ROM或者同時放在內(nèi)外ROM中。3）單步執(zhí)行方式 單步執(zhí)行方式是使程序的執(zhí)行處在外加脈沖（通常用一個按鍵產(chǎn)生）的控制下，一條指令一條指令地執(zhí)行，即按一次鍵，執(zhí)行一條指令。在中斷服務(wù)程序中要安排這樣的指令：JNB ；若INT0=0，不往下執(zhí)行JB ；若INT0=1，不往下執(zhí)行RETI； 返回主程序執(zhí)行一條指令4）掉電和節(jié)電方式 在掉電方式下，單片機(jī)的耗電降至最小。氣體濃度經(jīng)過鍵盤設(shè)置后送單片機(jī)記錄，在采集到的氣體濃度過大，超過安全值時單片