基于單片機(jī)的甲烷氣體檢測儀設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計-預(yù)覽頁
【正文】 學(xué)氣體傳感器有了試制產(chǎn)品；在工藝方面引入了表面摻雜、表面覆膜以及制作表面催化反應(yīng)層和修隔離層等工藝，使燒結(jié)型元件由廣譜性氣敏發(fā)展成選擇性氣敏；在結(jié)構(gòu)方面研制了補(bǔ)償復(fù)合結(jié)構(gòu)、組合差動結(jié)構(gòu)以及集成化陣列結(jié)構(gòu)；新研究開發(fā)的氣敏材料、石英晶體和有機(jī)半導(dǎo)體等也開始用于氣敏材料；低功耗氣敏元件(如一氧化碳，甲烷等氣敏元件)已從產(chǎn)品研究進(jìn)入中試；國內(nèi)氣敏元件傳感器產(chǎn)量已超過“九五”初期的400萬支。該電路通過MQ4傳感器檢測可燃?xì)怏w并發(fā)出05V的電壓信號并輸入到單片機(jī)內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器采樣模擬量電壓，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過單片機(jī)處理后進(jìn)行顯示。本設(shè)計使用MQ4氣體傳感器，因為它在較寬的濃度范圍內(nèi)對可燃?xì)怏w有良好的靈敏度，對甲烷的靈敏度較高，長壽命、低成本，不需要復(fù)雜的的驅(qū)動電路。MQ4氣體傳感器對甲烷的靈敏度高，對丙烷、丁烷也有較好的靈敏度。在這一塊芯片上集成了一臺微型計算機(jī)的各個主要部分。. 引腳介紹STC90C54AD芯片為40引腳雙列直插式封裝，在40條引腳中，有2條用于電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制引腳，其它為I/O引腳。(3)控制引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/VppRST/VPD:當(dāng)晶體振蕩器正常運(yùn)行時，在此引腳上出現(xiàn)二個機(jī)器周期以上的高電平使單片機(jī)復(fù)位。作為P0口某時送出的信息到底是低8位地址還是傳送的數(shù)據(jù)，需要有一信號同步的進(jìn)行分別。PESN：程序存儲器讀選通信號，低電平有效。外部數(shù)據(jù)存儲器是靠RD及WR信號控制的，PSEN同樣可以驅(qū)動8個LSTTL輸入。(4)輸入輸出引腳：P0口時一個漏極開路型標(biāo)準(zhǔn)雙向I/O口。：P1口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O接口。在對內(nèi)部程序存儲器編程和驗證期間，它接收高8位地址。ADC_CONTR 特殊功能寄存器： A/D 轉(zhuǎn)換控制特殊功能寄存器。 MQ4傳感器MQ4氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。表23 外形和基本結(jié)構(gòu) 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9針狀管腳鍍鎳銅材（NiCu）MQ4氣體傳感器對液化氣、甲烷、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。電路采用交流供電，220V交流電從插頭引入電路，經(jīng)電源變壓器降壓后變?yōu)橹绷鳎捎诓捎玫氖桥詿崾降臍饷羝骷?，直流電壓直接供傳感器MQ4的加熱絲HH工作，加熱絲給傳感器MQ4預(yù)熱一定時間后，才能正常檢測煙霧。當(dāng)驅(qū)動信號為高電平、端接低電平時，才能發(fā)光。當(dāng)電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。其實物圖和引腳圖如圖241所示：圖241 一位數(shù)碼管的原理圖 本實驗的顯示模塊主要由一個4位一體的7段LED數(shù)碼管構(gòu)成，用于顯示測量到的電壓值。采集到的信號通過1k歐姆電阻后送到模擬輸入端，R14用來調(diào)節(jié)輸出信號的大小。具體電路連接方式如圖26所示：圖26 報警部分 按鍵說明單片機(jī)接+5V電源；晶體振蕩器頻率為24MHz，晶振的兩個引腳分別連接在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2端，晶振的兩端再分別連接一個22pF電容后接地；復(fù)位電路經(jīng)電源正極（+5V）接10uF電容后接10k歐姆電阻接地，單片機(jī)復(fù)位端RST接在電容和電阻之間。傳感器是最重要的模塊，用于采集甲烷氣體。 //延時200ms用于AD處理 read()。 //數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù) if((num2)||(num==2)) //檢測數(shù)據(jù)大于或等于3 開定時器0 報警TR0=1。 //關(guān)LED } if(key0==0) //報警按鍵 { delay(20)。 //消抖 if(key1==0) { TR2=0。 //按鍵松手檢測 } } } } 子程序流程圖及代碼. 子程序流程圖YN開始結(jié)束初始化顯示電路序列加電調(diào)A/D轉(zhuǎn)換處理子程序A/D轉(zhuǎn)換允許標(biāo)志位置Y圖32 子程序流程圖. 子程序設(shè)計void init() //CS腳置0,定時器0初始化子函數(shù){ csad=0。 //T0賦初值 TL0=(6553650000)/256。 TL2=(6553650000)/256。 _nop_()。 }void read() //AD讀操作子函數(shù){ P1=0xff。 _nop_()。S1是設(shè)置鍵，S2是數(shù)字鍵加，S3是數(shù)字鍵減，S4為蜂鳴器報警，LED亮。圖44 設(shè)定最低值當(dāng)甲烷氣體濃度不斷升高，顯示數(shù)據(jù)不斷變大。深刻體會了理論聯(lián)系實際的重要性，從老師提出設(shè)計要求到完成設(shè)計報告，不斷的完善自己的設(shè)計和電路。[2]. 劉文濤．單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實例[M]．北京：清華人學(xué)出版社，2005年 [6]. 劉愛華．傳感器原理與應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：人民郵電出版社，2006年四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。 //數(shù)組用于數(shù)碼管顯示09 sbit wr=P3^0。 //位定義 LED sbit beep=P2^1。 //子函數(shù)聲明void start()。t10。} void main() //主函數(shù){ init()。 //讀取AD數(shù)據(jù) num=adval/12。 if(num2) //如果數(shù)據(jù)小于3 關(guān)定時器0 取消報警 { TR0=0。 //消抖 if(key0==0) { TR2=1。 //關(guān)定時器2 beep=0。 //CS腳置0 P2=0x01。 ET0=1。 ET2=1。 //延時一個機(jī)器周期 wr=0。 rd=1。 adval=P1。 aa++。 //蜂鳴器值取反 }}void timer2() interrupt 5 //T2中斷服務(wù)程序{ TF2=0。 if(bb==10) { bb=
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