【正文】 H2S, NO, NH3, PH3 等。 下面對(duì)工業(yè)上常用的幾種氣體傳感器作以簡單介紹。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的氣體傳感器之一。由于這種傳感器電導(dǎo)率高 ,靈敏度和選擇性好 ,因而得到了廣泛的應(yīng)用 ,幾乎打入了石化、環(huán)保、礦業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。 3 接觸燃燒式氣體傳感器 這類傳感器可分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式氣體傳感器。在燃?xì)獗ㄏ孪迌?nèi)輸出為線性、只與燃?xì)鉂舛瘸烧?、溫度和濕度的變化對(duì)其工作狀態(tài)影響很小、選擇性好、反映準(zhǔn)確、精度高、再現(xiàn)性好。高分子氣體傳感器具有對(duì)特定氣體分子靈敏度高 ,選擇性好 ,且結(jié)構(gòu)簡單 ,能在常溫下使用 ,可以彌補(bǔ)其它氣體傳感器的不足。它主要適用于毒性氣體的檢測。應(yīng)用于家庭和生產(chǎn)環(huán)境下的一氧化碳探測裝置 ,適宜于一氧化碳、煤氣 ,液化石油氣等的探測。溫度為 20 攝氏度 ,濕度為 65%,氧氣濃度為 21%,RLl0k,Ro為 1000ppmLPG(液化石油氣 )中氣敏元件電阻 ,Rs 為不同氣體不同濃度下氣敏元件電阻。它一方面接收傳感器檢測到的可燃性氣體濃度所對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào) ,另一方面要對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行處理 ,控制報(bào)警、控制電路進(jìn)行相應(yīng)操作 ,與此同時(shí)判斷是否收到外部中斷請(qǐng)求。 首先 ,可燃性氣體濃度信號(hào)通過 MQ2 氣體傳感器將可燃性氣體濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào) ,經(jīng)過前置放大電路后 ,經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換 ,輸出一個(gè)適合單片機(jī)接收的電壓信號(hào) ,然后 ,送入 STC89C52 中 ,線性化數(shù)據(jù)處理后 ,將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制濃度值。 通過預(yù)設(shè)氣體濃度 ,MQ2 傳感器進(jìn)行檢測氣體濃度 ,假如超過預(yù)設(shè)氣體濃度時(shí) ,將發(fā)出聲音報(bào)警 ,并自動(dòng)啟動(dòng)排氣裝置。在單芯片上 ,擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash,使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 [2]。掉電保護(hù)方式下 ,RAM 內(nèi)容被保存 ,振蕩器被凍結(jié) ,單片機(jī)一切工作停止 ,直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 START??轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。本信號(hào)有時(shí)簡寫為 ST. A、 B、 C??地址線。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路 ,所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供 ,因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志 ,又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 Vref??參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較 ,作為逐次逼近的基準(zhǔn)。 STC89C52 單片機(jī)接口電路如圖 33 所示。為了保證系統(tǒng)能可靠地復(fù)位 ,RST 端上高電平信號(hào)必須有足夠長的時(shí)間。 3 顯示模塊 由 STC89C52 的 32~39 腳以及 21~26 腳構(gòu)成濃度顯示輸出信號(hào)。 聲音報(bào)警電路當(dāng)可燃性氣體濃度超過限定值時(shí) ,揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫報(bào)警。 顯示電路 圖 38 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管由 7 個(gè)發(fā)光二極管組成 ,行成一個(gè)日字形 ,它門可以共陰極 ,也可以共陽極 .通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字 ,其工作原理見圖 39。本設(shè)計(jì)中數(shù)碼管用于顯示當(dāng)前的外界氣體濃度。 圖 310 燈光報(bào)警控制電路 黃燈閃爍時(shí)表示當(dāng)前處于初始化狀態(tài) ,報(bào)警器初始化完成后。 STC89C52FET仿真工具的功能主要是將由 PC機(jī)打印機(jī)接口來的 8位并行數(shù)據(jù)與來自 JTAG接口的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換 ,以實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與 STC89C52 芯片中的 JTAG 接口的通訊。在STC89C52 中 ,可以同時(shí)設(shè)置 4 個(gè)硬件斷點(diǎn) ,它是經(jīng)過 JTAG 接口的傳輸 ,由芯片中的幾組斷點(diǎn)條件寄存器實(shí)現(xiàn)的。在程序的編寫過程中 ,加入了詳細(xì)的文字注釋 ,以便于后期的改進(jìn)與維護(hù)。 圖 41 主程序流程圖 T0 中斷子程序程序初始化后 ,系統(tǒng)進(jìn)入采樣狀態(tài)。流程圖如圖 42 所示。在誤差許可范圍內(nèi) ,根據(jù)標(biāo)定曲線形狀 ,以及單片機(jī)處理能力 ,把曲線分成 8 段 ,對(duì)每小段分別線性化。流程圖如圖44 所示。 圖 47 家用可燃性氣體檢測報(bào)警器仿真圖 系統(tǒng)仿真通過電壓表的電壓輸入表示外部傳感器輸入的電壓 ,并將其進(jìn)行顯示。 仿真圖 3 單片機(jī)煤氣報(bào)警系統(tǒng)仿真圖 3 所示 ,此模塊用于采集傳感器的濃度。調(diào)試的成功與否直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可行性。 當(dāng)硬件設(shè)計(jì)從布線到焊接安裝完成之后 ,就開始進(jìn)入硬件調(diào)試階段 ,調(diào)試大體可以分 為以下幾步。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查 ,以防止電源短路和極性錯(cuò)誤 ,并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線 (地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線 )是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路?？梢?采取檢查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。若有高壓 ,聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí) ,將會(huì)損壞仿真器等 ,有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。 52 系列單片機(jī)的信號(hào)線大體分為讀、寫信號(hào)線、片選信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線、外部程序存貯器讀選通信號(hào) (PSEN)、地址鎖存信號(hào) (ALE)、復(fù)位信號(hào)等幾大類。 執(zhí)行程序后 ,就可以利用示波器觀察芯片的片選信號(hào)引出腳 (用示波器掃描時(shí)間為 1μ s/每 格檔 ),這時(shí)應(yīng)看到周期為數(shù)微秒的負(fù)脈沖波形 ,若看不到則說明譯碼信號(hào)有錯(cuò)誤。 總而言之 ,對(duì)于脈沖觸發(fā)類的信號(hào)我們要用軟件來配合 ,并要把程序編為死循環(huán) ,再利用示波器觀察 。對(duì)應(yīng)進(jìn)行編程調(diào)試時(shí) ,分為兩個(gè)步驟 :第一 ,對(duì)其進(jìn)行初始化 (即寫入命令控制字 ,最好定義為輸出方式 )。由于由于 STC89C52可以擦寫上千次 ,所以在這個(gè)調(diào)試過程中 ,并沒有用仿真器來實(shí)踐 ,而是直接將程序燒寫進(jìn)單片機(jī) 來操作。單一的軟件或是硬件的調(diào)試通過了并不能驗(yàn)證總的方案的可行性。對(duì)調(diào)試過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤要仔細(xì)分析 ,然后不斷更正錯(cuò)誤 ,直至達(dá)到理想效果為止。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素 ,選用 MQ2 氣體傳感器。應(yīng)用程序用C 語言編寫 ,充分利用芯片資源 ,提高了測量精度和代碼執(zhí)行效率 ,減小代碼容量。 本次設(shè)計(jì)的可燃性氣體報(bào)警控制警器靈敏度高 ,在測量范圍內(nèi)具有較理想的特性 ,適用于低流速的可燃性氣體測量。通過幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì) ,我取得了很大的進(jìn)步 ,這與齊老師在生活上、工作上和學(xué)習(xí)上給予我的關(guān)心和幫助是分不開的 ,在此我深表謝意。在此謹(jǐn)向他們表示衷心地感謝 ! 參考文獻(xiàn) [1]王元慶 .新型傳感器原理及應(yīng)用 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021:6769. [2]王幸之等 .AT89 系列單片機(jī)原理與接口 [M].北京 :北京航空航天大學(xué) ,2021:104106. [3]牛德芳 .半導(dǎo)體傳感器原理及應(yīng)用 [M].大連 :大連理工大學(xué)出版社 ,1993:97101. [4]厲玉鳴 .化工儀表及自動(dòng)化 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021:144147. [5]李永生 ,楊莉玲 .半導(dǎo)體氣敏元件的選擇性研究 [J].傳感器技術(shù) .2021,3:13. [6]李忠國 ,陳剛 . 單片機(jī) 應(yīng)用技 能實(shí)訓(xùn) [M]. 北京 : 人民郵 電出版社 ,2021:4952. [7]阮維國 .TGS813 型半導(dǎo)體氣 敏傳感器及其在燃?xì)舛練鈾z測中的應(yīng)用電路[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器 .1998,3:12 [8] 宋浩 , 田豐 . 單 片 機(jī) 原 理 及 應(yīng) 用 [M]. 北京 : 清 華 大 學(xué) 出 版社 ,2021:133136. [9]張保衛(wèi) ,尚家封 ,趙金水 .燃?xì)鈭?bào)警器的分類與選擇 [J].山東消防 ,2021,8:12 [10]羅翼 ,張宏偉 .PIC 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例 [M].北京 :中國電力出版社 ,2021:111121. [11]郝魁紅 ,王化祥 ,何永勃 .TGS813 氣敏元件低溫特性及其非線性分析 [J].電子元件與材料 .2021,233:13. [12]閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 :高等教育出版社 ,1998:123129. [13]堂賢遠(yuǎn) ,劉歧山 .傳感器原理及應(yīng)用 [M].西安 :電子科技大學(xué)出版社 ,. [14]童詩白 ,華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 :高等教育出版社 ,2021:6570. [15] 蔡 可 芬 , 莊 牧 林 . 燃 氣 報(bào) 警 器 質(zhì) 量 分 析 評(píng) 估 [J]. 傳 感 器 技術(shù) .1999,184:22. [16]潘天紅 ,趙德安 ,鄒小波 .氣體傳感器陣列中的信息融合 [J].計(jì)算機(jī)測量與控制 .2021,10:13. [17] Cai Kefen. New Problems of Gas Sensors[J]. Journal of Transducer Technology,1990,6:13 [18]STC89C52 Date Sheet. [EB/OL].////0. /soft/mcu51/html,2021 附錄 A:硬件電路總圖 附錄 B:外文文獻(xiàn)及譯文 STC89C52 Date Sheet Description The STC89C5