【正文】 .............................................. 16 MQ2的管腳連接 ............................................................................................... 16 MQ2管腳介紹 ................................................................................................... 17 傳感器靈敏度特性 ............................................................................................. 18 4 軟件系統(tǒng)設計 ............................................................................19 單片機流程圖 .................................................................................................................... 19 主程序清單 ....................................................................................................................... 20 1602 頭文件 ............................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。通過對偏差信號的處理獲得控制信號，發(fā)生報警信號，煤氣濃度對應 的 模擬量利用 A/D 轉換為數字量，并加入了鍵盤輸入控制報警上限， 從而實現(xiàn)對家用煤氣漏氣的監(jiān)控。 煤氣濃度 1 引言 課題研究的背景 隨著我國燃氣的變革及西氣東輸工程的進行，煤氣或天燃氣已成為多數家庭的燃料。人呆在煤氣泄漏的空間內，甲烷的不完全燃燒可能會生成一氧化碳，人體吸入有毒氣體一氧化碳后，一氧化碳將會迅速與血液中的紅細胞結合導致人體中毒昏迷，如果長時間吸入泄露的煤氣甚至會發(fā)生中毒死亡。 2021年 35月份，南匯區(qū)發(fā)生了 2起非職業(yè)性一氧化碳中毒事件。僅以用于安 全保護家用燃氣泄漏報警器為例，日本早在 1980 年 1月開始實行安裝城市煤氣、液化石油氣報警器法規(guī)， 1986年 5月日本通產省又實施了安全器具普及促進基本方針。氣體檢 測技術與計算機技術相結合，實現(xiàn)了智能化、多功能化。 總的看來，我國氣敏元件傳感器及其 應用技術有了較快進展，但與國外先進水平仍有較大的差距，主要是產品制造技術、產業(yè)化及應用等方面的差距，與日本比較仍要落后 10 年 。 2 方案選擇與論 證 6 系統(tǒng)方案選擇 方案一，通過傳感器感受到可燃性氣體，降低自身的阻值，來增大電流，并且驅動蜂鳴器報警。 綜合考慮，由于使用單片機設計靈活性更強、用途更寬廣，所以本設計采用方案三。 系統(tǒng) 總體 框架 單片機控制系統(tǒng)由于系統(tǒng)對實時性、精確性和可靠性要求非常高，系統(tǒng)采用單片機作為現(xiàn)場控制器，完成對煤氣濃度信號采集、運算、控制 LCD顯示濃度數據。功能實現(xiàn)系統(tǒng)模塊，由 A/D轉換電路、信號處理電 路、 液晶顯示模塊 、 聲光 報警電路 和傳感器 組成。復位電路防止系統(tǒng)死機，保證程序正常運行 ；時鐘電路產生時鐘周期驅動芯片 [5]。 12345678REST9RXD/10TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17XTAL118XTAL019GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp313233343536373839VCC40U7AT89S51REF+1ANLG IN2REF3GND4CS5DO6I/O CLK7VCC8U8TLC549ID2 x 16 Liquid Crystal Display1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16U6TC1602123456789R7Res PackVCC12Y3XTALGNDC830PC930PGNDGNDVCCVCCP34P33P35P23 P22P33 VCCKEY1SWPBKEY2SWPBP22P23GNDVCC VCCGNDP34P35P36P37P10 P11 P12P10P11P1210KR1310KR1410KR11D17LED0D18LED01KR101KR9P27Q32N39041KR15P27LS3SpeakerVCCGND123456MQ1Header 3X2GNDVCC1KR1210KR810UFC7VCCRESTS10SWPBGND 9 圖 33 89S51 各個引腳 控制器部分采用了 美國 ATMEL公司的 AT89S51單片機， AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4K 的可編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 8051指令系統(tǒng)及引腳。 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 4k可反復擦寫 (1000次） ISP Flash ROM 32個雙向 I/O口 2個 16位可編程定時 /計數器 時鐘頻率 033MHz 全雙工 UART串行中斷口線 128x8bit內部 RAM 6個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 三級程序加密鎖 看門狗（ WDT）電路 軟件設置空閑和省電功能 靈活的 ISP字節(jié)和分頁編程 雙數據寄存器指針 表 31 主要功能 表 特性 在本設計中， P0接 上拉電阻， 對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 10 圖 34 89S51 最小系統(tǒng) 復位電路 系統(tǒng)復位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，它將 使整個控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下，也就是單片機的片內電路初始化，使單片機從一種確定的初態(tài)開始運行。工作期間，按下S6， C5 放電 。本次設計用的是內部時鐘方式：單片機 AT89S51內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，輸 入端為芯片引腳 XTAL0，輸出端為引腳 XTAL1；這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。人機對話方面，可以通過鍵盤來調節(jié)設置值，并且查看現(xiàn)場測試值 [10]。 ，典型功耗值為 6mW。 圖 38 工作時序圖 13 TLC549有片內系統(tǒng)時鐘，該時鐘與 I/O CLOCK是獨立工作的，無須特殊的速度或相位匹配。 一組通常 的控制時序為： (1)將 CS 置低。保持功能將持續(xù) 4 個內部時鐘周期，然后開始進行 32 個內部時鐘周期的 A/D 轉換。 若要在特定的時刻采樣模擬信號，應使第 8 個 I/O CLOCK 時鐘的下降沿與該時刻對應，因為芯片雖在第 4 個 I/O CLOCK 時鐘下降沿開始采樣，卻在第 8 個 I/O CLOCK 的下降沿開始保存。當 RS和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 RW為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW為低電平時可以寫入數據； 第 6腳： EN 端為使能端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令； 第 7～ 14腳： D0～ D7 為 8位雙向數據線； 第 15～ 16腳： 背光電源腳。當按 KEY1 時， ，單片機會 自行判斷程序的設 置值并且在屏幕上顯示出來； KEY2 同理。用聲音或是燈光報警時，連續(xù)的聲響或常亮的燈光往往不易被人們的警覺，只有斷續(xù)的聲音或山所的燈光才能取得最佳的報警效果。 圖 312 聲光報警電路 氣體傳感器 信號采集模塊 MQ2 的管腳連接 MQ2 的 1 腳和 3 腳、 4腳和 6 腳是信號傳輸腳； 2腳和 5 腳是用于提供加熱電流的；傳感器檢測到氣體， 電阻隨燃氣濃度而變化 ，它的負載也隨之發(fā)生改變，電壓改變的模擬信號被傳到 TLC549 的 ANLG IN管腳，然后 A\D 轉換器將模擬信號轉換成數字信號，再傳給 51單片機進行處理并顯示 [7]。測量電路如圖 315所示。 圖 316 MQ2 型氣敏元件的靈敏度特性 如圖 317給出了 MQ2型氣敏元件的溫濕度特性。因此，在使用此類型氣敏元件時，靈敏度的調整是很重要的。主程序流程圖如圖 41 所示。 uint dat1=600。//TLC1549 片選控制線 sbit key1=P2^3。 sbit led2=P2^6。 } dat1++。 } if(dat1999) dat1=999。 } //A/D 轉換程序 ,讀取 AD 轉換后的數據 //個位存在 34H，十位 33H，百位 32H，千位 31H void star_ad() { unsigned char i。選擇 AD 芯片 delay_3us()。i++) { j=1。 } clk_tlc1549=1。 Getxy(0,0)。 write_Data(39。o39。)。 write_Data(39。c39。)。 write_Data(39。:39。 write_Data(number[(temp2%100)/10])。%39。M39。)。 24 write_Data(39。a39。)。 write_Data(39。:39。 write_Data(0x2e)。)。 } else { led1=1。 speak=0。 led2=1。)。 write_Data(39。s39。)。 write_Data(39。 39。)。 write_Data(39。i39。)。 delay_ms(1000)。 while(1) { star_ad()。 display()。 void write_(uchar ) { rw=0。 En=0。 P0=。 Rs=1。 27 Rs=1。 delay_ms(1)。 _nop_()。 delay_ms(5)。 delay_ms(5)。 if(y==1) write_(x0x40)。j14。 } Getxy(8,1)。 39。本論文只是我的一個初步構想方案，硬件和軟件部分將在今后的工作中逐步完善。 [4]晃陽：單片機 MCS51 原理及應用開發(fā)教程 [M],清華大學出版社 ： 376385。 [8]MQ2傳感器的應用說明說，根本特殊化學株式會社 。ller. CMOS multichannel singlechip receivers for multigigabit optical data munications [M]. Springer,2021 30 附錄 1 歡迎畫面 31 進行報警 32 濃度正常 33 附錄 2 實物照片： 34 35 The Household Gas Alarm Based on AT89S51 Li Zhou Nanjing university of Science am