【正文】 感謝在硬件及軟件上給 予支持的湖南工學(xué)院電氣與信息工程系，感謝湖南工學(xué)院全體老師，感謝湖南工學(xué)院培養(yǎng)了我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，宋老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。文中對(duì)每個(gè)部分功能、實(shí)現(xiàn)的過(guò)程作了詳細(xì)介紹。其原因主要有晶振不起振（晶振損壞、晶振電路不正常導(dǎo)致晶振信號(hào)太弱等），或腳沒(méi)有接高電平（接地或懸空）等。記錄的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)條件，觀察的現(xiàn)象，測(cè)量的數(shù)據(jù)，波形 和相位關(guān)系等。 調(diào)試中的注意事項(xiàng) 為了保證效果，必須減小測(cè)量誤差 ，提高測(cè)量精度。若顯示不正確，可在顯示子程序相應(yīng)位置設(shè)置斷點(diǎn)調(diào)試檢查。 （ 2）電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤 設(shè)計(jì)錯(cuò)誤自然會(huì)造成與預(yù)想的結(jié)果不一致。不過(guò)，作為一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其運(yùn)行是軟硬件相結(jié)合的，因此，軟硬件的調(diào)試也是不可能絕對(duì)分開(kāi)的，硬件的調(diào)試常常需要利用調(diào)試軟件，軟件的調(diào)試也可能需要通過(guò)對(duì)硬件的測(cè)試和控制來(lái)進(jìn)行。 軟件的設(shè)計(jì)一般原則： （ 1） 軟件在結(jié)構(gòu)上應(yīng)清晰、簡(jiǎn)潔、流程合理。 RST：復(fù)位信號(hào)，高電平有效。 圖 314 AT89S52 的引腳圖 （ 1）信號(hào)引腳介紹（第一功能） ～ ： P0 口 8位雙向輸入輸出口線，完成數(shù)據(jù)的傳送；在構(gòu)造單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)片外總線時(shí)，既作為 8位數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7），又作為地址總線的低 8 位（ A0～A7）分時(shí)使用。 OUTB0— OUTB3： B 組顯示數(shù)據(jù)輸出線。 RL0～ RL7：回復(fù)線，它們是鍵盤(pán)或傳感器的列信號(hào)輸入端。復(fù)位狀態(tài)為： 16 個(gè)字符顯示；編碼掃描鍵盤(pán)， 雙鍵鎖定；程序時(shí)鐘編程為 31。 圖 310 執(zhí)行電路原理圖 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)時(shí)間 ≤ 10mS 頻率范圍 5060Hz 工作溫度 2070℃ 負(fù)載電流安全系數(shù) 阻性負(fù)載取 5060% 感性負(fù)載取 3040% (1) 電路原理圖 圖 311 報(bào)警電路原理圖 (2) 電路工作原理 當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到煤氣泄露時(shí)，單片機(jī)的 端口便輸出一個(gè)低電平 ,使得三極管導(dǎo)通 ,驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管。目前，這種器件已在許多自動(dòng)化控制裝置中取代了電磁式繼電器，而且還廣泛用于電磁繼電器無(wú)法應(yīng)用的領(lǐng)域。 ⑹ 避免腐蝕性氣體及油污染 ,長(zhǎng)期使用時(shí)需防止灰塵堵塞防爆不銹鋼網(wǎng)。 第二：直接從單片機(jī)外部引入時(shí)鐘脈沖信號(hào)。在加電情況下，這個(gè)電路可以使單片機(jī)復(fù)位。 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì) 在編寫(xiě)程序時(shí)，模塊化思想是很有用的，它實(shí)質(zhì)上是把復(fù)雜的大問(wèn)題分解，分為若干獨(dú)立、容易解決的小問(wèn)題，從而達(dá)到解決大問(wèn)題的目的。 方案二：用 LCD 液晶顯示，優(yōu)點(diǎn)是能顯示更多的字符和漢字，有著良好的人機(jī)界面，體積小，功耗極低；缺點(diǎn)是成本高，亮度不高，夜晚不易清晰觀察數(shù)據(jù)。 模擬信號(hào)與 A/D 轉(zhuǎn)換部分 被測(cè)信號(hào)為一路由 QMN5氣敏傳感器測(cè)得的代表煤氣濃度的電壓信號(hào)，經(jīng)放大濾波后輸出在 05V 范圍內(nèi)，對(duì)于 A/D 轉(zhuǎn)換的選擇有以下兩種方案： 方案一：采用帶多路模擬開(kāi)關(guān)功能的芯片 ADC0809,分辨率為 8位，精度稍低，但控制方便且價(jià)格便宜。 圖 21 系統(tǒng)組成框圖 比較上述兩種方案，方案一雖然電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低和易于實(shí)現(xiàn) ,但該系統(tǒng)功能單一 ,只適用于家庭用戶使用而不能用于一個(gè)小區(qū)的監(jiān)控；方案二此系統(tǒng)硬件資源簡(jiǎn)潔、價(jià)格低廉，系統(tǒng)能將復(fù)雜的硬件功能全部采用軟件實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)控制靈活，能很好地滿足本課題的基本要求及其擴(kuò)展要求；且能夠使人在定時(shí) /計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到 鍛煉與提高，故本次設(shè)計(jì)采用方案二。 在系統(tǒng)的開(kāi)始和執(zhí)行過(guò)程 中可以按“ B”鍵來(lái)修改報(bào)警臨界值。 煤氣報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)際功能和基本原理 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 ,人民生活水平的不斷提高 , 使用煤氣的居民越來(lái)越多 ,煤氣安全便應(yīng)運(yùn)而生，煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn) ,確保了人們?cè)谑褂妹簹鈺r(shí)的安全。然而 ,目前在國(guó)內(nèi)煤氣泄漏，引起中毒、爆炸時(shí)有發(fā)生，直接威脅著人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，而智能煤氣泄漏監(jiān)控報(bào)警器，能夠準(zhǔn)確無(wú)誤的檢測(cè)出有沒(méi)有發(fā)生氣體泄漏情況。當(dāng)在空氣中含有可燃、危險(xiǎn)氣體之時(shí)報(bào)警器會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警、并及時(shí)切斷氣源 ,同時(shí)還可啟動(dòng)排氣扇將有毒氣體排出室外 ,因此防悲劇于未然的必要性就變的更重要 ,本課題就是在這種趨勢(shì)下而立項(xiàng)的，利用 AT89S52 單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能煤氣監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，它是以單元為單位，能完成對(duì)整個(gè)小區(qū)的總體監(jiān)控。本系統(tǒng)是針對(duì)小區(qū)整體監(jiān)控的實(shí)際要求完成的，實(shí)現(xiàn)的功能如下： ① 實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣泄漏的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?？梢酝瑫r(shí)修改Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)，也可以單獨(dú)修改，“ A”鍵為運(yùn)行鍵 ,當(dāng)按下“ A”鍵 , 系統(tǒng)則開(kāi)始運(yùn)行。 單元電路的方案論證與比較 單片機(jī)的選擇 本設(shè)計(jì)采用 AT89S52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)， AT89S52 是一種低功耗、高性能的片內(nèi)4kB 快閃可編程 /擦除只讀存儲(chǔ)器 CMOS 微控制器，與 MCS51 微控制器產(chǎn)品系列兼容，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，存儲(chǔ)器可循環(huán)寫(xiě)入 /擦除 1000 次。 方案二：采用芯片 AD574 和多路模擬開(kāi)關(guān) CC4051,CC4051 完成多路煤氣濃度的切換功能， AD574 進(jìn)行模擬數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，分辨率為 12位，精度較高，但控制很麻煩且硬件資源較貴?；谏鲜隹紤]，所以我們選擇方案一。在進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，也是可以采用這種思想的，即把整個(gè)電路構(gòu)想分為若干功能塊，然后再用較簡(jiǎn)單的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能塊。在加電開(kāi)機(jī)時(shí)， RST 上的電壓從 Vcc逐漸下降， RST 引腳的電位是Vcc 與電容電壓的差， RST上的電壓必須保證在斯密特觸發(fā)器的閥值電壓以上足夠長(zhǎng)時(shí)間，以滿足復(fù)位操作的要求。 （ 3）時(shí)鐘電路的要求 為了保證單片機(jī)同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。 (2) 檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 電路原理圖如圖 37所示，由于系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性、精確性和可靠性要求非常高，系 統(tǒng)采用單片機(jī)作為現(xiàn)場(chǎng)控制器，完成對(duì)煤氣濃度信號(hào)的采集、運(yùn)算、控制。例如，計(jì)算機(jī)終端接口電路、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的終端裝置、數(shù)字程控裝置、測(cè)量?jī)x表中的微電機(jī)控制、各種調(diào)溫裝置、自動(dòng)售貨機(jī)、貨幣兌換機(jī)、交通信號(hào)燈開(kāi)關(guān)以及一些耐潮濕、耐腐蝕、易燃易爆的場(chǎng)合，均宜使用固態(tài)繼電器作為開(kāi)關(guān)器件。改變高電平與低電平出現(xiàn)的頻率，即可以讓蜂鳴器發(fā)出音樂(lè)以及讓發(fā)光二極管閃爍，此種設(shè)計(jì)更加增強(qiáng)了報(bào)警的警覺(jué)效果。 CS：片選輸入端，低電平有效。 SHIFT：移位信號(hào)輸入端，高電平有效。 兩組數(shù)據(jù)輸出線可獨(dú)立使用也可合并使用，當(dāng)合并使用時(shí) OUTA0 為最高位，OUTB0 為最低位。 ～ ： P1 口 8位雙向輸入輸出口線，完成數(shù)據(jù)的傳送；在單片機(jī)處于編程工作方式時(shí)，由它輸入存 儲(chǔ)器單元地址的低 8位。但有效的高電平信號(hào)必須維持兩個(gè)機(jī)器周期以上，用以完成單片機(jī)復(fù)位初始化操作。 （ 2） 各功能子程序應(yīng)實(shí)現(xiàn)模塊化、子程序化，以便于調(diào)試、連接、移植和修改。對(duì)于硬件 ,我們?cè)诜桨傅拇_定和實(shí)施時(shí)，首先考慮對(duì)于不同的功能模塊具體采用的接口方式、接口芯片及驅(qū)動(dòng)電路 ,要做的工作主要是查閱資料，由于單片機(jī)外圍接口電路可借鑒的資料十分豐富，因此在電路設(shè)計(jì)時(shí)，如果能清楚的了 解參考資料的設(shè)計(jì)意圖、設(shè)計(jì)要點(diǎn)，應(yīng)該說(shuō)原理上的錯(cuò)誤一般不會(huì)出現(xiàn)。原因是對(duì)電路要求沒(méi)有吃透，或者是對(duì)所用器件的原理沒(méi)有完全掌握。然后修改計(jì)時(shí)緩沖區(qū)內(nèi)容，調(diào)用拆字程序，調(diào)試顯示模塊。為此，需注意以下幾點(diǎn)：調(diào)試結(jié)果是否正確，很大程度受測(cè)量正確與否和測(cè)量精度的影響。只有有了大量的可靠實(shí)驗(yàn)記錄并與理論結(jié)果加以比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，完善設(shè)計(jì)方案。 (2) 系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。整個(gè)系統(tǒng)的核心 是進(jìn)行濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)滿足了課題所有要求。一個(gè)多月來(lái)，宋教授不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向宋老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有幫助過(guò)我的人們。雖說(shuō)這些網(wǎng)站都是些不起眼的小網(wǎng)站，可正是它們無(wú)償?shù)叵蛭覀兲峁┝舜罅康恼撐乃{(lán)本，保證了貧窮的我們也能得到所需要的參考資料。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括氣敏傳感器檢測(cè)及放大電路， A/D轉(zhuǎn)換模塊，執(zhí)行控制模塊，聲光報(bào)警模塊，鍵盤(pán)顯示模塊五個(gè)