【正文】 首先要感謝 輔導(dǎo) 老師耐心、認真的指導(dǎo)。 在做的時候，我遇到了問題：采用獨立式鍵盤，鍵盤做了 2個，第一個發(fā)生異常情況。 （充實一點） （ 1） 設(shè)計實現(xiàn)情況與改進方案 實現(xiàn)情況 ： 本次設(shè)計基本完成了任務(wù)目標的所有要求，而且在功能和性能上有所擴展。 （ 4）雙擊 AT89C51單片機在 Program File處打開 Keil軟件調(diào)試生產(chǎn)的 HEX文件添加到單片機中 。 調(diào)試過程如下： （ 1）先建立一個工程目錄，取個工程名字保存，然后選擇一個單片機芯片 AT89C51。它的內(nèi)建增益為 20，透過 pin 1 和 pin8腳位間電容的搭配，增益最高可 達 200。 電源 模塊的設(shè)計 電源必須提供穩(wěn)定的電源，不能有太大的紋波，電源須提供恒定電壓和足夠的電流。顯示數(shù)字對應(yīng)的二進制電平信號如表 1所示。這樣就可以控制在哪一個位上面顯示什么樣的數(shù)了。這種方法的優(yōu)點是占用 CPU時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。 鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。 靈敏度 靈敏度是指傳感器輸出變化量與被測輸入變化量之比，主要依賴于傳感器結(jié)構(gòu)所使用的技術(shù)。其中，將氣體轉(zhuǎn)化為電量的氣體電壓轉(zhuǎn)換由氣敏傳感器 氣敏電阻實現(xiàn)，小信號放大由橋式放大電路實現(xiàn)， A/D轉(zhuǎn)換選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809，將采集到的氣體濃度模擬信號轉(zhuǎn)換為 AT89C51能夠處理的二進制數(shù)字信號。與其他類型的瓦 斯傳感器相比，其優(yōu)點是在測爆炸范圍內(nèi)的可燃性氣體精度高，受背景氣體、濕度、氣壓影響小，輸出信號大，成本底，制作方便。間歇模式是由軟件來設(shè)置的 , 當外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時 , CPU可根據(jù)工作情況適時地進入睡眠狀態(tài) , 內(nèi)部 RAM和所有特殊的寄存器值將保持不變。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積 , 增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。 3 系統(tǒng)的 硬件設(shè)計 本系統(tǒng)的基本組成單元包括：主控單元、氣體采樣單元、單片機控制單元、調(diào)節(jié)執(zhí)行單元、電源、報警單元六部分，本章將逐一進行介紹。用單片機完全可以取代了方案一的 FPGA的功能，使整體的價格大幅度的下降，具有很高的實際開發(fā)價值。 F P G A晶 振報 警 模 塊數(shù) 碼 管 顯 示氣 敏 傳 感 器 放 大 電 路A D C 0 8 0 9復(fù) 位 電 路電 源 電 路 按 鍵 電 路控 制 閥 電 路 圖 1 方案一 總體框圖 方案一總體框圖如圖 1所示。 課題研究的總體解決方 案 本論文中設(shè)計的瓦斯自動報警系統(tǒng)采用 AT89C51 作為單片機進行控制，傳感信號由氣敏電阻和放大器轉(zhuǎn)換成電信號，由 ADC0809 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，監(jiān)測電路可靠工作，氣體設(shè)定采用按鍵移位式設(shè)定方法，使電路結(jié)構(gòu)簡單，氣體檢測儀表的功能主要是指所測氣體濃度值、報警點的設(shè)置，聲光報警，開機指示，電池欠壓指示等。 （ 3） 氣體儀表的智能化儀表的智能化是當今電子產(chǎn)品的發(fā)展方向?？杀詺怏w壓力增高，使其分子間距更為接近，碰撞幾率增高。因此煤層瓦斯?jié)舛鹊拇笮≈苯佑绊懨旱V的設(shè)計、建設(shè)、安全生產(chǎn)及經(jīng)濟利益。 Gas gas detection。 I 基于單片機的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng) 的硬件設(shè)計 電子信息工程專業(yè) ［摘 要］ 本文概述了瓦斯監(jiān)控器的現(xiàn)狀及其基本原理，主要論述了利用單片機實現(xiàn)瓦斯監(jiān)控器的設(shè)計與實現(xiàn)方法。 Angry quick sensor。我國一 些煤礦由于瓦斯預(yù)測不準，造成礦井投產(chǎn)后事故頻繁發(fā)生。 國內(nèi)外氣體檢測 監(jiān)控 系統(tǒng) 研究現(xiàn)狀 氣體檢測 監(jiān)控系統(tǒng) 是工礦企業(yè)、社會公用事業(yè)、環(huán)境保護等領(lǐng)域必備的安全設(shè)備。目前技術(shù)水平較高的“智能化”，即程序化功能是指：自動校正 和 可燃氣的對比參數(shù)。軟件算法采用設(shè)定值和測量值比較的算法，并采用中斷程序，以及時中斷主程序，實現(xiàn)按鍵控制。本系統(tǒng)基于 FPGA，充分利用了它的功能，是一個效率比較高的設(shè)計方案，從框圖可以看出系統(tǒng)的核心處理模塊幾乎全是要經(jīng)過 FPGA。氣敏傳感器的電路的處理使其精度可能受到周圍的環(huán)境的影響比較大，方 案一也是一樣。 5 主控單元 的設(shè)計 主控單元如圖 3 所示。只要程序長度小于 4k, 四個 I/O口全部提供給用戶。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復(fù)位。 電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器是通過檢測氣敏元件隨氣體含量的變化情況而工作的。 圖 4 氣體采樣單元 氣敏傳感器采用 MQ7型。大多數(shù)氣體傳感器的設(shè)計原理都采用生物化學(xué)、電化學(xué)、 物理和光學(xué)。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件編碼器實現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤；而靠軟件編程來識別的稱為非編碼鍵盤；在單片機組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤。缺點是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。 圖 6 顯示電路 數(shù)碼管原理： 7 段數(shù)碼管是由 7 個獨立的二極管采用共陰或共陽的方法連接而成。 表 1 顯示數(shù)字對應(yīng)的二進制電平信號 顯示 數(shù)字 a b c d e f g 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 1 0 1 1 0 1 3 1 1 1 1 0 0 1 4 0 1 1 0 0 1 1 5 1 0 1 1 0 1 1 6 0 0 1 1 1 1 1 7 1 1 1 0 0 0 0 8 1 1 1 1 1 1 1 9 0 0 0 1 1 0 1 然而，在實際的電路設(shè)計中，由處理器完成譯碼功能再輸出一個 7位的二進制信號是非常浪費空間和影響效率的。另外系統(tǒng)里面既有數(shù)字電路也有模擬電路，所以如果電源性能不佳，造成的后果不堪設(shè)想。 LM386可使用電池為供應(yīng)電源，輸入電壓范圍可由 4V~12V，無作動時僅消耗 4mA電流，且失真低。 （ 2）新建一個 C文檔。 （ 5）保存，運行。 用戶可以設(shè)定鍵盤輸入，并顯示預(yù)期值和輸出結(jié)果。錯誤原因：常開型按鍵變成常閉型按鍵，可能是萬能電路板有一層氧化膜，發(fā)生線路錯誤。從確定課題、查找資料，到電路設(shè) 計、選件、制作，最后到撰寫論文， 靳 老師都給予了我極大的幫助。經(jīng)過一個月的努力，我終于成功的完成了本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。回顧整個畢業(yè)設(shè)計經(jīng)歷，心得體會總結(jié)為一句話：小處不可隨便。在單片機應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了以AT89C51單片機控制傳感器的自動化安全報警監(jiān)控系統(tǒng)。 （ 3） 進行電路搭接使仿真圖和原理圖電子連接一樣。他支持匯編與 C 的混合編程，同時具備強大的軟件仿真和硬件仿真功能 。 11 圖 10 報警電路 LM386是專為低損耗電源所設(shè)計的功率放大器集成電路。 MOC3041 一般不直接用于控制負載，而用于中間控制電路或用于觸發(fā)大功率的晶閘管。所以，數(shù)碼管的顯示需要有 7根連線。 工作原理：單片機 P0口低 4位作為數(shù)據(jù)輸出口， P05P07為位選信號，數(shù)據(jù)送給 7447翻譯成7 段數(shù)碼信號，顯示在數(shù)碼管上，位選信號經(jīng)過 74138 編碼后，再經(jīng) 8 個三極管組成反相器組送給共陰極數(shù)碼管的位選端，作為位控制信號。當送入一次 8 字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。 單片機 控制單元 的設(shè)計 按鍵電路 按鍵電路如圖 5所示。理想情況下，一個傳感器在連續(xù)工作條件下，每年零點漂移小于 10%。它由采樣電壓轉(zhuǎn)換、小信號放大及 A/D轉(zhuǎn)換三部分組成。 在本設(shè)計中瓦斯檢測采用電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器作為檢測元件。另外， AT89C51有間歇和掉電兩種工作模式。它與 MCS51系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替 MCS51系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51系列產(chǎn)品沒有的功能。優(yōu)點：功能強大，精度高，性能穩(wěn)定，實際可行性很強，而且適合性能的擴展。本系統(tǒng)是以單片機為核心，系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能幾乎與前面方案一樣，具有信號的監(jiān)控處理和報警顯示和自動控制閥門。 設(shè)計方案 針對此課題要求，現(xiàn)提出以下二種設(shè)計方案： 3 總體方案一：基于 FPGA 的總體設(shè)計模塊。 （ 3） 用單片機 AT89C51 控制，通過自動監(jiān)控 瓦斯 氣體濃度設(shè)定值，數(shù)值采用數(shù)碼管顯示。 2 （ 2） 氣體儀表的功能氣體檢測儀表的功能主要是指所測氣體濃度值、報警點的設(shè)置，聲光報警，開機指示，電池欠壓指示等。 （ 3） 煤塵 煤塵具有爆炸危險， 300～ 400℃時就能從煤塵內(nèi)揮發(fā)出多種可燃氣體，形成混合的爆炸氣體，使瓦斯的爆炸危險性增加 . （ 4） 空氣壓力 爆炸前的初始壓力對瓦斯爆炸上限有很大影響。瓦斯在煤層開采過程中被逸散出來，在井下積累造成井下瓦斯?jié)舛鹊脑黾樱斖咚節(jié)舛冗_到 5%16%時具有爆炸性，瓦斯?jié)舛葹?%時爆炸