【正文】 設(shè)計的 重中之重是妥善 處理好氣體傳感 器溫度補償問題（圖 圖 8） 為了 達(dá)到 使 氣體傳感器穩(wěn)定工作的目的 ，主要 方法是使氣體傳感器的表面溫度維 持相對不變，因此常常采用的方法在使用環(huán)境當(dāng)中 提高氣體傳感器的 熱機 功率。熱敏電阻 RT 電阻值與溫度的變化成正比。 本設(shè)計采用 ADC0809 的模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)，是 8 位的逐次逼近型型 A / D 轉(zhuǎn)換器， ADC0809 由 8 位開關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路模擬開關(guān)、三態(tài)輸出鎖存 器、比較器以及逐次逼近寄存器、地址鎖存與譯碼器、邏輯控制和定時電路等其它一些電路組成。 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 硬件設(shè)計 19 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。模數(shù)轉(zhuǎn)換則由下降沿啟動，輸出信號進(jìn)行變化，轉(zhuǎn)換由此體現(xiàn)出來。 128μ s 時間一到，模數(shù)轉(zhuǎn)換啟動后到可據(jù)此設(shè)計一個延時子程序即調(diào)用此子程序，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 聲光報警模塊在設(shè)計應(yīng) 包括蜂鳴器以及紅、黃、綠三個 LED 指示燈。 其低內(nèi)阻的特性不能直接 連接 標(biāo)準(zhǔn) 50hz 的高壓交流電 。每個匯編語言是具體到一個特定的計算機體系結(jié)構(gòu)，在最高級編程語言，這是一般便攜式跨多個系統(tǒng)。如高級匯編 MASM， TASM 等等為我們寫匯編提供了很多類似的高級別語言的功能，如結(jié)構(gòu)，抽象等。 對于不同類型的計算機的匯編語言，具有不同的結(jié)構(gòu)。 匯編語言指令的機器一樣，是硬件操作的控制信息，它仍然是面向機器的語言，它是相當(dāng)繁瑣的使用費時，通用 性差。 定時器 0 中斷入口 ORG 0100H START: MOV IP,00000001B 。T0 中斷服務(wù)程序， T0 重新置初值 SETB TR0 。ADC0809 的端口地址 MOVX DPTR,A 。調(diào)用零點調(diào)整子程序 CALL ALARM 。這樣， 對于警報器的數(shù)值可以進(jìn)行修改 。清除進(jìn)位標(biāo)志 SUBB A,01H 。 調(diào)零子程序 對于單片機模擬電壓量，與真實電壓量存在一丁點的誤差。調(diào)用 BCD 碼調(diào)整程序 CALL DISP 。調(diào)用 LED 自檢子程序 MOV 33H,00H 。設(shè)置 T0 為方式 1 CALL PT0M0 THERE: AJMP THERE 。主程序入口地址 ORG 03H JMP INTO 。匯編語言和其他非符號的機器語言程序被稱為良好的寫作源代碼，運行時間匯編源程序翻譯成目標(biāo)程序。 （ 3）匯編語言的特點： 1 低層次的面向機器的語言，通常是為特定的計算機或系列計算機設(shè)計； 2 保持的機器語言的直接和簡單的特點； 3 可以有效地訪問和控制各種計算機硬件設(shè)備，如 ROM， RAM， CPU， I/O 端口等； 4 是一種高效的編程語言。 匯編語言的概況 匯編語言是一個功能強大的編程語言，但也有使用的計算機硬件特性，可以將所有 訪問控制硬件語言。但由于程序不復(fù)雜，所以用匯編語言方便并且利于修改，因此此次我們用匯編語言來編程。 LED 不像 家庭常用的白熾燈泡，其對于 驅(qū)動電 源的要求 十分嚴(yán)格 ， LED 是低電壓驅(qū)動 。 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 硬件設(shè)計 20 聲光報警模塊 對于煤氣報警裝置，則是設(shè)計的重中之重，是泄漏裝置的外在表現(xiàn)核心。 （ 1）定點傳送方式 對于一種模數(shù)轉(zhuǎn)換其來說轉(zhuǎn)換時間是已知的和固定的一項硬性技術(shù)指標(biāo)。比較器的數(shù)據(jù)來自將地址譯碼選通模擬的輸入。 EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。下面描述各引腳的功能。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 由傳感器接收到了空氣模擬信號而不能直接傳輸?shù)絾纹瑱C，因此要先用模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器將大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 硬件設(shè)計 17 模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 。負(fù)載電阻 RL 不隨溫度升高而變化，而傳感器電阻 Rs 與溫度變化成正比，傳感器的輸出電壓由 Vi1/RL=[Vcc/（ RL+Rs） ]可知，傳感器輸出電壓是減小的，即傳感器發(fā)生零 點漂移。測量精度為 3%，零點漂移為 PPM10，分辨率為 1PPM。二者之間的關(guān)系為：（ Vrl*Rs/RL） +Vrl=Vc 下圖是 利用上圖回路測得由潔凈空氣轉(zhuǎn)換到至一氧化碳?xì)怏w中時，傳感器的變化 RL 上的信號輸出變化情況，輸出信號的測定是在電壓變化的 分鐘到 5 分鐘之間進(jìn)行的。 其靈敏特性如圖所示： 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 硬件設(shè)計 13 圖 4 傳感器的靈敏特性 有標(biāo)準(zhǔn)試驗下得到數(shù)據(jù)結(jié)果： Ro＝ 1000ppm 一氧化碳中的 20℃ /65%RH 環(huán)境條件下傳感器的電阻值， Rs=1000ppm 一氧化碳、不同溫 /濕度下傳感器的電阻值，縱坐標(biāo)以傳感器電阻比（ Rs/Ro）表示。 氣體報警器的實現(xiàn)，與不同傳感器之間的選擇是很重要的，是該系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能反映瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的精度和范圍。傳感器結(jié)構(gòu)是指傳感器的輸出變化量與所測得的輸入的變化的比率。 任何一個完整的氣體傳感器都必須具備以下條件： 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是在整個工作時間的傳感器的響應(yīng)取決于零點漂移間隔漂移的基本穩(wěn)定，并且能選擇性地檢測某種單一氣體，而對共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)。第一個是用來監(jiān)視人員周圍的氣氛，并在衣物上，或在皮帶 /線束被穿戴。他們傳送的聲音和可視信號，如報警和閃爍的燈光，檢測到危險水平時，燃?xì)庹羝ㄟ^一系列的警告。若是 CO 中毒嚴(yán)重，輕者于康復(fù)過程中可能會發(fā)生視覺聽覺功能失調(diào)、喪失記憶等病癥或引起視覺及神經(jīng)上的問題，嚴(yán)重者會導(dǎo)致大 腦皮層受損甚至發(fā)生死亡。 同時單片機的的個別引腳信號同時也受到了復(fù)位操作的 影響同時一些寄存器也受復(fù)位影響 。每次要使用單片機時都要對其進(jìn)行復(fù)位初始化。 有 EX0 EX1 ES ET0 ET1 EA 等 其中 EA 是總開關(guān)，如果它等于 0，則所有中斷都不允許。 TI、 RI：串行口發(fā)送、接收中斷。 IE 瀏覽器中還包含了一個全局禁止位，例如 EA，禁用所有中斷一次。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 設(shè)置的 ALE 禁止位微控制器有沒有效果，如果是在外部執(zhí)行模式。在默認(rèn)狀態(tài)下， 復(fù)位高輸出功能位已啟用。當(dāng) 1s 被寫入港口 3 pins，他們拉高由內(nèi)部上拉 ，并可以作為輸入。當(dāng) 1s 被寫入端口 2 引腳，它們 被拉高 上拉，可以用來作為輸入信號。許多變種的 8051 包括標(biāo)準(zhǔn)的 256 字節(jié) IRAM 加在芯片上幾 KB 的 XRAM。SFR 的 16 位尋址。一個 8 位的 cpu 及指令系統(tǒng)，21 個非常用功能寄存器，非片內(nèi)存儲電路。 LED 亮度高，控制容易，電路簡單，占用 CPU 很少的運行時間，不占用太多的接口資源，基本能夠滿足設(shè)計的最佳要求。相反，如果單片機無法提供足夠的刷新頻率，則顯示效果不穩(wěn)定，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。從節(jié)省單片機內(nèi)部資源的角度來考慮的話，串行輸出優(yōu)于并行輸出，故僅考慮串行輸出。 方案的選擇 方案一：采用單片機 AT89C51 芯片 以單片機 AT89C51 芯片作為系統(tǒng)的控制核心，具有 4KB 的 Flash 閃速存儲器， 128B 內(nèi)部 RAM，兩個 16 位定時 /計數(shù)器， 32 個 I/O 接口線，一個 5 向 量的兩級終端結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。系統(tǒng)總體主要是分為：傳感器模塊 、 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 、 LED 顯示模塊、聲光報警 模塊氣體傳感器模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊這五大模塊。 首先氣敏傳感器作為第一部分首先要感知周圍空間環(huán)境的一氧化碳的濃度，將氣體濃度通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成為對應(yīng)的電壓信號送入單片機。 主要針對CO 氣體，主要實現(xiàn)家庭燃?xì)庑孤┑臋z測與報警。 對于商用燃?xì)庑孤﹫缶鱽碚f還外國的技術(shù) 發(fā)展較早，而且也更加成熟。煤氣泄漏報警器正以其小巧的體積，高穩(wěn)定性，高便攜性，高檢測性，以 及低成本打入各個國家的家庭當(dāng)中。因此研究各種氣體的檢測方法與報警也隨之成為一個重要課題，同時對于煤氣 氣體的檢測與控制就變得很重要了。一氧化碳進(jìn)入體內(nèi)后會和血紅蛋白相結(jié)合，使血液中的含氧量減少，使人缺氧死亡，或者造成財產(chǎn)的損失。所以，防止煤氣中毒與爆炸是人們一定要正視的問題。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 氣體檢測報警產(chǎn)品屬于高新技術(shù)是，一個以人民生活為依托的系列產(chǎn)品，包括氣體檢驗測試探針、信息傳輸與控制功能、報警檢測與分析系統(tǒng)，是傳感集成分析、非手動管理控制、單片機使用、數(shù)據(jù)傳輸和管理等技術(shù)的綜合技術(shù)引用。其中 AT89C51 單片機 ，其價格便宜，易于產(chǎn)品化。 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 系統(tǒng)總體概述 3 第二 章 系統(tǒng)總體概述 天然氣報警的設(shè)計思路 此設(shè)計的燃?xì)庑孤﹫缶鲬?yīng)能檢測出空氣中一氧化碳的濃度同時可以報警，設(shè)備的主要部分應(yīng)有：單片機主控模塊， LED 顯示模塊，聲光報警模塊，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。燃?xì)庑孤﹫缶鞯年P(guān)鍵部分是單片機主控模塊和氣體傳感器模塊，因此我們根據(jù)周圍環(huán)境，所檢測的氣體以及生產(chǎn)成本等諸多方面考慮采用 MQ9 行氣體傳感器和 atmel 公司的單片機。最后，由單片機發(fā)出合適聲光信號，來表明當(dāng)前的狀態(tài)。 常用的顯示設(shè)備主要有 LED 顯示器和 LCD 顯示器，由于本系統(tǒng)的主控芯片可以直接驅(qū)動 LED 顯示器和僅需要顯示數(shù)字，故選擇 LED 顯示器。高頻率重復(fù)刷新，必定占用了單片機的運行時間。采用 74LS164 實現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換，無需添加其他驅(qū)動電路。 主要性能： 與 MCS51 兼容 ； 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器；使用長度： 1000 次以上；數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 ； 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz； 1288 位內(nèi)部 RAM； 32 位 可編程 輸入 /輸出 線 ；脈沖 時鐘 模塊；睡眠模式； 可編程串行通道 ； 兩個 16 位 定時器 /計數(shù)器 T0、 T1； 5個 中斷源： INT0、 INT T0、 T RXD、 TXD； 三級 程序存儲器 鎖定 特性概述： AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：兩個 16 位定時 \計數(shù)器， 128 字節(jié)隨機存儲器（ RAM），中斷控制結(jié)構(gòu)（可處理 5 個中斷源），片內(nèi)振蕩器及時鐘電路， 4K 字節(jié)只讀存儲器， 32 個多用I/O 口線，分別是 p0 p1 p2和 p3，一個全雙工串行通信口。他們不能被通過 R0 或 R1 間接訪問。它也可以是上或片，是什么使得它的“外部”的是，它必須使用 MOVX 指令（移動外部）訪問。端口 2 輸出緩沖器可匯 /源四 TTL 輸入。 3口輸出緩沖器可匯 /源四 TTL 輸入。該引腳驅(qū)動高看門狗超時后的 98 個振蕩器周期。否則，該引腳微弱拉高。 XTAL2從反相振蕩放大器的輸出 振蕩器特性 : XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。這些中斷源可以單獨啟用或禁用通過設(shè)置或清除位在特殊功能寄存器 IE。 TF0：與 TF1 類似。 （ 3） 中斷寄存器 IE 中斷的允許或禁止是由片內(nèi)可進(jìn)行位尋址的 8 位中斷允許寄存器 IE 來控 制的。 在本次的設(shè)計中必須對單片機復(fù)位，再繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計。通過 RST 的高電平保持一段時間，使得單片機復(fù)位，上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。當(dāng)一氧化碳進(jìn)入人體，最終到達(dá)血液循環(huán)系統(tǒng)后，就會大量取代氧分子而與血紅蛋白相結(jié)合。 氣體探測器通常是電池供電。 氣體傳感器 可以分為氣體檢測器，氣體檢測器是兩種主要類型：便攜設(shè)備和固定式氣體檢測器的操作機構(gòu)（半導(dǎo)體，氧化，催化，紅外等）。 (2)復(fù)合型可燃性氣體報警器及有毒有害氣體報警器工業(yè)用可燃性氣體報警器及有毒有害氣體報警器的區(qū)別只是存在于檢測探頭，而在原理和應(yīng)用中都很相近，根據(jù)檢測環(huán)境的不同可將工業(yè)用燃?xì)鈭缶骷坝卸練怏w報警器，分為探測器、控制