【正文】 動溫度轉(zhuǎn)換 reset()。 flag=10。 temper[1]=temper[1]|a。 if(a==0) b=~b+1。 writebyte(0xCC)。 DQ=datamp。 DQ=1。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 36 頁 共 44 頁 x=DQ。 //****************************** //延時函數(shù) //****************************** void delay (unsigned int us) { while(us)。 sbit input=P1^1。 主程序設(shè)計流程圖 主程序流程圖如圖所示。 綜上所述，得出總電路圖如圖 ： 圖 燃?xì)鈭缶到y(tǒng)總電路圖 4 燃?xì)庑孤﹫缶到y(tǒng)的軟件部分設(shè)計 主程序設(shè)計流程與編程 C語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。沒有 傳感器對原始信息進(jìn)行精確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，就沒有現(xiàn)代自動檢測和自動控制系統(tǒng)。若過一點(diǎn)時間濃度仍超出報警限，報警器會再次鳴叫提醒用戶。當(dāng)單片機(jī) AT89C51 的 8腳 ()置 1 時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器報警。 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作 是該 DS18B20 的地址序列碼，每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。 由于七段顯示數(shù)碼管的工作電壓為 2V，而 74LS245 輸出高電平 ，因此限流電阻兩端的電壓為 。 單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電復(fù)位和上電和按鍵均有效的復(fù)位兩種。采用外部時鐘的電路如圖示。 AT89C51 單片機(jī) 的時鐘電路 T89C51 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。閃爍存儲器編程 時，該引腳加上 +12V 的編程允許電壓 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓VPP。這 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 共 44 頁 個位置后只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被應(yīng)用 。對 P3口寫如 “1” 時， 它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時，被外部拉低的 P3口將用電阻輸出電流。閃爍編程時和程序校驗時， P1 口接收低 8位地址。 引腳描述 AT89C51 單片機(jī)的引腳圖如下圖 ： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 共 44 頁 圖 AT89C51 引腳圖 VCC：電源電壓 GND：地 P0口 ： P0 口是一組 8 位漏極開路雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 根據(jù)此次的實驗要求設(shè)計我們采用的是 51 系列的單片機(jī)，根據(jù)多方面的比較 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 44 頁 我此次采用的是 AT89C51 的單片機(jī)。相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)，和計算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了 I/O 設(shè)備。 穩(wěn)壓電壓同時供控制電路工作，接在繼電器、通電指示燈和風(fēng)扇上。 V 相對濕度： 65%177。 （ 1） 靈敏度特性： 圖 注：圖中縱坐標(biāo)為傳感器的電阻比（ Rs/Ro），橫坐標(biāo)為氣體濃度。感應(yīng)時間均 ≤1 秒。并且，它具有靈敏度高、響應(yīng)時間和恢復(fù)時間快、使用壽命長及價格低等優(yōu)點(diǎn)，成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的傳感器之一。 使用 AT89C51 單片機(jī)，選用 氣敏 傳感器作為敏感元件， DS18B20 元器件作為溫度傳感器，并且在 LED 中顯示溫度還有氣體的濃度。而且利用 DS18B20 溫度傳感器將溫度信號采集到 AT89C51 單片機(jī)中進(jìn)行輸出，最后在 LED 顯示管中進(jìn)行顯示。一般連續(xù)使用兩個月后應(yīng)對傳感器進(jìn)行量程校準(zhǔn)，這種經(jīng)常性對傳感器的維護(hù)，無形中加大了工作人員的工作量，同時增加了報 警器的維護(hù)成本。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 44 頁 氣體傳感器的選定 天 燃?xì)庑孤﹫缶?主要應(yīng)用在石油、化工、冶金、油庫、液化氣站、噴漆作業(yè)等 易發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏的場所，根據(jù)報警器檢測氣體種類的要求，一般選用接觸燃燒式氣敏傳感器和半導(dǎo)體氣敏傳感器。 紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。由于該過程中會產(chǎn)生電流，電化學(xué)傳感器又常被稱為電流氣體傳感器或微型燃料電池。 （ 5） .電化學(xué)傳感器 電化學(xué)傳感 器通過與被測氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號來工作。 2)濃差電池式氣體傳感器 濃差電池式氣體傳感器的工作原理是：氣敏材料吸收氣體時形成濃差電池，測量輸出的電動勢就可測量氣體體積分?jǐn)?shù)，目前主要有聚乙烯醇 磷酸等材料。其工作原理是：氣敏材料在通電狀態(tài)下，可燃性氣體氧化燃燒或在催化劑作用下氧化燃燒，產(chǎn)生的熱量使電熱絲升溫，從而使其電阻值發(fā)生變化，測量電阻變化從而測量氣體濃度。由此可見，氣體傳感器的選型是非常重要的。鍵盤可以通過不同的應(yīng)用場合和針對不同氣體做出不同的濃度設(shè)定，并且儲存報警的上限和報警時間，方便查詢和日后的工作調(diào)查。在這些方面，國內(nèi)應(yīng)該增強(qiáng)安全意識增強(qiáng)。所以怎樣預(yù)防燃?xì)庵卸九c爆炸已成為 人們的迫切需要。其主要質(zhì)量控制指標(biāo)為蒸發(fā)殘余物和硫含量等，有時也控制烯烴含量。室內(nèi)存在的有害氣體的另一主要來源為可燃性氣體的泄漏，主要可分為天然氣泄漏、液化氣泄漏和煤氣泄漏。 本論文以半導(dǎo)體氣敏傳感器和單片機(jī)技術(shù)為核心 設(shè) 計的氣體報警器可實現(xiàn)聲光報警功能，是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的氣體報警器，具有一定的實用價值。使用天 然 氣報警器是對付燃?xì)鉄o形殺手的重要手段之一。室內(nèi)的有害氣體來源有來自裝修不當(dāng)造成的甲醛、氨氣、氡氣、苯、放射性物質(zhì)的釋放，而這些氣體在裝修時加以注意，完全可以減少其 排放量，從而不至于影響人的健康狀況。液化石油氣主要用作石油化工原料，用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣，可作為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機(jī)燃料。為防止中毒事件發(fā)生，現(xiàn)提出利用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有效的預(yù)防措施。因此，國外燃?xì)鈭缶骷夹g(shù)得到 了較快發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計猜測，美國在 1996 年 — 2020 年就煤氣報警器的年均增長率為 27％～ 30％。 方案三，通過 51系列單片機(jī)作為主控單元，并且能夠通過傳感器把模擬信號通過 A/D 信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且讀取和顯示出來。氣體傳感器作為 燃?xì)庑孤﹫缶?的信號采集部分，是儀表的核心組成部分之一。 （ 3） .接觸燒式氣體傳感器 接觸燃燒式氣體傳感器 可分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式兩種。但這種氣體傳感器要通過電聚合過程來激活，這既耗費(fèi)時間，又會引起各批次產(chǎn)品之間的性能差異。此外， SAW 傳感器采用半導(dǎo)體平面工藝，易于將敏感器與相配的電子器件結(jié)合在一起，實現(xiàn)微型化、集成化，從而降低測量成本。測量該電流即可確定氣體濃度。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時對疾病進(jìn)行診斷治療（見熱像儀）；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報；采用紅外線傳感器可檢測飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動機(jī) 的過熱情況等。 因此，經(jīng)常對傳感器進(jìn)行標(biāo)定，是保證其準(zhǔn)確性的必要的途徑。 首先，氣體傳感器送來的氣體濃度對應(yīng)的電壓信號送入 AT89C51 單片機(jī)；然后，在 AT89C51 單片機(jī)內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換、氣體濃度比較，對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成為對應(yīng)的十進(jìn)制濃度值；最后，判斷氣體濃度值是否超出報警限，當(dāng)氣體濃度處于正常狀態(tài)紅燈不會閃亮，當(dāng)氣體濃度超出設(shè)定的限定值時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈閃亮。系統(tǒng)采用高性能的單片機(jī)，要求工作穩(wěn)定、 測量精度高、通用性強(qiáng)、功耗低，保證報警器的精確性及可靠性，而且最好體積小，成本低，有利于減少報警器的體積，降低報警器的成本。 氣敏 傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換器 AT89C51 單片機(jī) 燈光報警 聲音報警 氣體 濃度 時鐘 溫度傳感器 復(fù)位 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 共 44 頁 3 天然氣 泄漏報警系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計 主控電路的設(shè)計 半導(dǎo)體 氣 敏傳感器 （ 1） 半導(dǎo)體的基本介紹 半導(dǎo)體傳感器是一種采用半導(dǎo)體氣敏為主要使用材料的傳感裝置，它利用與其氣體接觸時使半導(dǎo)體的導(dǎo)電率等物理性質(zhì)發(fā)生變化來檢測待測氣體的成分和濃度。 響應(yīng)時間均 ≤0 秒 。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。 2℃ Vc:177。電路采用交流供電， 220V 交流市電從插頭引入電路，經(jīng)電源變壓器降壓后變?yōu)橹绷鳎绷麟妷褐苯庸﹤鞲衅?MQ－ 2 的加熱絲 HH 工作， 加熱絲給傳感器 MQ－ 2 預(yù)熱一定時間后，才能正常檢測煙霧。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個邏輯功能的芯片 ,而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。在單片機(jī)實現(xiàn)的功能中，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號做數(shù)字濾波，再進(jìn)行線性化處理，這一過程的軟件實現(xiàn)，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)算速度，使儀表監(jiān)測人員能夠觀測到并進(jìn)行相應(yīng)處理。掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個復(fù)位。因為內(nèi)部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時輸出一個電流。 P3口 ： P3 口是一組帶有內(nèi)部電阻的 8位雙向 I/O 口， P3口輸出緩沖故可驅(qū)動 4個TTL 電路。如果必要，可對特殊寄存器區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置禁止 ALE 操作。如 EA 端為高電平， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。用戶也可 以采用外部時鐘。但單片機(jī)本身是不能自動進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實現(xiàn)。由于 74HC245 與 74LS245 相比較價格較貴，而 74LS245 輸出的 高電平足以驅(qū)動七段顯示數(shù)碼管，因此設(shè)計中采用 74LS245。 DS18B20 溫度傳感器的介紹 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不 銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。 DS18B20 溫度傳感器引腳圖如下圖 ： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 共 44 頁 圖 DS18B20引腳圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖 ： 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。報警裝置采用蜂鳴器較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適用于家用燃?xì)鈭缶鞯膱缶曇粼础? 當(dāng)煙霧濃度超過報警限，報警器發(fā)出鳴叫，用戶到達(dá)現(xiàn)場，可進(jìn)行操作停止報警器鳴叫?？梢?，傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。而 和 是與聲光報警電路相連接的。使用 C 語言肯定要使用到 C 編譯器，以便 把寫好的 C 程序編譯為機(jī)器碼，這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序。//定義 18B20 數(shù)據(jù)線引腳 sbit LED=P1^3。//存放溫度數(shù)組 uchar TCNT。 delay(14)。 dat=1。i) { 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 37 頁 共 44 頁 DQ=0。 reset()。//高位 if(b0x0f) //判斷 是否為負(fù)值 { a=~a+1。 temper[1]=b4。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 38 頁 共 44 頁 } else flag=12。 writebyte(0xCC)。 DQ=1。 } return (dat)。 uchar dat=0。 delay(80)。 //數(shù)碼管顯示的段碼表 系統(tǒng)初始化 程序開始 采集 傳感器電壓 處理傳感器電壓 判斷天然氣 濃度是否超標(biāo) 發(fā)出聲光報警 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 35 頁 共 44 頁 uchar code table[13]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x39,0x00}。本論文的主程序設(shè)計先對傳感器預(yù)熱三分鐘，預(yù)熱同時，對傳感器加熱絲故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。此外， C語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力的保障。 我們將主控電路和外圍接口電路（ AT89C51與 A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路、 AT89C51與聲光報警電路）連接起來，就得到了基于 AT89