【正文】 。主要缺點是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。 顯示部分 顯示器的設(shè)計有以下兩種方案： 方案一：用 LED 數(shù)碼管顯示系統(tǒng)時鐘、煤氣濃度及小區(qū)號，本系統(tǒng)中只需要 6 只 LED 數(shù)碼管進(jìn)行動態(tài)顯示即可以顯示煤氣濃度和時間。 方案二：采用整流二極管、電阻、電容及集成三端穩(wěn)壓芯片構(gòu)成的電源，優(yōu)點是輸出電壓紋波系數(shù)較小、工作穩(wěn)定；缺點是效率較低、體積稍大。 方案二 : 如圖 21 所示，系統(tǒng)以單片機為核心 , 其主要包括 以下五個部分：氣體檢測及放大整形電路部分、聲光報警執(zhí)行電路部分、鍵盤顯示部分、時鐘及復(fù)位電路部分。 其基本原理如下： 系統(tǒng)循環(huán)采樣幾個單元的 煤氣濃度，煤氣濃度經(jīng)轉(zhuǎn)換電路換算成對應(yīng)的電壓值，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后，得出在 0— 5之間的濃度值，當(dāng)濃度值大于報警臨界值時，則出現(xiàn)相應(yīng)的指示。使用 MCS51單片機構(gòu)成的計算機系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的采樣煤氣濃度，能夠達(dá)到題目的設(shè)計要求，而且該系列的單片機相對于其它型號的單片機，更加易于學(xué)習(xí)和掌握，性能也相對比較好。 單片機已成為電子系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信息處理、通信聯(lián)絡(luò)和實施控制的重要器件，其使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。由于氣體本身存在的擴散性，發(fā)生泄漏之后，在外部風(fēng)力和內(nèi)部濃度梯度的作用下，氣體會沿地表面擴散，在事故現(xiàn)場形成燃燒爆炸或毒害危險區(qū)，擴大危害區(qū)域。 ③ 具有超限聲光報警功能。 第２章 系統(tǒng)方案論證與比較 煤氣報警系統(tǒng)總體方案 方案一： 采用 NE555 時基電路設(shè)計 ,本報警電路采用的傳感器為國產(chǎn)的 QMN5型氣敏傳感器，它適用于對可燃性氣體的檢測、檢漏、監(jiān)控，具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)和恢復(fù)時間短、電導(dǎo)率變化很大等優(yōu)點，它的適用范圍：可燃性氣體，如天燃?xì)?、煤氣、液化石油氣、氫氣、一氧化碳、烯烴類等氣體。另外，其本身較大的存儲器 使得本系統(tǒng)不需要擴展即能滿足設(shè)計要求，其具體功能極其使用方法將在第 3 章詳細(xì)介紹。 鍵盤部分 鍵盤的設(shè)計有以下兩種方案： 方案一：直接使用單片機的 I/O 口作為鍵盤行線和列線選擇按鍵，這樣的好處是電路比較簡單，但是當(dāng)需要按鍵消抖和處理多個按鍵同時按下時，軟件部分顯得比較笨重，比較繁瑣，時間較慢且大大增加了單片機的負(fù)擔(dān)。它的輸出回路采用大功率晶體管或雙向晶閘管作開關(guān)器件來 接通或斷開負(fù)載電源。 電源電路的設(shè)計 （ 1）電源電路的結(jié)構(gòu)框圖 圖 31 電源結(jié)構(gòu)框圖 （ 2）電源電路圖 圖 32 電源電路圖 （ 3）電路工作原理 該電路外接 15V的交流電源輸入，經(jīng)過整流橋進(jìn)行全波整流，再由電解電容器濾波后，然后通過集成三端穩(wěn)壓芯片 CW780 CW790 CW781CW7912 穩(wěn)定電壓后形成 5V、 5V、 12V、 12 V 直流電壓輸出。在按鍵脈沖復(fù)位兩種簡單的復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會造成單片機的錯誤復(fù)位，但會引起內(nèi)部寄存器錯誤復(fù)位，這里可在復(fù)位端引腳上接一個去藕電容。 檢測電路的設(shè)計 （ 1）傳感器的選擇 本次設(shè)計采用專用的煤氣檢測傳感器 QMN5，該型號的氣敏元件是以金屬氧化物 SnO2 為主體材料的 N型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸還原性氣體時，其電導(dǎo)率隨氣體濃度的增加而迅速升高，其使用特性及基本參數(shù)如下： a、特點： 用于可燃性氣體的檢測（ CH C4H H2等） 靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠 壽命長、響應(yīng)速度快 輸出信號大 b、技術(shù)指標(biāo)： 加熱電壓 (VH)： AC 或 DC 5177。當(dāng)空氣中的煤氣濃度達(dá)到用戶事先的設(shè)定值時，將輸出數(shù)字量，經(jīng)單片機送到七段數(shù)碼管上顯示，并發(fā)出聲光報警以及將煤氣管道關(guān)閉并及時打開排氣裝置 ,以減少空氣中的煤氣濃度。其中， AC－ SSR 為四端器件，其又可以分為過 零型和隨機導(dǎo)通型兩種，對于隨機型 SSR，在輸入信號時，不管負(fù)載電源電壓相位如何，負(fù)載端立即導(dǎo)通；而過零型必須在負(fù)載電源電壓接近且輸入信號有效時，輸出端電源才導(dǎo)通。鍵盤輸入時，它提供自動掃描，能與按鍵或傳感器組成的矩陣相連，接收輸入信息 ，它能自動消除開關(guān)抖動并能對多鍵同時按下提供保護(hù)。 A0=1 時， CPU 寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出狀態(tài)字為狀態(tài)字； A0=0 時， CPU 讀、寫均為數(shù)據(jù)。在傳感器和選通方式中， SHIFT 無效。 （ 2）鍵盤及顯示電路的設(shè)計 電路原理圖如圖 312所示，該電路為單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的鍵盤顯示電路： 8279 的 A、 B 兩口顯示數(shù)據(jù)輸出線與 8路反向驅(qū)動芯片 74LS244 的輸入端相連， SLo～ SL3 掃描輸出線接在 3～ 8線譯碼器 74LSI38 的輸入端 ，輸 出經(jīng) 8路反向驅(qū)動芯片 74LS244 后接到七段數(shù)碼管的位控端，每路驅(qū)動 1位七段數(shù)碼管， RL0RL4 作為鍵盤輸入的行線，從譯碼器 74LSI38 的 Y1 腳引出一條線作為列線，由此構(gòu)成矩陣式鍵盤。 ～ ： P3 口 8位雙向輸入輸出口線，完成數(shù)據(jù)的傳送。 VSS: 地線 VCC: +5V 電源 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件設(shè)計方法 對 MCS51 單片機的開發(fā)應(yīng)用，除了必須保證硬件電路的正確連接以外，更重要的工作 是進(jìn)行系統(tǒng)軟件的開發(fā)。 （ 4） 運行狀態(tài)應(yīng)實現(xiàn)標(biāo)志化管理，對各功能程序的運行狀態(tài)、運行結(jié)果以及運行要求都要嚴(yán)格控制。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除電路板硬件故障，其中常見的主要故障包括工藝性故障和電路設(shè)計錯誤。 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯誤，同時也能發(fā)現(xiàn)硬件故障。若顯示不正確，應(yīng)在計時子程序相應(yīng)位置設(shè)置斷點，調(diào)試檢查。因為，若測量儀器輸入阻抗小，則在測量時會引起分流給測量結(jié)果帶來很大的誤差。因為重新安裝的線路仍可能存在各種問題。由于本系統(tǒng)沒有傳感輸入通道和控制輸出通道，干擾源相對較少且簡單，因此，在電源、總線處對地接濾波電容一般可以解決問題。另外，本系統(tǒng)的氣體濃度監(jiān)控裝置設(shè)置可變電阻器，使整個裝置的監(jiān)控靈敏度為可調(diào)節(jié)的，從而可充分滿足用戶的監(jiān)控要求，而且這種調(diào)節(jié)是非常簡單的。 感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄 弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽 ,特別是在搞畢業(yè)設(shè)計的一個月當(dāng)中 , 正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。此外，該系統(tǒng)中存在一定的不足，那就是系統(tǒng)沒有采用間歇工作方式，如果系 統(tǒng)采用間歇工作方式，在將其工作時間和停止時間設(shè)定為工作時間短而停止時間長，既可充分滿足實時監(jiān)控環(huán)境中的氣體濃度，又可使其中所用的氣敏傳感器有足夠的間歇周期，從而可大大延長該傳感器的使用壽命，有利于保證整個裝置工作的可靠性。 結(jié)束語 本文利用單片機結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術(shù)而開發(fā)設(shè)計了這一氣體濃度監(jiān)控系統(tǒng) ,經(jīng)過理論分析還有實驗驗證，該氣體濃度監(jiān)控系統(tǒng)具有成本低、技術(shù)成熟、功能完善、靈活性高、可靠性好、抗干擾能力強、實時性高并且同時示警等優(yōu)點，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)、實用方便，符合安全系統(tǒng)的設(shè)計要求。我們應(yīng)當(dāng)查找和分析故障原因，看成是一次好的學(xué)習(xí)機會，只有這樣我們才會有進(jìn)步，才會提高自己的分析能力。 （ 4）要正確選擇測量點。 (3) 運行主程序，檢查系統(tǒng)是否能用鍵盤修改當(dāng)前煤氣報警難度臨界值，能否正常運行。聯(lián)調(diào)需要注意的是，各程序模塊間能否正確傳遞參數(shù)，特別要注意各子程序的現(xiàn)場保護(hù)與恢復(fù)。有些很難用肉眼去發(fā)現(xiàn)，可用萬用表逐步按照電路原理圖 檢查印制電路板中所有器件的各引腳，尤其是電源的連接是否正確；檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障，順序是否正確；檢查各開關(guān)按鍵是否能正常開關(guān)，連接是否正確；各個限流電阻是否短路等