【正文】 理做了深入的分析，提出了一種 用 單片機控制 各個模塊的毒氣檢測報警 的設計方案。因 此，在電源和第一個選通三極管之間加一個 10K 的電阻。 例如 ST 改接 ， EOC 改接， OE 改接 ，數(shù)碼管和蜂鳴器接口也做了調(diào)整。通過仿真，對電路和程序做出相應修改，直至成功； 無報警時如下圖 圖 43 無報警 報警時如下圖 ( 3 號報警 )： 圖 43 3 號報警 第 4 章 實驗過程 27 由于 Proteus 軟件中沒有傳感器，所以利用電源和滑動變阻器向ADC0809 輸入四路模擬電壓信號，來模擬實際系統(tǒng)中的一氧化碳傳感器傳來的信號。 繪制電路原理圖 首先，按照安裝說明安裝并破解 Protues 軟件，然后打開 Protues 軟件中的 ISIS Professional。 軟件簡介 本課題將用到兩款軟件： Protues 和 Keil，下面簡單介紹這兩款軟件。 程序流程圖如下： 圖 33 時鐘程序流程圖 顯示報警函數(shù) 顯示報警函數(shù)根據(jù)報警數(shù)組控制相應數(shù)碼管顯示報警傳 感器號碼 。無限循環(huán)中將依次調(diào)用 AD轉(zhuǎn)換函數(shù)、比較判斷函數(shù)、聲音報警函數(shù)和顯示報警函數(shù)。 圖 26 數(shù)碼管顯示 原理圖 根據(jù)數(shù)碼管顯示原理，如 圖 25 連線，即可顯示報警傳感器 號碼。 Led 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另 加一個小數(shù)點， Led 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED 的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。該傳感器需要施加 2 個電壓：加熱器電壓 (VH)和測試電壓 (VC)。使用簡單的電路即可將電導率的變化，轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。 (2)滯后、漂移誤差小 (3)動態(tài)特性好 (4)功耗小 (5)時間老化特性優(yōu)良 (6)與被測體匹配良好 ，既不因接入傳感器而使得被測對象受到影響，受被測量之外的影響小。 REF(+)、 REF()：基準電壓 ，本課題中分別為 +5V、 0V。本信號有時簡寫為 ST.。 (5)模擬輸入電壓范圍 0～ +5V，不需零點和滿刻度校準。 (由于 Proteus 軟件不能仿真 ADC0809，所以用ADC0808 代替。 單片機的復位形式：上電復位、按鍵復位。 本課題采用內(nèi)部時鐘方式。精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，因為有溫漂，請選 4MHz ～ 8MHz (12)有 2 個 16 位定時器 / 計數(shù)器 (13)外部中斷 2 路 ,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 (14)PWM( 4 路 )/ P C A(可編程計數(shù)器陣列 )，也可用來再實現(xiàn) 4 個定時第 2 章 硬件系統(tǒng)設計 9 器或 4 個外部中斷 (上升沿中斷 / 下降沿中斷均可支持 ) (15)STC89Cc516AD 具有 ADC 功能。并且給出設計電路。 圖 22 系統(tǒng)框圖 下面就對各個模塊的功能和實現(xiàn)形式做簡單介紹 (1)氣體濃度檢測模塊 一氧化碳報警器主要采用高穩(wěn)定一氧化碳氣體傳感器 MQ7 檢測房間氣體濃度，檢測結(jié)果送入模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 中進行轉(zhuǎn)換后，將得到的數(shù)字信號送入單片機進行分析處理。其中以 AT89C51 單片機為核心構(gòu)成單片機系統(tǒng)。 論文具體章節(jié)安排如下： 第 1 章介紹了本 次 課題的 課題 背景 、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 、課題的研究意義 。如日本費加羅公司推出了檢測 (～ 10) 10－ 6 硫化氫低功耗氣體傳感器，美國 IST 提供了壽命達 10 年以上的氣體傳感器，美國 FirstAlert 公司推出了生物模擬型 (光化反應型 )低功耗 CO 氣體傳感器等。我國環(huán)境保護大氣污染監(jiān)測和工廠礦井中都要求有連續(xù)、自動化的現(xiàn)場檢測儀。 (5)巡回檢測：安全衛(wèi)生檢查時，要檢測有害氣體或液體蒸 汽。但是，不可能達到絕對安全，仍然會出現(xiàn)萬有一失的情況。例如， 1995 年 7 月，四川省成都市化工總廠液氯車間發(fā)生氯氣泄漏，當場造成 3 人死亡， 6 人受傷，僅約一小時左右，市區(qū)范圍數(shù)十平方公里范圍內(nèi)都能聞到刺激性的氯氣味。 family, a gas leak in a short time to produce large amounts of carbon monoxide, endangering the life safety. Research and development of the carbon monoxide gas detection instruments have been an issue of concern. The system uses 51 microcontroller to do the core control module, the use of the MQ7 CO sensor to detect carbon monoxide. Realtime monitoring of multiple carbon monoxide concentration changes, if somewhere in the carbon monoxide concentration is too high, the system will sound an alarm, and alarm sensor number to remind people to rescue in a timely manner. This system can be used to the family environment, and also applies to the industrial environment. Singlechip lowcost, automatic control function is more powerful, stable operation, environmental adaptability, so this system is a core ponent of the microcontroller as a control. MQ7 CO sensor has high sensitivity carbon monoxide。實時監(jiān)控多處一氧化碳濃度變化，如果某處一氧化碳濃度過高，系統(tǒng)將發(fā)出聲音報警，并顯示報警傳感器號碼，提醒人們及時搶險。 2． 侯國章，測試與傳感技術(shù) [M.]，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 20xx。有權(quán)將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設計）授權(quán)使用說明 本論文（ 設計）作者完全了解 **學院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設計）的規(guī)定，學校有權(quán)保留論文（設計）并向相關(guān)部門送交論文（設計）的電子版和紙質(zhì)版。 參 考 資 料 1． 張志良，單片機原理及控制技術(shù) [M.]，北京：機械工業(yè)出版社， 20xx。 本系統(tǒng)利用 51 單片機做核心控制模塊，利用 MQ7 一氧化碳傳感器探測一氧化碳 。 關(guān)鍵詞 一氧化碳 ； 單片機 ； 檢測 ； 報警 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文 ） II Abstract Containing CO (carbon monoxide) and other toxic gases in coal mines, is one of the source of the hazards in the coal, leading to a major accident factors。由于氣體本身存在的擴散性，發(fā)生泄漏之后，在外部風力和內(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。 危險化學品要加強安全管理，完善安全措施、控制事故隱患。 (4)進入檢測：工作人員進入有害物質(zhì)隔離操作間，進入危險場所的下水溝、電纜溝或設備內(nèi)操作時，要檢測有害氣體或液體蒸汽。國家工業(yè)衛(wèi)生標準規(guī)定，生產(chǎn)現(xiàn)場一 氧化碳濃度不允許超過 50ppm 。 第 1 章 緒論 3 目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢集中表現(xiàn)為：一是提高靈敏度和工作性能，降低功耗和成本，縮小尺寸，簡化電路 ，與應用整機相結(jié)合，這也是氣體傳感器一直追求的目標。 燕 山大學本科生畢業(yè)設計（論文 ） 4 本文主要內(nèi)容及 章節(jié) 安排 本文 主要講述基于單片機的毒氣檢測系統(tǒng)的設計全過程， 包括硬件電路設計、軟件設計、電腦仿真和實物制作。 單片機應用系統(tǒng)三個層次的關(guān)系如 圖 21： 圖 21 單片機應用系統(tǒng)三個層次的關(guān)系 以此理解，一氧化碳報警器同樣具有單片機應用系統(tǒng)的三個層次。系統(tǒng)框圖如 圖 22 所示。 至此，本系統(tǒng)的三大模塊功能和 設計思路已經(jīng)確立，下文將介紹整個硬件系統(tǒng)的詳細設計過程。常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： ～ 。單片機的時燕 山大學本科生畢業(yè)設計（論文 ） 10 鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 單片機的復位條件： 必須使其 RST 引腳上持續(xù)出現(xiàn)兩個 (或以上 )機器周期的高電平。 A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路原理圖如下： 圖 26 AD 轉(zhuǎn)換 模塊原理圖 本 A/D 轉(zhuǎn)換電路 以 ADC0809 芯片為核心，該芯片在單片機的控制下 把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 (4)單個 +5V 電源供電 。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入高電平有效 ， START 上升沿時，復位 ADC0809； START 下降沿時啟動芯片，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應保持 低電平。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。 一氧化碳傳感器介紹 選擇一氧化碳傳感器主要考慮以下的性能指標： (1)輸入和輸出之間成比例，直線性好、靈敏度高、分辨力強、測量范圍寬。采用高低溫循環(huán)檢測方式 低溫 ( 加熱 )檢測一氧化碳，傳感器的電導率隨空氣中一氧化碳氣體濃度增加而增大，高溫 (加熱 )清洗低溫時吸附的雜散氣體。 圖 27 MQ7 實物圖 圖 28 是傳感器的基本測試電路。 Led 數(shù)碼管 (LED Segment Displays)是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成 ―8‖字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高。初始化后開始無限無限循環(huán)，以保證 24 小時全天候的檢測一氧化碳的濃度，及時發(fā)現(xiàn)險情并報警。中斷服務程序?qū)?CLK開始循環(huán)四次寫地址地址鎖存并清零 ADC 0809等待一段時間開始轉(zhuǎn)換等待轉(zhuǎn)換完成循環(huán)結(jié)束輸出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理第 3 章 軟件系統(tǒng)設計 21 取反， 比較判斷函數(shù) 比較判斷函數(shù)是將 AD 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)與門限值比較，根據(jù)比較結(jié)果設置報警數(shù)組的對應位 。 軟件仿真 軟件仿真大致分三步，首先在 Protues 中畫電路圖，然后根據(jù)已有的電路圖在 Keil 中編寫程序，程序編譯成功后，將程序下載到 Protues 的單片機中進行仿真調(diào)試。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境 (uVision)將這些部分組合在一起 。 在 電路原理圖已經(jīng)畫完，程序也沒有語法錯誤 的情況下 ，即可將程序下載到單片機中進行仿真； 首先下載程序， 圖 42 將程序下載到單片機 燕 山大學本科生畢業(yè)設計（論文 ） 26 然后即可仿真。 為了焊接方便，焊接是修改了部分接口。通過對電路的分析，我認為原因在于數(shù)碼管分壓過高。在國內(nèi)基于單片機的毒氣檢測系統(tǒng)技術(shù) 還不是非常成熟 。感謝各位老師同學朋友 在我大學的最后學習階段 ——畢業(yè)設計階段給 我 的指導 與幫助。 固態(tài)傳感器反應時間