【正文】 本論文從選題到最后定稿成文， **老師一直給予了悉心指導(dǎo)，王老師那種嚴(yán)謹(jǐn)求實的作風(fēng)，廣博深邃的洞察力，孜孜不倦的開拓精神和敬業(yè)精神令我深受啟迪和教益，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師王莉老師致以深深的謝意。 baifenshu[0]=tmp/1000%10。//保存顯示百分比的數(shù)組 unsigned char data t,i。 //打開輸出使能 32 shuju=ADC_DAT。 sbit LED3 = P2^4。它使用了 8個 LED發(fā)光二極管，其中 7個用于顯示字符， 1個用于顯示小數(shù)點，故稱之為 7段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。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。因此它可 用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。 32可編程 I/O線 本實驗采用按鍵電平復(fù)位方式，晶振為 12MHz， R1為 200Ω， R2為 2K，C為 10uF。 IT0： INT0觸發(fā)方式控制位，可由軟件置位和復(fù)位， IT0=0， INT0為低電平觸發(fā)方式， IT0=1， INT0為負(fù)跳變觸發(fā)方式。 圖 38 ADC0809管腳圖 16 主要特性 (1) 8路 8位 A／ D轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8位 (2) 具有轉(zhuǎn)換起停控制端 (3) 轉(zhuǎn)換時間為 100μ s (4) 單個＋ 5V電源供電 (5) 模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零 點和滿刻度校準(zhǔn) (6) 工作溫度范圍為 40～＋ 85攝氏度 (7) 低功耗，約 15mW ADC0809的工作過程是：當(dāng)模擬量送至某一輸入通道 IN0后， CPU將標(biāo)識該通道編碼的三位地址信號經(jīng)數(shù)據(jù)線或地址線輸入到 ADDC、 ADDB、 ADDA引腳上。 ADC0809是 CMOS單片型逐次逼近式 A／ D轉(zhuǎn)換器，它由 8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開關(guān)樹型 D／ A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。白元件是補償元件，基 12 本結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)與黑元件相同，但表面不涂鍍催化劑，不參加低溫燃燒。 (6)聲速差式 在溫度為 22℃、氣壓為 101325Pa條件下，聲波在瓦斯中的傳播速度為 432m/s，而在清潔空氣中為 3m/s。 5 圖 21 系統(tǒng)框圖 工作原理 在催化元件電源端 加上一正電壓，使催化元件開始工作，輸出與瓦斯?jié)舛认鄬?yīng)的電壓信號，送到 A/D轉(zhuǎn)換， A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入 CPU, CPU對采樣值進行數(shù)值計算，處理后，驅(qū)動顯示器顯示出被測氣體中的瓦斯?jié)舛戎?，若被測氣體中瓦斯?jié)舛瘸^報警電路預(yù)定的數(shù)值時，報警電路即發(fā)出聲、光報警信號。其類型 根據(jù) 監(jiān)測對象可分為可燃性氣體監(jiān)測儀，毒性氣體監(jiān)測儀和氧氣監(jiān)測儀等；從儀器結(jié)構(gòu)和方法上分為袖珍式，便攜式和固定式。 國有地方和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井占 15%左右。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 題目 基于單片機的瓦斯報警器的設(shè)計 院（系部） 電氣與自動化工程系 專業(yè)名稱 電子信息工程專業(yè) 年級班級 電信 08— 2 班 學(xué)生姓名 ****** 指導(dǎo)教師 ****** 年 月 日 I 摘 要 本課題設(shè)計的是用單片機控制的瓦斯?jié)舛葓缶O(jiān)控 儀，是采用熱催化原理探頭制成的瓦斯?jié)舛葴y量儀，適用于中小型煤礦井下各作業(yè)場所中測量空氣中的瓦斯?jié)舛?。在許多發(fā)達(dá)國家中為了減少事故的發(fā)生，一般不會開采高瓦斯災(zāi)害隱患嚴(yán)重的礦井。袖珍式儀器的采樣方法為擴散式，用于在危險環(huán)境中的工作人員隨身攜帶；便攜式儀器采樣方法為泵吸式，用于監(jiān)測人員定期安檢；固定式儀器用于煤礦井下固定地點氣體監(jiān)測。 CPU 顯示電路 報警電路 敏感元件 A / D 轉(zhuǎn) 換 6 3 報警器設(shè)計 瓦斯檢測設(shè)備 瓦斯?jié)舛葯z測儀的分類 (1)光干涉式 光干涉式是利用光波對空氣和瓦斯折射率不同所產(chǎn)生的光程差，引起干涉條紋移動來實現(xiàn)對不同瓦斯?jié)舛鹊臏y定。比較這兩種速度就可測定高濃度瓦斯。但由于白元件處于與黑元件相同的工作環(huán)境中，所以，對非瓦斯?jié)舛茸兓鸬拇呋柚底兓鹧a償作用，以提高儀器零點穩(wěn)定性和抗干擾能力。因此， ADC0809可處理 8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相 連，也可單獨工作。然后輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 IE0： INT0中斷請求標(biāo)志位。復(fù)位電路雖然簡單 ,但其作用非常重要。兩個 16位定時器 /計數(shù)器 P2口： P2口為一 個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。 AT89C51 單片機對 ADC0809 的接口 MCS51與 ADC 接口時必須弄清并處理好三個問題 : (1)要給 START 線送一個 200ns 以上寬的啟動正脈沖 。 驅(qū)動 LED的時候，應(yīng)該分二種情況比如用共陽接法和共陰接法，共陽的時候 LED正端接正電源，負(fù)端通過一個限流電阻接 P口，這時不用接上拉電阻，只要這個限流電阻取合適就可以了發(fā)光管亮的時候電流就是從電源正 —— LED—— 限流電阻 —— P口， P口為低電位發(fā)光管滅的時候沒有 27 電流流過， P口為高電位或高阻狀態(tài)共陰接法， LED負(fù)端接地，正端直接 P口，這時候要接上拉電阻，這個上拉電阻是提供 LED發(fā)光用的，發(fā)光管亮的時候電流是從電源正 —— 上拉電阻 —— LED —— 地。 sbit LED4 = P2^3。 //讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) ADC_OE=0。 //顯示的計掃描數(shù)器 unsigned int data tmp。 //取百分比百位 baifenshu[1]=tmp/100%10。 但是，由于我水平有限，在理論的描述、資料的運用等方面難免有不當(dāng)、不深，不周之處，有些觀點也尚欠成熟，敬請各位老師批評指正。 } } } 35 致 謝 首先，我要感謝 *************大學(xué)，感謝電氣系對我四年的培養(yǎng)，讓我學(xué)到了許許多多的知識，感謝各位老師在這四年里對我的關(guān)懷與照顧，在此致以我深深的謝意。//計算 放大到 0－1000，注 意化簡，不然會計算溢出得不到正確結(jié)果 //ad_shuju*1000/255。 unsigned char data baifenshu[4]。 //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 ADC_OE=1。 //數(shù)碼管控制引腳 31 sbit LED2 = P2^6。 聲光報警單元與單片機的連接圖如下： P P P P P P P P P P P P P P P X T A L 2X T A L 1R X DT X DR S TV S SIN T 0WRP RDP P P ALEA T 8 9C 51紅黃綠R3R4R5Q58 55 0R21KR31 0KV C CU 13B U Z Z E R 圖 311 聲光報警電路 LED 顯示 LED數(shù)碼顯示器是一種由 LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。 用戶還可以采用外部時鐘，在這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1部 時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 128 8位內(nèi)部 RAM 除 PC之外，復(fù)位操作還對其它一些專用寄存器有影響，他們的復(fù)位狀態(tài)如下； PC 0000H T瓦斯 N 00H ACC 00H TLO 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0— P3 0FFH S瓦斯 N 00H IP xx000000B SBUF 不定 IE 0x000000B P瓦斯 N 0xx0000B TMOD 00H 復(fù)位操作還對單片機的個別引腳信號有影響，例如把 ALE和 PSEN 信號變?yōu)闊o效狀態(tài)，即 ALE = 0， PSEN = 1。在內(nèi)部的 T瓦斯 N中有四位是與外中斷有關(guān)的。 GND：接地。主體部分是采用逐次逼近式的 A/D轉(zhuǎn)換電路，由 CLK控制的內(nèi)部電路的工作 ,START為啟動命令，高電平有效，啟動 ADC0809內(nèi)部的 A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成，輸出信號 EOC有效， OE為輸出允許信號，高電平有效，打開輸出三態(tài)緩沖器 ,把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送 DB。 11 表 32 高濃度瓦斯試驗放氣前后的數(shù)據(jù) (7)穩(wěn)定性 l)初始穩(wěn)定性 貯存一周到一年的元件初始零點輸出可能不為零，只需在工作點電壓穩(wěn)定十分鐘后輸出零點將歸零 貯存一周到一年的元件剛開 始下作時靈敏度可能達(dá)不到最佳點，只需在工作點電壓穩(wěn)定二十分鐘后輸出靈敏度將復(fù)原 2)長期穩(wěn)定性 圖 35 長期穩(wěn)定性 黑元件載體催化燃燒式元件，當(dāng)瓦斯氣體在元件表面與氧氣產(chǎn)生無焰燃燒時，電橋失去平衡，輸出一個電壓信號。但當(dāng)濃度大于 1%CH4時，其反應(yīng)遲鈍，選擇性和線性均較差，所以很少用于煤礦井下瓦斯?jié)舛鹊臋z測，而多用于可燃?xì)怏w的檢漏報警。 系統(tǒng)框圖 此次設(shè)計的煤礦瓦斯監(jiān)測報警器的系統(tǒng)框圖如下所示：主要由氣體傳感器、 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC080單片機 AT89C5 LED顯示電路、聲光報警裝置和附件電路組成。 3 國內(nèi)外發(fā)展概況及研究方向 儀器不斷更新。 近年來，瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)和數(shù)百萬名煤礦工的生命安全，瓦斯災(zāi)害已成為制約我國煤礦安全生產(chǎn)和煤炭工業(yè)發(fā)展的重要因素，可以說瓦斯爆炸已經(jīng)成為礦難的第一大禍?zhǔn)住x器能夠根據(jù)瓦斯?jié)舛葓缶?(%)進行聲、光報警。但中國是一個能源饑渴大國，煤炭是我國的主要能源，占一次性能源構(gòu)成的 75%,所以不論是低瓦斯還是高瓦斯，都在積極創(chuàng)造條件，照采不誤。 世界各國均有煤礦瓦斯氣體監(jiān)測的系統(tǒng)，如波蘭的 DAN6400、法國的TF200、德 國的 MINOS和英國的 Senturion200等，其中全礦井綜合監(jiān)測控制系統(tǒng)有代表性的產(chǎn)品有美國公司生產(chǎn)的 MSN系統(tǒng)，德國 BEBRO公司的PROMOS系統(tǒng)。其優(yōu)點是準(zhǔn)確度高，堅固耐用，校正 容易，高低濃度均可測量，還可測量二氧化碳濃度；其缺點是濃度指示不直觀，受氣壓溫度影響嚴(yán)重；光學(xué)零件加工復(fù)雜，成本較高和實現(xiàn)自動檢測較困難。其優(yōu)點是讀數(shù)不受氣壓影響，對背景氣體、粉塵及氣溫變化很敏感，其缺點是不適合測量低濃度瓦斯，一般只用來檢測礦井抽放瓦斯管道中的瓦斯?jié)舛取? 黑白元件的工作原理：使用時一般將黑白元 件串聯(lián)，作為電橋的一臂，用普通電阻構(gòu)成電橋的另一臂，電橋的兩端加上穩(wěn)定的工作電壓 U。輸入輸出與 TTL兼容。 START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。當(dāng)有外部的中斷請求時，這位就會置 1（這由硬件來完成），在 CPU響應(yīng)中斷后，由硬件將 IE0清 0。一個單片機是否正常工作，首先要檢查是否能復(fù)位成功 AT89C51 簡介 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— 20 Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。 5個中斷源 并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。如想禁止 ALE的輸出可在SFR8EH地址上置 0。 (2)獲取 EOC 線上的狀態(tài)信息 ,因為它是 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)束標(biāo)志 。這時上拉電阻也是限流用的。 define DPY P0 /**/ sbit LED_R = P2