【正文】 TL1 = 0xf9。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能 體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢[18]。與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢。當(dāng)MODEM已準(zhǔn)備好接收終端傳來的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號有效，通知終端開始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線TxD發(fā)送數(shù)據(jù)。接口機(jī)械性能連接器：由于RS232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了DB2DB15DB9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。所以，以RS232C為主來討論。其中R3到R8為上拉電阻 ?；鶞?zhǔn)電壓的中心值（VREF（+）+VREF（））/2應(yīng)接近于Vcc/2，其偏差值不應(yīng)該超過 。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ADC0809是美國NS公司的產(chǎn)品，其性能指標(biāo)一般，但價(jià)格低廉，便于與微機(jī)連接，應(yīng)用十分廣泛。本電路工作時(shí)，先將插頭接到+5V市電上，由開關(guān)接通電源，此時(shí)，黃色發(fā)光二極管工作顯示電源接通狀態(tài)。為了提高Vo的穩(wěn)定性，輸入Vi要采用低紋波電源。安裝時(shí)，兩電容應(yīng)直接與三端集成穩(wěn)壓器的引腳根部相連。至此，本系統(tǒng)三大模塊功能和設(shè)計(jì)思路已經(jīng)確立，下文將介紹整個(gè)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程，并且給出設(shè)計(jì)電路。復(fù)位電路可以參考圖34：圖34 單片機(jī)復(fù)位電路（2）程序執(zhí)行方式 程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式。當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，ALE信號負(fù)跳變來觸發(fā)外部的8位鎖存器(如74LS373)，將端口P0的地址總線(A0A7)鎖存進(jìn)入鎖存器中。（2）外接晶振引腳XTAL1（19腳），XTAL2(18腳)XTAL1：在單片機(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。3 .1 煙霧檢測報(bào)警器系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)整個(gè)監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，分為三大模塊：氣體濃度檢測模塊、主控模塊和報(bào)警模塊，下面依次介紹。其中以AT89S51單片機(jī)為核心構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)。(4)突出控制功能。靈敏性圖22是傳感器典型的靈敏度特性曲線。雖然將阻緩的傳感器再放回新鮮空氣環(huán)境中有得到某種程度的恢復(fù)的可能，但是如果長期暴露在這樣的環(huán)境中，其靈敏度會不斷下降，導(dǎo)致傳感器最終喪失檢測煙霧的能力。 (f)熱傳導(dǎo)傳感器 熱傳導(dǎo)傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結(jié)構(gòu)形式，但是測量原理不同。 (b)固體電解質(zhì)煙霧傳感器 固體電解質(zhì)煙霧傳感器使用固體電解質(zhì)氣敏材料作為氣敏元件，其原理是利用氣敏材料在通過煙霧時(shí)產(chǎn)生電阻，測量其形成電動(dòng)勢從而測量氣體濃度。具體電路設(shè)計(jì)將在下文中給出。本設(shè)計(jì)主要考慮如何有效實(shí)現(xiàn)傳感器的溫度補(bǔ)償。煙霧傳感器及單片機(jī)是可燃煙霧檢測報(bào)警器的兩大核心，根據(jù)報(bào)警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟(jì)的煙霧傳感器及單片機(jī)芯片是至關(guān)重要的。它包括對各種元器件的功能和接法的了解，以及對各種元器件的選擇和設(shè)計(jì)方案的選擇。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)本文利用單片機(jī)電路制作變電轉(zhuǎn)火災(zāi)煙霧故障監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)。 課題研究的目的及意義火災(zāi)對變電站的影響很大，因此設(shè)計(jì)出性能更加可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的變電站煙霧監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)已成為市場的需要。這些煙、熱和光可以通過探測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枅?bào)警或使自動(dòng)滅火系統(tǒng)啟動(dòng)，及時(shí)撲滅火災(zāi)。在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，用各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，如溫度、壓力、流量、PH值等，以便使設(shè)備工作在最佳狀態(tài)，產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。只有系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，才可能組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。煙霧檢測報(bào)警裝置就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的。經(jīng)過電子線路處理變成濃度成比例變化的電壓信號，由線性電路加以補(bǔ)償，使信號線性化，經(jīng)微機(jī)處理、邏輯分析，輸出各種控制信號，即當(dāng)煙霧濃度達(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，煙霧報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警信號并可顯示煙霧濃度或啟動(dòng)外部聯(lián)運(yùn)設(shè)備（如排風(fēng)扇、電磁閥）。在目前中國許多冠名以高新技術(shù)的行業(yè)中，中國企業(yè)大多做的是下游的制造和服務(wù)，分取極少一部分的利潤，象消防報(bào)警產(chǎn)品那樣又擁有自我知識產(chǎn)權(quán)，又擁有大量市場的行業(yè)其實(shí)是很少的。（2）軟件任務(wù)它的軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序和中斷處理兩大部分：主程序要完成I/O口，定時(shí)器的初始化及對中斷輸入的設(shè)定，然后延時(shí)使傳感器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，等待定時(shí)器的中斷；中斷處理程序根據(jù)具體情況需要有相應(yīng)的子程序。將模擬信號送A/D模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送到單片機(jī)，經(jīng)過處理后送顯示器顯示。如式（1）： （1）動(dòng)態(tài)特性是煙霧傳感器的特有問題，反映煙霧傳感器對隨時(shí)間變化的輸入響應(yīng)特性。分析：此設(shè)計(jì)方法雖然解決了傳感器檢測氣體濃度時(shí)溫度和濕度對測量值的影響，但是，在實(shí)際制作的過程中，需要利用的核心控制芯片必須最少具有4路8位A/D口，氣體和溫度敏感信號直接由A/D口采集后，進(jìn)行一定的算法修正和軟件補(bǔ)償。 (2) 煙霧傳感器應(yīng)滿足的基本條件：一個(gè)煙霧傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實(shí)體，也可以是由多個(gè)不同功能傳感器組成的陣列。高分子氣敏材料由于具有易操 作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價(jià)格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合，在毒性煙霧和食品鮮度等方面的檢測中具有重要作用。 (4)常見煙霧傳感器可檢測煙霧種類[３]：由于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不可能檢測所有的氣體，通常只能檢測某一種或兩種特定性質(zhì)的煙霧。而在眾多半導(dǎo)體氣體傳感器中，本設(shè)計(jì)選用MQ2型煙霧傳感器，這種型號的傳感器不但具備一般半導(dǎo)體煙霧傳感器靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，還有足夠的耐高溫，耐高濕的特性。它是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測方面的應(yīng)用，是典型的嵌入式系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)人機(jī)交互通道應(yīng)用程序串行通信口后向通道前向通道圖23 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)層次的關(guān)系單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分三個(gè)層次。 可燃性氣體檢測報(bào)警器結(jié)構(gòu)框圖，系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，配合外圍電路共同完成信號采集、濃度顯示、狀態(tài)顯示、聲音報(bào)警等功能。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次?！?21～28腳):P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令時(shí)，不產(chǎn)生PSEN信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時(shí)，亦不產(chǎn)生PSEN信號[12]。在中斷服務(wù)程序中要安排這樣的指令：JNB ,$ ；若INT0=0,不往下執(zhí)行JB ,$ ；若INT0=1,不往下執(zhí)行RETI 返回主程序執(zhí)行一條指令[10]（4）掉電和節(jié)電方式 在掉電方式下，單片機(jī)的耗電降至最小。為此，本章將著重介紹硬件電路的設(shè)計(jì)以及分析。三端集成穩(wěn)壓器的功耗幾乎全部變成熱，使穩(wěn)壓器的溫度升高，若發(fā)熱量小，可以依靠穩(wěn)壓器的封裝進(jìn)行自然散熱，當(dāng)發(fā)熱量較大時(shí)，必須安裝適當(dāng)?shù)纳崞鳌?%，高精度為177。 在圖38中，根據(jù)運(yùn)放的“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)可知，I = I+ = 0，所以得出式（31）：Vo= R13*V/R16+V (31)而且V =V+=Vi由以上兩式可求出式（32）：Vo = Vi*（R13+R16）/R13 (32)所以本放大電路的放大倍數(shù)A =1+ R16/R13，此放大電路為同相比例放大電路，因此R13~R18均用10k電阻。（6）工作溫度范圍為40～＋85攝氏度。在START信號上升沿之后的0～2us+8個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)間內(nèi)，EOC變?yōu)榈碗娖健?A/D轉(zhuǎn)換電路的具體設(shè)計(jì) ，、ADDB、ADDC選擇通道IN0～I(xiàn)N2，利用74LS74來進(jìn)行分頻得到時(shí)鐘信號。電路使用5V電源供電。圖316 MAX232內(nèi)部結(jié)構(gòu)、連線示意圖在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=3V～15V邏輯0(SPACE)=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)= 3V～15V以上規(guī)定說明了RS323C標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。接口信號RS232C規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時(shí)線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，它們是：①聯(lián)絡(luò)控制信號線：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（Data set readyDSR)——有效時(shí)（ON）狀態(tài)，表明MODEM處于可以使用的狀態(tài)。接收數(shù)據(jù)(Received dataRxD)——通過RxD線終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù)，(DCE→DTE)。軟件部分是用來配合硬件電路，控制后面電路的響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)定功能。程序的主流程圖見圖41。}開始將電壓轉(zhuǎn)成濃度值LCD初始化串口通信初始化讀0809的數(shù)據(jù)將讀到的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口pc機(jī)顯示AD轉(zhuǎn)化延時(shí)一秒1602顯示濃度值綠色發(fā)光二極管亮紅色發(fā)光二極管亮蜂鳴器響濃度值是否超過50%圖41 主程序流。 煙霧檢測報(bào)警器軟件流程及設(shè)計(jì) 本論文中，軟件解決的主要問題是檢測煙霧傳感器的煙霧濃度信號，然后對信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，段式液晶濃度顯示，以及報(bào)警器聲光警報(bào)。因此，使用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。振鈴指示(RingingRI)——當(dāng)MODEM收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時(shí)，使該信號有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫?？梢娺@個(gè)最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。目前在IBM PC機(jī)上的COMCOM2接口，就是RS232C接口。寫狀態(tài),下降沿有效注意常用的命令：0x01：清屏； 0x38：8位數(shù)據(jù)傳送（0x28,4位數(shù)據(jù)傳送）； 0x0C：開LCD；0x08：關(guān)LCD； 0x18：字符左移； 0x04：向左移動(dòng)光標(biāo)；0x06：向右移動(dòng)光標(biāo)；(2) 通信方式線并行通信（命令：0x38）采用8線并口通信,占微控制端的I/O口,具體程序可以見發(fā)布的程序。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號可用作中斷申請。在脈沖上升沿，A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部寄存器均被清零在下降沿開始A/D轉(zhuǎn)換。（4）單個(gè)＋5V電源供電。對于輸入電壓Vi也有一定的要求，因?yàn)橥ㄟ^前面章節(jié)對傳感器的分析得知當(dāng)傳感器的煙霧濃度達(dá)到100%時(shí)對應(yīng)的電壓值為0V，煙霧濃度為0%，所以模擬樣機(jī)采用兩倍放大，假使傳感器輸出電壓在0~，放大兩倍之后達(dá)到0~，所以要用一個(gè)電阻與變阻器分壓，使變阻器輸出的電壓在0~，電路采用的變阻器為1k的，在輸入電壓為5v的情況下。8%幾類。當(dāng)平滑電容距離穩(wěn)壓器很近時(shí)，可以省掉陶瓷電容。電路的設(shè)計(jì)都在建立在理論的基礎(chǔ)上。將外加脈沖加到INT0輸入，平時(shí)為低電平。訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。 圖33 AT89S51引腳功能圖表31 P3口的引腳功能引腳信號 控制信號說明RXD串行數(shù)據(jù)輸入TXD串行數(shù)據(jù)輸出INT0外部中斷0INT1外部中斷1T0定時(shí)器0輸入T1定時(shí)器1輸入WR寫存儲器信號RD讀存儲器信號 ～(1～8腳):Pl是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。采集信號經(jīng)過ADC0809處理后送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的信息將通過單片機(jī)控制，在LCD顯示器上顯示出來。 為適應(yīng)變電站和工業(yè)等場所對可燃性易爆煙霧安全性要求，設(shè)計(jì)的可燃性煙霧報(bào)警儀應(yīng)不僅能在較寬的溫度范圍工作，而且應(yīng)具有顯示可燃煙霧濃度、延時(shí)報(bào)警功能及可接計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場遠(yuǎn)測等功能。為提高響應(yīng)時(shí)間，保證傳感器準(zhǔn)確地、 穩(wěn)定地工作，報(bào)警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一個(gè)5V的電壓。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號取出，2個(gè)用于提供加熱電流。 經(jīng)過對比上述兩種煙霧傳感器的應(yīng)用特性，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體煙霧傳感器的優(yōu)點(diǎn)更加突出：靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾性好、使用方便、價(jià)格便宜，且不會發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護(hù)成本較低等。 不同的煙霧吸收不同波長的IR，所以傳感器根據(jù)目標(biāo)煙霧而調(diào)整，典型應(yīng)用包括測量CO和CO冷凍劑煙霧和一些易燃?xì)狻?(d)高分子煙霧傳感器 利用高分子氣敏材料制作的煙霧傳感器近年來得到很大的發(fā)展。 (b)利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器、光干涉煙霧傳 感器、紅外傳感器等。由于方案一傳感器測量精度不高，所以不予采納。靜態(tài)特性通常反映在靈敏度上。（2）依據(jù)上面所說的思路，得到如下一些基本的結(jié)論：①信號采集部分為了能準(zhǔn)確采集到氣體濃度的變化應(yīng)選用半導(dǎo)體氣體傳感器，為使其有效的檢測煙霧濃度，采用電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器；而放大部分使用運(yùn)放進(jìn)行放大。硬件的設(shè)計(jì)需要單片機(jī)、模電及其數(shù)電的相關(guān)知識。是物理傳感技術(shù)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和管理、智能樓宇等技術(shù)的綜合集成，屬于高新技術(shù)。煙霧報(bào)警器的核心是氣體傳感器，俗稱“電子鼻”。此次三路檢測系統(tǒng)正是把ADC0809與AT89S51單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來，也符合了本設(shè)計(jì)的要求。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。本文的變電站煙霧監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)就是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種典型應(yīng)用，要求能夠檢測煙霧濃度，并且在氣體濃度超過給定值時(shí)能實(shí)時(shí)報(bào)警。集中報(bào)警是將接收到的信號以聲光方式顯示出來，其屏幕上也具體顯示出著火的樓層和房間號，機(jī)上停走的時(shí)鐘記錄下首次報(bào)警時(shí)間性，利用本機(jī)專用電話，還可迅速發(fā)出指示和向消防隊(duì)報(bào)警。（2）該產(chǎn)品無需專業(yè)人員操作，只要放在合適位置，通電即可，連續(xù)使用、方便簡捷。這也是在設(shè)計(jì)過程中需要解決的關(guān)鍵的問題。 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能：系統(tǒng)能檢測三個(gè)不同位置的煙霧濃度，把檢測到的信號送單片機(jī)處理，處理過的數(shù)據(jù)送顯示器顯示，在煙霧濃度達(dá)到設(shè)