【正文】 .................................................38 聲報警電路 ............................................................................................38 排風電路 ........................................................................................................39 .......................................................................................................41第 5 章 軟件設(shè)計 .....................................................................................................46 系統(tǒng)軟件設(shè)計原則 ........................................................................................46 軟件實現(xiàn)功能 ................................................................................................46 主程序流程圖 ........................................................................................46 定時器中斷服務(wù)程序 ............................................................................48 串行口中斷服務(wù)程序 ............................................................................48第 6 章 儀器標定及主要技術(shù)指標 .........................................................................51 儀器的標定 ....................................................................................................51 儀器的主要技術(shù)指標 ....................................................................................51 儀器的校正方法 ............................................................................................51結(jié)論 ...........................................................................................................................53V致謝 ...........................................................................................................................54參考文獻 ...................................................................................................................55附錄 1 ........................................................................................................................57附錄 2 ........................................................................................................................63附錄 3 ........................................................................................................................711第 1 章 緒論 瓦斯的介紹瓦斯，說起它的另外一個名稱沼氣，可能大多數(shù)人就會明白許多。 系統(tǒng)由 AT89C51單片機、敏感元件、看門狗監(jiān)控電路、小信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、通信電路、顯示電路、報警電路等組成。 在煤礦里它從煤巖裂縫中噴出。傳感器測量穩(wěn)定性差，調(diào)校頻繁，壽命短。最初，人們?yōu)榱朔乐咕驴諝庵谢煊幸谎趸荚斐芍卸臼鹿?，曾使用過金絲雀一類的小動物來進行檢測。其中 KJ4型的系統(tǒng)容量為 1536個，傳輸距離為 13km。但精密不一定準確。對特定的測量裝置來說，其靈敏度的定義方法往往是不同的。儀器的可靠性可用平均無故障工作時間 MTBF來表征。信號的遠距離傳送通過優(yōu)化電路設(shè)計和應(yīng)用誤差理論分析,盡可能減小測量誤差，提高測量精度。其缺點是探測元件的壽命較短，不能測高濃度甲烷，硫化氫及硅蒸氣會引起元件中毒而失效。 氣體在放射性元素的輻射作用下發(fā)生電離，在氣體介質(zhì)中的兩個電極度之間便有電流產(chǎn)生。其基本原理是根據(jù)甲烷在一定的溫度條件下氧化燃燒，且在一定的濃度范圍內(nèi)，不同濃度的瓦斯在燃燒過程中要釋放出熱量不同的特性，來達到測定瓦斯?jié)舛鹊哪康?。兩個 16位定時器/計數(shù)器P2 口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。另外，該引腳被略微拉高。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。區(qū)間越寬越好。元件的激活特性是一個缺點，因為被激活的元件在一段時間內(nèi)會造成輸出不穩(wěn)，這是在使用中應(yīng)該加以注意和調(diào)整的。ADC0809 是一種 8位逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器可以和微機直接接口。因此ADC0809可以直接和 AT89C51接口，如圖 44所示。在并行通訊中，數(shù)據(jù)有多少位就需要多少條傳送線，而串行通訊只需要一對傳送線，故串行通訊能節(jié)省傳送線，特別是當數(shù)據(jù)位數(shù)很多和遠距離數(shù)據(jù)傳送時，這一優(yōu)點更加突出?？梢允?1位、 2位。這種用法并無害處，雖然沒有充分發(fā)揮效率，但簡單，實用。 由于 PC機的串行口都是 RS232C標準口，所以，其輸入輸出在電平上和采用 TTL電平的 TA89C51在接口時會產(chǎn)生電平不同的問題。VB 設(shè)計軟件如下：Global mtime As Integer Global data(1000) As IntegerGlobal Receive(1000) AsIntegerPrivate Sub FormLoad( )’=1=”9600,N,8,1”=030=256=True=1End SubPublic Sub senddata( )For i=0 To n=Chr(data(i)) Next iEnd SubPublic sub CommmlOnComm( )Select Case Case EvReceiveReceive（mtime）=Asc()Commtime=mtime=mtime+1End SelectEnd Sub 串行通信軟件單片機 AT89C51采用 MCS51系列的匯編語言編程。 接收中斷標志 R1的位地址是 98H，而發(fā)送中斷標志 T1的地址是 99H。一般情況下，TA89C51 采用方式 1的串行工作方式，這樣和 PC機可以順利的進行異步通信。由于串行通訊大都是雙向進行的，通訊線路的任一端既需要調(diào)制器也需要解調(diào)器，將調(diào)制器和解調(diào)器合二為一的裝置稱為調(diào)制解調(diào)器。同步通訊不像異步通訊那樣，靠起始位在每個字符數(shù)據(jù)開始時使發(fā)送和接收同步，而是通過同步字符在每個數(shù)據(jù)塊傳送開始時使收/發(fā)雙方同步。當發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)時，首先發(fā)出一個邏輯“0”信號，這個邏輯低電平就是起始位。這就是說:ADC0809 可以視為 AT89C51的一個外部 RAM單元，地址為 03F8H（有很大的地址重疊范圍） 。當 ALE線為高電平時，ADDA、ADDB 和 ADDC為地址輸入線，用于選擇 IN0IN7上那一路模擬電壓送給比較器進行 A/D轉(zhuǎn)換。它的基本測試電路圖如圖 41所示。產(chǎn)生的原因是由于高濃度甲烷氣體中缺19氧使燃燒不完全所造成的。元件活性高，通過電橋測量甲烷時，可以得到較高的電壓輸出。注意加密方式 1時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，管腳備選功能如下： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 P0口：P0 口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。探頭內(nèi)部的主要元件是黑元件(催化元件)和白元件(補償元件)，兩個元件分別配置在電橋電路中，作為一組橋臂，另一組橋臂是兩個固定電阻，作為電橋的比率臂。其優(yōu)點是采用這一原理的儀器精度高，選擇性好，不受其它氣體影響，測量范圍寬，可連續(xù)檢測。廣泛調(diào)查研究，認真分析其優(yōu)缺點，充分借鑒其它儀器的優(yōu)點揚長避短博采眾長。（4）設(shè)計、制造盡可能使用通用的有替代產(chǎn)品的元件,器件和設(shè)備。對使用者來講總是希望有最少的錢買到一臺具有指定性能的儀器。無論是模擬式的儀表，還是數(shù)字式的儀表，都希望它們的特性是線性關(guān)系。它用精密度的數(shù)值和觀測時間長短一起來表示。測量的目的是為了在限定的時間內(nèi)盡可能正確地收集被測對象未知信息，以便掌握被測對象的參數(shù)及控制生產(chǎn)過程。特別是隨著電子計算機技術(shù)的應(yīng)用，一套監(jiān)測系統(tǒng)，除能檢測高低濃度甲烷外，還可測一氧化碳、氧、氫的濃度，氣溫，風速等等。必須依賴專業(yè)的維護隊伍，對人員技術(shù),素質(zhì)有較高的要求。所以，瓦斯爆炸就其本質(zhì)來說，是一定濃度的甲烷和空氣中度作用下產(chǎn)生的激烈氧化反應(yīng)。報警電路對超限瓦斯?jié)舛冗M行報警。顯示電路則顯示實時瓦斯?jié)舛取＿@樣循環(huán)不已，游離基越來越多，化學反應(yīng)速度也越來越快，最后就可以發(fā)展為燃燒或爆炸式的氧化反應(yīng)。1927 年日本制造成光干涉原理甲烷檢定器，以后又陸續(xù)出現(xiàn)熱導、熱催化原理、氣敏半導體等各種不同原理的甲烷檢定器，其測量精度不斷提高，檢測方式從“間斷” 、 “就地”檢測發(fā)展到“連續(xù)” 、 “集中自動”遙測。在這一過程中,借助于專門的技術(shù)工具,通過實驗方法,求出以所采用的測量單位表示的未知量的數(shù)值大小。穩(wěn)定性是指儀器的性能在工作條件保持恒定的情況下，在規(guī)定的時間內(nèi)保持不變的能力。（3）線性度線性度用來說明輸出量與輸入量的實際關(guān)系曲線偏離直線的程度。但是,如果生產(chǎn)出的儀器價格太高，使用者無力購買，出就談不上發(fā)揮作用。（3）各項功能要實用，既要滿足國家和地方的有關(guān)規(guī)定也要考慮用戶的要求。設(shè)計要從整體出發(fā)，分步、分層實施，方案要實際設(shè)計，制造中盡量采用通用的、有替代產(chǎn)品的元器件及附件。 紅外線式是利用甲烷分子能吸收特定波長的紅外線來測定甲烷濃度。 熱催化元件的結(jié)構(gòu)及工作原理 熱催化元件的結(jié)構(gòu) 載體催化燃燒式傳感器一般被制成一個便于測量的探頭，探頭可以單獨設(shè)置，也可以作為一個獨立單元裝配在儀器內(nèi)使用。 微控制器 CPU AT89C51單片機是監(jiān)控報警儀的核心，完成數(shù)據(jù)采集、處理、輸出、顯示等功能，選擇通用性強、功耗小、性能穩(wěn)定良好的 8位 CMOS微處理器芯片 AT89C51， ，該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 GND：接地。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 /EA/VPP：當/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 敏感元件 催化元件的特性在選擇敏感元件時，主要從以下幾個方面來衡量:元件活性是指元件對甲烷氧化燃燒的速率。當甲烷濃度在 %處時，曲線出現(xiàn)拐點，以后隨著甲烷濃度的增大，電橋輸出信號不斷下降，出現(xiàn)了高濃度和低濃度輸出信號相同現(xiàn)象。 敏感元件的組成及作用敏感元件是準確檢測甲烷氣體含量的核心元件之一，它由工作元件和補償元件組成，將這兩個元件分別接在惠斯登電橋上，在元件的電源端加入高