【正文】 置值時系統(tǒng)啟動聲光報(bào)警，實(shí)現(xiàn)串口通信功能。分析：此設(shè)計(jì)雖然簡單，但是存在著嚴(yán)重的問題。所謂硬件補(bǔ)償是指直接使用溫度傳感器在電路中對氣體傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，這種方式雖然簡單，但只有在溫度傳感器和氣體傳感器的溫度特性一致時，才能很好地補(bǔ)償；很難實(shí)現(xiàn)寬范圍的氣體傳感器和溫度傳感器的特性匹配。鑒于對以上三個方案的對比分析，方案三最符合設(shè)計(jì)要求，所以我選擇使用方案三來設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主體電路。但這種傳感器制造成本高，檢測煙霧范圍有限，在檢測環(huán)境污染領(lǐng)域中有優(yōu)勢。溫度的變化情況是目標(biāo)煙霧熱傳導(dǎo)率的函數(shù)，而對于一種給定的煙霧或汽化物，熱傳導(dǎo)率是它固有的物理特性。當(dāng)懷疑檢測環(huán) 境中存在這些物質(zhì)時，經(jīng)常對探頭進(jìn)行標(biāo)定，是必須且有效的辦法。Rs 表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值，Ro 表示傳感器在1000ppm 氫氣中的電阻值，圖中所有測試都是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下完成的。單片機(jī)有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用要求。為了更好的理清設(shè)計(jì)思路，將整個系統(tǒng)細(xì)分為三部分加以設(shè)計(jì)說明。前面在第二章第四節(jié)方案的設(shè)計(jì)中已經(jīng)介紹了MQ2型煙霧傳感器的具體資料，由于條件原因沒有買到MQ2型煙霧傳感器，所以根據(jù)其技術(shù)資料和規(guī)格，用變阻器來代替模擬MQ2煙霧傳感器，可以假設(shè)其在理想條件下不考慮溫度和濕度的影響，在MQ2中測得的煙霧濃度隨輸出電壓的變化而變化，根據(jù)圖濃度與電壓之間的變化關(guān)系，用變阻器來模擬MQ2煙霧傳感器。XTAL2：在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)問外部存儲器期間，將以1/12振蕩頻率輸出。若程序全部放在外部ROM中（如對8031），則應(yīng)使EA=0；否則，可令EA=1。這些知識包括硬件知識和軟件知識。78XX系列和79XX系列的管腳配置不同，在接線的時候要特別注意。（78TXX/79TXX可到3A），可采用外接功率晶體管擴(kuò)大電流。本系統(tǒng)采用的半導(dǎo)體煙霧傳感器屬于電阻型，經(jīng)過一個放大電路即可發(fā)送給ADC0809采集。ADC0809的分辨率為8位，單一5V供電，功耗為15mW。通道選擇表如表33所示：表33 通道選擇表CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7（3）CLOCK（10腳）：外部時鐘輸入端。（9）Vcc（11腳）、GND（13腳）：電源電壓輸入端。1602B可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D7，和RS、R/W、EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。DB25連接器定義了25根信號線，分為4組：?異步通信的9個電壓信號（含信號地SG）（2，3，4，5，6，7，8，20，22）?20mA電流環(huán)信號 9個（12，13，14，15，16，17，19，23，24）?空6個（9，10，11，18，21，25）④保護(hù)地（PE）1個，作為設(shè)備接地端（1腳）（2）DB9連接器它提供異步通信的9個信號。在全雙工系統(tǒng)中作發(fā)送方式和接收方式之間的切換。下面具體介紹C語言編程的優(yōu)點(diǎn)[17]。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件[20]。 TR1 = 1。 PCON |= 0x80。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。這種順序的規(guī)定對半雙工的通信線路特別有用，因?yàn)榘腚p工的通信才能確定DCE已由接收方向改為發(fā)送方向，這時線路才能開始發(fā)送。它用來控制MODEM是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。、。D0為最低有效位（LSB），D7為最高有效位（MSB）。（2） 地址輸入和控制線：4條。 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)一、ADC0809的介紹ADC0809的簡單介紹由于AT89S51內(nèi)部沒有A/D轉(zhuǎn)換，我們在把相應(yīng)的濃度模擬信號轉(zhuǎn)換為能夠被單片機(jī)所識別的數(shù)字信號的時候，需要用到芯片ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過單片機(jī)用軟件產(chǎn)生進(jìn)行其它輸出。特別是對高速負(fù)載的電流開關(guān)，穩(wěn)壓器沒有很好的抑制效果，在穩(wěn)壓器輸入和輸出端需要接電容使穩(wěn)壓器穩(wěn)定。為了使集成穩(wěn)壓器能正常工作，輸入電壓Vi必須比輸出電壓Vo要高Vdrop, Vdrop為電壓降，它隨穩(wěn)壓器品種與工作條件不同而異，78XX系列為2～3V。圖中C1用以抑制過電壓，抵消因輸入線過長產(chǎn)生的電感效應(yīng)并消除自激振蕩；C2用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，即瞬時增減負(fù)載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動。單片機(jī)的最小系統(tǒng)見圖35：圖35 單片機(jī)的最小系統(tǒng)此模塊主要由蜂鳴器，發(fā)光二極管組成(相關(guān)的電路設(shè)計(jì)下一節(jié)將會有詳細(xì)的介紹)。只要Vcc上升時間不超過1ms，通過在Vcc和RST引腳之間一個10uF電容，RST和Vss引腳（即地）之間加一個10kΩ的電阻，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位，即打開電源就可以自動復(fù)位。（4）控制線（4條）RST：AT89S51的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對芯片又時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機(jī)器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項(xiàng)工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。（1）主電源引腳Vss，VccVss(20腳):接地。(3)與上位機(jī)通訊功能可以實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)串口通訊，對報(bào)警器采取統(tǒng)一控制，以及便于采集和處理數(shù)據(jù)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)三個層次的關(guān)系如圖23所示。(2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。MQ2/MQ2S氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。使用接觸燃燒式傳感器，其探頭的阻緩及中毒，是不可避免的問題。它主要適用于毒性煙霧檢測。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的煙霧傳感器之一。采用高性能半導(dǎo)體氣體傳感器，采用三路傳感器檢測不同地方的煙霧濃度，將檢測的到濃度信號送入A/D芯片中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用AT89S51單片機(jī)控制聲光報(bào)警，并且將氣體傳感器檢測到的濃度值在LCD顯示器上顯示出來，并且實(shí)現(xiàn)串口通信。如通過溫度傳感器測出環(huán)境的溫度，對煙霧傳感器的輸出特性曲線進(jìn)行修正；或者直接對傳感器進(jìn)行硬件補(bǔ)償。為使報(bào)警裝置更加完善，可以在聲音報(bào)警基礎(chǔ)上，加入光報(bào)警，光信號可以引起工作人員注意，彌補(bǔ)嘈雜環(huán)境中聲音報(bào)警的局限。硬件設(shè)計(jì)是通過對設(shè)計(jì)要求的分析，對各種元器件的了解，而得出分立元件與集成塊的某些連接方法，以達(dá)到設(shè)計(jì)的功能要求。當(dāng)然目前而言，我們基本占據(jù)的是國內(nèi)市場，對外還剛啟動。這就要求了煙霧傳感器性能必須符合這個條件，高精度的傳感器是系統(tǒng)的靈魂。即由自動報(bào)警、自動滅火、安全疏散誘導(dǎo)、系統(tǒng)過程顯示、消防檔案管理等組成一個完整的消防控制系統(tǒng)。從廣義上講，傳感器就是能感受外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號的裝置；狹義上講，傳感器就是能將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程一般包括系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試幾個階段。目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā)。質(zhì)量不過關(guān)的傳感器，一般16個月性能就下降，因而失去報(bào)警器的安全性，出現(xiàn)不報(bào)警或誤報(bào)警現(xiàn)象，而一種好的傳感器可連續(xù)使用十幾年，特性也不會有什么變化。 發(fā)展趨勢二十多年前，中國的消防報(bào)警產(chǎn)品剛剛起步，無論產(chǎn)品技術(shù)含量、產(chǎn)品系列完整性、使用性，還是社會影響程度都是相當(dāng)?shù)偷?。對各個子程序塊所解決的問題要相當(dāng)明確。采集到的信號送入A/D模塊，將模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識別的數(shù)字信號后送入單片機(jī)。動態(tài)特性的輸入與輸出關(guān)系不是一個常數(shù)，而是時間的函數(shù)，隨時間的變化而變化，因此常用傳遞函數(shù)表征。并且主控制芯片采用常規(guī)的ADC0809和單片機(jī)并不支持，且制作硬件極其復(fù)雜，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)體積過大、功耗高、成本太高。 (3)常見煙霧傳感器簡介：下面對工業(yè)上常用的幾種煙霧傳感器作簡單介紹。 (e)電化學(xué)傳感器 電化學(xué)傳感器由膜電極和電解液封裝而成。固體電解質(zhì)煙霧傳感器主要用于檢測無機(jī)煙霧，如OCOHClSO2等。 MQ2型煙霧傳感器的相關(guān)介紹MQ2/MQ2S氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種:工控機(jī)，通用CPU模塊，嵌入式微機(jī)處理，單片機(jī)。(2)單片機(jī)系統(tǒng)：指按照單片機(jī)的技術(shù)要求和嵌入對象的資源要求而構(gòu)成的基本系統(tǒng),如時鐘電路、復(fù)位電路和擴(kuò)展存儲器等與單片機(jī)構(gòu)成了單片機(jī)系統(tǒng)。 (1)煙霧濃度顯示通過液晶屏顯示可燃煙霧的濃度值，便于檢測人員隨時觀測煙霧濃度。AT89S系列單片機(jī)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。在對EPROM編程和驗(yàn)證程序時，它輸入高8位地址。（1） 復(fù)位方式 RST引腳時復(fù)位信號的輸入端。在掉電方式下，CPU暫時不工作，但也隨時準(zhǔn)備恢復(fù)工作。下面簡單介紹本設(shè)計(jì)使用到的電源器件：三端固定式集成穩(wěn)壓器。另外，穩(wěn)壓器內(nèi)部有輸出短路的保護(hù)功能，即過電流保護(hù)電路，限制輸出電流不會很大；過熱保護(hù)電路，過熱時切斷輸出使內(nèi)部電路不會過熱。4%，高精度為177。因?yàn)椴淮嬖凇疤摰亍爆F(xiàn)象，所以其輸入端有較高的共模輸入電壓。上圖為ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖（圖39）： 圖310 ADC0809的引腳圖 圖311 ADC0809實(shí)物圖ADC0809的引腳功能ADC0809的引腳圖如圖310，ADC0809實(shí)物如圖311，則ADC0809的引腳功能：（1） IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入通道。（6）OE（9腳）：輸出允許信號。引出端符號1CP、2CP 時鐘輸入端1D、2D 數(shù)據(jù)輸入端1Q、2Q、1Q、2Q ＿輸出端CLRCLR2 直接復(fù)位端（低電平有效）PRPR2 直接置位端（低電平有效）74LS74的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖見圖314，74LS74的引腳圖見圖315。圖315聲音報(bào)警電路圖蜂鳴器報(bào)警電路圖如圖315所示。(3～15)V之間[7]。這兩個信號有時連到電源上，一上電就立即有效。上述控制信號線何時有效，何時無效的順序表示了接口信號的傳送過程。兩部分信號的處理都是采用查詢方式。 TMOD amp。 while (!TI)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對 目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中[19]。C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。當(dāng)本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠(yuǎn)地）的MODEM送來的載波信號時，使RLSD信號有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號解調(diào)成數(shù)字量數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RxD送到終端。電纜長度：在通信速率低于20kb/s時，RS232C所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。RS232標(biāo)準(zhǔn)RS232C標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱是EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS（remended standard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識號，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。為1：讀狀態(tài)。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。（4）START（6腳）：A/D轉(zhuǎn)換信號輸入端。（2）具有轉(zhuǎn)換起、?？刂贫恕M324是單片高增益四運(yùn)算放大器，可在較寬電壓范圍內(nèi)的單電源或雙電源下工作，其電源電流很小且與電源電壓無關(guān)，四個運(yùn)放一致性好；其輸入偏流電阻是溫度補(bǔ)償?shù)?，也不需外接頻率補(bǔ)償，可做到輸出電平與數(shù)字電路兼容。2%、177。圖36 三端固定式集成穩(wěn)壓器三端穩(wěn)壓器為了使電路能穩(wěn)定工作，在輸入端和輸出端分別接入電容。當(dāng)然，在硬件電路里一些芯片是必不可少的，軟件設(shè)計(jì)也需要對芯片進(jìn)行編程序。（3）單步執(zhí)行方式 單步執(zhí)行方式是使程序的執(zhí)行處在外加脈沖（通常用一個按鍵產(chǎn)生）的控制下，一條指令一條指令地執(zhí)行，即按一次鍵，執(zhí)行一條指令。如果是使用AT89S51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機(jī)時，此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)程序指針PC值超過片內(nèi)程序存儲器地址(如8051/8751/89C51的PC超過0FFFH)時，將自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器繼續(xù)運(yùn)行。在訪問片外存儲器時，它分時提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)，故這些I/O線有地址線/數(shù)據(jù)線之稱，簡寫為AD0～AD7。圖31 MQ2型氣體傳感器單片機(jī)采集電壓值與煙霧濃度百分比線性化曲線圖32 用變阻器模擬的MQ2型半導(dǎo)體煙霧傳感器系統(tǒng)選用單片機(jī)控制，采用AT89S51單片機(jī)。為了保證整個系統(tǒng)可靠的運(yùn)行，設(shè)計(jì)中必須明確三大部分的實(shí)際聯(lián)系：以單片機(jī)為中心，其他各大模塊一一展開。 首先，傳感器送來的煙霧濃度對應(yīng)的微小的電壓信號經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號送入ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后再送入單片機(jī)；在8051單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行濃度比較，對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，最后，將實(shí)際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出報(bào)警限，當(dāng)濃度處于正常狀態(tài)綠燈長亮，當(dāng)煙霧濃度超出設(shè)定的限定值時，發(fā)出聲音報(bào)警并伴隨紅燈亮。Rs表示在含1000ppm 丙烷、不同溫/濕度下傳感器的電阻值，Ro表示在含1000ppm 丙烷、20℃/65%RH環(huán)境條件下傳感器的電阻值。半導(dǎo)體煙霧傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的煙霧傳感器，它具有靈敏度高，響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。未