【文章內(nèi)容簡介】 單片機的復位形式：上電復位、按鍵復位。 本課題采用按鍵復位。 在單片機啟動 后，電容 C 兩 端的電壓持續(xù)充電為 5V，這是時候 10K 電阻兩端的電壓接近于 0V， RST 處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當按鍵按下的時候，開關導通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在 內(nèi)，從 5V釋放到變?yōu)榱?，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候 10K 電阻兩端的電壓為 ，甚至更大，所以 RST 引腳又接收到高電平。單片機系統(tǒng)自動復位。 圖 24 復位電路原理圖 單片機最小系統(tǒng)設計 單片 機的最小系統(tǒng)是由組成單片機系統(tǒng)必需的一些元件構成的，除了單片機R21 00+ 5VC21 ufBR11k 本科生課程設計（論文） 8 之外，還需要包括電源供電電路、時鐘電路、復位電路。 圖 25 單片機最小系統(tǒng)原理圖 第 3章 CO 濃度監(jiān)測儀輸入輸出 電路 設計 CO 傳感器的選擇 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。 (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。 (7)體積小、重量輕、價格低廉。 (8)故障率低，易于校準和維護。 (9)由于傳感元件的輸出信號一邊比 較小，為了便于能夠驅(qū)動控制電路，在傳E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U18 9 C 5 1C13 3 pC23 3 pX1C R Y S T A LR21 0 0+ 5 VC21 u fBR11k+ 5 V 本科生課程設計（論文） 9 感器電路中還應該包括放大器。 鑒于以上選擇要點，本文中用到的傳感器必須具備良好的測量效果、功耗小、動態(tài)特性良好和體積小、重量輕、價格低廉等幾個主要特性。為此我們選擇了MQ7 系列傳感器。 半導體一氧化碳傳感器 MQ7 所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫 (SnO2)。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。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。 MQ7 氣體傳感器對一氧化碳的靈敏度高，這種傳感器可檢測多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器。 主要特點及應用： ? 對一氧化碳的高靈敏度。 ? 長壽命，低成本。 ? 簡單的驅(qū)動電路即可 ? 家用氣體泄漏報警器 ? 工業(yè)用一氧化碳報警器 ? 便攜式氣體檢測器 MQ7 氣敏元件的結構和外形如圖 31 所示，由微型 Al2O3 陶瓷管、 SnO2 敏感層，測量電極和加熱器構成的敏感元件固定 在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，為了改善傳感器的選擇性，傳感器氣室用活性炭過濾層與外界隔開。加熱器為氣敏元件提供了必要的工 作條件。封裝好的氣敏元件有 6 只針狀管腳，其中 4 個用于信號取出， 2 個用于提供加熱電流。 圖 31 MQ7 實物圖 本科生課程設計（論文） 10 運算放大器選擇 由于氣體傳感器輸出的電壓值過低，無法直接使用 A/D 讀取，必須要加入放大電路，對電壓放大然后再經(jīng)過 A/D 讀取。在此，選擇 LM358 作為運算放大器。LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)?雙運算放大器 ，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 LM358具備以下特性： 內(nèi)部頻率補償 ； 直流電壓增益高 (約 100dB)； 單位增益頻帶寬 (約 1MHz)； 電源電壓范圍寬：單電源 (330V)、 雙電源 (177。177。15V) ； 低功耗電流 ， 適合于電池供電 ；低輸入偏流，低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流；共模輸入電 壓范圍寬，包括接地；差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；輸出電壓擺幅大（ 0 至 ）。 圖 32 運算放大器電路原理圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路 為了方便與 AT89C5 單片機的鏈接，本系統(tǒng)采用 AD0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對采集到的氣體信息進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。其分辨率為 8 位，不必進行零點和滿度調(diào)整，且具有高阻抗斬波穩(wěn)定比較器， 8 個通道的多路開關可直接存取 8 個單端模擬信號中的一個。利用單片機啟動 AD0809 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換結束后再由 AD0809 向 AT89C51 發(fā)出中斷請求信號， CPU 響應中斷請求。通過對譯碼器的讀 操作，讀取轉(zhuǎn)換結果并 本科生課程設計（論文） 11 送到被測量的響應存儲區(qū)。再重新選擇被測量，并再次啟動 AD0809 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后中斷返回。 AD0809 與單片機 AT89C51 連線線路如圖 33 所示。 圖 33 AD0809與單片機 AT89C51連線線路 聲光報警電路 系統(tǒng)的聲，光報警電路由發(fā)光二極管和低電壓蜂鳴器構成，分別由 PIC 單片機的 2 個端口控制。發(fā)光二極管 LED 具有體積小，抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長，工作電壓低，功耗小，響應速度快等優(yōu)點，常用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，有益于控制系統(tǒng)的設計 和維護。當該部分工作時，整機的工作電流將增加為未報警狀態(tài)時的電流的數(shù)倍，消耗的功率會比較大，因此采用了分時供電的方法，通過單片機控制該部分電源的通斷，即質(zhì)量濃度達到報警時才給其供電；另外，用單片機輸出的周期脈沖報警信號控制振蕩器的啟停，用振蕩器輸出信號控制蜂鳴器和發(fā)光二極管，振蕩器可以用 TTL 門電路構成的多諧振蕩器。采用這 2種方法可降低該部分的電路的功耗。設計中， LED 發(fā)光二極管的工作電流為520mA，最大不超過 50mA，否則會燒壞器件。為了獲得良好的發(fā)光效果， LED 工作電流控制在 1015mA 較為合理。 在圖 34 中所示電路中， D 口得 RD4,RD5， RD6，RD7，接聲，光報警電路，其中 D 口的 RD5RD7 分別接質(zhì)量濃度過高，相等，過低的 LED。當氣體檢測儀檢測質(zhì)量濃度低于設定值時，綠燈亮；當氣體質(zhì)量濃度達到某一定值時，黃燈亮；當高于設定值時，紅燈亮并發(fā)出警報信號。 本科生課程設計（論文） 12 圖 34 聲光報警電路原理圖 顯示 電路 在該設計中， LED 顯示器的顯示方法采用動態(tài)顯示。 LED 動態(tài)顯示的基本做法在于分時輪流選通數(shù)碼管的公共端，使得各數(shù)碼管輪流導通，在選通相應的 LED 后，即在顯示字段上得到顯示字形碼。這種方式不但能提高數(shù)碼 管的發(fā)光效率，并且由于各個數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的，從而大大簡化了硬件線路。本設計中處理結果采用 4 位 LED 顯示，首次顯示氣體類別，后 3 位顯示氣體濃度。逐位輪流點亮各個 LED，每一位保持 1ms，在1020ms 之內(nèi)再一次點亮，重復不止。這樣利用人的視覺停留，好像 4 位 LED同時點亮一樣。 圖 35 顯示電路原理圖 本科生課程設計（論文） 13 第 4章 軟件 設計 流程圖設計 圖 41 軟件流程圖 本科生課程設計（論文） 14 程序編寫 主程序 整個程序一共使用了兩個中斷 ,一個外部中斷即 INT0 中斷 ,一個定時 /計數(shù)器中斷即 IT0 中斷 .這兩個中斷各有其作用 ,INT0 中斷是用來判斷 A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809 對模擬信號的轉(zhuǎn)換是否完成 ,當 A/D 轉(zhuǎn)換結束后 ,ADC0809 發(fā)出結束EOC(高電平 )信號 ,該信號可供單片機查詢 ,也可反相后作為向單片機發(fā)出中斷信號 ,而本設計正是用的這個方法 ,使得程序進入中斷取值程序 .而程序中所用到的IT0 中斷 ,是為產(chǎn)生一個周期為 2S 的方波而設計的 ,其作用是為看門狗產(chǎn)生喂狗子信號 .具體程序如下： ORG 00H JMP START 。主程序入口地址 ORG 03H JMP INTO 。外中斷 INTO 入口 ORG 0BH JMP ITOP 。 定時器 0 中斷入口 ORG 0100H START: MOV IE,10000001B 。INT0 中斷使能 MOV IP,00000001B 。INT0 中斷優(yōu)先 MOV TCON,00000000B 。設置 INT0 為電平觸發(fā) MOV SCON,00000000B 。串行口發(fā)送 ,接收標志位請 0 MOV SP,60H 。設堆棧指針 MOV TMOD,01H 。設置 T0 為方式 1 CALL PT0M0 HERE: AJMP HERE 。自身跳轉(zhuǎn) PT0M0: MOV TL0,0CH 。T0 中斷服務程序， T0 重新置初值 MOV TH0,0FEH SETB TR0 。啟動 T0