【文章內(nèi)容簡介】 單片機的復(fù)位形式：上電復(fù)位、按鍵復(fù)位。 本課題采用按鍵復(fù)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(dāng)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)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(fù)位。 圖 24 復(fù)位電路原理圖 單片機最小系統(tǒng)設(shè)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(gòu)成的，除了單片機R21 00+ 5VC21 ufBR11k 本科生課程設(shè)計（論文） 8 之外，還需要包括電源供電電路、時鐘電路、復(fù)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(shè)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(biāo)： (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(zhǔn)和維護(hù)。 (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(shè)計（論文） 9 感器電路中還應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)率隨空氣中一氧 化碳?xì)怏w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(dǎo)率的變化，轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)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(yīng)用的低成本傳感器。 主要特點及應(yīng)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(shè)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(guān)。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(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。其分辨率為 8 位，不必進(jìn)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(guān)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(jié)束后再由 AD0809 向 AT89C51 發(fā)出中斷請求信號， CPU 響應(yīng)中斷請求。通過對譯碼器的讀 操作，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并 本科生課程設(shè)計（論文） 11 送到被測量的響應(yīng)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(gòu)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(yīng)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(shè)計 和維護(hù)。當(dāng)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(dá)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(gòu)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(shè)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(dāng)氣體檢測儀檢測質(zhì)量濃度低于設(shè)定值時，綠燈亮；當(dāng)氣體質(zhì)量濃度達(dá)到某一定值時，黃燈亮；當(dāng)高于設(shè)定值時，紅燈亮并發(fā)出警報信號。 本科生課程設(shè)計（論文） 12 圖 34 聲光報警電路原理圖 顯示 電路 在該設(shè)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(dǎo)通，在選通相應(yīng)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(shè)計中處理結(jié)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(fù)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(shè)計（論文） 13 第 4章 軟件 設(shè)計 流程圖設(shè)計 圖 41 軟件流程圖 本科生課程設(shè)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(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后 ,ADC0809 發(fā)出結(jié)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(shè)計正是用的這個方法 ,使得程序進(jìn)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(shè)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(shè)置 INT0 為電平觸發(fā) MOV SCON,00000000B 。串行口發(fā)送 ,接收標(biāo)志位請 0 MOV SP,60H 。設(shè)堆棧指針 MOV TMOD,01H 。設(shè)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(wù)程序， T0 重新置初值 MOV TH0,0FEH SETB TR0 。啟動 T0