【文章內(nèi)容簡介】 和測試電壓(VC)。其中VH用于為傳感器提供特定的工作溫度。VC則是用于測定與傳感器串聯(lián)的負載電阻(RL)上的電壓(VRL)。這種傳感器具有輕微的極性，VC需用直流電源。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC和VH可以共用同一個電源電路。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當?shù)腞L值。圖28 MQ7原理圖　顯示電路顯示模塊的電路原理圖如下：圖25 顯示模塊原理圖為了清晰明了的顯示報警房間號，采取數(shù)碼管顯示。Led數(shù)碼管(LED Segment Displays)是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。Led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，Led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。本課題選用共陽極七段紅色數(shù)碼管。[4]數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。本課題采用靜態(tài)態(tài)驅(qū)動模式。靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高。圖26 數(shù)碼管顯示原理圖根據(jù)數(shù)碼管顯示原理，如圖25連線，即可顯示報警傳感器號碼。　聲音報警電路聲音報警電路原理圖如下：蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機IO引腳輸出的電流較小，單片機輸出的TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。S51增強型單片機實驗板通過一個三極管C8550來放大驅(qū)動蜂鳴器。圖26 聲音報警原理圖當某路或多路傳感器報警時，蜂鳴器發(fā)出聲音報警信號?！”菊滦〗Y(jié)本章主要敘述了基于單片機的毒氣檢測系統(tǒng)的硬件電路設計，包括各個模塊的工作原理，各個模塊與單片機的鏈接。然后，將基于已有的硬件電路編寫軟件程序，完成系統(tǒng)的整體設計第3章　軟件系統(tǒng)設計　軟件總體設計思想基于已有的電路，將采用C語言編寫程序。總體思路是首先定義相關的硬件接口，然后進行初始化，包括AD控制端和定時器的初始化。初始化后開始無限無限循環(huán)，以保證24小時全天候的檢測一氧化碳的濃度，及時發(fā)現(xiàn)險情并報警。無限循環(huán)中將依次調(diào)用AD轉(zhuǎn)換函數(shù)、比較判斷函數(shù)、聲音報警函數(shù)和顯示報警函數(shù)。主程序流程圖如下：圖31 主函數(shù)流程圖下面介紹本軟件系統(tǒng)的幾個主要函數(shù)，對于硬件端口定義和初始化部分不做詳細介紹?！D轉(zhuǎn)換函數(shù)ADC0809芯片需要在單片機的驅(qū)動下進行工作，AD轉(zhuǎn)換函數(shù)既是用來驅(qū)動ADC0809的程序。程序流程圖如下：圖32 AD轉(zhuǎn)換函數(shù)流程圖另外，ADC0809的時鐘信號也由單片機提供。ADC0809的工作頻率在500K以下即可。利用軟件對定時器T0進行初始化，設定定時器T0工作于方式2，計數(shù)初值為250，開總中斷和定時器中斷，最后啟動定時器。中斷服務程序?qū)LK取反，　比較判斷函數(shù)比較判斷函數(shù)是將AD轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)與門限值比較，根據(jù)比較結(jié)果設置報警數(shù)組的對應位。程序流程圖如下：圖33 時鐘程序流程圖　顯示報警函數(shù)顯示報警函數(shù)根據(jù)報警數(shù)組控制相應數(shù)碼管顯示報警傳感器號碼。流程圖如下：圖34 顯示報警函數(shù)流程圖　聲音報警函數(shù)聲音報警函數(shù)將報警數(shù)組的所有數(shù)值相加，若不等于4則報警，否則停止報警。流程圖如下：圖35 顯示報警函數(shù)流程圖　本章小結(jié)本章主要介紹了軟件系統(tǒng)的整體設計，以及各個功能模塊的子程序的設計思路。軟件就像整個系統(tǒng)的靈魂，擔當這控制整個系統(tǒng)穩(wěn)定、正常的工作的任務。而且，由于程序采用C語言編寫，所以可移植性好，僅需更改軟件中硬件接口部分。第4章　實驗過程本課題屬于生產(chǎn)實際題目，涉及硬件的實物制作。為了保證實物制作的順利進行，先利用軟件仿真，仿真成功后再制作硬件。　軟件仿真軟件仿真大致分三步，首先在Protues中畫電路圖，然后根據(jù)已有的電路圖在Keil中編寫程序，程序編譯成功后，將程序下載到Protues的單片機中進行仿真調(diào)試?！≤浖喗楸菊n題將用到兩款軟件：Protues和Keil，下面簡單介紹這兩款軟件。Proteus軟件是EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計。其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起?！±L制電路原理圖首先，按照安裝說明安裝并破解Protues軟件，然后打開Protues軟件中的ISIS Professional。在ISIS Professional中首先搜索元件，選中的元件會顯示在左邊欄，然后逐個的放置元件，并連線，最后完成電路圖如下：圖41完整的電路原理圖　編寫程序本次畢業(yè)設計使用Keil軟件編程，過程如下：1)建立工程。2)選擇單片機型號，考慮到兼容性問題，編程時選擇Atmel 的89C51單片機。3)新建C語言文件，并將文件添加到工程下。4)編寫程序并調(diào)試，直至無語法錯誤?！》抡嬲{(diào)試為了檢測電路設計和軟件設計是否正確，采用Proteus軟件進行仿真。Proteus軟件具有獨特的單片機協(xié)同仿真功能(VSM)：支持主流的CPU類型：如ARM8051/5AVR、PIC10/1PIC1PIC1PIC2dsPIC3HC1BasicStamp、808MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；支持通用外設模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM(COM口物理接口模型)還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信；實時仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；編譯及調(diào)試：支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶805AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境(如IAR、Keil和Hitech)結(jié)合，進行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。在電路原理圖已經(jīng)畫完，程序也沒有語法錯誤的情況下，即可將程序下載到單片機中進行仿真；首先下載程序，圖42 將程序下載到單片機然后即可仿真。通過仿真，對電路和程序做出相應修改，直至成功；無報警時如下圖圖43 無報警報警時如下圖(3號報警)：圖43 3號報警由于Proteus軟件中沒有傳感器，所以利用電源和滑動變阻器向ADC0809輸入四路模擬電壓信號，來模擬實際系統(tǒng)中的一氧化碳傳感器傳來的信號。四路電壓信號均是可變的，變化范圍是0~5V。為了更細致地觀察仿真過程，仿真是使用了示波器和電壓表，這樣有利于修改電路圖和程序。　實物制作　繪制布線圖并焊接電路板由于本次實物制作采用通用電路板，所以需要用電線連接各個元件。為了保證能在有限面積的電路板上合理分布各個元件，使得電線連接方便，必須先繪制布線圖。電路板布線圖如下：圖44 電路板布線圖然后按照布線圖放置并焊接元件或元件底座。在實際焊接時，臨時改變了某些元件的位置，以保證焊接方便，接觸良好。為了焊接方便，焊接是修改了部分接口。，，數(shù)碼管和蜂鳴器接口也做了調(diào)整。根據(jù)焊接是接口調(diào)整的記錄，將對程序做相應修改。對于顯示模塊，由于之前設計的是共陽極數(shù)碼管，而實際的元件是共陰極的，所以將正負極交換。傳感器部分焊接在其他電路板上，然后用導線連接到ADC0809；電源和地分別在電路板的頂部和底部。電路板的實物圖片如下：圖44 電路板實物圖　下載程序進行實物測試焊接完成后，下載程序到單片機，然后將單片機和ADC0809芯片安裝在相應的底座，上電調(diào)試。上電后，數(shù)碼管即全部被點亮，不符合系統(tǒng)要求。用電壓表測試發(fā)現(xiàn)，選通數(shù)碼管的三極管并沒有導通，所以數(shù)碼管被點亮。通過對電路的分析，我認為原因在于數(shù)碼管分壓過高。因此，在電源和第一個選通三極管之間加一個10K的電阻。然后測試，在未報警時數(shù)碼管不發(fā)光，符合系統(tǒng)要求?！”菊滦〗Y(jié)本章主要敘述了毒氣檢測系統(tǒng)的設計與調(diào)試過程，梳理了從理論到實際產(chǎn)品的制作過程。結(jié)論本文主要論述了以單片機為核心的毒氣檢測系統(tǒng)的特點，從發(fā)展狀況來看，毒氣檢測系統(tǒng)具有很強的實用性。并且具有比較好的安全性。在各種各樣的生產(chǎn)生活中依然有很大的發(fā)展空間。在國外正在積極推動毒氣檢測裝置在工業(yè)和家庭等方面的應用。在國內(nèi)基于單片機的毒氣檢測系統(tǒng)技術還不是非常成熟。本文對于基于單片機的毒氣檢測系統(tǒng)的工作原理做了深入的分析，提出了一種用單片機控制各個模塊的毒氣檢測報警的設計方案。本篇論文主要完成了以下內(nèi)容的敘述：對目前毒氣檢測系統(tǒng)國內(nèi)外的發(fā)展狀況進行了概括，進而闡明了課題研究的背景和意義。根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能做出硬件設計，繪制出硬件電路圖，然后根據(jù)確定的電路圖編寫程序?？紤]到程序的兼容性，采用C語言編程。軟硬件設計完成后，用Proteus軟件仿真，能夠成功報警和解除報警；理論設計完成后，焊接實物電路板，然后下載程序并調(diào)試。本論文主要以一氧化碳為例(其他氣體更換相應的傳感器即可)，闡述了基于單片機的毒氣檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。參考文獻1 張志良. 單片機原理及控制技術[M.]. 北京:機械工業(yè)出版社. 2002:17~192 侯國章. 測試與傳感技術[M.]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社. 2000:84~ 863 洪志剛. 杜維玲. 井娥林. 單片機應用系統(tǒng)設計. 北京:機械工業(yè)出版社. 2011:11~ 144 鄭鋒.. 51單片機典型應用開發(fā)范例大全. 北京: 中國鐵道出版社. 2011:51~ 545 陳濤編. 單片機應用及C51程序設計. 北京:機械工業(yè)出版社. 2011:100~ 103 6 劉建輝. 單片機智能控制技術.. 北京:國防工業(yè)出版社. 2007:358~ 3617 薛小鈴, 劉志群, 賈俊榮. 單片機接口模塊應用與開發(fā)實例詳解. 京:北京航空航天大學出版社. 2010:239~ 2438 田立. 馬鳴鶴. 51系列單片機開發(fā)實例精解. 北京:中國電力出版社,2009:129~1339 . 單片機編程能力培養(yǎng)項目設計——軟件部分. 價值工程. (16):342~ 34710 董軍. 堂張玉. 強陳晨. 單片機編程能力培養(yǎng)項目設計——硬件部分. 價值工程. 2011, 30(15):34~3711 謝貴波. 80C51單片機的串行口通信原理及編程. 電腦編程技巧與維護. 2010, (20):23~2512 . 張嵐. 51單片機應用系統(tǒng)軟件抗干擾設計. 科技資訊. 2008. (33):45~4813 陳堅. 李昕..黃櫻. . 2008(18):71~7514 楊圖強. 一氧化碳檢測報警器檢定問題淺析. 質(zhì)量技術監(jiān)督. 2010,(4):55~5715 李擁軍. 一氧化碳檢測報警器檢定中常見故障分析.. 計量技術. 2005. (9):45~4716 R. Bayindir. H. Ates. Lowcost and high sensitively microcontroller based control unit for a friction welding machine.. Journal of Materials Processing Technology. 2007. 189(13)17 Robert Cravotta.. Customizable microcontroller. ,000 NRE costs target 10,000unit applications. Electrical Design News 2009. 54(8):57~5918 Cynthia