【導(dǎo)讀】面的電子產(chǎn)品，是人們的生活的得力助手。本設(shè)計利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部自。帶的A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)建了一個可燃?xì)怏w檢測報警器。當(dāng)環(huán)境中可燃?xì)怏w泄露時，氣體報。報警信號，以提醒工作人員采取安全措施。本文首先簡要介紹了課題的研究背景和目。前的國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，然后介紹設(shè)計可燃?xì)怏w檢測報警器的設(shè)計內(nèi)容及功能需求，并給出了硬件電路的設(shè)計細(xì)節(jié)，包括各部分電路的走向、芯片的選擇等。量經(jīng)過STC90C54AD單片機(jī)內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器為數(shù)字信號。在無可燃?xì)怏w的情況下，發(fā)生未知的危險，報警。器可以人為的控制按鍵發(fā)出報警信號提醒人們。

　　

【正文】 前的“ +”號，展開該層，選中其中的 89C52，選定型號之后，點(diǎn)擊“確定”按鈕，回到主界面，此時，在 工程窗口的文件頁中， 出現(xiàn)了“ Target1”。然后新建一個文件，將源程序輸入文件中，在程序輸入完畢之后，點(diǎn)擊菜單欄中“保存”選項，然后在彈出的對話框中輸入文件名，并保存為“ .c”格式文件。 點(diǎn)擊“ target1”前面的“ +”，彈出下一層的“ Source Group1”，選擇“ Source Group1”并點(diǎn)擊鼠標(biāo)選項，在彈出的選項菜單中選擇“ Add file to Group“ Source Group1”，這時將彈出一個對話框，在這個對話框中選擇之前保存的文件，雙擊之后則將該文件添加到了工程之中（注意，在文件加入項目后，該對話 框并不消失，等待繼續(xù)加入其它文件）。但初學(xué)時常 會誤認(rèn)為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時會出現(xiàn)的對話框，提示你所選文件已在列表中，此時應(yīng)點(diǎn)擊“確 定”，返回前一對話框，然后點(diǎn)擊 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 “ Close” 即可返回主界面，返回后，點(diǎn)擊“ Source Group 1”前的加號，會發(fā)現(xiàn) 文件已在其中。雙擊文件名，即打開該源程序。 工程的詳細(xì)設(shè)置 工程建立好以后，還需要對工程進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)置才能滿足要求。選擇 Project窗口的 Target 1，然后在引出的選項框中選擇“ Option for target ‘ target1’” 即出現(xiàn)對工程設(shè)置的對話框。這個設(shè)置對話框很復(fù)雜，共有 8 個頁面，但絕大部分只需取默認(rèn)值就行。 在設(shè)置對話框中的“ Target”設(shè)置界面中， Xtal 后面的數(shù)值是晶振頻率值，默認(rèn)值是所選目標(biāo) CPU 的最高可用頻率值， AT89C52 的最高頻率是 24MHz，該數(shù)值不會影響最終代碼，只用于軟件模擬調(diào)試過程。一般將其設(shè)置成與硬件所用晶振頻率相同，以使顯示時間與實際所用時間一致。這里設(shè)置為 。 設(shè)置對話框中的 OutPut 頁面中也有多個選擇項，其中的 Creat Hex file 選項用于生成 可執(zhí)行代碼文件（可以用編程器寫入單片機(jī)芯片的 HEX 格式文件，文件的擴(kuò)展名 為 .HEX），默認(rèn)情況下該項未被選中，如果要寫片做硬件實驗，就必須選中該項，這一點(diǎn)是初學(xué)者易疏忽的，在此特別提醒注意。選中 Debug information 將會產(chǎn)生調(diào)試信息，這些信 息用于調(diào)試，如果需要對程序進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)當(dāng)選中該項。 Browse information 是產(chǎn)生瀏覽信息，該信息可以用菜單 viewBrowse 來查看，這里取默認(rèn)值。按鈕“ Select Folder for objects ”是用來選擇最終的目標(biāo)文 件所在的文件夾，默認(rèn)是與工程文件在同一個文件夾中。 在 Name of Executable 后的文本框用于輸入目標(biāo)文件名，默認(rèn)與工程同名，這項一般不需要更改。 對于工程設(shè)置對話框中的其它頁面選項，均取默認(rèn)值，不作修改。以下僅對一些有關(guān)頁面中常用的選項作一個簡單介紹。 Listing標(biāo)簽頁用于調(diào)整生成的列表文件選項。在匯編或編譯完成后將產(chǎn)生（ *.lst）的列 表文件，在連接完成后也將產(chǎn)生（ *.m51）的列表文件，該頁用于對列表文件的內(nèi)容和形式進(jìn)行細(xì)致的調(diào)節(jié)，其中比較常用的選項是“ C Compile Listing”下的“ Assamble Code”項，選中該項可以在列表文件中生成 C 語言源程序所對應(yīng)的匯編代碼。設(shè)置完成后點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，返回主界面，此時工程文件建立、設(shè)置完畢。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 程序下載及調(diào)試 將 Keil 編輯好的文件生成 2 進(jìn)制文件或者 16 進(jìn)制文件以后，我們必須把它下載到單片機(jī)里面，然后才能在實驗板上看到我們預(yù)想的效果 [11]。 程序下載步驟： 插入下載線至 USB 口，彈出硬件安裝對話框； 手動找到 驅(qū)動“ USBasp”位置，點(diǎn)擊“安裝”。 使用 avr_fighter 下載程序。該程序?qū)ｉT為 STC 芯片下載 使用，支持所以兼容引腳的 STC 芯片，需要硬件設(shè)備， 9 針串口線 或者 USB 轉(zhuǎn)串口線。 STC 單片機(jī)燒寫程序步驟： （ 1） 打開 STC 下載軟件，界面如圖 所示 圖 下載軟件界面 （ 2）選擇單片機(jī)的型號為 STC90C54AD,然后點(diǎn)擊“打開文件”打開選擇對話框，在彈出的對話框中雙擊要所要下載是芯片中的“ .hex”文件。如圖 所示。 （ 3）選擇 COM 口，然后點(diǎn)擊下載文件，當(dāng)出現(xiàn)滴答聲后，說明已經(jīng)連接上。然后給單片機(jī)接上電。等待大約 3 秒鐘之后程序就進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部了，然后根據(jù)實物對程序進(jìn)行相應(yīng)的改動，完成硬件上的功能。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 8 硬件調(diào)試 電源的檢測與調(diào)試 本課題采用的是 USB 電源驅(qū)動， 給電路板提供 +5V 的穩(wěn)壓電源，打開 MQ4 傳感器開關(guān)，觀察數(shù)碼管是否有數(shù)據(jù)顯示 ， 若沒有數(shù)據(jù)顯示， 則用萬用表檢查電源電路是否導(dǎo)通，如果是導(dǎo)通的，則可能是指示燈的管腳接反，導(dǎo)致指示燈被損壞，另外一個原因可能是在焊接的過程中存在虛焊。電源接通后，用萬用 表測 輸入 電壓是否為 +5V，實際上輸出的電壓在 — 之間波動 ,通過這樣可以檢查電源模塊是否正常工作。電源部分結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試簡單，很快就能讓此 模塊正常工作。 MQ4 傳感器及 CPU 的調(diào)試 MQ4 傳感器正常接入電路后，會實時檢測空氣中甲烷濃度， MQ4 元件表面與氧氣產(chǎn)生無焰燃燒時，會輸出一個電壓信號，且此時傳感器會稍稍發(fā)熱，則表示傳感器電路基本無故障 [12]。 此外， MQ4 傳感器對不同種類的其他對應(yīng)不同的電阻值，因為再使用此類氣敏元件時，靈敏度的調(diào)整是很重要的，一般情況下用 5000ppm 甲烷校準(zhǔn)傳感器。 在傳感器得到實時的濃度值時，注意看數(shù)碼管上的濃度值是否變化，如果不隨著相應(yīng)變化，則可能是傳感器出現(xiàn)故障。再 單片機(jī)的外圍電路部分調(diào)試 時 ，注意觀察 晶振是否正常起振，雖然很少出現(xiàn)晶振不起振的情況，因該用示波器進(jìn)行測量 。然后進(jìn)行復(fù)位電路的檢查，給單片機(jī)提供上電復(fù)位 ，看系統(tǒng)是否正常工作 。 顯示電路及報警電路調(diào)試 打開傳感器開關(guān) ，然后給 A/D 轉(zhuǎn)換器一個電壓信號 1，觀察 LED 顯示器上的現(xiàn)實濃度，如果為 1，即為正確。 否則應(yīng)該檢測傳感器電路是否出現(xiàn)故障。 通過電平給蜂鳴器 一個高電平，觀察二極管是否發(fā)光 、蜂鳴器是否響 ，再送一個低電平觀察是否熄滅，按照這樣的方式測試，最后得到結(jié)果如預(yù)期所示：高電平亮，低電平滅。如同測試發(fā)光二極管一樣，測試蜂鳴器的方 法相同，最后同樣得出預(yù)期的結(jié)果：高電平響，低電平不響。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 運(yùn)行效果 上電正常顯示狀態(tài)，未檢測到甲烷、天然氣氣體 (瓦斯氣體 )， LED 正常顯示狀態(tài)參數(shù)，蜂鳴器等正常運(yùn)行。當(dāng) 釋放甲烷、天然氣氣體模擬（打火機(jī)含有甲烷、天然氣氣體成分 ，超過設(shè)定值，蜂鳴器報警且指示燈點(diǎn)亮。瓦斯報警控制系統(tǒng)的硬件 實物 連接如圖 、圖 所示。 圖 系統(tǒng)正常工作時 圖 系統(tǒng)超限時 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 結(jié) 論 本系統(tǒng)設(shè)計的基于單片機(jī)的瓦斯報警控制系統(tǒng)應(yīng)用了 STC90C54AD 單片機(jī)、MQ4 氣體 傳感器 等器件完成了瓦斯?jié)舛葯z測、 A/D 轉(zhuǎn)換、狀態(tài)顯示以及報警等功能。由于電路模塊化，所以設(shè)計 起來比較方便。 本次設(shè)計完成并實現(xiàn)了預(yù)期的 基本 效果，其中實現(xiàn)的功能包括以下幾個方面： 瓦斯?jié)舛鹊臏y量，濃度檢測是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，檢測出的濃度數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)置 AD 轉(zhuǎn)換器在電路搭接正確的前提下，配以控制命令，實現(xiàn)了預(yù)期的報警效果。 內(nèi)置的 A/D 轉(zhuǎn)換器，這個部分代替了傳統(tǒng)的 A/D 裝換芯片，利用更少的接口實現(xiàn)的電路的連接，讓軟件設(shè)計和最后的電路板制作變得相對 簡單。 3 實現(xiàn)了 手動調(diào)節(jié)和 顯示功能，當(dāng)正常運(yùn)行時 LED 顯示濃度，上電后可以根據(jù)按鍵設(shè)置上 下限值，設(shè)置好上下限值后，可根據(jù)設(shè)置值實時監(jiān)測，當(dāng)超過正常運(yùn)行值時報警 。 在無可燃?xì)怏w的情況下 ，報警器 也 可以 人為的模擬控制按鍵發(fā)出報警信號。 本次設(shè)計中，雖然系統(tǒng)運(yùn)行正常，主體目標(biāo)得以實現(xiàn)， 但有些設(shè)計功能因為時間和技術(shù)水平上欠缺等等原因未獲得理想的效果。在實際應(yīng)用中應(yīng)該考慮更多的突發(fā)狀況，比如說對于電磁輻射的防護(hù)，還有對數(shù)據(jù)誤差的統(tǒng)計分析等等都是在實際應(yīng)用中不得不考慮的。通過這次的實踐讓我明白只有將理論付諸于實踐，真正在實踐中摸索，發(fā)現(xiàn)各種問題，積累更多的經(jīng)驗，自己才能學(xué)到真東西，才能走的更遠(yuǎn) 。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 致 謝 本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師陳勇 老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。 每次遇到難題 而又無法解決時，我總是 向陳老師尋求幫助，而陳 老 師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。陳 老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。 從課題的選擇到項目的最終完成，陳老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。陳老師 不僅在學(xué)業(yè)上給我 以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向陳 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此，大學(xué)四 年學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲， 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助。 在此我想 對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意 ，正是由于你們的 幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 參考文獻(xiàn) [1] 余發(fā)山，王福忠 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) [M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2020 [2] 楊寧，胡學(xué)軍 . 單片機(jī)與控制技術(shù) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [3] 孫忠輝 . 室內(nèi)煤氣、天然氣泄漏報警器的設(shè)計 [D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué) ， 2020 [4] 黃賢武，鄭筱霞 . 傳感器原理與應(yīng)用 [M].北京：高等教育出版社出版社 ， 2020 [5] 吉雷 . 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Nevertheless, the process of creating a model or a prototype of a design remained labor and skill intensive until the set of processes known collectively as Solid Free form Fabrication became feasible. The processes currently used in the SFF industry are purely additive, where material is progressively added to the part being built in the final position and shape. Newer processes ing out of the research laboratories are using engin