【導(dǎo)讀】隨著天然氣的大量使用,每一座居民大樓都被天然氣所“籠罩”。和效率,但是同時,天然氣也是潛在的“危險品”,一旦發(fā)生大面積泄漏,處置不及時就可能引發(fā)大爆炸,給居民的生命財產(chǎn)安全帶來巨大的威脅。面對燃氣泄漏而造成的種種事故威脅，我們需要一個解決辦法。然氣報警器是對付燃氣無形殺手的重要手段之一。格低廉、智能化的氣體報警器，具有一定的實用價值?？垢蓴_能力強等優(yōu)點，而且價格低廉，使用壽命長。對其進行分析，最終將溫度還有氣體的濃度顯示1602液晶顯示器中。

　　

【正文】 “－ ”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。 （ 6） 第 7 腳（ BYPASS）的旁路電容不可少！實際應(yīng)用時， BYPASS 端基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 30 必須外接 一個電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳 電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個電容的容值，減緩直流基準電壓的上升、下降速度，有效抑 制噪聲。 （ 7） 在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致 。 （ 8） 減少輸出耦合電容。此電容的作用有二：隔直 +耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號。它與揚聲器負載構(gòu)成了一階高通濾波器。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會使截止頻率提高。分別測試，發(fā)現(xiàn) 10uF/ 最為合適。 圖 38 為放 大增益為 20 接線圖。 圖 38 放大器增益 =20 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 31 圖 39 報警電路 由 圖 39 可知 LM386 的 IN+(3)口與 MSP430F149 的 端口通 過一個 100 歐姆的電阻相連接，來完成相應(yīng)的控制。 顯示模塊 系統(tǒng)的顯示電路采用 LCD 液 晶 顯示器顯示，這樣的方式能滿足該系統(tǒng)的要求，也可很容易的完成。 本設(shè)計采用的是 LCD1602，他有很多優(yōu)點： （ 1） 顯示質(zhì)量高 （ 2） 數(shù)字式接口 （ 3） 體積小、重量輕 （ 4） 功耗低 LCD1602 基本參數(shù)及引 腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光厚 ， 是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如 圖 310 所示： 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 32 圖 310 LCD1602 尺寸圖 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù) ? 顯示容量 :162個字符 ? 芯片工作電壓 :— ? 工作電流 :() ? 模塊最佳工作電壓 : ? 字符尺寸 :(WH)mm 引腳功能說明 1602LCD 采用標準的 14腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明 如 表 31 所示 : （ 1） 第 1腳 VSS 為地電源。 （ 2） 第 2腳 VDD 接 5V 正電源。 （ 3） 第 3 腳 VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 （ 4） 第 4 腳 RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 （ 5） 第 5 腳 R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W為低 電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 （ 6） 第 6腳 E端為使能端， E端由高電平跳變成低電平時，執(zhí)行命令。 （ 7） 第 7～ 14 腳 D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 （ 8） 第 15腳 是 背光源正極。 （ 9） 第 16腳 是 背光源負極。 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 33 表 31 引腳口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令原則 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù) 據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的 ，表 32 為 LCD1602 的控制命令，表中給出了 11 條指令，這些指令包括清顯示，光標返回，置輸入模式，顯示開 /控制等等，其中‘ 1’為高電平，‘ 0’為低電平。 表 32 控制命令表 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模 式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字 符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 34 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生貯存期地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址 9 讀忙標志 或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)據(jù)到CGRAM或DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 下面介紹 LCD1602 的 11條指令： （ 1） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復(fù)位到地址 00H 位置。 （ 2） 指令 2：光標復(fù)位，光標返回到地址 00H。 （ 3） 指令 3：光標和顯示模式設(shè)置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 （ 4） 指令 4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高 電平閃爍，低電平不閃爍。 （ 5） 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 35 （ 6） 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。 （ 7） 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 （ 8） 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 （ 9） 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 （ 10） 指令 10：寫 數(shù)據(jù)。 （ 11） 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 圖 311 為顯示電路 .通過圖 311 看出，該顯示電路直接與單片機的數(shù)據(jù) I/O 口進行連接， VSS 為電源地， VDD 為電源正極，接 5V電源， RS為數(shù)據(jù)命令選擇， RW 為讀寫命令選擇， D0D7 用來接收數(shù)據(jù)， 由于MSP430F149 具有豐富的 I/O 口資源，這樣采用并行的接口方式非常容易，減小系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度，也可以增加系統(tǒng)的可靠性。 是用來顯示數(shù)據(jù)， 分別與對應(yīng) LCD1602 的 D0— D7 相連接， P2 . 和 是用來控制數(shù)碼管的選通狀態(tài)。 與 LCD1602 的 RS 端相連接，用來控制數(shù)據(jù)命令， 與 RW 相連接，用來控制讀 /寫操作， 與使能端E 相連接。 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 36 圖 311 顯示電路 第 4 章 軟件部分 本章介紹 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ， 主要包括采集模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、報警模塊和主處理模塊。 下面 具體介紹各個模塊的軟件設(shè)計 [1]。 最小系統(tǒng)設(shè)計 主處理模塊主要是將各個模塊進行協(xié)調(diào)處理和實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。主處理模塊首先完成初始化上作，初始化后進入循環(huán)處理， 在循環(huán)過程中主處理獲得采集模塊的數(shù)據(jù)，井將數(shù)據(jù) 進行處理，根據(jù)處理 后的結(jié)果來進行顯示或者報警。由于報警的上限和下限需要設(shè)置，另外考慮到對數(shù)據(jù)基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 37 的保存，因此主程序先檢查門限是否在 FLASH 里面有，如果沒有則進行等待設(shè)置數(shù)據(jù)，設(shè)置完成后才進入下一步處埋，也就是程序必須在有設(shè)置數(shù)據(jù)的情況下才能正常運行。下面而給出主處理的流程圖，如圖 41所示。 圖 41主處理器流程圖 考慮到需要對設(shè)置數(shù)據(jù)進行讀寫，這樣需要對 FLASH 進行操作，下面給出 FLASH 操作的函數(shù)。該函數(shù)的功能是將一個 WOED 類型的數(shù)據(jù)寫 入到 FILASH 里面 。 void FLASH_ww(int *pData int nValue) { PCTL3=0xA500。 //LOCK=0。 PCTL1=0xA540。 //WRT=1。 *pData=nValue。 } 該函數(shù)的功能是將一個 BYTE 類型的數(shù)據(jù)寫入到 FLASH 里面 。 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 38 void FLASH_wb(char *pData char nValue) { PCTL3=0xA500。 //LOCK=0。 PCTL1=0xA540。 //WRT=1。 *pData=nValue。 } 該函數(shù)的功能是將 FLASH 里而的內(nèi)容擦除掉。 void FLASH_cir(int *pData) { PCTL1=0xA502。 //ERASE=1。 PCTL3=0Xa500。 //LCOK=0。 *pData=0。 } 根據(jù)上而流程圖給出簡單的程序， 下面 的程序是簡單化的處理，只是將得到的結(jié)果除以 100 獲得整數(shù)部分，該程序忽略小數(shù)部分的處理，該程序也是假定 上下限在 0100 之間。以下為具體的程序。見附錄 2。 采集模塊重要是通過 DS18B20 溫度傳感器獲得數(shù)據(jù)，并對采集來的數(shù)據(jù)進行處理后送給 MSP430F149。 CPU對 DS18B20 的訪問流程是 ： 先對 DS18B20 初始 化，再進行 RoI1 操作命令，最后 才能對存儲器操作、數(shù)據(jù)操作。 DS18B20 每一步操作都要遵循嚴格的工 作時序和通信協(xié)議。如主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟 :每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20進行預(yù)定的操作圖 42 為該模塊的程序流程圖。 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 39 圖 42 采集模塊程序流程圖 鍵盤輸入模塊 鍵盤輸入電路主要是用來輸入數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)人機交互。該系統(tǒng)的鍵盤設(shè)計是采用掃描方式實現(xiàn)的矩陣鍵盤。該矩陣掃描鍵盤由行線和列線組成， 、 、 、 構(gòu)成鍵盤的行線， 、 、 、 構(gòu)成鍵盤的列線。鍵盤的行線作為鍵盤的控制輸出端，鍵盤的列線作為鍵盤的輸入端。在設(shè)計時為了程序設(shè)計的方便性，鍵盤的列線采用的是 、 、 、 ，這樣可以利用該管腳的中斷功能。這樣在沒有按鍵按下的情況下，該四個管腳的電平為高電平，如果有按鍵按下時，則相應(yīng)的列線管腳為低電平，這時通過設(shè)置 、 、 、 為低電平觸發(fā)中斷方式，低電平就觸發(fā)中斷而進入中斷服務(wù)程序，從而基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 40 獲得輸入的數(shù)據(jù) 。 鍵盤的工作原理具體如下 :首先將 、 、 、 設(shè)置為輸出，將 、 、 、 設(shè)置為輸入，并將 、 、 、 設(shè)置為低電平觸發(fā)中斷方式，將 設(shè)置為低電平，如果該行 上有按鍵按下的話，則 、 、 、或者 ，就會觸發(fā)中斷，