【導(dǎo)讀】做出的相應(yīng)的報(bào)警，即為家庭式。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，煤氣報(bào)警器也在發(fā)展。等方面得到了廣泛應(yīng)用，顯著提高了各種設(shè)備的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。這些原理和結(jié)構(gòu)我們就需要很好的了解并掌握。該報(bào)警器對(duì)一氧化碳進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，當(dāng)一氧化碳的濃度超過(guò)。允許值時(shí)，控制電路進(jìn)行報(bào)警。

　　

【正文】 、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器和生物傳感器等。 以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為： 模擬傳感器 —— 將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。 數(shù)字傳感器 —— 將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào) (包括直接和間接轉(zhuǎn)換 )。 膺數(shù)字傳感器 —— 將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信 號(hào)或短周期信號(hào)的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換 )。 開(kāi)關(guān)傳感器 —— 當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。 在外界因素的作用下，所有材料都會(huì)作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對(duì)外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來(lái)制作傳感器的敏感元件。 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開(kāi)發(fā)工作，可以歸納為下述三個(gè)方向： 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件電路設(shè)計(jì) 20 ① 在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們 能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際使用。 ② 探索新的材料，應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來(lái)改進(jìn)傳感器技術(shù)。 ③ 在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和 新 反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。 現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度。傳感器開(kāi)發(fā)的基本趨勢(shì)是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。 按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為： 集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器和陶瓷傳感器。 集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。 薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底 (基板 )上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。 厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3 制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。 陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝 (溶膠 凝膠等 )生產(chǎn)。 完成適 當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒制。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變形 。 每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。 根據(jù)以上對(duì)傳感器的相關(guān)知識(shí)的介紹，我們可以明確傳感器是測(cè)量、控制系統(tǒng)的，必須具備良好的性能。在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意以下要點(diǎn)： ① 輸入和輸出之間成比例，直線 性好、靈敏度高、分辨力強(qiáng)、測(cè)量范圍寬。 ② 滯后、漂移誤差小。 ③ 動(dòng)態(tài)特性好。 ④ 功耗小。 ⑤ 時(shí)間老化特性優(yōu)良。 ⑥ 與被測(cè)體匹配良好， 不因接入傳感器而使得被測(cè)對(duì)象受到影響， 且 受被測(cè)量之外的影響小。 ⑦ 體積小、重量輕、價(jià)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(hào)一般 比較小，為了便于能夠驅(qū)動(dòng)控制電路，在傳感器電路中還應(yīng)該包括放大器。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件電路設(shè)計(jì) 21 鑒于以上選擇要點(diǎn)，本文中用到的傳感器必須具備良好的測(cè)量效果、功耗小、動(dòng)態(tài)特性良好和體積小、重量輕、價(jià)格低廉等幾個(gè)主要特性。為此我 們選擇了 MQ7系列傳感器。 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 報(bào)警電路采用了蜂鳴器以及繼電器。在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的 、 、 分別控制繼電器以及蜂鳴器，通過(guò)編程讓傳感器的數(shù)據(jù)和給定值進(jìn)行比較。如果大于則報(bào)警，即蜂鳴器鳴叫，繼電器閉合。電路圖如圖 ： 圖 報(bào)警電路 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 軟件部分 22 4 軟件部分 主程序設(shè)計(jì)流程 主程序流程圖如圖 。首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因?yàn)?MQ7型半導(dǎo)體電阻式氣體傳感器在不通電存放一段時(shí)間后， 再次通電時(shí)，傳感器不能立即正常采集氣體信息，需要一段時(shí)間預(yù)熱。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。 AT89C51 單片機(jī)對(duì)傳感器檢測(cè)的氣體濃度信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，將濃度值與報(bào)警 設(shè)定值相比較，判斷是否報(bào)警。主程序還包括狀態(tài)聲音報(bào)警功能及自動(dòng)閉合設(shè)置，使報(bào)警器功能更加完善，給用戶帶來(lái)便利。 圖 主程序流程圖 程序編程與調(diào)試 C語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 軟件部分 23 匯編語(yǔ)言的功能。 C 語(yǔ)言有功能豐富的庫(kù)函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。 C 語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。此外， C語(yǔ)言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開(kāi)發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。因此，使用 C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)主流。用 C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)，用 C語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī) 程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng) 用的必然趨勢(shì)。所以作為一個(gè)技術(shù)全面并涉及 較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的單片機(jī)開(kāi)發(fā)人員最好能夠掌握基本的 C語(yǔ)言編程。使用 C 語(yǔ)言肯定要使用到 C 編譯器，以便把寫(xiě)好的 C 程序編譯為機(jī)器碼，這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫(xiě)好的程序， C 語(yǔ)言程序見(jiàn)附錄 D。 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C語(yǔ)言 來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函 數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 Keil C51 標(biāo)準(zhǔn) C編譯器為 80C51 微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了 C語(yǔ)言環(huán)境 ,同時(shí)保留了匯編代碼高效 、 快速的特點(diǎn)。 C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，更加貼近 CPU 本身 及其它的衍生產(chǎn)品。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含 :編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作 系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。 uVision4 IDE 可為它們提供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。 程序調(diào)試的步驟 ① 源文件的建立：使用菜單 “ FileNew” 或者點(diǎn)擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項(xiàng)目窗口的右側(cè)打開(kāi)一個(gè)新的文本編輯窗口，在該窗口中輸入?yún)R編語(yǔ)言源程序。保存該文件，加上擴(kuò)展名 .c，這里將文件保存為一氧化碳 .c。 ② 建立工程文件：點(diǎn)擊“ ProjectNew Project”菜單，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求給工程起一個(gè)名字，我們輸入一氧化碳 ,不需要擴(kuò)展名，點(diǎn)擊保存按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對(duì)話框。這個(gè)對(duì)話框要求選擇目標(biāo) CPU（即我們所使用的芯片型號(hào) AT89C51），點(diǎn)擊 ATMEL 前面的“ +”號(hào)，展開(kāi)該層，點(diǎn)擊其中的 89C51，然后點(diǎn)擊確定按鈕，回到主界面。此時(shí)，在工程窗口的文件頁(yè)中，出現(xiàn)了“ Target1”，前面有 “ +”河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 軟件部分 24 號(hào)，點(diǎn)擊“ +”展開(kāi)，可以看到下一層的“ Source Group1” ,這時(shí)的工程還是一個(gè)空工程，什么文件也沒(méi)有，需要手動(dòng)把剛才編寫(xiě)好的源程序加入，點(diǎn)擊“ Source Group”使其反白顯示，然后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單。選中其中的“ Add file to Group“ Source Group1”對(duì)話框，要求尋找源文件，注意該對(duì)話框下面的“文件類型“默認(rèn)為 C Source file (*.c),也就是以 C 為擴(kuò)展名的文件。雙擊一氧化碳 .c 文件，將文件加入項(xiàng)目。注意 在文件加入項(xiàng)目后，該對(duì)話框并不消失，等待繼續(xù)加入其他文件，但初學(xué)時(shí)常會(huì)認(rèn)為操作沒(méi)有成功而再次雙擊同一文件，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)對(duì)話框，提示你所選的文件已在列表中，此時(shí)點(diǎn)擊確定，返回前一對(duì)話框，然后點(diǎn)擊 ” Close” 即可返回主界面，返回后，點(diǎn)擊“ Source Group 1”前的加號(hào)，會(huì)發(fā)現(xiàn)一氧化碳 .c 文件已在其中。雙擊文件名，即可打開(kāi)源程序。 ③ 工程的詳細(xì)設(shè)置：首先點(diǎn)擊左邊 Project 窗口的 Target 1,然后使用菜單“ ProjectOption for target‘ target 1’ ”即出現(xiàn)對(duì)工程設(shè)置的對(duì)話框， 這個(gè)對(duì)話框可謂非常復(fù)雜，共有 8個(gè)頁(yè)面，要全 部搞清可不容易，好在絕大部分設(shè)置項(xiàng)取默認(rèn)值就行了。設(shè)置完成以后按 確認(rèn)返回主界面，工程建 立、設(shè)置完畢。 ④ 編譯、連接：在設(shè)置好工程后，既可以進(jìn)行編譯、連接。選擇菜單ProjectBuild target,對(duì)當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改軟件會(huì)先對(duì)該文件進(jìn)行比較，然后再連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼。編譯過(guò)程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的 Build 頁(yè)中，如果源程序有語(yǔ)法錯(cuò)誤，會(huì)有錯(cuò)誤報(bào)告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定到出錯(cuò)的位置，對(duì)源程序反復(fù)修改后，最終提示獲得了名為一氧化碳 .hex 的文件，該文件即可被編程器讀入并寫(xiě)到芯片中，同時(shí)還產(chǎn)生了一些 其他相關(guān)文件可被用于 Keil 的仿真與調(diào)試，仿真電路見(jiàn)附錄 E。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論 25 結(jié)論 本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于 AT89C51 單片機(jī)的智能煤氣泄漏控制器系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要以方便、廉價(jià)、可靠和實(shí)用等為目的，綜合運(yùn)用了單片機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)分析與處理技術(shù)，使煤氣泄露自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)字化、智能化、微型化。分析本文設(shè)計(jì)，可得如下的結(jié)論 : ① 在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以集成 A/D 轉(zhuǎn)換等多種功能的 89C51 單片機(jī)為核心，使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了煤氣檢測(cè)的數(shù)字化，為實(shí)現(xiàn)智能化奠定了良好的基礎(chǔ)，進(jìn)一步提高了煤氣檢測(cè)可靠性。 ② 針對(duì)傳感器零點(diǎn)漂移問(wèn)題，提出了采用溫度補(bǔ)償校正的方法，同時(shí)應(yīng)用高精度低溫漂的運(yùn)算放大器 ,從而抑制了零點(diǎn)漂移，較好地解決了模擬式報(bào)警器零點(diǎn)漂移問(wèn)題。 ③ 為了解決傳感器的非線性問(wèn)題，采用線性內(nèi)插值計(jì)算方法對(duì)傳感器進(jìn)行非線性校正，運(yùn)行速度快，校正精度高，提高了 報(bào)警準(zhǔn)確性。 煤氣泄露控制是一項(xiàng)十分重要且非常有意義的工作，盡管本文取得了一些成果，但在檢測(cè)精度、檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性等方面，仍存在一些不足需要進(jìn)一步研究。 ① 關(guān)于系統(tǒng)的檢測(cè)精度問(wèn)題，在系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)。 ② 關(guān)于零點(diǎn)漂移的抑制問(wèn)題 ,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要研究一種無(wú)需人工干預(yù)的零點(diǎn)漂移抑制辦法 。 ③ 關(guān)于報(bào)警器報(bào)警閉值確定問(wèn)題，需要研究一種 新的閉值確定方法，以提高檢測(cè)的可靠性。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) 26 參考文獻(xiàn) [1]曹國(guó)華 .單片機(jī)原理及接口設(shè)計(jì) [M].第二版 .西安電子科技大學(xué)出版社