【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”。及給公共生活帶來了方便,減少了城市的污染,提高了生活質(zhì)量和效率,但是同時(shí),炸,給居民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大的威脅。面對(duì)燃?xì)庑孤┒斐傻姆N種事故威。脅，我們需要一個(gè)解決辦法。使用天然氣報(bào)警器是對(duì)付燃?xì)鉄o形殺手的重要手段。報(bào)警器，具有一定的實(shí)用價(jià)值。力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格低廉，使用壽命長。經(jīng)AT89C51單片機(jī)處理，并對(duì)處理后。示在LED的顯示管中。

　　

【正文】 銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6 ⑧ 、適用于 DN15~25, DN40~DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫 ⑨ 、 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2” 任選 ⑩ 、 PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線 ,便于與其它電器設(shè)備連接。 DS18B20 溫度傳感器引腳圖如下圖 ： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 25 頁 共 44 頁 圖 DS18B20引腳圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖 ： 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作 是該 DS18B20 的地址序列碼，每個(gè) DS18B20 的 64 位序列號(hào)均不相同。 64 位 ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X^8＋ X^5＋ X^4＋ 1）。 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 26 頁 共 44 頁 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 DS18B20 溫度傳感器采集溫度傳入單片機(jī)進(jìn)行分析，最后的結(jié)果在 LED 中進(jìn)行顯示。 對(duì)溫度部分進(jìn)行仿真，可以在 DS18B20 的硬件里設(shè)計(jì)不同的溫度值最后再經(jīng)過調(diào)試在 LED 中進(jìn)行顯示。首先在圖 1 中設(shè)計(jì)溫度值為 ，在 protues 中的仿真結(jié)果如下圖 ： 圖 溫度值設(shè)為 在圖 2中設(shè)置溫度值為 ，其結(jié)果仿真如下圖 ： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 27 頁 共 44 頁 圖 由上兩圖可以知道此次的溫度傳感器與單片機(jī)相連的結(jié)果是正確的。 聲音報(bào)警電路 聲音報(bào)警電路圖如圖所示。報(bào)警裝置采用蜂鳴器較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適用于家用燃?xì)鈭?bào)警器的報(bào)警聲音源。當(dāng)單片機(jī) AT89C51 的 8腳 ()置 1 時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 28 頁 共 44 頁 圖 聲音報(bào)警電路圖 燈光報(bào)警由于在 PROTUES 中無法進(jìn)行聲音的仿真，所以此次的設(shè)計(jì)我們 采用LED 二極管進(jìn)行顯示，其在 PROTUES 中 的硬件連接圖如下 ： 圖 燈光報(bào)警的電路連接圖 當(dāng)無煤 氣，天然氣泄漏的時(shí)候此時(shí)的 LED 即 為高電平 5V，此時(shí)的 LED管 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 29 頁 共 44 頁 不發(fā)光。當(dāng)有煤氣，天然氣泄漏的時(shí)候此時(shí)的 LED 為低電平 0V，通過模擬示波器我們可以得到的是 LED 管腳輸出為方波波形，此時(shí)的 LED 每 2S 亮滅一次。波形圖如下圖 ： 圖 LED 接口出口地方的波形圖 氣體檢測(cè)模塊和光報(bào)警電路 燈光報(bào)警電路圖如圖所示。單片機(jī) AT89C51 的 1腳 ()控制輸出的狀態(tài)指示燈。紅燈不亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃?xì)怏w濃度極低。紅燈閃亮表示環(huán)境中可燃煙霧濃度超過報(bào)警限值，提醒用戶盡快采取相應(yīng) 安全措施。 當(dāng)煙霧濃度超過報(bào)警限，報(bào)警器發(fā)出鳴叫，用戶到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，可進(jìn)行操作停止報(bào)警器鳴叫。若過一點(diǎn)時(shí)間濃度仍超出報(bào)警限，報(bào)警器會(huì)再次鳴叫提醒用戶。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 30 頁 共 44 頁 圖 由前面的我們提到在 protues 中沒有氣敏傳感器的元器件，故在此次的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中我們采用的是阻值范圍在 2~20k 歐的電阻進(jìn)行替代，當(dāng)沒有煤氣，天然氣泄漏時(shí)，此時(shí)的電阻值應(yīng)該在 20k 歐，此時(shí)檢測(cè)出模塊的輸出端為高電平，此時(shí)的 LED 發(fā)光，其仿真的結(jié)果如下圖 ： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 31 頁 共 44 頁 x11%R V 12 0 KR 1 0133%R V 21 0 K32184U 4 : AL M 3 5 8R 1 11 0 0 KR 1 21 0 kD21 N 4 0 0 1D31 N 4 0 0 1Q2B C 3 3 8R 1 31 0 kC41 0 0 0 uR 1 42KR 1 53KR11(1)R 1 3 ( 2 )R14(2)Q 2 ( B )D4L E D Y E L L O W 圖 無煤氣泄漏的仿真結(jié)果圖 當(dāng)有煤氣，天然氣泄漏時(shí)，此時(shí)的阻值 應(yīng)該在 2k 歐，此時(shí)應(yīng)該檢測(cè)出模塊的輸出端為低電平，此時(shí)的 LED 燈熄滅。 總電路設(shè)計(jì) 根據(jù)要求，設(shè)計(jì)中我們選用 AT89C51 單片機(jī)。 AT89C51 單片機(jī)的主控電路包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。兩電路的接法在前面分別做了介紹，這里不再贅述。 而傳感器是將非電量需要轉(zhuǎn)換成與非電量有一定關(guān)系的電量。當(dāng)今信息時(shí)代，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的非速發(fā)展，自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)控制技術(shù)顯露非凡的能力，而大多數(shù)設(shè)備只能處理電信號(hào)，也就需要把被測(cè)，被控非電量的信息通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?？梢姡瑐鞲衅魇菍?shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。沒有 傳感器對(duì)原始信息進(jìn)行精確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，就沒有現(xiàn)代自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。設(shè)計(jì)中，傳感器我們選擇的是 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 32 頁 共 44 頁 MQ2型氣體傳感器 連接在 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入接口。 我們將主控電路和外圍接口電路（ AT89C51與 A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路、 AT89C51與聲光報(bào)警電路）連接起來，就得到了基于 AT89C51的氣體報(bào)警總電路圖。 當(dāng)外部環(huán)境（ 氣體 濃度）達(dá)到一定值時(shí)， 氣體 傳感器就會(huì)產(chǎn)生模擬電壓，將它作為輸出的模擬信號(hào)經(jīng) ADC0808轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換為 AT89C51單片機(jī)所能識(shí)別的數(shù)字電壓量。通過 檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，經(jīng)程序設(shè)定就會(huì)驅(qū)動(dòng) AT89C51 單片機(jī)的 和 。而 和 是與聲光報(bào)警電路相連接的。 綜上所述，得出總電路圖如圖 ： 圖 燃?xì)鈭?bào)警系統(tǒng)總電路圖 4 燃?xì)庑孤﹫?bào)警系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì)流程與編程 C語言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。 C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 33 頁 共 44 頁 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語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，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語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(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語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。用 C 語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開發(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語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢(shì)。所以作為一個(gè)技術(shù)全面并涉足較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機(jī)開發(fā)人員最好能夠掌握基本的 C語言編程。使用 C 語言肯定要使用到 C 編譯器，以便 把寫好的 C 程序編譯為機(jī)器碼，這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序。 主程序設(shè)計(jì)流程圖 主程序流程圖如圖所示。首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因?yàn)?MQ2 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煙霧信息，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)。本論文的主程序設(shè)計(jì)先對(duì)傳感器預(yù)熱三分鐘，預(yù)熱同時(shí)，對(duì)傳感器加熱絲故障檢測(cè)，采用軟件方式檢測(cè)傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。 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)警限設(shè)定值相比較，判斷是否報(bào)警。主程序還包括狀態(tài)指示燈及聲音報(bào)警功能設(shè)置，使報(bào)警器功能更加完善，給用戶帶來便利。 主設(shè)計(jì)流程如圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 34 頁 共 44 頁 圖 主程序流程 主程序的編程 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit DQ=P1^0。//定義 18B20 數(shù)據(jù)線引腳 sbit LED=P1^3。 sbit input=P1^1。 unsigned char flag。//負(fù)數(shù)標(biāo)志 //行掃描數(shù)組 uchar code scan[4]={0xef,0xf7,0xfb,0xfd}。 //數(shù)碼管顯示的段碼表 系統(tǒng)初始化 程序開始 采集 傳感器電壓 處理傳感器電壓 判斷天然氣 濃度是否超標(biāo) 發(fā)出聲光報(bào)警 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 35 頁 共 44 頁 uchar code table[13]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x39,0x00}。//,,C,kong //小數(shù)部分顯示查詢表 uchar code ditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09}。 uchar dispbuf[8]。//顯示緩沖區(qū) uchar temper[2]。//存放溫度數(shù)組 uchar TCNT。 //****************************** //延時(shí)函數(shù) //****************************** void delay (unsigned int us) { while(us)。 } //****************************** //DS18B20 復(fù)位函數(shù) //****************************** void reset(void) { uchar x=0。 DQ=1。 delay(80)。 DQ=0。 delay(80)。 DQ=1。 delay(14)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 36 頁 共 44 頁 x=DQ。 delay(20)。 } //****************************** //DS18B20 中讀一個(gè)字節(jié) //****************************** uchar readbyte(void) { uchar i=0。 uchar dat=0。 for(i=8。i0。i) { DQ=0。 dat=1。 DQ=1。 if(DQ) dat|=0x80。 delay(4)。 } return (dat)。 } //****************************** //向 DS18B20 中寫 1個(gè)字節(jié) //****************************** void writebyte(unsigned char dat) { uchar i=0。 for(i=8。i0。i) { 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 37 頁 共 44 頁 DQ=0。 DQ=datamp。0x01。 delay(5)。 DQ=1。 dat=1。 } dealy(4)。 } //****************************** //向 DS18B20 中讀取實(shí)時(shí)溫度值 //****************************** void readtemp(void) { uchar a=0,b=0。 reset()。 writebyte(0xCC)。//跳過序列號(hào) writebyte(0x44)。//啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 reset()。 writebyte(0xCC)。//跳過序列號(hào) writebyte(0xBE)。//讀 9個(gè)寄存器，前 2 個(gè)為溫度 a=readbyte()。//低位 b=readbyte()。//高位 if(b0x0f) //判斷 是否為負(fù)值 { a=~a+1。 if(a==0) b=~b+1。 else b=~b。 flag=10。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 38 頁 共 44 頁 } else flag=12。 temper[0]=aamp。0x0f。 a=a4。 temper[1]=b4。 temper[1]=temper[1]|a。