【正文】 我不是您最出色的學(xué)生 ，而您卻是我最尊敬的老師。我將銘記我曾是一名 西京 學(xué)子，在今后的工作中把 西京 的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。 氣體報(bào)警器能實(shí)時(shí)范圍檢測(cè)工作，當(dāng)煙霧的濃度達(dá)到設(shè)定的濃度時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。 在系統(tǒng)單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)上，采用了 AT89C51 單片機(jī)作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片 內(nèi)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化和智能化。 本論文設(shè)計(jì)的氣體報(bào)警器由氣體信號(hào)采集電路與單片機(jī)控制電路兩大部分構(gòu)成。 （ 4）輸入程序時(shí)，有中文標(biāo)點(diǎn)，用 keil 編譯時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤 解決方法：程序里有帶中文標(biāo)點(diǎn)，用英文重輸入一遍 。 （ 2）匯編出現(xiàn)數(shù)字、字母混淆 解決方法：字母 “O” 和 數(shù)字 “0”的混淆 （ 3）程序調(diào)試時(shí)，一些程序必須滿足一定的條件才能被執(zhí)行到 解決方法：這些條件往往是異步發(fā)生或難以預(yù)先設(shè)定的，這類 問(wèn)題使用的單步實(shí)行方法是很難調(diào)試的，這時(shí)就 要使用 程序調(diào)試中的另一種非常重要是方法 斷點(diǎn)設(shè)置。 30 （ 4）編譯、連接：在設(shè)置好工程后，既可以進(jìn)行編譯、連接。雙擊燃?xì)?.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，提示你所選的文件以在列表中，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“ Souce Goup 1”前的加號(hào) ，會(huì)發(fā)現(xiàn)燃?xì)?.c 文件以在其中。 （ 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 天 燃?xì)?,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。C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開發(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。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。 //低于安全門限值關(guān)閉燈光報(bào)警 } Delay_ms(200)。 //將采集的傳感器電壓的 AD 值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的電壓值 if (Sensor_vol Alarm_Gate) //判斷傳感器的電壓信號(hào)是否超過(guò)安全門限值 { IO_Speaker = 0。 EA = 1。 //等待 AD 轉(zhuǎn)換完成 OE = 1。 // START = 1。 //AD 轉(zhuǎn)換初始化 OE = 0。 i++) { for(j=0。 //AD 轉(zhuǎn)換值 uint Sensor_vol。 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 27 sbit ADDA =P3^4。 //燈光報(bào)警驅(qū)動(dòng) IO 口 sbit IO_Run =P1^2。 26 圖 主程序流程 主程序的編程 include include typedef unsigned char uchar。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。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(yǔ)言編程。 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)。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 。設(shè)計(jì)中，傳感器我們選擇的是MQ2型氣體傳感器 連接在 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入接口。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(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 22 圖 燈光報(bào)警電路圖 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)。紅燈不亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃?xì)怏w濃度極低。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 氣報(bào)警器的報(bào)警聲音源。 Vcc：電源，單一＋ 5V。當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 （ 2） 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： ADC0808 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A／ D 轉(zhuǎn)換器，它由 8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關(guān)樹型 D／ A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 （ 3） 外部特性（引腳功能） ADC0808 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。 （ 1） 主要特性 ： 8 路輸入通道， 8位 A／ D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位。 RST 引腳的高電平只要 17 能保持足夠的時(shí)間（ 2 個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。圖 AT89C51單片機(jī)的上電復(fù)位電路。但 單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)。 16 圖 單片機(jī)的時(shí)鐘電路圖 AT89C51 單片機(jī)的復(fù)位電路 在整個(gè)燃?xì)鈭?bào)警系統(tǒng)中，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)先復(fù)位。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器 的輸入和輸出。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉緣故。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 GND：接地。 （ 3） I/O 口和其他動(dòng)能單元 4個(gè)并行 I/O 口； 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； ,2個(gè)全雙工串行通信口 ；中斷系統(tǒng)（ 5個(gè)中斷源） AT89C51 單片機(jī)的引腳 （ 1）主電源及時(shí)鐘引腳： VCC、 GND 等。掉電模式保存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的內(nèi)容，但停止了晶振，是其他所有芯片停止工作直到下一次復(fù)位為止。外形如圖所示 ， 本設(shè)計(jì)用的 AT89C51 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)， 8 位數(shù)據(jù)總線， 40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口， 六個(gè)中斷源，兩層中斷優(yōu)先級(jí)， 同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 2個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè)全雙工串行通信口， AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可 以反復(fù)擦除 100 次。在單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能中，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)做數(shù)字濾波，再進(jìn)行線性化處理，這一過(guò)程的軟件實(shí)現(xiàn)，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)算速度，使儀表監(jiān)測(cè)人員能夠觀測(cè)到并進(jìn)行相應(yīng)處理。5% VH: 177。封裝好的氣敏元件有６只針狀管腳，其中４個(gè)用于信號(hào)取出，２個(gè)用于提供加熱電流 。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)?RL值。其中 VH用于為傳感器提供特定的工作溫度。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。 第 3 章 天 燃?xì)庑孤﹫?bào)警系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì) 主控電路的設(shè)計(jì) 半導(dǎo)體 氣 敏 傳感器簡(jiǎn)介 半導(dǎo)體氣敏 傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的氣體傳感器，它具有 靈敏度高，響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。 氣敏 傳感器是將現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度 非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路 是將 完成將 氣體 傳感器輸出的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 天 燃?xì)庑孤?報(bào)警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示，該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，配合外圍電路共同完成信號(hào)采集、聲音及閃爍報(bào)警等功能。為提高響應(yīng)時(shí)間，保證氣體 傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報(bào)警器需要向 氣體 傳感器持續(xù)輸出一個(gè) 5V的電壓。而在眾多半導(dǎo)體氣敏 傳感器中，本設(shè)計(jì)選用MQ2 型氣敏 傳感器，這種型號(hào)的傳感器 具備一般半導(dǎo)體氣敏 傳感器靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn) 。 半導(dǎo)體氣敏 傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應(yīng)快、體積小、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質(zhì)時(shí)，則傳感器將使催化元件產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的中毒，以致靈敏度很快就喪失。 流量 傳感器的選定 天 燃?xì)庑孤﹫?bào)警器 主要應(yīng)用在石油、化工、冶金、油庫(kù)、液化氣站、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃?xì)怏w 泄漏的場(chǎng)所，根據(jù)報(bào)警器檢測(cè)氣體種類的要求，一般選用接觸燃燒式氣敏傳感器和半導(dǎo)體氣敏 傳感器。這種測(cè)量方法是以流動(dòng)連續(xù)性方程 ( 質(zhì)量守恒定律 )和伯努利方程 能量守恒定律 )為 和伯努利方程 (能量守恒定律 質(zhì)量守恒定律 和伯努利方程 能量守恒定律 為 基礎(chǔ)的。 差壓式流量計(jì) 、 ? 原理：充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié) 原理：充滿管道的流體， 流件時(shí)，如圖 所示 所示， 流 件時(shí)，如圖 所示，流速將在節(jié)流件處形 成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低， 成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于 是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。在這個(gè)過(guò)程中，流體一次次地充滿流 量計(jì)的“計(jì)量空間” 然后又不斷地被送往出口。 ? 典型的容積式流量計(jì)（如橢圓齒輪流量計(jì)）的工作 典型的容積式流量計(jì)（如橢圓齒輪流量計(jì)） 原理為：流體通過(guò)流量計(jì)， 原理為：流體通過(guò)流量計(jì)，就會(huì)在流量計(jì)進(jìn)出口之 間產(chǎn)生一定的壓力差。缺點(diǎn)是不能 測(cè)量有氣泡及懸浮物的液位， 測(cè)量有氣泡及懸浮物的液位，在液面有較大的波動(dòng) 時(shí)于測(cè)量不利，使測(cè)量帶來(lái)誤差。 超聲波流量計(jì)原理 、 ? 原理：超聲波液位計(jì)是采用回聲測(cè)距的原理工作的， 原理：超聲波液位計(jì)是采用回聲測(cè)距的原理工作的， 即探頭部分發(fā)射出超聲波，然后被液面反射， 即探頭部分發(fā)射出超聲波，然后被液面反射，探頭 部分再接收，探頭到液 (物 面的距離和超聲波經(jīng)過(guò) 部分再接收，探頭到液 物 )面的距離和超聲波經(jīng)過(guò) 的時(shí)間成比例 : 的時(shí)間成比例 即 ? 時(shí)間聲速 聲速 /2 距離 [m] = 時(shí)間 聲速 [m] ? 超聲波液位計(jì)是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的液位計(jì)。 （ 4）軸承：是決定流量計(jì)的可靠性和使用年限的 ）軸承： 主要因素，要求其有足夠的壽命、耐磨性能、 主要因素，要求其有足夠的壽命、耐磨性能、以及 良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)。 （ 2）導(dǎo)流體：對(duì)流體起導(dǎo)向作用，并起支撐葉輪 ）導(dǎo)流體：對(duì)流體起導(dǎo)向作用， 的作用。 與補(bǔ)測(cè)氣體的體積量成正比的渦輪轉(zhuǎn)數(shù)， 與補(bǔ)測(cè)氣體的體積量成正比的渦輪轉(zhuǎn)數(shù)， 經(jīng)多級(jí)齒輪減速后傳到多位計(jì)數(shù)器上， 經(jīng) 多級(jí)齒輪減速后傳到多位計(jì)數(shù)器上，顯 示出被測(cè)氣體的體積量。 渦輪流量 工作原理 ? 原理：進(jìn)入儀表的被測(cè)氣體，經(jīng)截面收縮 原理：進(jìn)入儀表的被測(cè)氣體， 的導(dǎo)流體加速， 的導(dǎo)流體加速，然后通過(guò)進(jìn)口通道作用在 渦輪葉片上。 － 輸出 渦街流量計(jì) 原理： 原理：渦街流量計(jì)便是依據(jù)卡門旋渦原理 進(jìn)行封閉管道流體流量測(cè)量的新型流量計(jì)。 流量 傳感器作為 流量過(guò)載 報(bào)警器 的信號(hào)采集部分，是儀表的核心組成部分之一。 流量 傳感器及單片機(jī)是 流量過(guò)大 報(bào)警器 的兩大核心，根據(jù)報(bào)警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng) 濟(jì)的流量 傳感器及單片機(jī)芯片是至關(guān)重要的。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從 流量 檢測(cè)電路送出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)。用傳感器、 51 單片機(jī)和若干 IC芯片、模擬器件設(shè)計(jì)它的測(cè)量電路、放大電路和顯示控制電路，編寫顯示控制軟件。其中動(dòng)態(tài)流量的測(cè)量，對(duì)于與評(píng)價(jià)伺服閥、比例閥等控制元件，以及液壓控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性都有非常重要的意義。通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)流量實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控．以保證液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和礦下工作人員的安全，同時(shí)也便于診斷液壓系統(tǒng)故障。易于產(chǎn)生液壓系統(tǒng)故障，且液壓系統(tǒng)屬于封閉 運(yùn)行，故障大都在內(nèi)部產(chǎn)生。但無(wú)疑對(duì)我們進(jìn)一步的研究拓寬了 思路。流量脈沖傳感器由一對(duì)空套在軸上的計(jì)量齒輪馬達(dá)和渦流傳感器