【正文】 在項目的設(shè)計和制作過程中，王德杰老師對整個項目作了整體的規(guī)劃和細(xì)致的分析及講解，感謝他在百忙之中抽出時間來指導(dǎo)我們，在此對他致以崇高的敬意并表示衷心的感謝。使自己的知識體系更加成熟，更加完善。在整個系統(tǒng)設(shè)計中，不僅用到了我們以前學(xué)過的知識，同時又涉及到一些我們沒學(xué)到的知識，這樣又使我們的知識范圍延伸了一步。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計正文 39 謝 辭 經(jīng)過 3 個多月的緊張學(xué)習(xí)、設(shè)計，該系統(tǒng)基本上結(jié)束了。報警器已有實用價值。實驗證明系統(tǒng)性能良好。 10% 50246。%CH4 分辨率： %CH4 響應(yīng)時間： ≤30s 報警方式：蜂鳴器斷續(xù)報警聲，聲強＞ 80dB、紅色背光閃亮，在暗處能見度＞ 20 米 報警恢復(fù)時間 : ≤ 20s 報警設(shè)定值 : 1% (CH4) 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計正文 38 報警誤差 : 177。 二 所達(dá)到的性能指標(biāo) : 測量范圍： 0～ 4%CH4 測量誤差： 0～ %CH4 時， 177。 開機情況測試 打開電源后，綠燈亮，表示系統(tǒng)開機且正常工作。程序循環(huán)到選擇開關(guān)前，方便判斷開關(guān)變化。中斷服務(wù)程序判斷采樣時間到時設(shè)置標(biāo)志位 FLAG1， fetch_rate()在采樣時間到后取出的計數(shù)值 count，返回 rate 值。} } 其中， 文件定義了所有 8051 的特殊功能及中斷。 if(P2_1==0){count=count+1。 } 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計正文 36 timer0 () interrupt 1 using 1 { TH0=0x3C。 Dtime=Btime。 } usigned int fetch_rate()/*計算 rate*/ { unit count＝ 0。P3_2=1。 }while(rate=Bstate)。P3_2=0。 Astate=state1。EA=1。 TR0=1。 TH0=0x3C。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計正文 35 } FLAG1=0。 case 3: state=8。 case 2: state=6。 case 1: state=4。 swich(JFLAG){ /*門閾值數(shù)設(shè)定 */ case 0: state=2。JFLAG=JFLAGamp。 } Btime=Dtime。Dtime=80。break。 case 2: time=6。Dtime=40。break。 swich(JFLAG){ /*采樣時間設(shè)定 */ case 0: time=2。JFLAG=JFLAGamp。 P3_2=1； P3_0=0。 FLAG=P1。 unit data state,Astate,rate。 unit fetch_rate(void)。 sbit P3_0=P3^0。 sbit P1_1=P1^1。 sbit FLAG1=FLAG^1。機器一直重復(fù)上述過程直到程序中的所有指令執(zhí)行完畢，這就是單片機的基本工作過 程。 至此，本指令執(zhí)行結(jié)束。到此，取指令過程結(jié)束，進(jìn)入執(zhí)行指令過程。下面我們來說明單片機的工作過程。 比較 rate 與 state 大小，當(dāng) rate≥ state 時發(fā)出警報信號，直到 rate＜ state－ 1 時撤銷報警信號。通過兩個開關(guān)的調(diào)節(jié)，給 使用人員帶來更大方便。通過一段時間的抽樣結(jié)果可更準(zhǔn)確測定瓦斯?jié)舛?。為方便控制，設(shè)計了兩個開關(guān)，每個開關(guān)四種選擇，對應(yīng)于 I/0 口 — 、 — 。本儀器對瓦斯氣體的采樣周期為 2s， CPU 采用詢問方式處理。這表明單片機復(fù)位期間不會有任何取指操作。 該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖 46 中的 RESET 鍵，此時電源 VCC 經(jīng)電阻 R R2 分壓，在 RESET端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。 對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小多少會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度穩(wěn)定性，如果振蕩器已起振，則在 XTAL2 引腳上輸出 3V 左右的正弦波 .振蕩頻率 fosc 取決于晶振的頻率 .我們采用晶振頻率為 l 2 MHz。在正常時，蜂鳴器不工作，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^臨界值時，蜂鳴器開始發(fā)出的鳴叫，以保證井下人員及時得到報警信息。 圖 42 瓦斯檢測傳感器電路 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計正文 27 四 LED燈顯示的 設(shè)計 顯示部分采用兩個 LED，如圖 43，工作正常時 ，控制綠燈（ D1）亮，當(dāng)探測器檢測到瓦斯氣體濃度超過正常值時，發(fā)送信號，控制紅燈 (D2)亮。當(dāng)可燃性氣體或煙霧濃度達(dá)到一定值后，氣敏傳感器 A、 B 間電阻值迅速減小，從 B 端輸出高電平。電路圖如圖 42 所示。由 和 發(fā)送信號控制 LED 燈顯示的 綠燈和紅燈；報警信號從 輸出。單片機選用 Atmel 公司的 AT89C51，其引腳分配如圖 31 所示。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計正文 25 第四章 瓦斯探測器 硬件的設(shè)計與 實現(xiàn) 一 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)由單片機，瓦斯氣體檢測電路， LED 報警燈，蜂鳴報警，及晶震電路組成。 A. Fuchs 等人用帶有 KI 敏感膜的場效應(yīng)管氣體傳感器很好地實現(xiàn)了 O3 的檢測 , 在 20～ 80 ppb 濃度分辨率很高 。氫氣敏 Pd 柵 MOSEFT 是最早研制成功的催化金屬柵場效應(yīng)氣體傳感器 , 當(dāng)氫氣與 Pd 發(fā)生作用時 , 場效應(yīng)管的閾值電壓將隨氫氣濃度而變化 , 以此來檢測氫氣。 SnO2 、 ZnO、 Fe2O3 為基質(zhì)的半導(dǎo)體氣敏材料仍然是目前市場的主流 , 但這類材料的納米化、薄膜化已漸成趨勢。近年來采用薄膜技術(shù)和集成電路技術(shù)把加熱元件、溫度傳感器、叉指電極、氣體敏感膜集成在 硅襯底上制成的傳感器 , 不僅靈敏度比常規(guī)多晶膜傳感器高得多 , 并且結(jié)構(gòu)簡單、制作方便 , 還可以根據(jù)被測氣體選擇不同的敏感膜 , 使得該類傳感器成為很有發(fā)展前景的新型半導(dǎo)體氣體傳感器。 Fe2O3 系也屬于該類氣體傳感器 , 用溶膠凝膠法和化學(xué)氣相沉積法合成納米 Fe2O3 對 CH4 、 H2 、C2H5OH 有很好的敏感性 。采用粉末濺射技術(shù)制備的表面層摻雜 SnO/ SnO2 : Pt 雙層膜材料氣敏傳感器用來檢測 CO 的濃度 , 發(fā)現(xiàn)可降低工作溫度 , 在室溫～ 200 ℃內(nèi)均顯示出較高 的靈敏度。例如對于含量在 1 10 5 數(shù)量級的 H2S 氣體 , 添加 1 %ZrO2 的 ZrO2 SnO2 氣體傳感器與未添加 ZrO2 的元件相比 , 靈敏度增加約 50 倍左右 。 １ 電阻式金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器 SnO2 、 ZnO 是電阻式金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器氣敏材料的典型代表 , 它們兼有吸附和催化雙重效應(yīng) , 屬于表面控制型 , 但該類半導(dǎo)體傳感器的濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計正文 23 使用溫度較高 ,大約 200～ 500 ℃。這其中除了少量單一金屬氧化物材料 , 如 WO3 、 In2O3 、 TiO2 、Al2O3 等外 , 開發(fā)的熱點主要集中在復(fù)合金屬氧化物和混合金屬氧化物。 自上世紀(jì) 60 年代以來 , 金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器就以較高的靈敏度、響應(yīng)迅速等優(yōu)點占據(jù)氣體傳感器的半壁江山。 IDL ： IDL＝ 1 時，進(jìn)入凍結(jié)方式。 GF0 ：通用標(biāo)志。 － ：保留。在其他方式中，串行接收到停止位的中間時刻由內(nèi)部硬件置位 RI＝ 1(例外情況見 SM2 說明 )，必須由軟件復(fù)位 RI=0。 RI（ ） ：接收中斷請求標(biāo)志位。在方式 0，當(dāng)串行發(fā)送數(shù)據(jù)第8 位結(jié)束時，由內(nèi)部硬件自動置位 TI=l，向主機請求中斷，響應(yīng)中斷后必須用軟件復(fù)位 TI=0。方式 0 不用 RB8。 RB8（ ） ：在方式 2 或方式 3，是接收到的第 9 位數(shù)據(jù)。 TB8（ ） ：在方式 2 或方式 3，它為要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù)，按需要由軟件置位或清 0。由軟件置位 REN=1 為允許串行接收狀態(tài)，可啟動串行接收器 RXD，開始接收信息。在方式 0 時， SM2 應(yīng)為 0。被確認(rèn)為尋址的從機復(fù)位SM2=0，才能接收 RB8=0 的數(shù)據(jù)幀 。 SM2（ ） ：允許方式 2 或方式 3 多機通訊控制位。 SCON 定時／計數(shù)器工作方式控制寄存器 SM0（ ） ： 串行通訊工作方式設(shè)定位 0。 IE0（ ） ：外部中斷 0 工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來時，硬件自動設(shè)定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清 0。 IE1（ ） ：外部中斷 1 工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來時，硬件自動設(shè)定此位，在執(zhí) 行中斷服務(wù)程序后，則清 0。 TR0（ ） ：計時器 0 啟動控制位，可以由軟件來設(shè)定或清除。TR1 時啟動計時器工作， TRl=0 時關(guān)閉。 M M2 的操作方式選擇定義如下： TCON 定時／計數(shù)器工作方式控制寄存器 TF1（ ） ：計時器 1 溢出標(biāo)志，當(dāng)計時溢出 時，由硬件設(shè)定為1，在執(zhí)行相對的中斷服務(wù)程序后則自動清 0。 M1 ：方式選擇位 1。當(dāng) C／ T＝ 1 為計數(shù)器，由外部引腳T0 或 T1 輸入計數(shù)脈沖。 若 GATE＝ 0，同時只要 TCON 中的 TR0