【正文】 系統(tǒng)功能測試 單片機程序的燒寫 本次設(shè)計的煤氣泄露檢測系統(tǒng)是完整的獨立系統(tǒng)，所以單片機的程序下載燒寫都是南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 在。 LCD 顯示屏下面分別有四個按鍵?！?Off”表明報警器處于“關(guān)閉”模式。第五章 硬件連接與調(diào)試 28 第五章 硬件連接與調(diào)試 硬件連接 氣體傳感器和板子的連接 氣體傳 感器的 VCC 和 GND 分別和電路板上的正負(fù)極相連，氣體傳感器的 AO 引腳和板子TLC1549 的 2 號模擬輸入引腳連接。 { button=~button。 } } } // 報警開關(guān)按鍵 if(!on_off) { delayus(10)。 if(!val_dec) { while(!val_dec)。 { warn_value+=1。 //蜂鳴 器斷開 } } 第四章 程序設(shè)計 26 報警門限值調(diào)節(jié)程序 圖 45 門限值設(shè)定流程圖 Figure 45 The flow chart of threshold value setting 子程序： void warning() { // 把報警值進行加 每次加 10 if(!val_add) { delayus(10)。 // 判斷數(shù)據(jù)是否超限 if(button==1) { if(gas_result(warn_value*100)) //檢測到的氣體濃度電壓值超過門限值 { Bee=0。 delay(5)。 gas_result=(int)((()*ad*))。 } if(button==0) //關(guān)閉報警器 { lcd_write_string(13,0,off)。 此子程序流程圖如圖 44。 lcd_write_string(8,1,dis_gas)。 // 將轉(zhuǎn)換的數(shù)值放大一百倍 及顯示小數(shù)點后兩位 allocate(gas_result)。 } ad = ADC()。 // 如果報警電路打開 在 1602 上顯示 on 否則顯示 off if(button==1) { lcd_write_string( 13,0,on )。 //延時 lcd_write_string(0,1,value: )。 開始 液晶初始化 液晶清屏 顯示數(shù)據(jù)結(jié)束 第四章 程序設(shè)計 24 液晶顯示的子程序： lcd_write_string(0,0,CH4,1000ppm )。 圖 43 LCD 液晶顯示流程圖 Figure 43 The flow chart of LCD LCD1602 液晶顯示屏在上電時第一行顯示“ CH4， 1000ppm,off”，其中“ off”表示關(guān)閉報警器報警模式，如果報警器打開會顯示“ on”；第二行顯示“ value： ”，其中 是空氣中煤氣的初始值。 return(ADresult)。 } cs=1。 if(dout) //dout=1 時， AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果加 1 { ADresult = ADresult + 1。 //一個指令周期 ADresult =ADresult*2。i++) { clk=1。 //AD 轉(zhuǎn)換初始結(jié)果設(shè)為 0 for(i=0。 //打開 AD 片選 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 _nop_()。 _nop_()。 //延時 27 秒 } int ADC(void) { Befor_Once_AD()。 } cs=1。i++) //采集數(shù)據(jù)過程 ,TLC1549 是 10 位轉(zhuǎn)換器 { clk=1。 //打開 AD 片選 for(i=0。 子程序為： // AD 采集函數(shù) void Befor_Once_AD() // 空采集數(shù)據(jù)，防止第一次采集無效 { clk=dout=0。 開始 程序初始化 設(shè)定報警門限值 AD 轉(zhuǎn)換，采集數(shù)據(jù) 采 集的數(shù)據(jù) 報警門限值 蜂鳴器報警 YES NO 結(jié)束 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 圖 41 系統(tǒng)程序整體流程 Figure 41 The overall process of the system AD 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 AD 轉(zhuǎn)換程序的子流程圖如圖 42： 開始 空取數(shù)據(jù) 啟動 AD，讀取數(shù)據(jù) 處理數(shù)據(jù) 第四章 程序設(shè)計 22 圖 42 AD 轉(zhuǎn)換流程圖 Figure 42 The flow chart of AD conversion AD 轉(zhuǎn)換實現(xiàn)非電信號到電信號的轉(zhuǎn)換，從而液晶顯示屏能夠顯示數(shù)據(jù)。程序也是按照以上要求設(shè)計的，采集信號， AD 轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理， LCD 顯示數(shù)據(jù)，判斷報警等。 第四章 程序設(shè)計 20 第四章 程序設(shè)計 在本論文中，主要解決的問題是檢測空氣中有毒氣體的濃度，轉(zhuǎn)換成電信號，通過LCD 液晶顯示。這部分以單片機系統(tǒng)為中心，介紹了氣體傳感器模塊、 AD 轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、報警模塊等以及這些模塊和單片機的連接。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 圖 371 報警 門限值調(diào)節(jié)電路圖 Figure 371 The circuit of the alarm threshold value setting 本章小結(jié) 本章節(jié)介紹的是系統(tǒng)設(shè)計的硬件電路部分，是本系統(tǒng)設(shè)計的重點部分。 S4 是報警器關(guān)閉 /啟用模式的控制鍵，一般系統(tǒng)上電后就切換到啟用模式。 圖 361 蜂鳴器報警電路圖 Figure 361 circuit of the buzzer alarm 門限值設(shè)置電路 各個場所對空氣中的有毒氣體濃度值限定的要求不一樣，所以這里我們添加門限值調(diào)整部分，可以根據(jù)場所的要求來設(shè)定。 LCD 模塊電路圖以及與單片機連接如圖 353 所示，其中滑動變阻器選用 10KΩ 圖 353 LCD 顯示模塊電路圖 Figure 353 The circuit of LCD display module 第三章 硬件設(shè)計 18 蜂鳴器報警模塊 當(dāng)空氣中的有毒氣體濃度超過設(shè)定的值，蜂鳴器發(fā)出響聲，以示警告，起到報警的作用，此模塊電路圖如 361 所示。 LCD1602 的特性 ◆工作電壓為 3V 或 5V，可以調(diào)節(jié) 對比度 ◆內(nèi)部 含 有 復(fù)位電路 ◆ 提供 多種 控制命令 功能 ,如清屏、游標(biāo)閃爍、顯示移位等 ◆ 有 80 字節(jié) 顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM ◆ 內(nèi) 部 建有 192 個 5X7 點陣 的字型的字符發(fā)生器 CGROM ◆ 8 個可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM （ 2） LCD 顯示模塊電路圖如圖 353 1602 的數(shù)據(jù)指令選擇控制線 RS 與單片機的 P2^5 連接，讀寫控制線 R/W 與 P2^6 連接，使能控制線 EN 與 P2^7 連接。南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 DB0— DB7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。當(dāng) RS 和 R/W 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)。 RS 為寄存器選擇端，高電 平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。它的正反面圖如圖 351 （ 正面圖 ） 第三章 硬件設(shè)計 16 （ 反面圖 ） 圖 351 LCD1602 液晶顯示屏 Figure 351 Liguid crystal display LCD1602 引腳圖 LCD1602 液晶顯示屏的引腳圖如圖 352。通過按鍵，可以改 變有毒氣體的報警門限值。手動復(fù)位是按下按鈕接通低電平給單片機系統(tǒng)復(fù)位。一般是上電復(fù)位和手動復(fù)位。另外，兩個瓷片電容的一端必須都接地。 (2)單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)是由兩個瓷片電容和一個 12MHZ 的晶振組成，它是單片機正常工作的保證，為單片機提供 12MHz 的時鐘頻率。 X1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘 工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時，此 期間有 內(nèi)部程序存儲器。但在訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN：外部 程序存儲器 的選通信號。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程 期間，此 引腳 用于輸入 編程 脈沖。當(dāng)振蕩 器復(fù)位器件時，要保持 RESET 引腳 兩個 機器周期 的高電平時間。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL） ， 這是由于上拉的緣故。 P3 口 ： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù) 存儲器 ，可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。 P0 口 ： P0 口 是 一個 8 位雙向 I/O 口，每腳可 接收 8 個 TTL 門電流。 圖 341 AT89C51 單片機芯片 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 Figure 341 The chip of AT89C51 管腳的介紹 VCC：供電電壓。 第三章 硬件設(shè)計 12 圖 332 AD 轉(zhuǎn)換電路圖 Figure 332 The circuit of AD convert 單 片機 （ 1） AT89C51 單片機 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器 （ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位 微處理器 ，俗稱 單片機 。連接 AD 轉(zhuǎn)換電路時，將 REF+和 VCC 同時接高電平， REF和 GND 同時接低電平。 ◆ 線性度 ， 實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。 ◆ 偏移誤差 ， 輸入信號為零時輸 出信號不為零的值。 ◆ 量化誤差 ， 由于 AD 的有限分辨率而引起的誤差，即有限分辯率 AD 的階梯狀轉(zhuǎn)移特性 曲線 與理想 AD 的轉(zhuǎn)移特性曲線之間的最大偏差。 ◆ 轉(zhuǎn)換速率 ， 是指完成一次從模擬 量 轉(zhuǎn)換到數(shù)字 量 所需時間的倒數(shù)。 （ 2） AD 轉(zhuǎn)換 主要技術(shù)指標(biāo) ◆ 分辨率 ，是 指數(shù)字 信號 變化一個最小量 值 時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與 2^n的比值。如果 I/O CLOCK 傳送大于 10 個時鐘長度，那么在的 10 個時鐘的下降沿，內(nèi)部邏輯把 DATA OUT 拉至低電平以確保其余位的值為零。 10 位數(shù)據(jù)通過 DATA OUT 被發(fā)送到主機串行界面。開始 10 個 I/O 時鐘提供采樣模擬輸入的控制時序。串行界面然后