【正文】 您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人，我的導(dǎo)師。 四年的讀書生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開始。 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。 在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師 張永超 老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。 32 致 謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《 基于單片機(jī)的天然氣泄漏報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。報(bào)警器還可以與上位機(jī) (PC)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)傳輸煙霧濃度檢測(cè)數(shù)據(jù)，由上位機(jī)記錄保存，也可以利用上位機(jī)完成實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制等功能。為提高響應(yīng)時(shí)間 ，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，需要向氣體傳感器持續(xù)供給5V的加熱電壓。使儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。它的靈敏度適中，具有響應(yīng)與恢復(fù)特性好，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，選用 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式氣體傳感器。并對(duì)儀器的整體設(shè)計(jì)和各個(gè)組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。 31 總結(jié) 與展望 氣體檢測(cè)報(bào)警器可保障生產(chǎn)與生活的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場(chǎng)空間與發(fā)展前景。這些功能也可以用工具條上的快捷鍵進(jìn)行設(shè)置。斷點(diǎn)設(shè)置的方法有多種，常用的是在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn)，設(shè)置好斷點(diǎn)后可以全速運(yùn)行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關(guān)變量值，以確定問題所在。 程序調(diào)試過程中的問題及解決 在進(jìn)入環(huán)境以后，有時(shí)會(huì)遇到了些問題，總結(jié)如下： (1)在進(jìn)入 Keil 的調(diào)試環(huán)境以后，發(fā)現(xiàn)程序有 錯(cuò) 解決方法：將光標(biāo)定位于需要修改的程序上，用菜單， Debug》 Inline Assambly… 即可出現(xiàn)對(duì)話框， Enter New 后面的編輯框內(nèi)直接輸入需要修改的程序語(yǔ)句，輸入完之后鍵入回車將自動(dòng)指向下一條語(yǔ)句，可以繼續(xù)修改，如果不在需要修改，可以點(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗口。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)行比阿尼，然后在連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼。設(shè)置完成以后安確認(rèn)返回主界面，工程建立、設(shè)置完畢。雙擊文件名，即打開源程序。 選中其中的“ Add file to Group” Souce 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 Souce file (*.c),也就是以 C 為擴(kuò)展名的文件。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)，展開該層，點(diǎn)擊其中的 89C51，然后點(diǎn)擊確定按鈕。保存該文件，加上擴(kuò)展名（ .c），這里將文件保存為 天 燃?xì)?.c。 uVision2 IDE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 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。在開發(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 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。 } } 程序調(diào)試 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。 //低于安全門限值關(guān)閉聲音報(bào)警 IO_Alarm = 1。 //超過安全門限值啟動(dòng)聲音報(bào)警 IO_Alarm = 0。 //調(diào)用 ADC0808，采集模擬電壓值 Sensor_vol = 500 * AD_Value / 256。 //開總中斷 EX0 = 1。 } 28 //===========主函數(shù) ========================= void main(void) { uchar temp =0。 AD_Value = P2。 while(!EOC)。 //啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換 。 // ADDA、 ADDB、 ADDC 設(shè)置采集信號(hào)的輸入通道， 000對(duì)應(yīng)為采集 IN0 電壓值（如使用其他通道可以修改此值） ADDC = 0。 ADDA = 0。 } } } //========================================== //函數(shù)： void ADC0808(void) //功能：完成 ADC808 的 AD 轉(zhuǎn)換 //========================================== void ADC0808(void) { START = 0。 j1200。 ims。 //傳感器電壓 //=========長(zhǎng)延時(shí) ============== void Delay_ms(unsigned int ms) { unsigned int i,j。 uchar AD_Value。 sbit ADDB =P3^3。 sbit OE =P3^7。 //系統(tǒng)運(yùn)行指示燈驅(qū)動(dòng) IO 口 //ADC0808 相關(guān) IO 口 sbit START =P3^5。 //聲音報(bào)警驅(qū)動(dòng) IO 口 低電平有效 sbit IO_Alarm =P1^1。 typedef unsigned int uint。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。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。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。使用 C 語(yǔ)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。用 C 語(yǔ)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(yǔ)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)。此外， C語(yǔ)言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。 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。而 和 是與聲光報(bào)警電路相連接的。通過檢測(cè)信號(hào)。 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。沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展?？梢?，傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 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。 AT89C51 單片機(jī)的主控電路包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。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。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。單片機(jī) AT89C51 的 1腳 ()控制輸出的狀態(tài)指示燈。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。 A/D 轉(zhuǎn)換器電路圖如下所示 圖 AD 轉(zhuǎn)換器與 AT89C51 的接口電路圖 聲音報(bào)警電路 聲音報(bào)警電路圖如圖所示 。 GND： 接地。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換）。 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。下面說 明各引腳功能。 工作溫度范圍為 40～＋ 85攝氏度 低功耗，約 15mW。 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕Ｆ鋬?nèi)部有一個(gè) 8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 。該電路典型的電容參數(shù)為：晶振為 12MHZ，電容值為 1uF。上電瞬間 RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。圖中給出了復(fù)位電路參數(shù)。 上電復(fù)位利用電容器的充電實(shí)現(xiàn)。 單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電復(fù)位和上電和按鍵均有效的復(fù)位兩種。其作用是使CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，因而，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳 XTALl 和 XTAL2 靠近。 AT89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 采用內(nèi)部時(shí)鐘方式利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳 XTALl 和 XTAL2 兩端跨接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 15 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī) 器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電 平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 14 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 （ 4） I/O 控制： P0、 P P P3 共四個(gè) 8 位口線， VCC： 供電電壓 ，接 +5V。 （ 2）編程電源： VPP。 13 （ 2）存儲(chǔ)器系統(tǒng) 4KB 的程序存儲(chǔ)器（ ROM/EPROM/Flash）； 128KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）。 AT89C51 其工作電壓范圍為 ～ 6V（實(shí)際使用 +5V 供電） ，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128Kbytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89C51 提供了高性價(jià)比的解決方案。休眠模式停止 CPU 運(yùn)行，但允許數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。其將通用的微處理器和 Flash 12 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 其中 AT89C2051 是一種帶 2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。同時(shí)，在能夠滿足報(bào)警器設(shè)計(jì)的計(jì)算速度及接口數(shù)的要求的同類型單片機(jī)中，要考慮選擇價(jià)格低廉且體積輕巧的機(jī)型，在保證了報(bào)警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎(chǔ)上，能夠不提高成本，縮小體積。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)作為燃?xì)庑孤﹫?bào)警器的核心部件，一方面它要接收來自傳 感器的氣體濃度的模擬信號(hào)和故障檢測(cè)信號(hào)，另一方面要對(duì)兩種信號(hào)分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作；同時(shí)，查詢是否有鍵按下的命令。 V 預(yù)熱時(shí)間 不少于 48小時(shí) 部件 材料 1 氣體敏感層 二氧