【正文】 都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個(gè)子程序的開始處加入 REN=0 來禁止接收，在子程序結(jié)束處加入 REN=1 再次打開串口接收。 REN 為允許接收位， REN 置 “ 1” 時(shí)串口允許接收，置 “ 0” 時(shí)禁止接收。 SM2 在模式 模式 3 中為多機(jī)處理 通信使能位。它的尋址地址是 98H，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。 SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)引用到接口控制寄存器。當(dāng)然你也可以用其它的名稱。發(fā)送器則不需 要用到雙緩沖，一般情況下我們?cè)趯懓l(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去處 理發(fā)送數(shù)據(jù)。 SBUF 包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄 存 器 ，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址－ 99H。 串口通訊： 是 單片 機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是編寫軟件的關(guān)鍵。但 RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、 串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在 低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 整個(gè) EPROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。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）。 /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 可尋址0000HFFFFH， 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器工作 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 和 MOVC 指令時(shí) 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口緩沖器能接河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件電路設(shè)計(jì) 11 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。 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。其引腳排列如圖 所示： 圖 單片機(jī)引腳排列圖 VCC：供電電壓。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。 本次設(shè)計(jì)采用的是 AT89C51 型單片機(jī) ,AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)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(jī)。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8位通用A/D 芯片 。 ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8通道， 8位逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器。 氣體傳感器輸出為模擬量，需要利用 A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送給8051 單片機(jī)；晶振和 按 鍵控制作為 8051 單片機(jī)的外圍輸入電路，蜂鳴器作為報(bào)警用的 8051 單片機(jī)的外圍輸出電路；顯示 電路采用了 LED 顯示，由 8051 單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)顯示。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件電路設(shè)計(jì) 9 3 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件的總體構(gòu)思 基于 8051 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的 煤氣報(bào)警器 的具體方案如圖 所示。 ③ 報(bào)警模塊 此模塊主要有蜂鳴器、繼電器組成，在氣體濃度過大，超過安全值時(shí)，蜂鳴器工作，提供報(bào)警服務(wù)，且繼電器閉合可以自行關(guān)閉煤氣，用戶可通過對(duì)房間通風(fēng)來解決問題。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用 ADC0809，接收經(jīng)過運(yùn)算放大器處理后的一氧化碳傳感器的檢測(cè)值，檢測(cè)結(jié)果通過 ADC0809 處理后才傳給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。內(nèi)帶 4K字節(jié)的內(nèi)存和程序保護(hù)系統(tǒng)，使用于程序的調(diào)試修改和保密，各管腳的功能在隨后的知識(shí)中加以介紹。下面就對(duì)各個(gè)模塊的功能和實(shí)現(xiàn)形式做簡(jiǎn)單介紹： ① 氣體濃度檢測(cè)模塊 一氧化碳報(bào)警器主要采用高穩(wěn)定一氧化碳?xì)怏w傳感器 MQ7 檢測(cè)房間氣體濃度，檢測(cè)結(jié)果通過高精度運(yùn)算放大器放大后送入模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 中進(jìn)行轉(zhuǎn)換 。為了保證整個(gè)系統(tǒng)可靠的運(yùn)行，設(shè)計(jì)中必須明確三大部分的實(shí)際聯(lián)系：以單片機(jī)為中心，其他各大模塊一一展開。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī) 前向通道 人機(jī)交互通道 應(yīng)用程序 后向通道 串行通信口 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 方案設(shè)計(jì) 8 整個(gè)報(bào)警器由三個(gè)部分組成，分為三大模塊 ：濃度檢測(cè)模塊、主控模塊和報(bào)警模塊。在此系統(tǒng)中，檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)層次的關(guān)系如圖 ： 圖 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)層次的關(guān)系 以此理解，一氧化碳報(bào)警器同樣具有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的三個(gè)層次。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)：能滿足嵌入對(duì)象要求的全部電路系統(tǒng)。 單片機(jī)：通常指應(yīng)用系統(tǒng)主處理機(jī)，即所選擇的單片機(jī)器件。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對(duì) 控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。如對(duì)外部信息的捕捉、對(duì)控制對(duì)象實(shí)時(shí)控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng)（ I/O 控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等）。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 方案設(shè)計(jì) 7 ② 嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： ① 面對(duì)控制對(duì)象。通常將滿足海量高速數(shù)據(jù)計(jì)算的計(jì)算機(jī)稱為通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；而把面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)。 系統(tǒng)組成 本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 應(yīng)用：用于家庭、商業(yè)、工業(yè)環(huán)境的一氧化碳、煤氣探測(cè)裝置。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)。 半導(dǎo)體一氧化碳傳感器 MQ7 所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫 (SnO2)。 現(xiàn)今傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，設(shè)計(jì)出了性能更佳，適用范圍更廣的氣體傳感器。 分析：此設(shè)計(jì)方法雖然解決了傳感器檢測(cè)氣體濃度時(shí)溫度和濕度對(duì)測(cè)量值的影響，但是，在實(shí)際過程中，需要利用的核心控制 芯片最少具有 4路 8位 A/D口，氣體和溫度敏感信號(hào)直接由 A/D 口采集后，進(jìn)行一定的算法修正和軟件補(bǔ)償。雖 然對(duì)房間氣體濃度的采集不是很精確，但報(bào)警方面已經(jīng)十分符合生活必需 。 方案一：采用單個(gè) 傳感器檢測(cè)房間氣體濃度，將檢測(cè)到的濃度結(jié)果通過運(yùn)算放大器放大后送入模 /數(shù)芯片中進(jìn)行模 — 數(shù)轉(zhuǎn)換，利用 MCS51單片機(jī)控制聲音報(bào)警。 4)信號(hào)響應(yīng)及報(bào)警部分 用蜂鳴器和繼電器即可。 2)信號(hào)處理 部分應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選用電荷放大 或比較器等裝置，這部分電路將包含在傳感器接口電路中。 4)信號(hào)響應(yīng)是通過事故處理部分和顯示部分實(shí)現(xiàn)控制部分的要求。 2)信號(hào)處理 部分是將接收部分得到的電壓或電流等變化進(jìn)行必要放大，為后一部分信號(hào)控制提供準(zhǔn)備。 初始化方案 本設(shè)計(jì)按以下思路展開研究： ① 根據(jù)該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的基本功能，設(shè)計(jì)大概應(yīng)該分為信號(hào)接收，信號(hào)處理，信號(hào)控制和信號(hào)響應(yīng)四個(gè)部分。 ② 在工作狀態(tài)下，綠燈應(yīng)長(zhǎng)亮，數(shù)碼管顯示其濃度。 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)的報(bào)警器應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能 :報(bào)警器需在一氧化碳濃度達(dá)到 100ppm 時(shí)啟動(dòng)報(bào)警。它包括對(duì)各種元器件的功能和接發(fā)的了解以及對(duì)各種元器件的選擇和設(shè)計(jì)方案的選擇。 硬件設(shè)計(jì)是通過對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析，對(duì)各種元器件的了解，而得出分立 元件與集成塊的某些連接方法，已達(dá)到設(shè)計(jì)的功能要求。首先延時(shí)處理，然后將數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換后經(jīng)由單片機(jī)和已知數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，需要對(duì)程序進(jìn)行多次調(diào)試，以確定最佳時(shí)間，最后根據(jù)需要調(diào)試出來實(shí)際電路。報(bào)警模塊主要有蜂鳴器和繼電器組成，這個(gè)模塊在燃?xì)鉂舛?過高時(shí)候起作用。濃度檢測(cè)模塊主要有燃?xì)鈧鞲衅鹘M成，它是整個(gè)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的元件。設(shè)計(jì)過程中最關(guān)鍵的兩個(gè)部分：河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 3 硬件的設(shè)計(jì)和控制軟件的程序編寫。該產(chǎn)品必須能夠有效預(yù)防廣大農(nóng)村居民冬季燃煤取暖一氧化碳中毒 事件發(fā)生，同時(shí)也能夠給城鎮(zhèn)居民安全使用天然氣提供有力的保障。 ② 該產(chǎn)品無需專業(yè)人員操作，只要放在合適位置，通電即可，連續(xù)使用、方便簡(jiǎn)潔。 課題研究的目的及意義 目前，現(xiàn)有一氧化碳檢測(cè)儀器主要是面對(duì) 工礦企業(yè)或者公共場(chǎng)所的檢測(cè)，價(jià)格高昂，對(duì)家庭也不適用。當(dāng)氣體傳感器遇到燃?xì)鈺r(shí)，傳感器電阻隨燃?xì)鉂舛榷兓?，隨之產(chǎn)生電信號(hào)，供燃?xì)鈭?bào)警器后繼線路處理。報(bào)警器為居民家庭用的燃?xì)鈭?bào)警器，一般安裝在廚房，遇燃?xì)庑孤r(shí)，報(bào)警器可發(fā)出聲光報(bào)警，以提醒居民。 一氧化碳報(bào)警器的概述 首先我們應(yīng)該對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的燃?xì)鈭?bào)警器的種類有所了解。 由于發(fā)生一氧化碳中毒事件的普遍性和隱蔽性，迫切需要一種能夠很好的監(jiān)控室內(nèi)一氧化碳濃度的儀器，并且在一氧化碳濃度過高時(shí)能夠報(bào)警提高人們注意力，保護(hù)人們生命財(cái)產(chǎn)安全。當(dāng)碳物質(zhì)燃燒不完全時(shí)，可產(chǎn)生 CO，如人體短時(shí)間內(nèi)吸收較高濃度的 C0，或濃度雖低，但吸時(shí)間較長(zhǎng)，均可造成急性中毒。隨著城市燃?xì)饣?擴(kuò)大，我國(guó)已有北京市、遼寧省、黑龍江省、山西省、哈爾濱市、青島市、等相繼發(fā)布燃?xì)獍踩芾砦募龅秸⒎ê桶傩兆陨硖岣甙踩Ｗo(hù)意識(shí)有機(jī)結(jié)合。 日本早在 1980年 1月開始實(shí)施安裝城市煤氣、液化石油氣報(bào)警器的法規(guī)， 1986年 5月日本通產(chǎn)省又實(shí)施了安全器具普及出盡基本方針。目前常用的有感煙、感溫和可燃?xì)怏w火災(zāi)報(bào)警器。 “報(bào)警早，損失少”，進(jìn) 一步說明了及時(shí)報(bào)警的重要性，在家庭里也是如此。但是隨著燃?xì)獾膹V泛使用，由于燃?xì)庑孤┧l(fā)的爆炸、中毒和火災(zāi)事故也時(shí)有發(fā)生，這在某種程度上增加了城市的不安全和不穩(wěn)定因素。西 氣東輸工程，在西部?jī)?yōu)勢(shì)資源和東部廣闊市場(chǎng)之間建立起了一座“金橋”，西氣東輸工程投入使用后，每年供應(yīng)長(zhǎng)江三角洲地區(qū) 100 億立方米天然氣。 2020 年黨中央國(guó)務(wù)院提出“西部大開發(fā)”的重大戰(zhàn)略部署，特別是 2020 年“西氣東輸”第一期工程正式開工。以“西氣東輸工程”為開端的大規(guī)模天然氣利用工程的實(shí)施，意味著我國(guó)城市燃?xì)鈱⒋筇げ降倪M(jìn)入“天然氣時(shí)代”。 關(guān)鍵詞 ： 一氧化碳，單片機(jī)，報(bào)警器，傳感器河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract II Abstract