【正文】 信息。 報(bào)警電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，一般的工作狀態(tài)可以通過指示燈或數(shù)碼顯示來指示，供操作人員參考，了解系統(tǒng)的工作狀況。單片機(jī)的驅(qū)動電流不夠，不能直接驅(qū)動，必須外接功率驅(qū)動。見下圖 蜂鳴器用來作為報(bào)警指示，選用直流型FM12—5V型號。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。開關(guān)按下時是按鍵手動復(fù)位電路，RST端通過電阻與VCC電源接通，通過電阻的分壓就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。隨著電容的充電，RST腳上的電壓才慢慢下降。端口線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設(shè)備誤動作，導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生；內(nèi)部一些控制寄存器（專用寄存器）內(nèi)容不確定可能導(dǎo)致定時器溢出、程序尚未開始就要中斷及串口亂傳向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)。 晶振電路圖在AT89S51單片機(jī)的內(nèi)部有一個震蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振）就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號，圖中電容器C1和C2穩(wěn)定頻率和快速起振，晶振CRY選擇的是12MHz。本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了內(nèi)部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式即在單片機(jī)的外部接一個晶振電路與單片機(jī)里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時鐘脈沖信號，外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機(jī)內(nèi)，此方式常用于多片89C51單片機(jī)同時工作，以便于各單片機(jī)的同步。 　　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，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(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， 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)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，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。89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時都是準(zhǔn)雙向口。這是由硬件自動完成的，不需要我們操心，1然后再實(shí)行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯，為什么看上面的圖，如果不對端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q^為1加到場效應(yīng)管柵極的信號為1，該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時即使引腳上輸入的信號為1，也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。 　　I/O口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。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。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 　　P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。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。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。 　　GND：接地。　　(11)片內(nèi)振蕩器和時鐘電路?！　?9)可編程串行通道?！　?7)兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器?！　?5)128*8位內(nèi)部RAM?！　?3)全靜態(tài)工作：0Hz33MHz。 AT89S51主要特性　　(1)8031 CPU與MCS51 兼容。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。　　AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計(jì)數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 （6）當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 （4）在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。 （2）初始化時，使ST和OE信號全為低電平。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。D7－D0為數(shù)字量輸出線。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。數(shù)字量輸出及控制線：11條 ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。 地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。 ADC0809引腳圖IN0－IN7：8條模擬量輸入通道 多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。直插式氧探頭的工作環(huán)境惡劣，且對檢測精度、工作穩(wěn)定性和工作壽命都要求較高，采用新的技術(shù)，克服了傳統(tǒng)氧化鋯氧探頭的不足。直插式響應(yīng)時間短，不需要加熱器，結(jié)構(gòu)簡單，小型輕便，但要求同時檢測被測氣體的溫度。與采樣式檢測方式比，直插式檢測有顯而易見的優(yōu)點(diǎn)：氧化鋯直接接觸氣氛，檢測精度高，反應(yīng)速度快，維護(hù)量較小。因此密封性能是這種氧化鋯氧探頭的最關(guān)鍵技術(shù)之一。由于需要將氧化鋯直接插入檢測氣氛中，對氧探頭的長度有較高要求，一般直插式氧探頭的有效長度在5001000mm左右，特殊的環(huán)境長度可達(dá)1500mm。MCU計(jì)算結(jié)果一路經(jīng)光電耦合隔離后進(jìn)入D／A轉(zhuǎn)換變?yōu)槟M信號。（2）氧化鋯元件具有在高溫條件下才會電解的特性．所以單片機(jī)系統(tǒng)除了分析及運(yùn)算的部分外還要有溫度檢測及加熱控制單元。在理想狀態(tài)下，當(dāng)氧化鋯元件內(nèi)、外電極表面氧含量不同時．便形成一個氧濃差電池，產(chǎn)生電池電動勢。如圖2示，測氧系統(tǒng)的氧敏感元件——氧化鋯元件是由氧化釔或氧化鈣穩(wěn)定的氧化鋯材料組成。Px 值與設(shè)定值進(jìn)行比較, 可以確定是否啟動或停止換氣扇。 F為Farady 常數(shù)。氧化鋯定氧探頭首先把氧分壓轉(zhuǎn)換為電壓Eo, 溫度傳感器把室內(nèi)溫度T 轉(zhuǎn)換為溫度電壓, 送入單片機(jī), 在單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行計(jì)算即可得到氧氣濃度的大小,即: (31)式中: P x 為氧分壓, 反映氧氣濃度的大小。 （7）電源單元完成對整個系統(tǒng)的供電，需要同時向氧氣檢測調(diào)理單元，處理單元，現(xiàn)場單元顯示和報(bào)警單元供電。 （5）遠(yuǎn)端處理顯示單元將從網(wǎng)絡(luò)傳輸單元接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時顯示。 （3）網(wǎng)絡(luò)傳輸單元將串口輸出轉(zhuǎn)為網(wǎng)口輸出并通過有線傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)?？刂茊卧鯕鈾z測調(diào)理單元處理單元網(wǎng)絡(luò)傳輸單元遠(yuǎn)端顯示單元報(bào)警單元現(xiàn)場顯示單元電源單元 （1）氧氣檢測調(diào)理單元對信號進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換，放大，輸出一個易于檢測的電壓信號。由于此處只要求顯示器顯示數(shù)值，本著節(jié)約成本因此選用LED作為顯示器件。LED顯示器造價低廉，與單片機(jī)接口方便靈活,技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)，但只能顯示阿拉伯?dāng)?shù)字和少數(shù)字符，通常用于對顯示要求不高的場合。而且AT89S51實(shí)現(xiàn)了ISP下載功能，取代了89C系列的下載方式，加之價格低廉，故而此處選用AT89S51單片機(jī)來控制。所以此處采用方案一。首先否定電化學(xué)測氧濃度，方案定格在氧化鋯及超聲波流量測氧發(fā)。電化學(xué)傳感器雖然檢測精度最高，但壽命和經(jīng)常需要校準(zhǔn)的特點(diǎn)不適用于制氧機(jī)行業(yè)，最終客戶沒有能力校準(zhǔn)。比如今后流量、濃度數(shù)字顯示。尤其是免維護(hù)免校準(zhǔn)，減少了最終用戶對儀器性能的疑問。這是因?yàn)?，一般工業(yè)計(jì)量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m／s左右，被測流體流速(流量)變化帶給聲速的變化量最大也是10－3數(shù)量級．若要求測量流速的準(zhǔn)確度為1％，則對聲速的測量準(zhǔn)確度需為105～106數(shù)量級，因此必須有完善的測量線路才能實(shí)現(xiàn)，這也正是超聲波流量計(jì)只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前提下才能得到實(shí)際應(yīng)用的原因。目前我國只能用于測量200℃以下的流體。其缺點(diǎn)是反應(yīng)時間慢；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易影響檢測精度；加熱器一般用電爐絲加熱，壽命不長。測量該電流即可確定氣體濃度。氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發(fā)生反應(yīng)，最終到達(dá)電極表面。方案三：電化學(xué)原理：電化學(xué)傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號來工作。超聲波流量計(jì)的適應(yīng)能力也是其它儀表不可比擬的。超聲測量儀表的流量測量準(zhǔn)確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，可制作成非接觸及便攜式測量儀表，故可解決其它類型儀表所難以測量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測量問題。方案二：流量濃度原理：在充滿流體的管道內(nèi)，超聲脈沖經(jīng)流體傳播，在順流方向和逆流方向有不同的傳播時間，氣體流速不同逆流和順流的時間差就不同，通過時間差就能檢測到氣體的流速。檢測方式是通過導(dǎo)引管，將被測氣體導(dǎo)入氧化鋯檢測室，再通過加熱元件把氧化鋯加熱到工作溫度（650℃以上）。 方案一：氧化鋯測氧法原理：穩(wěn)定氧化鋯在高溫下呈現(xiàn)的離子導(dǎo)電現(xiàn)象。：編寫串口通訊軟件，實(shí)現(xiàn)氣體數(shù)據(jù)的采集，分析以及保存。：當(dāng)檢測氣體濃度超出設(shè)定報(bào)警值時，發(fā)出聲光報(bào)警。 b,轉(zhuǎn)換后電信號的處理，加工。作為一種完整的氧氣濃度監(jiān)控系統(tǒng)，它至少應(yīng)具備以下設(shè)備和功能::能感知環(huán)境中氧氣濃度的一種敏感元件，它能將與氣體種類和濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號。 儀器的設(shè)計(jì)，本著簡明、科學(xué)、實(shí)用的原則，力求從整體出發(fā)，從實(shí)際使用出發(fā)，突出系統(tǒng)的可靠性、免維護(hù)、免培訓(xùn)等特點(diǎn)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡明和完整性，把對操作人員的專業(yè)技術(shù)要求降到最低，發(fā)揮系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，使系統(tǒng)整體性能達(dá)到最佳，功能強(qiáng)大而操作簡單，測量精確而維護(hù)方便。通過一個RS232 接口和專用接口電纜及專用軟件，儀器可對電腦進(jìn)行上傳和下載數(shù)據(jù)。該儀器最出色的特點(diǎn)是它能通過更換相應(yīng)傳感器模塊檢測多種類型的氣體，即不需為每 種類型的氣體分別購買單獨(dú)的主機(jī)，一臺檢測儀與不同的傳感器結(jié)合使用，就能檢測超過30種不同的氣體，傳感器可以即插即用，不需再次校準(zhǔn)。電池和傳感器更換容易。運(yùn)行成本低廉。由于使用了溫度校正和抗中毒傳感器。標(biāo)準(zhǔn)配置還具有振動報(bào)警功能，以便在嘈雜的環(huán)境使用時引起使用者的注意。緊湊的外形設(shè)計(jì)易于維護(hù)是此款機(jī)型的最本質(zhì)特點(diǎn)。它裝有高級傳感器，可以測量更多種類的毒氣體。高音量蜂鳴器報(bào)警，可以使用戶在各種惡劣環(huán)境中及時有效地得到儀器報(bào)警信號。目前市面上流行的ATBO2便攜式氧氣檢測報(bào)警儀，可在工業(yè)環(huán)境中連續(xù)檢測氧氣濃度。系統(tǒng)設(shè)備可靠性差。傳感器測量穩(wěn)定性差，調(diào)校頻繁，壽命短。實(shí)踐證明，煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)對保障煤礦安全生產(chǎn)，提高煤礦生產(chǎn)率，提高煤礦自動化程度以及促進(jìn)煤礦管理現(xiàn)代化水平，都有著舉足輕重的作用。鑒于傳統(tǒng)的模擬式氧氣濃度報(bào)警儀精度不高且不能數(shù)字顯示, 由于井下空氣中的含氧氣量不易控制，所以設(shè)想研制出一種由單片機(jī)控制的氧氣濃度檢測系統(tǒng)。所有這些都需要有相應(yīng)的檢測儀器和救護(hù)裝備。煤礦生產(chǎn)是地下作業(yè)，自然條件和生產(chǎn)條件都復(fù)雜，在采掘過程中出現(xiàn)的瓦斯涌出、煤塵飛揚(yáng)、自然發(fā)火等都有可能造成嚴(yán)重事故。實(shí)際適當(dāng)提高一些氧氣含量人們機(jī)體的感覺會更好。煤礦安全規(guī)程第一百條規(guī)定，采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，氧氣濃度不得低于百分之二