【正文】 用于各種工業(yè)報(bào)警控制，壁掛式安裝，安裝簡(jiǎn)單、操作方便，工作狀態(tài)穩(wěn)定、測(cè)量精度高。報(bào)警控制主機(jī)有開關(guān)量輸出并可選通訊接口，可以外接聲光報(bào)警器或啟動(dòng)控制設(shè)備，也可以與上位機(jī)通訊?？偩€制一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)探頭CGDIZCO，它是一種可以多個(gè)探頭接到同一條總線的探頭，這樣的探頭可以節(jié)約布線成本，可靠性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)。報(bào)警后可通過(guò)接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)和氣體相關(guān)設(shè)備，以保障人員安全。氣體傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進(jìn)展，但與國(guó)外先進(jìn)水平仍有較大的差距，主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面的差距。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)1996 年― 2002 年氣體傳感器年均增長(zhǎng)率為 27%— 30%。氣體傳感器向著低功耗、多功能、集成化方向發(fā)展。如美國(guó)工業(yè)科學(xué)公司( IST)生產(chǎn)了一臺(tái)氣體監(jiān)控儀，可以實(shí)現(xiàn) 4 種氣體的檢測(cè)，采用了統(tǒng)一的軟件，只需要換氣體傳感器，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定氣體的檢測(cè)。結(jié)構(gòu)形式有袖珍型便攜式、手推式、固定式；工業(yè)用固定式又有壁掛式、臺(tái)放式、單臺(tái)監(jiān)控式、多路巡檢式等。僅以用于安全保護(hù)家用燃?xì)庑孤﹫?bào)警器為例，日本早在 1980 年就開始實(shí)行安裝城市煤氣、液化石油氣體報(bào)警器法規(guī)；美國(guó)目前已有 6 個(gè)州立法，規(guī)定家庭、公寓等都要安裝 CO 報(bào)警器。五、主要參考文獻(xiàn) 1. 張志良，單片機(jī)原理及控制技術(shù)[|M.]， 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20022. 侯國(guó)章，測(cè)試與傳感技術(shù)[M.]，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20003. 何立民．MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M]．北京航空航天大學(xué)出版社，19904. 馬忠梅．單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M]．北京航空航天大學(xué)出版社，20015. 曹琳琳．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．國(guó)防科技大學(xué)出版社，20006. 張淑清．單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及其應(yīng)用[M]．國(guó)防工業(yè)大學(xué)出版社，20017. 趙新民．智能儀器原理及設(shè)計(jì)[M]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19958. 徐煜明．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．電子工業(yè)出版社，20059. 陳小忠,單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序[M],人民郵電大學(xué)出版社，2005附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述課題名稱：基于單片機(jī)的有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)院(系)： 電子工程系年級(jí)專業(yè)： 08級(jí)通信工程2班 學(xué)生姓名： 袁博 指導(dǎo)教師： 盧輝斌 完成日期： 2012年3月31日 一、課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀氣體傳感器是當(dāng)前比較熱門的傳感器技術(shù)，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、國(guó)防等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。并整理材料，撰寫論文。完成Proteus仿真，焊接實(shí)際電路。畫出系統(tǒng)框圖，基本完成電路原理圖。四、研究工作進(jìn)度 1. 第14周，查閱相關(guān)資料，做基本需求分析；學(xué)習(xí)單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換器、LCD的硬件設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)Proteus等相關(guān)軟件。8. 進(jìn)一步完善檢測(cè)系統(tǒng)。6. 焊接實(shí)際電路板。包括：系統(tǒng)復(fù)位、沒(méi)有超標(biāo)、單路超標(biāo)、多路超標(biāo)時(shí)循環(huán)顯示和恢復(fù)正常后停止報(bào)警。包括單片機(jī)初始化程序、LDD顯示程序、報(bào)警程序、數(shù)據(jù)采集程序、比較判斷程序等。2. 學(xué)習(xí)使用Proteus軟件，掌握繪圖及仿真的方法，并繪制原理圖，然后進(jìn)行無(wú)程序是的電路仿真。提示人們采取措施，從而降低甚至避免損失。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)具有多路一氧化碳實(shí)時(shí)監(jiān)控，能進(jìn)行超限判斷，發(fā)出聲光報(bào)警并能實(shí)時(shí)顯示是哪路傳感器探測(cè)的一氧化碳超標(biāo)的檢測(cè)系統(tǒng)。單片機(jī)成本低廉、使用較為簡(jiǎn)單，并且能夠勝任系統(tǒng)要求。固態(tài)傳感器反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。熱催化監(jiān)測(cè)方式，由于多種可熱性氣體都能催化氧化燃燒，導(dǎo)致檢測(cè)精度下降，另外，采用這種方式的檢測(cè)儀體積和功率都較大，不便于隨身攜帶。在此一并表示感謝！ 感謝答辯組的各位老師為我提出的寶貴意見！感謝院校領(lǐng)導(dǎo)的親切關(guān)懷。從開始接觸課題到深入課題研究的過(guò)程中，我的朋友和學(xué)長(zhǎng)在本次課題的研究方面都給予了我很大的幫助，同時(shí)感謝他們?cè)陔娔X技術(shù)上的耐心指導(dǎo)與幫助，在我遇到困難的時(shí)候幫助我，在他們的支持與鼓勵(lì)下，我才能得以順利完成該論文。感謝各位老師同學(xué)朋友在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給我的指導(dǎo)與幫助。本論文主要以一氧化碳為例(其他氣體更換相應(yīng)的傳感器即可)，闡述了基于單片機(jī)的毒氣檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。考慮到程序的兼容性，采用C語(yǔ)言編程。本篇論文主要完成了以下內(nèi)容的敘述：對(duì)目前毒氣檢測(cè)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了概括，進(jìn)而闡明了課題研究的背景和意義。在國(guó)內(nèi)基于單片機(jī)的毒氣檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)還不是非常成熟。在各種各樣的生產(chǎn)生活中依然有很大的發(fā)展空間。結(jié)論本文主要論述了以單片機(jī)為核心的毒氣檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)，從發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，毒氣檢測(cè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。然后測(cè)試，在未報(bào)警時(shí)數(shù)碼管不發(fā)光，符合系統(tǒng)要求。通過(guò)對(duì)電路的分析，我認(rèn)為原因在于數(shù)碼管分壓過(guò)高。上電后，數(shù)碼管即全部被點(diǎn)亮，不符合系統(tǒng)要求。傳感器部分焊接在其他電路板上，然后用導(dǎo)線連接到ADC0809；電源和地分別在電路板的頂部和底部。根據(jù)焊接是接口調(diào)整的記錄，將對(duì)程序做相應(yīng)修改。為了焊接方便，焊接是修改了部分接口。電路板布線圖如下：圖44 電路板布線圖然后按照布線圖放置并焊接元件或元件底座?！?shí)物制作　繪制布線圖并焊接電路板由于本次實(shí)物制作采用通用電路板，所以需要用電線連接各個(gè)元件。四路電壓信號(hào)均是可變的，變化范圍是0~5V。在電路原理圖已經(jīng)畫完，程序也沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤的情況下，即可將程序下載到單片機(jī)中進(jìn)行仿真；首先下載程序，圖42 將程序下載到單片機(jī)然后即可仿真?！》抡嬲{(diào)試為了檢測(cè)電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)是否正確，采用Proteus軟件進(jìn)行仿真。3)新建C語(yǔ)言文件，并將文件添加到工程下。在ISIS Professional中首先搜索元件，選中的元件會(huì)顯示在左邊欄，然后逐個(gè)的放置元件，并連線，最后完成電路圖如下：圖41完整的電路原理圖　編寫程序本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用Keil軟件編程，過(guò)程如下：1)建立工程。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)。Proteus軟件是EDA工具軟件?！≤浖抡孳浖抡娲笾路秩?，首先在Protues中畫電路圖，然后根據(jù)已有的電路圖在Keil中編寫程序，程序編譯成功后，將程序下載到Protues的單片機(jī)中進(jìn)行仿真調(diào)試。第4章　實(shí)驗(yàn)過(guò)程本課題屬于生產(chǎn)實(shí)際題目，涉及硬件的實(shí)物制作。軟件就像整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，擔(dān)當(dāng)這控制整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定、正常的工作的任務(wù)。流程圖如下：圖34 顯示報(bào)警函數(shù)流程圖　聲音報(bào)警函數(shù)聲音報(bào)警函數(shù)將報(bào)警數(shù)組的所有數(shù)值相加，若不等于4則報(bào)警，否則停止報(bào)警。中斷服務(wù)程序?qū)LK取反，　比較判斷函數(shù)比較判斷函數(shù)是將AD轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)與門限值比較，根據(jù)比較結(jié)果設(shè)置報(bào)警數(shù)組的對(duì)應(yīng)位。ADC0809的工作頻率在500K以下即可?！D轉(zhuǎn)換函數(shù)ADC0809芯片需要在單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行工作，AD轉(zhuǎn)換函數(shù)既是用來(lái)驅(qū)動(dòng)ADC0809的程序。無(wú)限循環(huán)中將依次調(diào)用AD轉(zhuǎn)換函數(shù)、比較判斷函數(shù)、聲音報(bào)警函數(shù)和顯示報(bào)警函數(shù)?？傮w思路是首先定義相關(guān)的硬件接口，然后進(jìn)行初始化，包括AD控制端和定時(shí)器的初始化?！”菊滦〗Y(jié)本章主要敘述了基于單片機(jī)的毒氣檢測(cè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括各個(gè)模塊的工作原理，各個(gè)模塊與單片機(jī)的鏈接。S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板通過(guò)一個(gè)三極管C8550來(lái)放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。圖26 數(shù)碼管顯示原理圖根據(jù)數(shù)碼管顯示原理，如圖25連線，即可顯示報(bào)警傳感器號(hào)碼。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。本課題采用靜態(tài)態(tài)驅(qū)動(dòng)模式。本課題選用共陽(yáng)極七段紅色數(shù)碼管。Led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，Led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖28 MQ7原理圖　顯示電路顯示模塊的電路原理圖如下：圖25 顯示模塊原理圖為了清晰明了的顯示報(bào)警房間號(hào)，采取數(shù)碼管顯示。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC和VH可以共用同一個(gè)電源電路。VC則是用于測(cè)定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻(RL)上的電壓(VRL)。該傳感器需要施加2個(gè)電壓：加熱器電壓(VH)和測(cè)試電壓(VC)。封裝好的氣敏元件有６只針狀管腳，其中４個(gè)用于信號(hào)取出，２個(gè)用于提供加熱電流。l 簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路即可l 家用氣體泄漏報(bào)警器l 工業(yè)用一氧化碳報(bào)警器l 便攜式氣體檢測(cè)器MQ7氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖27所示，由微型Al2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，為了改善傳感器的選擇性，傳感器氣室用活性炭過(guò)濾層與外界隔開。主要特點(diǎn)及應(yīng)用：l 對(duì)一氧化碳的高靈敏度。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)。[2]鑒于以上選擇要點(diǎn)，本文中用到的傳感器必須具備良好的測(cè)量效果、功耗小、動(dòng)態(tài)特性良好和體積小、重量輕、價(jià)格低廉等幾個(gè)主要特性。(8)故障率低，易于校準(zhǔn)和維護(hù)。 (2)滯后、漂移誤差小 (3)動(dòng)態(tài)特性好 (4)功耗小 (5)時(shí)間老化特性優(yōu)良 (6)與被測(cè)體匹配良好，既不因接入傳感器而使得被測(cè)對(duì)象受到影響，受被測(cè)量之外的影響小。然后，單片機(jī)向ADC0809的A、B引腳循環(huán)輸出地址編號(hào)，C引腳接地(因?yàn)楸菊n題僅用四個(gè)模擬通道)；每輸入一個(gè)地址編號(hào)后，START和ALE變高電平，復(fù)位ADC0809并將地址鎖存，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)后，START和ALE變低電平，開始模數(shù)轉(zhuǎn)換；，當(dāng)收到高電平時(shí)，說(shuō)明模數(shù)轉(zhuǎn)換完成，此時(shí)向OE引腳輸出高電平，打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量到P0口，然后OE引腳變低電平，完成一次模數(shù)轉(zhuǎn)換。具體工作過(guò)程如下：首先，在程序的控制下，作為ADC0809工作的時(shí)鐘信號(hào)。GND：地。REF(+)、REF()：基準(zhǔn)電壓，本課題中分別為+5V、0V。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ，EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為ST.。ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效，對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。D0~D7：8位數(shù)字量輸出端。(7)低功耗，約15mW。(5)模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。(3)轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs(時(shí)鐘為500kHz時(shí))?！DC0809主要特性(1)8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。各個(gè)控制端口接到單片機(jī)的P2口。(由于Proteus軟件不能仿真ADC0809，所以用ADC0808代替。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。隨著時(shí)間的推移，甚至更小。，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。單片機(jī)的復(fù)位形式：上電復(fù)位、按鍵復(fù)位。復(fù)位電路用于將單片機(jī)內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復(fù)到一個(gè)確定的初始值，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。易知：本單片機(jī)最小系統(tǒng)的振蕩周期=1/(12MHz)=1/12us，時(shí)鐘周期=1/6us，機(jī)器周期=1us。晶振頻率取12 MHz。本課題采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。[1]　時(shí)鐘電路和復(fù)位電路時(shí)鐘電路和復(fù)位電路的原理如下：1)時(shí)鐘電路圖24 時(shí)鐘電路原理圖單片機(jī)工作時(shí)，從取指令到譯碼再進(jìn)行微操作，必須在時(shí)鐘信號(hào)控制下才能有序地進(jìn)行，時(shí)鐘電路就是為單片機(jī)工作提供基本時(shí)鐘的。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。精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，因?yàn)橛袦仄?qǐng)選4MHz ～8MHz　　(12)有2個(gè)16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器　　(13)外部中斷2 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒　　(14)PWM( 4 路)/ P C A(可編程計(jì)數(shù)器陣列)，也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器或4個(gè)外部中斷(上升沿中斷/ 下降沿中斷均可支持)　　(15)STC89Cc516AD具有ADC功能。用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時(shí)鐘。STC89C52RC系列單片機(jī)是單時(shí)鐘/ 機(jī)器周期(1T)的兼容8051 內(nèi)核單片機(jī)，是高速/ 低功耗的新一代8051 單片機(jī)，全新的流水線/ 精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu),內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路(單片機(jī)電源和地沒(méi)有標(biāo)出)如圖22所示。并且給出設(shè)計(jì)電路。(3)報(bào)警模塊此模塊主要有蜂鳴器、LED數(shù)碼管組成，在氣體濃度過(guò)大，超過(guò)安全值時(shí)，蜂鳴器工作，提供聲音報(bào)警服務(wù)；同時(shí)，數(shù)碼管顯示報(bào)警的傳感器號(hào)。它的主要功能既是將經(jīng)過(guò)ADC0809處理后的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。用的是MCS51單片機(jī)，MCS51單片機(jī)是美國(guó)Intel公司1980年推出的一種高性能