【正文】 鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)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(hào)，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(hào)。 數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。8路模擬量開關(guān) 地址鎖存 與 譯碼器 8 路 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 三態(tài)輸出鎖存器 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明）論文 第 9頁 共 33頁 9 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。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。它由一個(gè) 8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成（見圖 ）。 圖 AT89S51 引腳圖 轉(zhuǎn)換模塊介紹 我們在做一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)，常常會(huì)遇到這樣那樣的數(shù)據(jù)采集，在這些被采集的數(shù)據(jù)中，大部分可以通過我們的 I/O 口擴(kuò)展接口電路直接得到，由于 51 單片機(jī)大部分不 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明）論文 第 8頁 共 33頁 8 帶 AD 轉(zhuǎn)換器，所以模擬量的采集就必須靠 A/D或 V/F 實(shí)現(xiàn)。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高 8 位地址，即 A8～ A15。 本設(shè)計(jì)中 P1 四個(gè)引腳用于對語音系統(tǒng)的控制。 圖 時(shí)鐘電路 （ 3） 其它引腳功能 ～ (1～ 8 腳 )： P1 口 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。圖中，電容器 C1l， C13 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在 2030pF。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘 信 號(hào)比較穩(wěn)定 。本設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位，如圖 示，當(dāng)按下按鍵后，電容被短路， RST 引腳就處于高電平，就可以達(dá)到復(fù)位的目的。 AT89S51 的 RST 引腳為復(fù)位引腳，只要在 RST 引腳上出現(xiàn) 兩個(gè)機(jī)器周期 以上的高電平，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 下面對 AT89S51 的復(fù)位電路、時(shí)鐘電路及引腳的功能做相關(guān)說明。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi) RAM 中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。并提供兩種可用軟件選擇的省電方式 —— 空閑方式和掉電方式。它的堆棧位置也是可編程的； （ 5） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器與寄存區(qū) : AT89S51 有 2個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，通過編程可以實(shí)現(xiàn)四種工作模式。由于 AT89 單片機(jī)是在 8031的基礎(chǔ)上推出的增強(qiáng)型產(chǎn)品，并提高了芯片的集成度，因此在性能上大為提高，增加了多種片內(nèi)硬件功能，并擴(kuò)展了功能單元的種類和數(shù)量。在單片機(jī)家族的眾多成員中， AT89 系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了 工業(yè)測控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。 主控芯片 硬件設(shè)計(jì)過程中處理器是本系統(tǒng)的核心控制部分，是系統(tǒng)的心臟，它控制系統(tǒng)的信號(hào)的采集及處理功能，它性能的好壞決定著本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗與否，因此 ，必須對 主機(jī)從功能和應(yīng)用性能進(jìn)行選擇。 芯片介紹及相關(guān)電路模塊設(shè)計(jì) 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中 用到的主要芯片有單片機(jī) AT89S5 ADC080 MQ5 氣體傳感器等。通常根據(jù)氣敏特性來分類，主要分為：半導(dǎo)體氣敏傳感器、固體電解質(zhì)氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器、電化學(xué)式氣敏傳感器、光學(xué)式氣敏傳感器、高分子氣敏傳感器、導(dǎo)熱式傳感器等 。 （ 3）報(bào)警模塊 當(dāng)檢測到 煤氣濃度過高的 情況 下 ，單片機(jī)的相應(yīng)引腳呈現(xiàn)高電平，驅(qū)動(dòng)三極管和二極管的導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)報(bào)警，做到對易發(fā)生 煤氣泄漏 的現(xiàn)場的報(bào)警控制。它的應(yīng)用范圍廣，可用于解決復(fù)雜的控制問題，且成本較低。片內(nèi)程序存儲(chǔ)器允許重復(fù)在線編程，允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)內(nèi)通過 SPI串行口改寫或用同用的非易失性存儲(chǔ)器改寫。 89S51 系列單片機(jī) 是一種低功耗高性能的CMOS8 位微控制器，內(nèi)置 8KB 可在線編程閃存。 圖 系統(tǒng)組成 （ 1） 煤氣 檢測模塊 本次設(shè)計(jì)的 煤氣 檢測模塊由 氣體傳感器 和運(yùn)算放大器組成， 當(dāng)傳感器檢測到毒氣的時(shí)候，信號(hào)經(jīng)過放大， 并經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換 傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)通過處理， 顯示相應(yīng)的濃度和開啟報(bào)警器。 系統(tǒng)組成 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包括 煤氣 測量模塊、 AD轉(zhuǎn)換 模塊、 報(bào)警系統(tǒng) 、主控模塊、顯示器模塊 和 電源 模塊 等 。經(jīng)過反復(fù)考慮，本次氣體傳感器選用的是 MQ5型傳感器，從它的各方面性能來看它適合我們設(shè)計(jì)的要求。接觸燃燒式傳感器的各項(xiàng)性能基本上符合本系統(tǒng)的要求，線性度好，精度高。電化學(xué)傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，選擇性好，但它長期工作穩(wěn)定性差，需要維護(hù)，不能選用。 再經(jīng)過 經(jīng)濟(jì)和成本各方面的考慮，本次設(shè)計(jì)選定了氣體傳感器作為設(shè)計(jì) 煤氣檢測 器的原件。氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面涂覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當(dāng)該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學(xué)作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質(zhì)量和導(dǎo)電率發(fā)生變化時(shí)，引起壓電晶體的聲表面波頻率發(fā)生漂移；氣體濃度不同，膜 層質(zhì)量和導(dǎo)電率變化程度亦不同，即引起聲表面 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明）論文 第 4頁 共 33頁 4 波頻率的變化也不同。 傳感器的類型選擇 氣敏傳感器 :是一種基于聲表面波器件波速和頻率隨外界環(huán)境的變化而發(fā)生漂移的原理制作而成的一種新型的傳感器。 方案選擇 探測器的分類 探測器 大致可分為 氣敏型、感溫型、感煙型、感光型、感聲型五大類。 設(shè)計(jì)要求 （ 1）學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)匯編程序設(shè)計(jì)技 術(shù)以及相應(yīng)的調(diào)試技術(shù)； （ 2）熟悉 89S52 系列單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境以及編輯、編譯和下載； （ 3）采用 C語言和匯編設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)控制算法。它包括對各種元器件的功能和接法的了解，以及對各種元器件的選擇和設(shè)計(jì)方案的選擇。 硬件設(shè)計(jì)是通過對設(shè)計(jì)要求的分析，對各種元器件的了解，而得出分立元件與集成塊的某些連接方法，以達(dá)到設(shè)計(jì)的功能要求。 軟件的編寫 軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序和 PC機(jī)監(jiān)控程序兩大部分：主程序要完成 I／ O口，定時(shí)器的初始化以及對各個(gè)功能觸發(fā)的設(shè)定，然后通過檢測 煤氣 來控制 檢測 系統(tǒng)；當(dāng)檢測到 煤氣 的值超過了允許的范圍，通過單片機(jī)控制程序?qū)崿F(xiàn)對產(chǎn)生 煤氣泄漏的地區(qū)發(fā)出警報(bào) ，從而減少給人們帶來的生命和財(cái)產(chǎn)的損失 ； 編程 完畢后 要對程序進(jìn)行多次調(diào)試，分塊編程，實(shí)現(xiàn)所要求的功能。主控模塊由 單片機(jī)及其相關(guān)軟件組成，由程序?qū)纹瑱C(jī)進(jìn)行控制。 硬件的設(shè)計(jì) 室內(nèi)煤氣檢測 系統(tǒng) 的硬件主要有 4大部分，即 煤氣 檢測 模塊、 設(shè)定 模塊、 主控模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊 和 報(bào) 警系統(tǒng) 的硬件電路及相關(guān)接口 。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù) 本文利用單片機(jī)電路制作 室內(nèi)煤氣檢測系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 。 本文主要對 煤氣檢測 的理論做了深入的研究 ,并全面闡述了研制一個(gè)能實(shí)際應(yīng)用的 室內(nèi)煤氣檢測系統(tǒng) 硬件部分和軟件部分的方法和過程。針對這一情況，我們必須設(shè)計(jì)一種能檢測一氧化碳濃度的儀器，在有煤氣輸送管道或會(huì)產(chǎn)生該有毒氣體的場所安裝煤氣檢測儀，一旦有危險(xiǎn)情況發(fā)生就會(huì)發(fā)出警報(bào)，告知人們迅速離開現(xiàn)場，并且檢測系統(tǒng)能在警報(bào)的同時(shí)迅速的關(guān)閉煤氣管道的閘門。煤氣作為一種簡便有效的燃?xì)夂茉缇瓦M(jìn)入市民的家庭之中，但是現(xiàn)在也有越來越多的安全事故都是起源于煤氣。在每個(gè)大類中，又可以根據(jù)物理效應(yīng)分為不同的八大類。其特點(diǎn)是模擬量傳輸，跟隨各種非電量參數(shù) 變化而變化。 探測器是 煤氣檢測系統(tǒng) 的現(xiàn)場探測部件，它的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。從煤氣泄漏的危害性 出發(fā)，選擇合適的 煤氣檢測 器是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)槿魏我环N探測器都不是萬能的，每一種探測器有一定的環(huán)境適應(yīng)性，也可以說有一定的局限性。物質(zhì)燃燒到發(fā)光階段，是物質(zhì)的全然階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在火災(zāi)中約有 70%死者的死亡就是這些有毒 氣體和煙霧造成的。 煤氣泄漏 報(bào)警探測器 燃燒氣體 它們 有很大的流動(dòng)性，能潛入建筑物的任何空間。常所說的煤氣報(bào) 報(bào)警器 一般是通過檢測泄漏的一氧化碳?xì)怏w濃度來作為報(bào)警判斷的 ，如果是含氫大的煤氣，可以采用檢測泄漏氫氣的濃度報(bào)警。 因此，本文 設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的室內(nèi)煤氣檢測系統(tǒng)。目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型 居民樓 、賓館 、酒店 等場所大型 或系統(tǒng)型的煤氣檢測 系統(tǒng)的研發(fā) ， 其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。 煤氣泄漏 給人民的生命和財(cái)產(chǎn)帶來了巨大的損失， 研究 室內(nèi)煤氣檢測 系統(tǒng)具有主要的現(xiàn)實(shí)意義。 煤氣泄漏造成的災(zāi)害 早已成為我國常發(fā)性和破壞性以及影響力 較強(qiáng) 的災(zāi)害之一。 隨著我國煤氣檢測報(bào)警器市場的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。先介紹了煤氣檢測系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的背景，然后重點(diǎn)介紹設(shè)計(jì)的煤氣檢測 系統(tǒng)并安裝煤氣安全報(bào)警 裝置各個(gè)模塊的原 理與設(shè)計(jì)思路，最后敘述了硬件的設(shè)計(jì)調(diào)試過程和軟件的編程。 煤氣檢測 系統(tǒng)就是為了滿足這一需求而研制出來的，并越來越被人們所接受，其自身技術(shù)水平也隨著人們需求的不斷提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。煤氣的主要成份有一氧化碳跟氫氣，一氧化碳是一種無色無味的氣體，是危險(xiǎn)的隱形殺手 ；并且煤氣還 是一種可燃性極高的氣體，一旦有煤氣泄漏還很有可能發(fā)生火災(zāi)，造成更大的損失。 Monitoring System III 目 錄 引言 ..................................................................... 1 1 課題背景 ............................................................. 1 課題分析 .............................................................. 1 室內(nèi)煤氣檢測系統(tǒng) ...................................................... 1 煤氣報(bào)警系統(tǒng)分類 .................................................... 1 煤氣泄漏 報(bào)警探測器 .................................................. 2 課題研究的目的及意義 .................................................. 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù) ...................................................... 2 硬件的設(shè)計(jì) .......................................................... 2 軟件的編寫 .......................................................... 3 2 案件設(shè)計(jì) ............................................................. 3 設(shè)計(jì)要求 .............................................................. 3 方案選擇 .............................................................. 3 探測器的分類 ........................................................ 3 傳感器的類型分 析 .................................................... 3 傳感器的類型選擇 .................................................... 3 最終設(shè)計(jì)方案的確定 .................................................... 4 系統(tǒng)組成 .............................................................. 4 3 硬件電路設(shè)計(jì) ........................................................ 5 設(shè)計(jì)使用的基本知識(shí)介紹 ................................................ 5 芯片介紹及相關(guān)電路模塊設(shè)計(jì)