【正文】 ALE：ALE為地址鎖存信號(hào)，在高電平時(shí)有效。21～28：8位數(shù)字量輸出端。下面描述各引腳的功能。 圖10 ADC0809實(shí)物圖 圖11 A/D轉(zhuǎn)換模塊引腳圖 圖12 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 IN0，IN1，IN2為電路程序前檢測(cè)結(jié)果后的輸入口，轉(zhuǎn)換順序由ADDA、ADDB、ADDC控制，最后用AT89C51單片機(jī)P0口來(lái)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。因此，ADC0809具有三態(tài)輸出能力，并且可用于處理對(duì)8路模擬量的輸入，其輸入輸出與TTL兼容，常用于單獨(dú)工作同時(shí)可以與各種微處理器相連接[8][9]。本設(shè)計(jì)采用ADC0809的模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)，是8位的逐次逼近型型A / D轉(zhuǎn)換器，ADC0809由8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器、8路模擬開(kāi)關(guān)、三態(tài)輸出鎖存器、比較器以及逐次逼近寄存器、地址鎖存與譯碼器、邏輯控制和定時(shí)電路等其它一些電路組成。 由傳感器接收到了空氣模擬信號(hào)而不能直接傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，因此要先用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。此后，傳感器電阻RS只隨一氧化碳?xì)怏w濃度的增量有關(guān)，保持滑動(dòng)變阻器阻值不變，導(dǎo)致輸出電壓Vi1變動(dòng)，電壓差Vi=Vi1Vi2作為輸入信號(hào)，經(jīng)放大電路放大：Vout/10=1/10Vi=Vi2Vi1，A/D轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)即為最后所得到的的電壓信號(hào)Vout?；瑒?dòng)變阻器R1上的電壓為Vi2，則有： Vi2/R1=Vcc*(RT+R1)。熱敏電阻RT電阻值與溫度的變化成正比。負(fù)載電阻RL不隨溫度升高而變化，而傳感器電阻Rs與溫度變化成正比，傳感器的輸出電壓由Vi1/RL=[Vcc/（RL+Rs）]可知，傳感器輸出電壓是減小的，即傳感器發(fā)生零點(diǎn)漂移。其中，RS為傳感器電阻，RL為負(fù)載電阻，R1為滑動(dòng)變阻器，并選取OP07（在下面再做介紹）放大器組成差分放大電路。所以，在這里，本設(shè)計(jì)使用了一個(gè)對(duì)稱的電橋溫度補(bǔ)償電路，RT為熱敏電阻，隨室內(nèi)溫度而改變。來(lái)制作后一定會(huì)遇到的問(wèn)題報(bào)警器設(shè)計(jì)的重中之重是妥善處理好氣體傳感器溫度補(bǔ)償問(wèn)題（圖圖8）為了達(dá)到使氣體傳感器穩(wěn)定工作的目的，主要方法是使氣體傳感器的表面溫度維持相對(duì)不變，因此常常采用的方法在使用環(huán)境當(dāng)中提高氣體傳感器的熱機(jī)功率。測(cè)量精度為3%，零點(diǎn)漂移為PPM10，分辨率為1PPM。靈敏度的矯正過(guò)程：1. 將傳感器通上電并寫持續(xù)通電50小時(shí)以上；2. 調(diào)節(jié)電阻使得一氧化碳的濃度每到一分半鐘就獲得一個(gè)濃度值；3. 改變另外的電阻直到一分鐘末得到一個(gè)CO濃度時(shí)所需要的信號(hào)值。靈敏度調(diào)整：MQ9型氣敏器件對(duì)一氧化碳和其它類型的不同濃度的氣體，電阻也隨之變化。其在正常使用的情況下可以使用達(dá)到至少6年，或者更久。二者之間的關(guān)系為：（Vrl*Rs/RL）+Vrl=Vc下圖是利用上圖回路測(cè)得由潔凈空氣轉(zhuǎn)換到至一氧化碳?xì)怏w中時(shí)，傳感器的變化RL上的信號(hào)輸出變化情況。 MQ9的管腳連接如圖。為了將判定值水平最佳化，并使敏感素子的功耗（PS）低于15mW的限度值，為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)腞L值。加熱器電壓用于維持敏感素子處于與對(duì)象氣體相適應(yīng)的特定溫度而施加在集成的加熱器上。其靈敏特性如圖所示： 圖4 傳感器的靈敏特性有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)下得到數(shù)據(jù)結(jié)果：Ro＝1000ppm一氧化碳中的20℃/65%RH環(huán)境條件下傳感器的電阻值，Rs=1000ppm一氧化碳、不同溫/濕度下傳感器的電阻值，縱坐標(biāo)以傳感器電阻比（Rs/Ro）表示。 MQ9傳感器對(duì)一氧化碳的靈敏度高，常用于檢查CO氣體的濃度，而對(duì)于其它的機(jī)溶劑或其他揮發(fā)性氣體的靈敏度低，是因?yàn)檠b有活性炭過(guò)濾器，消除了雜質(zhì)氣體的影響，所以我們拿他來(lái)用于漏氣的檢測(cè)。表1 CO對(duì)人體的有害程度空氣中一氧化碳的濃度吸入時(shí)間和中毒癥狀200ppm23小時(shí)前頭部輕度頭痛400ppm800ppm45 分鐘頭暈眼花2小時(shí)精神失1600ppm20分鐘頭暈、頭痛眼花2小時(shí)死亡3200ppm510分鐘頭暈、頭痛、眼花30分鐘死亡6400ppm12分鐘頭暈、頭痛、眼花1015分鐘死亡12800ppm13分鐘死亡由于本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)家庭用戶，所以選用了MQ9比較適，并且特別對(duì)于一氧化碳會(huì)中毒也有顯著作用[10][11][12]。有許多可燃?xì)怏w也具有一定的毒性。 氣體報(bào)警器的實(shí)現(xiàn)，與不同傳感器之間的選擇是很重要的，是該系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能反映瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度和范圍。同時(shí)新材料發(fā)展的特性，使傳感器處于最佳工作狀態(tài)。探頭應(yīng)能夠承受所需的氣體體積分?jǐn)?shù)為10~20倍，在自然工作時(shí)，氣體傳感器的零點(diǎn)漂移是要越小越好。首先要考慮的是選擇一個(gè)確定的方法，檢測(cè)目標(biāo)氣體的爆炸下限的百分比或閥限制有足夠的靈敏度。傳感器結(jié)構(gòu)是指?jìng)鞲衅鞯妮敵鲎兓颗c所測(cè)得的輸入的變化的比率。交叉靈敏度降低了測(cè)量的可重復(fù)性和可靠性，較高的靈敏度，和一定的穩(wěn)定性，對(duì)于商用氣體傳感器是必不可少的條件。選擇性 選擇性亦稱為交叉靈敏度，在對(duì)于多種氣體檢測(cè)的過(guò)程中是十分重要的。在理想的情況下，在連續(xù)運(yùn)行條件下的傳感器，每個(gè)零點(diǎn)漂移小于10％。穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是在整個(gè)工作時(shí)間的傳感器的響應(yīng)取決于零點(diǎn)漂移間隔漂移的基本穩(wěn)定，并且能選擇性地檢測(cè)某種單一氣體，而對(duì)共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)。(1)居民家庭用的燃?xì)鈭?bào)警器一般為民用可燃?xì)怏w報(bào)警器,一般安裝在廚房煤氣管道上，遇燃?xì)庑孤┑揭欢繒r(shí)，報(bào)警器有數(shù)字顯示或同時(shí)伴聲光報(bào)警，同時(shí)聯(lián)動(dòng)其它外部設(shè)備,有的報(bào)警器在報(bào)警時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)忾y門，以防燃?xì)饫^續(xù)泄漏；有的報(bào)警器則可自動(dòng)開(kāi)啟風(fēng)扇，把燃?xì)廒s出室外[6]。較新的氣體分析儀可以向上突破的分量信號(hào)，在復(fù)雜的氣體中，同時(shí)確定了幾個(gè)氣體。固定式探測(cè)器通常安裝在靠近過(guò)程領(lǐng)域的工廠或控制室。第一個(gè)是用來(lái)監(jiān)視人員周圍的氣氛，并在衣物上，或在皮帶/線束被穿戴。該研究項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)新型基于光子氣體傳感器，并支持創(chuàng)建較小的儀器具有同等或更高的速度和靈敏度比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室級(jí)氣體探測(cè)器。最初，產(chǎn)生檢測(cè)器檢測(cè)到一個(gè)單一的氣體，但現(xiàn)代的單元可檢測(cè)一些有毒或可燃?xì)怏w，或者這兩種類型的組合。由于傳感器的檢測(cè)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警級(jí)別，報(bào)警或信號(hào)將被激活。他們傳送的聲音和可視信號(hào)，如報(bào)警和閃爍的燈光，檢測(cè)到危險(xiǎn)水平時(shí)，燃?xì)庹羝ㄟ^(guò)一系列的警告。這種類型的設(shè)備被廣泛使用在工業(yè)中可以找到的各種地點(diǎn)，如石油鉆井平臺(tái)，監(jiān)視制造過(guò)程的和正在出現(xiàn)的技術(shù)，例如光電它們也可用于消防。這種類型的設(shè)備是很重要的，因?yàn)橛性S多氣體，可能是有害的有機(jī)生活，如人或動(dòng)物。 所謂氣體檢測(cè)器是一種裝置，檢測(cè)各種氣體的存在下在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，通常作為安全設(shè)備的重要組成以及這種類型的設(shè)備是用于檢測(cè)氣體的泄漏和接口與控制系統(tǒng)的處理，以便可以自動(dòng)關(guān)閉。若是CO中毒嚴(yán)重，輕者于康復(fù)過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)功能失調(diào)、喪失記憶等病癥或引起視覺(jué)及神經(jīng)上的問(wèn)題，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致大腦皮層受損甚至發(fā)生死亡。當(dāng)CO與血紅蛋白結(jié)合形成的碳氧血紅蛋白含量達(dá)到5%時(shí)，就會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生慢性損害，吸入一定量的一氧化碳會(huì)導(dǎo)致昏迷，嚴(yán)重者會(huì)死亡。一氧化碳（CO）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常態(tài)下和空氣沒(méi)有區(qū)別，且沒(méi)有氣味，密度較空氣要輕，單位體積下溶于水的量有限。隨著我國(guó)燃?xì)獾木薮蟀l(fā)展及西氣東輸工程的持續(xù)進(jìn)行，煤氣或天然氣已成為多數(shù)家庭的燃料。同時(shí)單片機(jī)的的個(gè)別引腳信號(hào)同時(shí)也受到了復(fù)位操作的影響同時(shí)一些寄存器也受復(fù)位影響。上電要求接通電源后，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位操作。一般來(lái)說(shuō)電容參數(shù)為：電容值為1uF，晶振為12MHZ。單片機(jī)要想通過(guò)復(fù)位必須結(jié)合其外部復(fù)位電路來(lái)完成，而只靠自己本身無(wú)法完成，通過(guò)電復(fù)位和按鍵復(fù)位才可以有效完成復(fù)位。每次要使用單片機(jī)時(shí)都要對(duì)其進(jìn)行復(fù)位初始化。當(dāng)程序運(yùn)行出現(xiàn)bug或由于某些操作失誤系統(tǒng)處于崩潰時(shí)，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位可以解決此類問(wèn)題。通過(guò)IP來(lái)確定優(yōu)先級(jí)的高低，若對(duì)應(yīng)的中斷為低優(yōu)先級(jí)則將IP設(shè)置為0，同理若是高優(yōu)先級(jí)則將IP設(shè)置為1。ET1－定時(shí)器1中斷允許，EX1－外中斷1中斷允許。有EX0 EX1 ES ET0 ET1 EA等其中EA是總開(kāi)關(guān)，如果它等于0，則所有中斷都不允許。IT0、IE0的用途和ITIE1相同。IE1：INT1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。外部中斷與內(nèi)部TCON中有四位有關(guān)。TI、RI：串行口發(fā)送、接收中斷。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，再由硬件將TF1清0。的值在下一個(gè)周期中的電路，然后由調(diào)查。用戶軟件不應(yīng)該寫1s這些位的位置，因?yàn)樗麄兛赡軙?huì)在未來(lái)AT89產(chǎn)品中使用。IE瀏覽器中還包含了一個(gè)全局禁止位，例如EA，禁用所有中斷一次。89C51的中斷系統(tǒng)AT89S51總共有5個(gè)中斷向量：兩個(gè)外部中斷（INT0和INT1），兩個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)器0和1），和串口中斷。單片機(jī)管腳圖 單片機(jī)的中斷與復(fù)位中斷的概念當(dāng)CPU正在處理一個(gè)事件，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，外面快的CPU來(lái)處理請(qǐng)求，使CPU暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件。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。 XTAL1輸入到反相振蕩放大器和輸入到內(nèi)部時(shí)鐘工作電路。但是請(qǐng)注意，如果鎖定位1編程。/EA/VPP：外部訪問(wèn)啟用。設(shè)置的ALE禁止位微控制器有沒(méi)有效果，如果是在外部執(zhí)行模式。隨著位設(shè)置，ALE是活躍僅在MOVX或MOVC指令。但是，請(qǐng)注意，一個(gè)ALE脈沖被跳過(guò)每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。該引腳也是在閃存編程脈沖輸入（PROG）編程。在默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高輸出功能位已啟用。該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期高，而振蕩器運(yùn)行復(fù)位設(shè)備。管腳 備選功能 RXD 串行通信輸入端 TXD 串行通信輸出端 /INT0 外部中斷0的輸入端 /INT1 外部中斷1的輸入端 T0 計(jì)時(shí)器0的脈沖輸入端 T1 計(jì)時(shí)器1的脈沖輸入端 /WR 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫控制”信號(hào)輸出端 /RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“讀控制”信號(hào)輸入端P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。p3 編程和校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)1s被寫入港口3 pins，他們拉高由內(nèi)部上拉，并可以作為輸入。 P3口：端口3是一個(gè)8位雙向I / O端口內(nèi)部上拉。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使用8位地址（MOVX RI），p2發(fā)出的內(nèi)容P2特殊功能寄存器。p2發(fā)出的高位地址字節(jié)在提取從外部程序存儲(chǔ)器和訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使用16位地址（MOVX DPTR）。當(dāng)1s被寫入端口2引腳，它們被拉高上拉，可以用來(lái)作為輸入信號(hào)。 P2口：p2是一個(gè)8位雙向I / O端口內(nèi)部上拉。由ALE結(jié)交輸出信號(hào)時(shí)復(fù)用。GND：接地。許多變種的8051包括標(biāo)準(zhǔn)的256字節(jié)IRAM加在芯片上幾KB的XRAM。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（XRAM）是第三的地址空間中，也開(kāi)始在地址0。除了代碼，它是未能存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中的只讀數(shù)據(jù)，MOVC A， DPTR指令訪問(wèn)。這可能是上或片外的，這取決于所使用的芯片上的特定模型。SFR的16位尋址。特殊功能寄存器（SFR）都位于相同的地址空間作為IRAM，0x80?0xFF的地址處，并直接進(jìn)行訪問(wèn)，使用相同的指令的下半部分IRAM。IRAM從0x80到0xFF必須使用 R0或 R1語(yǔ)句，要訪問(wèn)的地址裝入R0或R1間接訪問(wèn)。內(nèi)部RAM（IRAM）位于從地址0到0xFF的地址。一個(gè)8位的cpu及指令系統(tǒng)，21個(gè)非常用功能寄存器，非片內(nèi)存儲(chǔ)電路。其將通用的微處理器和Flash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(kāi)發(fā)成本[5]。 圖2 AT89C51實(shí)物圖AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）和4kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器（ROM），器件采用ATMEL公司的非易失性、高密度的存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置Flash存儲(chǔ)單元和通用8位中央處理器，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[1][2][3][4][5]。 報(bào)警模塊要實(shí)現(xiàn)的是在環(huán)境中的燃?xì)鉂舛戎党龀跏荚O(shè)置的范圍時(shí)，可以及時(shí)作出報(bào)警，設(shè)計(jì)要求不會(huì)給整體設(shè)計(jì)帶來(lái)太多的負(fù)擔(dān)，又鑒于單片機(jī)可直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，故直接用單片機(jī)外接報(bào)警信號(hào)放大器來(lái)放大報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器作出清晰的報(bào)警信號(hào)。LED亮度高，控制容易，電路簡(jiǎn)單，占用CPU很少的運(yùn)行時(shí)間，不占用太多的接口資源，基本能夠滿足設(shè)計(jì)的最佳要求。串行輸出大大節(jié)約了單片機(jī)的內(nèi)部資源，減少不必要的浪費(fèi)。方案二：多位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式 當(dāng)顯示的位數(shù)不多時(shí)，擇優(yōu)考慮靜態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示是由段和位選信號(hào)共同配合而完成的，因而必須同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，需要注意的是段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力。相反，如果單片機(jī)無(wú)法提供足夠的刷新頻率，則顯示效果不穩(wěn)定，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。如果要達(dá)到人類視覺(jué)的良好效果，刷新的頻率則必須達(dá)到一定的程度。位選口控制具體的顯示內(nèi)容，借助人的視覺(jué)暫留效果以達(dá)到顯示不同字符的效果。在動(dòng)態(tài)顯示下，單片機(jī)的一個(gè)I/O接口接上并聯(lián)在一起的數(shù)碼管的8個(gè)引腳（ah），單片機(jī)的另一I/O接口接上每個(gè)數(shù)碼管的共陰或共陽(yáng)端（位選信號(hào)端），控制數(shù)碼管輪流被選中，驅(qū)動(dòng)其輪流顯示。從節(jié)省單片機(jī)內(nèi)部資源的角度來(lái)考慮的話，串行輸出優(yōu)于并行輸出，故僅考慮串行輸出。 綜合考慮設(shè)計(jì)成本以及實(shí)現(xiàn)的功能后，決定采用單片機(jī)AT89C51芯片。方案二：采用單片機(jī)AT89C52芯片 與采用單片機(jī)AT89C51芯片相比，采用單片機(jī)AT89C52芯片作為系統(tǒng)的控制中心，具有片內(nèi)8KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和256B的RAM，按常規(guī)方法編程和在線編程均可以用在單片機(jī)AT89C52上，比較方便。盡管單片機(jī)AT89C51在一定程度上符合設(shè)計(jì)的要求，但由于本