基于單片機(jī)的甲烷氣體檢測(cè)儀設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2024-08-19 08:35本頁面
【正文】 片機(jī)將控制蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)LED亮。它是一個(gè)共陽極的數(shù)碼管，每一位數(shù)碼管的原理圖如圖242所示：圖242 數(shù)碼管的實(shí)物圖和引腳圖 可燃?xì)怏w信號(hào)采集部分在本設(shè)計(jì)中，采用MQ4傳感器作為信號(hào)采集器件，器件的4腳連接電源的正極（+5V），6腳連接地。每一位數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收STC89C54的P1口產(chǎn)生的顯示段碼。使用LED數(shù)碼管時(shí)，工作電流一般選10mA左右，既保證亮度適中，又不會(huì)損壞器件。因此，LED數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度L(單位是cd／m2)與正向電流I有關(guān)，用公式表示：L=KI即亮度與正向電流成正比。在正向?qū)ㄖ?，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的PN結(jié)。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極(負(fù)極)短接后作為公共陰極?；倦娐啡鐖D23。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。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器?；窘Y(jié)構(gòu)和外形如表23。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。STC9C54AD單片機(jī)自帶A/D轉(zhuǎn)換器介紹：STC9C54AD在P1口，有10 位精度的高速A/D 轉(zhuǎn)換器, 共8 路電壓輸入型，可做按鍵掃描，電池電壓檢測(cè)，頻譜檢測(cè)等，89 個(gè)時(shí)鐘可完成一次轉(zhuǎn)換。. A/D轉(zhuǎn)換的性能參數(shù)(1)、 轉(zhuǎn)換精度通常用A/D轉(zhuǎn)換的最低有效位表示（LSB） (2)、 轉(zhuǎn)換率完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間的倒數(shù)。引腳圖見圖21：圖21 單片機(jī)引腳圖 STC90C54AD單片機(jī)內(nèi)部A/D模塊. A/D轉(zhuǎn)換介紹P1_ADC_EN 特殊功能寄存器： 作為A/D 轉(zhuǎn)換輸入通道來用允許特殊功能寄存器相應(yīng)位為“1”時(shí)， 口作為A/D 轉(zhuǎn)換使用，內(nèi)部上拉電阻自動(dòng)斷開。：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O接口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高8位地址。在內(nèi)部程序存儲(chǔ)器編程和驗(yàn)證時(shí)，它接收8位地址。驗(yàn)證內(nèi)部程序時(shí)，要求外接上拉電阻。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)切換的地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線，在訪問外部設(shè)備期間使用內(nèi)部的上拉電阻。對(duì)于內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)在對(duì)內(nèi)部程序新學(xué)期編程期間，此引腳用于施加21V的編程電源（Vpp）。EA/Vpp：當(dāng)EA保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（4KB），但當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，此時(shí)地址總線上送出地址程序存儲(chǔ)器地址；如果訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。54單片機(jī)可以外接程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它們的地址可以是重合的。對(duì)于有程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)在對(duì)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)ALE信號(hào)（允許地址鎖存）為高電平（有效），P0口送出低8位地址，通過ALE信號(hào)鎖存低8位地址。ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，由P2口送出地址的高8位，P0口送出地址的低8位，數(shù)據(jù)也是通過P0口傳送。Vcc掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)。當(dāng)采用外部時(shí)鐘方式時(shí)，XTAL1接地，XTAL2接外來振蕩信號(hào)。(1)電源引腳Vss和VccVss：接地；Vcc：正常操作時(shí)接+5V電源。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS指令集和輸出管腳相兼容。其中主要有CPU，存儲(chǔ)器，可編程I/O口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行口等，各部分通過內(nèi)部總線連接。完全兼容STC89C51單片機(jī)的多有功能，STC90C54AD比STC89C51多了一個(gè)內(nèi)部集成的A/D模擬信號(hào)采集功能。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，特別是天然氣，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。使用簡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)。MQ4氣體傳感器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)。基本原理如圖11所示：甲烷氣體傳感器器溫度補(bǔ)償電路運(yùn)算放大電路顯示電路單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器圖11 基本原理圖 選擇方案 按系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用STC90C54AD單片機(jī)而且內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，A/D轉(zhuǎn)換速度完全可以達(dá)到本次設(shè)計(jì)的要求，顯示部分由LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，價(jià)格便宜，顯示醒目。STC89C54AD單片機(jī)負(fù)責(zé)采樣傳感器的模擬信號(hào)和把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示，顯示可燃?xì)怏w濃度值。 第 28 頁 第1章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求本次設(shè)計(jì)采用STC89C54AD單片機(jī)機(jī)內(nèi)部自帶模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個(gè)簡易的可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，顯示部分由數(shù)碼管進(jìn)行顯示可燃?xì)怏w的濃度級(jí)別。產(chǎn)量超過20萬支的主要廠家有5家，黑龍江敏感集團(tuán)、太原電子廠、云南春光器材廠、天津費(fèi)加羅公司(合資)、北京電子管廠(特種電器廠)，其中前四家都超過100萬支，據(jù)行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，1998年全國氣敏元件總產(chǎn)量已超過600萬支。氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器在國家列為重點(diǎn)支持發(fā)展的情況下，國內(nèi)已有一定的基礎(chǔ)。二是增強(qiáng)可靠性，實(shí)現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化，多功能化，發(fā)展MEMS技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)適用的變送器和智能型傳感器。 目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢(shì)集中表現(xiàn)為：一是提高靈敏度和工作性能，降低功耗和成本，縮小尺寸，簡化電路，與應(yīng)用整機(jī)相結(jié)合，這也是氣體傳感器一直追求的目標(biāo)。氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向發(fā)展 國外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面是由于傳感器市場(chǎng)增長受到政府安全法規(guī)的推動(dòng)。美國工業(yè)科學(xué)公司(ISC)一臺(tái)攜帶式氣體監(jiān)控儀可實(shí)現(xiàn)4種氣體監(jiān)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)特定氣體監(jiān)測(cè)。 2．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在應(yīng)用方面，目前最廣泛的是可燃性氣體氣敏元件傳感器，已普及應(yīng)用于氣體泄漏檢測(cè)和監(jiān)控，從工廠企業(yè)到居民家庭，應(yīng)用十分廣泛。國家工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一氧化碳濃度不允許超過 50ppm 。一氧化碳濃度的高低是評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，也是工廠、煤礦井下是否發(fā)生自燃火災(zāi)的重要標(biāo)志之一。一氧化碳雖然不會(huì)使酸雨現(xiàn)象嚴(yán)重，但是對(duì)人們的身體健康有影響。隨著人類社會(huì)的進(jìn)步、生產(chǎn)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，隨之帶來了環(huán)境空氣污染問題。(4)進(jìn)入檢測(cè)：工作人員進(jìn)入有害物質(zhì)隔離操作間，進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所的下水溝、電纜溝或設(shè)備內(nèi)操作時(shí)，要檢測(cè)有害氣體或液體蒸汽。(2)檢修檢測(cè)：設(shè)備檢修置換后檢測(cè)殘留有害氣體或液體(蒸汽)，特別是動(dòng)火前檢測(cè)更為重要。有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀是專用的安全衛(wèi)生檢測(cè)儀，用來檢測(cè)
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