【正文】 氣體報警器的實(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)測系統(tǒng)的精度和范圍。同時新材料發(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， 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確定的方法，檢測大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 硬件設(shè)計 12 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)是指傳感器的輸出變化量與所測得的輸入的變化的比率。交叉靈敏度降低了測量的可重復(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，在對于多種氣體檢測的過程中是十分重要的。在理想的情況下，在連續(xù)運(yùn)行條件下的傳感器，每個零點(diǎn)漂移小于 10％。 任何一個完整的氣體傳感器都必須具備以下條件： 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是在整個工作時間的傳感器的響應(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某種單一氣體，而對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)鈭缶饕话銥槊裼每扇細(xì)怏w報警器 ,一般安裝在廚房煤氣管道上，遇燃?xì)庑孤┑揭欢繒r，報警器有數(shù)字顯示或同時伴聲光報警，同時聯(lián)動其它外部設(shè)備 ,有的報警器在報警時可自動關(guān)閉燃?xì)忾y門，以防燃?xì)饫^續(xù)泄漏；有的報警器則可自動 開啟風(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，在復(fù)雜的氣體中，同時確定了幾個氣體。固定式探測器通常安裝在靠近過程領(lǐng)域的工廠或控制室。第一個是用來監(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)室級氣體探測器。最初，產(chǎn)生檢測器檢測到一個單一的氣體，但現(xiàn)代的單元可檢測一些有毒或可燃?xì)怏w，或者這兩種類型的組合。由于傳感器的檢測超過預(yù)先設(shè)定的報警級別，報警或信號將被激活。他們傳送的聲音和可視信號，如報警和閃爍的燈光，檢測到危險水平時，燃?xì)庹羝ㄟ^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，監(jiān)視制造過程的和正在出現(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，如人或動物。 所謂氣體檢測器是一種裝置，檢測各種氣體的存在下在一個區(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)備是用于檢測氣體的泄漏和接口與控制系統(tǒng)的處理，以便可以自動關(guān)閉。若是 CO 中毒嚴(yán)重，輕者于康復(fù)過程中可能會發(fā)生視覺聽覺功能失調(diào)、喪失記憶等病癥或引起視覺及神經(jīng)上的問題，嚴(yán)重者會導(dǎo)致大 腦皮層受損甚至發(fā)生死亡。氧分子和血紅蛋白的結(jié)合能力是一氧化碳與血紅蛋白結(jié)合能力超過的 倍之間，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，就會對人體產(chǎn)生慢性損害，吸入一定量的一氧化碳會導(dǎo)致昏迷，嚴(yán)重者會死亡。一氧化碳（ CO）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常態(tài)下和空氣沒有區(qū)別，且沒有氣味，密度較空氣要輕，單位體積下溶于水的量有限。 氣體傳感器模塊 隨著我國燃?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。 同時單片機(jī)的的個別引腳信號同時也受到了復(fù)位操作的 影響同時一些寄存器也受復(fù)位影響 。上電要求接通電源后，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動復(fù)位操作。一般來說電容參數(shù)為：電容值為 1uF，晶振為 12MHZ。單片機(jī)要想通過復(fù)位必須結(jié)合其 外部復(fù)位電路來完成，而只靠自己本身無法完成，通過電復(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)時都要對其進(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 ，對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位可以解決此類問題。 通過 IP 來確定優(yōu)先級的高低 ， 若對應(yīng)的中斷為低優(yōu)先級則將 IP 設(shè)置為 0， 同理若是高優(yōu)先級則將 IP 設(shè)置為 1。 ET1－定時器 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 是總開關(guān)，如果它等于 0，則所有中斷都不允許。 IT0、 IE0 的用途和 IT IE1 相同。 IE1： INT1 中斷請求標(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谖磥?AT89 產(chǎn)品中使用。 IE 瀏覽器中還包含了一個全局禁止位，例如 EA，禁用所有中斷一次。 89C51 的中斷系統(tǒng) AT89S51 總共有 5 個中斷向量：兩個外 部中斷（ INT0 和 INT1），兩個定時器中斷（定時器 0 和 1），和串口中斷。 單片機(jī)管腳圖 圖 管腳圖 單片機(jī)的中斷與復(fù)位 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 硬件設(shè)計 9 中斷的概念 當(dāng) CPU 正在處理一個事件，當(dāng)事件發(fā)生時，外面快的 CPU 來處理請求，使 CPU 暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件。如采用外部 時鐘源 驅(qū)動器件， 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)部時鐘工作電路。但是請注意，如果鎖定位 1編程， EA 將在內(nèi)部上 鎖存應(yīng)綁 VCC 內(nèi)部程序執(zhí)行。 /EA/VPP： 外部訪問啟用。 設(shè)置的 ALE 禁止位微控制器有沒有效果，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，請注意，一個 ALE 脈沖被跳過每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 硬件設(shè)計 8 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 計時器 0 的脈沖 輸入 端 T1 計時器 1 的脈沖 輸入 端 /WR 片外數(shù)據(jù)存儲器“寫控制”信號輸出端 /RD 外部數(shù)據(jù) 存儲器 “讀控制”信號輸入端 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些 控制信號 。 p3 編程和校驗(yàn)接收一些控制信號。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 8位雙向 I / O 端口內(nèi)部上拉。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，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器和訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，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，可以用來作為輸入信號。 P2 口 ： p2 是一個 8 位雙向 I / O 端口內(nèi)部上拉。由 ALE 結(jié)交輸出信號時復(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)存儲器（ XRAM）是第三的地址空間中，也開始在地址 0。除了代碼，它是未能存儲在程序存儲器中的只讀數(shù)據(jù)， MOVC A， DPTR 指令訪問。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，并大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 硬件設(shè)計 7 直接進(jìn)行訪問，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 語句，要訪問的地址裝入 R0 或 R1 間接訪問。 內(nèi)部 RAM（ IRAM）位于從地址 0 到 0xFF 的地址。一個 8 位的 cpu 及指令系統(tǒng)，21 個非常用功能寄存器，非片內(nèi)存儲電路。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本 [5]。 圖 2 AT89C51 實(shí)物圖 AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 和 4kbytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器 （ ROM） ，器件采用 ATMEL公司的非易失性 、 高密度 的 存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置 Flash 存儲單元 和 通用 8 位中央處理器，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的 AT89C51 提供了高性價比的解決方案 [1][2][3][4][5]。 與論證 報警模塊要實(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，可以及時作出報警，設(shè)計要求不會給整體設(shè)計帶來太多的負(fù)擔(dān)，又鑒于單片機(jī)可直接驅(qū)動蜂鳴器，故直接用單片機(jī)外接報警信號放大器來放大報警信號，驅(qū)動蜂鳴器作出清晰的報警信號。 LED 亮度高，控制容易，電路簡單，占用 CPU 很少的運(yùn)行時間，不占用太多的接口資源，基本能夠滿足設(shè)計的最佳要求。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，擇優(yōu)考慮靜態(tài)顯示。動態(tài)顯示是由段和位選信號共同配合而完成的，因而必須同時考慮段和位的驅(qū)動能力，需要注意的是段的驅(qū)動能力決定位的驅(qū)動能力。相反，如果單片機(jī)無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，借助人的視覺暫留效果以達(dá)到 顯示不同字符的效果。在動態(tài)顯示下，單片機(jī)的一個 I/O 接口接上并聯(lián)在一起的數(shù)碼管的 8 個引腳（ ah），單片機(jī)的另一 I/O 接口接上每個數(shù)碼管的共陰或共陽端（位選信號端），控制數(shù)碼管輪流被選中，驅(qū)動其輪流顯示。從節(jié)省單片機(jī)內(nèi)部資源的角度來考慮的話，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)計的要求，但由于本次設(shè)計要實(shí)現(xiàn)的功能比較多，需要較大的程序存儲空間，其最大的問題是可能會出現(xiàn)內(nèi)存不足的現(xiàn)象。 方案的選擇 方案一：采用單片機(jī) AT89C51 芯片 以單片機(jī) AT89C51 芯片作為系統(tǒng)的控制核心，具有 4KB 的 Flash 閃速存儲器， 128B 內(nèi)部 RAM，兩個 16 位定時 /計數(shù)器， 32 個 I/O 接口線，一個 5 向 量的兩級終端結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供單片機(jī)處理信號。其設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)構(gòu)思巧妙，物盡其用，其結(jié)構(gòu)如下圖所示 ： 圖 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 系統(tǒng)總體概述 4 其中 CO 傳感器是對于周圍環(huán)境的燃?xì)?濃度值進(jìn)行檢測，是設(shè)備的關(guān)鍵的感知部分。 二、 能根據(jù)實(shí)際需要對 2 個不同地點(diǎn)的安全煤氣值進(jìn)行設(shè)置。系統(tǒng)總體主要是分為：傳感器模塊 、 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 、 LED 顯示模塊、聲光報警 模塊氣體傳感器模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊這五大模塊。以上是根據(jù)報警器應(yīng)具備的功能，提出的整體設(shè)計思 路。為提高響應(yīng)時間，保證氣體傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報警器需要向氣體傳感器持續(xù)輸出一個 5V 的電壓。隨后將數(shù)字信號以 10 進(jìn)制數(shù)的形式表現(xiàn)在 LED 顯示模塊中同時判斷氣體濃度值，與某個預(yù)設(shè)值既報警門限進(jìn)行比較，如果大于則會自動啟動報警電路發(fā)出報警聲音反之則為正常狀態(tài)。 首先氣敏傳感器作為第一部分首先要感知周圍空間環(huán)境的一氧化碳的濃度，將氣體濃度通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成為對應(yīng)的電壓信號送入單片機(jī)。實(shí)現(xiàn)： CO泄漏值； 2．實(shí)現(xiàn)匯編語言對于單片機(jī)的各個模塊，并間接的可對于傳感電路的控制； 3．了解 MQ9 氣體傳感器的具體功能； 4．實(shí)現(xiàn)確保 人民的生活安全，為正確體現(xiàn)科技為人民的重要思想。 并且要達(dá)到綠燈 點(diǎn)亮表示一切正常，沒有一氧化碳泄漏，此時紅色和黃色不亮，蜂鳴器正常；當(dāng)空氣中有一氧化碳時，但沒有達(dá)到報警值，此時黃燈亮，紅色燈和綠色燈不亮，蜂鳴器正常；紅色燈點(diǎn)亮?xí)r表示此時空間當(dāng)中