【正文】 轉換電路將電源電壓值讀入單片機，如果電壓值偏離給定值，則調整 PWM 輸出，這樣形成一個電壓調整的閉合環(huán)路，直到電壓值維持恒定，而環(huán)境溫度將決定電壓給定值的大小，達到隨外界溫度的改變而改變加熱功率的目的，以補償氣體傳感器的溫度變化，同時使用開關電源減少了線性穩(wěn)壓電源的壓降損耗 .該開關電源電路的電壓穩(wěn)定精度取決于單片機 A/D 和 PWM 的精度，該 AT89C51 單片機基本能夠滿足氣體泄漏報警器的性能需求。2 )(,2 ；。 如圖所示，是降壓式開關電源（ Buck 式）的基本電路。 系統(tǒng)主要器件的介紹 GS 傳感器介紹 設計中所用到的氣體傳感器是 GS 系列傳感器，下面具體介紹一下 GS系列氣體傳感器： GS 系列氣敏元件采用半導體敏感材料，工藝獨特為國內首創(chuàng)，其靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性、抗干擾性、響應時間及壽命等主要性能，均達到國內先進水平 .用該系列 元件組裝成易燃易爆和有毒氣體泄漏報警器及檢測裝置，可廣泛運用于礦山、油田、化工、國防、醫(yī)藥及家庭 .GS 系列傳感器主要有以下特點： （ 1）靈敏度高、功耗低，輸出信號強 . （ 2）選擇性好、對被檢測的氣體非常敏感，而對干擾氣體則靈敏度很低 （ 3）穩(wěn)定性、可靠性強 （ 4）具有抗高溫、抗高濕性能 （ 5）元件不含任何貴金屬催化劑，具有抗中毒及抗飽和性能 . 但由于氣體傳感器是使用半導體材料來制作，不可避免的是有溫度漂移問題，如何處理好氣體傳感器溫度補償問題是報警器設計的關鍵（圖 3圖 32） .以前的一般做法是把報警 器的報警閥值電壓作補償，這樣的電路會簡單一些，但溫度補償?shù)男Ч惶硐?，主要是在低溫環(huán)境里，氣體傳感器的表面溫度降低導致氣體傳感器的性能變差，解決的方法是在低溫環(huán)境里提高氣體傳感器的加熱功率，使氣體傳感器的表面溫度維持相對恒定，達到使河北工程大學畢業(yè)論文 13 氣體傳感器穩(wěn)定工作的目的。 4．系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，自 45min 后，每隔 10min 音樂響起一次，用來提醒用戶在工作完畢后 ,停止供氣。 2．在 非正常工作狀態(tài)下，當室內一氧化碳的濃度達到 100ppm 時系統(tǒng)應啟動音樂報警，若 2min 報警無效，系統(tǒng)應啟動排風扇進行通風排氣。 端用作排風扇啟動信號控制端 ,高電平有效 。 端與 RD 端通過外接的與門求反后與 ADC0809 的 OE 端相連 ,用以允許將 APD 轉換結果輸出 ,讓單片機讀取轉換結果 。 端外接的開關為三點巡回測量同一個房間控制開關 ,當開關閉合時有效 。當 =0 時 ,顯示的內容不變。為 “1”、 “2”、 “3”時表示系統(tǒng)工作在單獨檢測狀態(tài) ,此時后三位顯示的數(shù)據(jù)分別為第 1 號、第 2 號、第 3 號傳感器所檢測到的一氧化碳氣體濃度。 由 P0 口輸入的數(shù)據(jù) ,在單片機內部進行標度變換后 ,從單片機的串行口輸出進行顯示 .系統(tǒng)的工作狀態(tài)和氣體濃度 ,采用 LED 數(shù)碼管顯示 ,每 30 秒刷新一次 .為了不再擴展 IPO 口 ,系統(tǒng)采用串行口的移位功能擴展為 4 位靜態(tài)顯示電路 .第一位為系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示 ,后三位為一氧化碳氣體濃度顯示 .當?shù)谝晃粸?“00”時 ,表示系統(tǒng)工作在三點巡回檢測同一個房間狀態(tài) 。 6．可對 0 到 +5V 的輸入模擬信號進行轉換。 4．邏輯點平與 COMS 和 TTL 相兼容。 2．最大轉換誤差為 1LSB。 ADC0809 是 8 位逐次漸進型的 A/D轉換器，它采用 COMS 工藝 20 個引腳雙列直插式封裝，它 有三態(tài)瑣存器，直接驅動數(shù)據(jù)總線，與微機相連時不需要附加接口電路。模數(shù)轉換的過程有四個階段，即：采樣，保持，量化和編碼。 在本設計中，另一重要模塊就是 A/D 模數(shù)轉換模塊。 圖 34 系統(tǒng)組成框圖 系統(tǒng)各模塊功能 系統(tǒng)采用三點單獨檢測的方法 ,可用來巡回檢測三個不同的房間 。主控模塊和報警及事故處理模塊。河北工程大學畢業(yè)論文 8 其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結 合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。但在大多數(shù)情況下， 51 系列單片機是和 ADC0809 直接相連的 AT89C51 的介紹 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4k bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，內置功能強大的微型計算機的 AT89C51 提供了高性價比的解決方案。 MCS51 對 ADC0809 的接口 ADC0809內部有一個 8位 “三態(tài)輸出鎖存器 ”可以鎖存 A/D轉換后的數(shù)字量，故它本身既可看作一種輸入設備，也可認為是并行 I/O 接口芯片。采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)時， EOC 線作為 CPU 的中斷請求輸入線。 MCS51 和 ADC 接口通?？梢圆捎貌樵兒椭袛鄡煞N方式。 2. 獲取 EOC 線上的狀態(tài)信息 ,因為它是 A/D 轉換的結束標志 。一個單片機是否正常工作，首先要檢查是否能復位成功。 本實驗采用按鍵電平復位方式，晶振為 12MHz， R1 為 200Ω， R2 為 2K，C 為 10uF。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動。 中斷優(yōu)先級中由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 來置值的 ， IP 中某位設為 1，相應的中斷就是高優(yōu)先級，否則就是低優(yōu)先級。 ET0－定 時器 0 中斷允許， EX0－外中斷 0 中斷允許。見表 21 表 21 8 位中斷允許寄存器 EA X X ES ET1 EX1 ET0 EX0 其中 EA 是總開關，如果它等于 0，則所有中斷都不允許。 TI、 RI：串行口發(fā)送、接收中斷。當 CPU 響應中斷后，再由硬件將 TF0 清 0。 IT IE1 的用途和 IT0、 IE0 相同。 IE0： INT0 中斷請求標志位。在內部的 TCON 中有四位是與外中斷有關的。 5 個中斷源對應 5 個固定的中斷入口地址。 89C51 單片機有 5 個中斷源，可提供兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級中斷嵌套。 2. 89C51 的中斷系統(tǒng) 89C51 的中斷系統(tǒng)主要由幾個與中斷有關的特殊功能的寄存器，中斷入口，順序查詢邏輯電路等組成。計算機在執(zhí)行程序的過程中，由于 CPU 以外的某種原因，有必要盡快中止當前程序的執(zhí)行，而去執(zhí)行相應的處理程序，在處理結束后，再回來繼 續(xù)執(zhí)行被中止了的源程序。目前全行業(yè)正在執(zhí)行“十五”規(guī)劃， MEMS 等 5 項新型報警器已列入研究開發(fā)的重點；國家計委決定從 2021 年開始組織實施的新型電子元器件產(chǎn)業(yè)化專項中有 5 項新型敏感元件與報警器已經(jīng)啟動；一些省、市新建立的“報警器產(chǎn)業(yè)基地”、“ MEMS 科技股份有限公司”，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。 近年來，在研發(fā)主力軍的建設方面，主要表現(xiàn)在：建立了“傳感技術國家重點實驗室”、“微米 /納米國家重點實驗室”、“國家傳感技術工程中心”等研究開發(fā)基地。初步建立了敏感元件與報警器產(chǎn)業(yè)。 多年來，三大基地在發(fā)展過程中雖然興衰不一，歷史地看，它對我國敏感元件與報警器行業(yè)的建設起到了一定的推動作用。 “陜西基地”， 1990 年 2 月成立了“陜西省敏感技術產(chǎn)業(yè)集團公司”主要是建立電壓敏、熱敏、汽車電子規(guī)模經(jīng)濟為主要目標。 在原電子工業(yè)部的努力及敏感元器件 與報警器分會的積極組織下，實施的“雙加工程”即：加快力度加快發(fā)展，的方針指導下，建立了我國敏感元器件與報警器生產(chǎn)基地。 在學術交流方面， 1989 年 10 月由敏感元器件與報警器分會發(fā)起主辦的“STC〃 89 首屆全國敏感元件與報警器學術會議”已延續(xù)至今，固定每兩年召開一次，每逢活動不但國內學者、企業(yè)家云集且有不少其它國家的人士參加。只有按照市場需求，不斷調整產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構，才能實現(xiàn)報警器產(chǎn)業(yè)的全面、協(xié)調、持續(xù)發(fā)展。增加投資和正確的投資方向是提高報警器產(chǎn)業(yè)水平的主要條件之一，也是企事業(yè)決策者謀求最佳經(jīng)濟效益的重要手段。由于技術密集也自然要求人才密集。技術、投資兩個密集技術密集是指報警器在研制和制造過程中技術的多樣性、邊緣性、綜合性和技藝 性。 應用依附是指報警器技術基本上屬于應用技術，其市場開發(fā)多依賴于檢測裝置和自動控制系統(tǒng)的應用，才能真正體現(xiàn)出它的高附加效益并形成現(xiàn)實市場?；A、應用兩頭依附，是指報警器技術的發(fā)展依附于敏感機理、敏感材料、工藝設備和計測技術這四塊基石。這個時期電子信息產(chǎn)業(yè)的主要特征表現(xiàn)為：一是正在從單一的制造業(yè)轉變?yōu)槲镔|生產(chǎn)與知識生產(chǎn)，裝備制造與系統(tǒng)集成，硬件制造與軟件制造，工業(yè)生產(chǎn)與信息服務相結合的現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)；二是產(chǎn)業(yè)結構，產(chǎn)品結構，企業(yè)結構，運行機制，管理模式等方面發(fā)生了深刻變化；三是我國信息產(chǎn)業(yè)成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)和先導產(chǎn)業(yè)，是新世紀的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，為國民經(jīng)濟和社會信息化建設提供主要技術和物質支撐。 總的來說，設計主要利用了以上的檢測模塊， A/D 轉換模塊，顯示模塊，事故處理模塊，控制模塊五大模塊，組成了可燃氣體探測報警器 。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中 CPU 的開銷小。顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯 示和動 態(tài)掃描顯示。在模數(shù)轉換這塊，利用 ADC0809 實現(xiàn)模數(shù)轉換， ADC0809 是8 位逐次漸進型的 A/D 轉換器，它采用 COMS 工藝 20 個引腳雙列直插式封裝，它有三態(tài)瑣存器，直接驅動數(shù)據(jù)總線，與微機相連時不需要附加接口電河北工程大學畢業(yè)論文 3 路?；?AT89C51 性價比高的優(yōu)勢，主要運用了 AT89C51 單片機進行控制。 研究方案 設計是利用單片機控制技術，制作了程控一氧化碳報警器。實現(xiàn)： 1．準確測量周圍環(huán)境中的可燃性氣體、有毒有害氣體的泄漏； 2．實現(xiàn)系統(tǒng)各個模塊的功能控制 ； 3．實現(xiàn)單片機編程語言系統(tǒng)的控制及傳感器電路的控制。 而當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，黃色 LED 亮啟，便于用戶及時對報警器進行維修。 研究目標及實現(xiàn)功能 本文所設計的數(shù)字氣體報警器采用單片機 AT89C51，其價格便宜，易于產(chǎn)品化。 單片機在工業(yè)控制和儀器儀表智能化的應用中扮演著極為重要的角色。 由于要求數(shù)字氣體報警器具有體積小巧，監(jiān)控精度高，能長時 間穩(wěn)定工作的特點。在國民經(jīng)濟的許多領域中，如油田、礦山、化工等企業(yè)和家庭中有廣泛的應用，也是環(huán)境 保護的重要項目。 11 月 25 日，內蒙古自治區(qū)大雁煤業(yè)公司二礦采煤工作面發(fā)生特大瓦斯爆炸，目前已發(fā)現(xiàn) 14 人死亡， 37 人下落不明。這是近 40 年來最嚴重的一次煤礦事故。 9 月 5 日，山西省大同礦業(yè)集團公司永定莊煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，死亡 31 人 。我國特大煤礦事故也是非常嚴重的，例如 2021 年 12 月，河北唐山劉官屯煤礦發(fā)生特別重大瓦斯煤塵爆炸事故，造成 108 名礦工死亡， 29 人受傷，直接經(jīng)濟損失 4800 多萬元 。家用燃氣報警器更是時下所需，因為它更簡捷易用，方便居民生活。更有甚者，因室內煤氣濃度過高引起煤氣爆炸的事故也不少見。 35河北工程大學畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 研究背景及意義 隨著我國燃氣的變革及西氣東輸工程的進行，煤氣或天然氣已成為多數(shù)家庭的燃料。 25 科技文章摘譯 41 致謝 19 軟件 程序 的調試 17 中斷取值子程序 15 顯示子程序 13 主程序 9 系統(tǒng)的控制 9 系統(tǒng)各模塊功能 單片機對 ADC0809 的接口 6 單片機中斷系統(tǒng) 6 單片機中斷 與復位 2 研究方案 1 研究背景及意義 GS Gases Sensors 河北工程大學畢業(yè)論文 III 目 錄 摘要 Leaking gases alarm。以 GS 氣