【正文】 Type 欄選擇單 片機的型號，本設(shè)計選擇 STC89C52RC，接著在 Step2 中選擇主程序，即選擇之前生成的 文件，然后在 Step3 中選擇對應(yīng)的COM 口，波特率為默認(rèn)值，不對其進行操作 [1]，在 Step4 中值都為默認(rèn)值，不對其操作，最后，在 Step5 中，點擊 Downlode/下載即可（注意： STC89C52RC 是一款冷啟動的單片機，進行下載時必須是斷電狀態(tài)，也就是說先斷電，再點擊下載，然后再上電，在上電的一瞬間，它會監(jiān)測是否有程序下載，如果有程序下載，就進行程序下載，否則，就會執(zhí)行之前的程序） 。 選擇菜單ProjectBuild target，對當(dāng)前工程進行連接，然后在連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼。設(shè)置完成以后安確認(rèn)返回主界面，工程建立、設(shè)置完畢。雙擊文件名，即打開源程序。選中其中的 “Add file to Group”Souce Group1”，對話框，要求尋找源文件，在列表框中找到 文件。這個對話框要求選擇目標(biāo) CPU（即我們所使用的芯片型號 80C51）點擊 ATMEL 前面的 “+”號，展開該層，點擊其中的 80C51，然后點擊確定按鈕。保存該文件，加上擴展名（ .c），這里將文件保存為 。報警子程序流程圖如 所示： 設(shè)置定時器 0，選擇方式 1 允許外部中斷 0 關(guān)閉蜂鳴器 結(jié)束 開始 熄滅數(shù)碼管 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 圖 報警子程序流程圖 按鍵輸入設(shè)計子程序流程圖 按鍵由于彈性作用的影響，在閉合及斷開均有抖動過程，從而使電壓也出現(xiàn)抖動，所以在識別按鍵時要消除抖動的影響。給傳感器預(yù)熱后，程序開始執(zhí)行初始化子程序，這部分實現(xiàn)的功能包括各種 I/O 口輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、 寄存器初始化、中斷使能等。主程序還包括 LED 八段式數(shù)碼管濃度字符顯示功能、手動報警功能、報警濃度設(shè)定功能，中斷子程序等，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。 系統(tǒng)主程序設(shè)計及流程圖 本論文中，軟件解決的主要問題是檢測煙霧傳感器的煙霧濃度信號，然后對信號進行 AD 轉(zhuǎn)換，數(shù)字濾波，線性化處理，數(shù)碼管濃度顯示，按鍵功能設(shè)置，以及報警器蜂鳴警報 [13]。另外重要的一點， Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 DSl8B20 接口電路如圖 所示： 圖 溫度傳感器接口電路圖 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 STC89C52系列單片機開發(fā)工具 本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國 Keil Software 公司出品的 Keil C51，是 51系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢。 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 (2) ROM 操作指令。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三狀態(tài)的。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10 μs。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個三極管來完成對總線的上拉。 2. DS18B20 供電方式 。 (5) 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL 字節(jié) 。 (3) 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 E2RAM 中 。 DS18B20 有六條控制命令 ： (1) 讀暫存器 BEH 讀暫存器 9 個字節(jié)內(nèi)容 。 (4) 貯存溫度 55℃ 至 +125℃。 (2) 任何引腳相對于地的電壓 至 +。 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 (11) 用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置 。 (9) 在 1 秒 (典型值 )內(nèi)把溫度變換為數(shù)字 。 (7) 可用數(shù)據(jù)線供電 。 (5) 以 9 位數(shù)字值方式讀出溫度 。 (3) 需備份電源 。 DS18B20 的管腳排列如圖 所示： 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 圖 DS18B20 的管腳 DS18B20 的引腳說明如下： GND：地 DQ：數(shù)據(jù) I/O VDD：電源 NC：空腳 DSl8B20具體參數(shù) 參數(shù)特性 [12]： (1) 多點綜合測 溫能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化 。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ l2 位的數(shù)字直讀方式。如圖 所示： 圖 消音按鍵連接電路圖 電源模塊 采用 3 節(jié) V 干電池共 做電源，經(jīng)過實驗驗證系統(tǒng)工作時，單片機 、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求 電源接口電路如圖 所示，其中 P1 為電池接口， SW1 為電源開關(guān)， D1為電源指示燈。電路如圖 所示： 圖 煙霧濃度采集電路 顯示模塊 顯示采用數(shù)碼管顯示，顯示電路如圖 所示： 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 E1D2DP3C4G54H62H9F10A111H12B73H8DS1ABCDE FGDP 1H2H3H4HR1 100R6 100R7 100R8 100R9 100R10 100R11 100R12 100ABCDEFGDPP10P11P12P13P14P15P16P17 Q18550Q38550Q48550Q28550VCC1H3H2H4HR2 1KR3 1KR5 1KR4 1KP24P25 P26P27 圖 數(shù)碼管顯示 聲音報警電路 電路通過三極管基極串連一個電阻與單片機 端口連接從而達到控制蜂鳴器是否報警。經(jīng)過 ADC0832 采集后就可以得到各種煙霧濃度下的電壓值。 本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式的時鐘電路和加電自復(fù)位的復(fù)位電路，如圖 時鐘電路及復(fù)位電路圖 所示： 12XTAL30pFC130pFC2GND10uFCRST10KR1VCC GNDResX1X2 (a) 時鐘電路 (b) 復(fù)位電路 圖 時鐘電路及復(fù)位電路 由于單片機 P0 口內(nèi)部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高 /低電平，安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 因而該組 I/O 口在使用時必須外接上拉電阻 [5]。如圖 所示： 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1U1Y112MC2 C3 VCCGNDR1510KC1 10uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P23P24P25P26P27P32P33 圖 單片機最小系統(tǒng)圖 單片機的時鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計 本系統(tǒng)采用 STC 系統(tǒng)列單片機，相比其他系列單片機具有很多優(yōu)點。因為一個機器周期含有 6 個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為 2 個振蕩周期，所以一個機器周期共有 12 個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為 12MHZ，一個振蕩周期為 1/12us。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 時鐘電路：時鐘電路就像單片機的心臟，它能夠控制著單片機的工作節(jié)奏 [16]。復(fù)位電路一般有兩種：上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位。當(dāng)單片機接通電源時，能夠產(chǎn)生一個復(fù)位信號，來確定單片機的起始工作狀態(tài)以及完成單片機的啟動。即單片機中的 40 腳 VCC 接 +5V，而 20 腳 VSS 接地 [17]。 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 3 系統(tǒng)的硬件電路 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)由單片機、時鐘電路 、復(fù)位電路構(gòu)成。 DS18B20 的數(shù)字溫度輸出通過 “ 一線 ” 總線 (1Wire 是一種獨特的數(shù)字信號總線協(xié)議，它將獨特的信號線和電源線復(fù)合在一起，僅使用一條口線；每個芯片唯一編碼，零功耗等待、支持聯(lián)網(wǎng)尋址等，是所需硬件連線最少的一種總線 )這種獨特的方式，可以使多個 DS18B20 方便地組建成傳感器網(wǎng)絡(luò)，為整個測量系統(tǒng)的建立和組合提供了更大可能性 [14]。見表 22。 P2 口：即可以做地址總線輸出地址高 8 位，也可以做普通 I/O 用，（此時為準(zhǔn)雙向口）。 (4) I/O（輸入 /輸出端口， P0， P1， P2， P3） P0 口： P0 口是一個漏極開路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。 PSEN（ 29 腳） :程序存儲允許輸出信號引腳。在此輸入端保持兩個機器 周期 (24 個時鐘振蕩周期 )的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。 (3) 控制信號腳 RST ， ALE/PSEN 和 EA。在片內(nèi)，它是振蕩電路反向放大器的輸入端。 (2) 時鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。這一模塊以單片機為核心把程序燒進去然后外圍接上振蕩電路、復(fù)位電路、 LED 顯示電路、鍵盤控制、報警電路等子模塊?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、串口、計數(shù)器 /定時器、中斷繼續(xù)工作。STC89C52 具有如下標(biāo)準(zhǔn)功能： 256 字節(jié) RAM， 8k字節(jié) Flash， 32 位 I/O 口線，2 個數(shù)據(jù)指針，看門狗定時器，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，全雙工串行口 ，一個6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，片內(nèi)晶振及時鐘電路 [16]。使用非易失性的高密度儲器技術(shù)制造，并能夠與工業(yè) 80C51產(chǎn)品引腳和指令完全兼容。因此， QM2 氣體傳感器需開機預(yù)熱幾分鐘，才可投入使用，以免造成誤 報。 回路電壓（ Vc） 負(fù)載電陰（ Rl） 清潔空氣中電阻 （ Ra） 靈敏度（ S=Ra/Rdg） 響應(yīng)時間 (trec) 恢復(fù)時間 (trec) 元件功耗 檢測范圍 使用壽命 最大 DC 24V 2KΩ ≤2020 KΩ ≥4(在 1000ppmC4H10 中 ) ≤10S ≤30S ≤ 50—10000ppm 2 年 安徽新 華學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 MQ2 傳感器要想把采集到的信號發(fā)送給單片機，那就必須要經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成單片機可以識別的電信號。當(dāng)輸入的信號強度符合 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入級別時，那么就不用放大器放大了；反之 ，就需要放大器對其進行放大。 表 21 MQ2 的一些技術(shù)指標(biāo) 由于測量范圍和物理量的不同，傳感器的結(jié)構(gòu)和工作機理就不同。 MQ2 傳感器具有一般半導(dǎo)體煙霧傳感器的一些優(yōu)點，如抗干擾能力強、輸出信號大、靈敏度高、響應(yīng)和恢復(fù)時間 短、電導(dǎo)率變化大、工作穩(wěn)定和壽命長等優(yōu)點，在市面上應(yīng)用相當(dāng)廣泛 [7]。 MQ2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器 MQ2 半導(dǎo)體傳感器是以清潔空氣中電導(dǎo)率較低的金屬氧化物二氧化錫(SnO2