【正文】 振為 ，而不是 12MHz，從而使單片機(jī)機(jī)器周期大于 1μ s 而理論計(jì)算時(shí)按 1μ s 計(jì)算，從而產(chǎn)生誤差。蜂鳴器與 LED 串聯(lián)，負(fù)端接至 口，正端接 5V電源。 （ 仿真效果見(jiàn)圖 51） （ 2） 當(dāng)有煤氣、天然氣泄漏時(shí)， Rs 阻值應(yīng)該在 2KΩ左右，此時(shí)該檢測(cè)模塊的輸出端為低電平，此時(shí) LED 熄滅。 匯編語(yǔ)言 子 程序源代碼（見(jiàn)附錄 C） Y N 顯示負(fù)號(hào)，延時(shí) 顯示十位，延時(shí) 顯示個(gè)位，延時(shí) 顯示小數(shù)位，延時(shí) 返回 圖 42 顯示子程序 溫度為負(fù) 取溫度 顯示百位，延時(shí) 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 20頁(yè) 共 30 頁(yè) 第 五 章 系統(tǒng)仿真調(diào)試 氣體檢測(cè)模塊仿真 由于 Proteus 軟件元件庫(kù)中沒(méi)有 MQ7 氣體傳感器，由于 MQ7 氣體傳感器兩信號(hào)輸出端為電阻信號(hào)，由附錄 A 中 MQ7 靈敏度特性可得 RS 阻值范圍為 2～ 20KΩ，所以仿真時(shí) MQ7 氣體傳感器由 20KΩ的滑動(dòng)變阻器代替。 匯編語(yǔ)言程序源代碼（見(jiàn)附錄 C） 。數(shù)碼管的 4 位位選位接晶體管集電極， 4 個(gè)晶體管的基集 B1B4分別接單片機(jī)的 口。而北方有些地區(qū)冬天是較冷，室內(nèi)溫度有可能達(dá)到 0℃以下，因此顯示符號(hào)位。七段數(shù)碼管段選位通過(guò)限流電阻接到 74LS245的 A總線(xiàn)，74LS245 的 B 總線(xiàn)接單片機(jī)的 P2 口。 8051 的 /BD 和 /PSEN 有效時(shí)， 74LS245 輸入（ Di 至 ）其他時(shí)間處于輸出（ 至 Di）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 16頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 313 74LS245 引腳圖 （ 5)由于 P2口始終輸出地址的高 8 位，接口時(shí) 74LS245 的三態(tài)控制端 /1G 和 /2G接地， P2 口與驅(qū)動(dòng)器輸入線(xiàn)對(duì)應(yīng)相連。 （ 2）當(dāng) 8951 單片機(jī)的 P0 口總線(xiàn)負(fù)載達(dá)到或超過(guò) PO 最大負(fù)載能力時(shí)必須接入74LS245 等總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。 74LS245 用來(lái)驅(qū)動(dòng) LED 或者其他的設(shè)備，它是 8 路同相三態(tài)雙向總線(xiàn)收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)， 74LS245 引腳圖如 313 所示。因此限流電阻的阻值 =，實(shí)際設(shè)計(jì)中采用 220Ω的電阻作為限流電阻。 限流電阻阻值計(jì)算，由于七段數(shù)碼管工作電壓為 2V,而 74LS245 輸出高電平，因此限流電阻兩端電壓為 。 圖 312 溫度檢測(cè)模塊原理圖 溫度顯示模塊 驅(qū)動(dòng)芯片 選擇 驅(qū)動(dòng)模塊選擇，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得 74LS245 輸出高電平為 ,而 74HC245 輸出高電平為 5V。 DS18B20 可以把溫度直接轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)，使用中不需要附加電路，但與主機(jī)通信有嚴(yán)格的時(shí)序要求。主機(jī)可在 15μ s 后讀取數(shù)據(jù)線(xiàn)以獲得數(shù)據(jù)。當(dāng)主機(jī)從 DS18B20 讀數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)先向數(shù)據(jù)線(xiàn)激發(fā)出低電平，然后釋放，以使數(shù)據(jù)線(xiàn)再升為高電平。要求寫(xiě)入 DS18B20 的數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間應(yīng)大于 60μ s 而小于 120μ s，兩次寫(xiě)數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間 隔應(yīng)大于 1μ s。然后根據(jù)寫(xiě)“ 0 或?qū)憽?1”來(lái)使數(shù)據(jù)線(xiàn)變高或繼續(xù)為低。 圖 39 DS18B20復(fù)位時(shí)序圖 (2）寫(xiě)時(shí)序。使用 DS18B20 時(shí)，首先需將其復(fù)位，然后才能執(zhí)行其他命令。 表 32 部分溫度值表 實(shí)際溫度 二進(jìn)制表示（補(bǔ)碼） 十六進(jìn)制表示 +125 00000111 11010000 07D0H + 00000001 10010001 0191H + 00000000 00001000 0008H 0 00000000 00000000 0000H 11111111 11111000 FFF8H 11111110 01101111 FE6FH 55 11111100 10010000 FC90H 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 14頁(yè) 共 30 頁(yè) 1. DS18B20 典型工作時(shí)序 DS18B20 在編程時(shí)有嚴(yán)格的時(shí)序要求，因此在編程過(guò)程中要多加注意， 以下 為DS18B20 典型工作時(shí)序簡(jiǎn)介。 bit7 bit0 LS Byte bit15 bit8 MS Byte 圖 38 溫度寄存器格式 這是 16 位轉(zhuǎn)換后得到的 16 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前五位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度值大于 0，這五位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)據(jù)乘以 即可得到實(shí)際的 溫度；如果溫度小于 0，這五位為 1，測(cè)到的溫度值需取反加 1 再乘以 即可得到實(shí)際溫度。單片機(jī)可以通過(guò)單線(xiàn)接口讀到該數(shù)據(jù) ,讀取時(shí)低位在前 ,高位在后 ,數(shù)據(jù)格式以 ℃ /LSB 形式表示。 圖 37 聲光報(bào)警原理圖 溫 度檢測(cè)模塊 溫度傳感器 DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。 LM358 及 其外圍電路完成比較器的功能，當(dāng) CO 濃度上升后，其阻值變小，導(dǎo)致晶體管基極電壓上升，晶體管導(dǎo)通后 LM358 的反相輸入端電壓大于同相輸入端電壓，此時(shí)， LM358 輸出為 0，該信號(hào)輸入到單片機(jī)作為報(bào)警觸發(fā)信號(hào)。 靈敏度的調(diào)整程序： (1）將傳感器連接在應(yīng)用回路中； (2）接通電源，通電老化 48h 以上； (3）調(diào)整負(fù)載電阻 RL至獲得對(duì)應(yīng)于某一個(gè)一氧化碳濃度時(shí)所需要的信號(hào)值。因此，在使用此類(lèi)型氣敏器件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的。 MQ7 型氣敏元件的敏感是用非常穩(wěn)定的二氧化錫制成的，因此，它具有優(yōu)秀的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，在正常使用條件下，其使用壽命可達(dá) 5 年。一氧化碳傳感器的 MQ7 的標(biāo)準(zhǔn)工作條件、環(huán)境條件、靈敏度特性表 見(jiàn)附錄 B 所示 被測(cè)量 電量 敏感元件 傳感元件 信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換 輔助電源 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 10頁(yè) 共 30 頁(yè) 34 MQ7 結(jié)構(gòu)外形及引腳 表 31 結(jié)構(gòu)及引腳說(shuō)明表 部 件 材 料 1 氣體敏感層 二氧化碳 2 電極 金（ Au） 3 測(cè)量電極引線(xiàn) 鉑（ Pt） 4 加熱器 鎳鉻合金（ NiCr） 5 陶瓷管 三氧化二鋁 6 過(guò)濾層 活性炭顆粒 7 卡環(huán) 鍍鎳銅材（ NiCr） 8 基座 塑料或尼龍 9 針狀管腳 鍍鎳銅材（ NiCu） 圖 35 MQ7 引腳電路連接 MQ7 工作原理 ： 傳感器的表面電阻為 RS,對(duì)被測(cè)信號(hào)（一氧化碳）濃度的測(cè)量是通過(guò) RS 與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效電壓信號(hào) VRL 而獲得的。對(duì)一氧化碳具有很高的靈敏度和良好的選擇性，具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性，應(yīng)用于家庭、環(huán)境的一氧化碳探測(cè)裝置。填充活性炭的過(guò)濾腔體，進(jìn)一步減弱了氮氧化物、烷類(lèi)等氣體的干擾。 MQ7 型氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形及其引腳結(jié)構(gòu)電路連接如圖所示。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中選擇煤氣、天然氣氣體傳感器屬于電阻式傳感器，傳感器型號(hào)為MQ7。 傳感元件：又稱(chēng)轉(zhuǎn)換器，一般情況下，不直接感受被測(cè)量，而是將敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)化為電量輸出的元件。 圖 32 主控模塊原理圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 9頁(yè) 共 30 頁(yè) 氣體檢測(cè)模塊 傳感器是能把被測(cè)物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)化為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電信號(hào)的輸出裝置。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51 的引腳排列如 上 圖圖 31 所示 . 單片機(jī)控制電路 單片機(jī)模塊即主控模塊，完成功能是與各個(gè)功能模塊連接，并通過(guò)軟件編程控制各個(gè)模塊功能，完成煤氣、天然氣檢測(cè)報(bào)警及溫度顯示功能?？删幊檀型ǖ? 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 128 8 位內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) 與 MCS51 兼容 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)具有 4K bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 FLASH 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C51 單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 。通過(guò)單片機(jī)編程對(duì) DS18B20 檢測(cè)的溫度進(jìn)行采集，此溫度值由16位二進(jìn)制數(shù)表示，通過(guò)編程對(duì)此 16 位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理，并通過(guò) 4 位七段數(shù)碼管加以顯示。 將系統(tǒng)拆分成以上的這些基本功能模塊后，再根據(jù)各個(gè)模塊所要完成的功能分別去設(shè)計(jì)，也就是按照“逐步求精”的思想去設(shè)計(jì)本系統(tǒng) 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 6頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 (1)氣體檢測(cè)模塊：主要有氣體傳感器以及 LM358 組成，其作用是將煤氣、天然氣的泄漏與否轉(zhuǎn)換為利于單片機(jī)識(shí)別的高低電平，并將此信號(hào)傳到單片機(jī) ； (2)聲光報(bào)警模塊：由蜂鳴器和 LED 構(gòu)成 ,其作用是當(dāng)檢測(cè)到有煤氣、天然氣泄漏時(shí)，發(fā)出聲光 報(bào)警信號(hào)，提醒用戶(hù)有煤氣、天然氣泄漏，采取相應(yīng)措施； (3)溫度檢測(cè)模塊：由 DS18B20 溫度傳感器構(gòu)成， DS18B20 將檢測(cè)到的溫度值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，并傳到單片機(jī)進(jìn)行處理； (4)溫度顯示模塊：主要由 74LS245 和 4 位七段數(shù)碼管組成，其作用是顯示當(dāng)前溫度值； (5)主控模塊：即單片機(jī) AT89C51，其作用是根據(jù)氣體檢測(cè)模塊輸出的高低電平，控制聲光報(bào)警模塊的工作狀態(tài)，并完成溫度的采集及顯示功能 ； (6)軟件部分：軟件部分主要通過(guò)軟件編程控制主控模塊，根據(jù)氣體檢測(cè)模塊檢測(cè)到煤氣、天然氣的狀態(tài)，控制聲光報(bào)警模 塊是否發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，從而完成煤氣、天然氣檢測(cè)報(bào)警功能。 室溫顯示部分通過(guò) DS18B20 溫度傳感 器，將室內(nèi)溫度值轉(zhuǎn)換為 16 位二進(jìn)制，通過(guò)單片機(jī) I/O 接口傳入單片機(jī)，并通過(guò)編程在七段數(shù)碼管上顯示出當(dāng)前溫度值。 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 該方案使用了 AT89C51 單片機(jī)作為控制核心，以氣體傳感器 MQ7 作為氣體檢測(cè)元件，檢測(cè)室內(nèi)煤氣、天然氣的基本狀態(tài)，并將氣體濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 可 增加手動(dòng)檢測(cè)功能，當(dāng)按 動(dòng)按鍵時(shí)， 若報(bào)警電路正常，則 報(bào)警燈 閃亮 ， 蜂鳴器發(fā)出 “B 、 B、 B?” 的報(bào)警聲 。 在傳感器后續(xù)處理電路中可利用大電容充放電特性來(lái)產(chǎn)生一定的延時(shí)，使得傳感器有足夠的時(shí)間預(yù)熱，以免產(chǎn)生誤報(bào)警。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，可選用 MQ7 型傳感器。 （ 3） 當(dāng)周?chē)h(huán)境可燃?xì)怏w濃度降到響應(yīng)閾值以下時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)的探測(cè)器將自動(dòng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 5頁(yè) 共 30 頁(yè) 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 （ 1） 當(dāng)所檢測(cè)的氣體達(dá)到預(yù)設(shè)報(bào) 警點(diǎn)時(shí)，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，報(bào)警燈閃亮，蜂鳴器發(fā)出“ B、