【正文】 ）、家用可燃?xì)怏w報(bào)警器（簡(jiǎn)稱“報(bào)警器” ）四大系 列產(chǎn)品。有的報(bào)警器可自動(dòng)開啟排風(fēng)扇，把燃?xì)馀懦鍪彝狻? 燃?xì)鈭?bào)警器的核心是氣體傳感器，俗稱“電子鼻”。經(jīng)過電子線路處理變成濃度成比例變化的電壓信號(hào)，由線性電路加以補(bǔ)償，使信號(hào)線性化，經(jīng)微機(jī)處理、邏輯分析，輸出各種控制信號(hào)，即當(dāng)燃?xì)鉂舛?達(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，燃?xì)鈭?bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并可顯示燃?xì)鉂舛然騿?dòng)外部聯(lián)運(yùn)設(shè)備（如排風(fēng)扇、電磁閥）。這個(gè)時(shí)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(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)生產(chǎn)與知識(shí)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(wù)相結(jié)合的現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)；二是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，企業(yè)結(jié)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)制，管理模式等方面發(fā)生了深刻變化；三是我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱 產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，是新世紀(jì)的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化建設(shè)提供主要技術(shù)和物質(zhì)支撐。基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附，是指報(bào)警器技術(shù)的發(fā)展依附于敏感機(jī)理、敏感材料、工藝設(shè)備和計(jì)測(cè)技術(shù)這四塊基石。 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 應(yīng)用依附是指報(bào)警器技術(shù)基本上屬于應(yīng)用技術(shù)，其市場(chǎng)開發(fā)多依賴于檢測(cè)裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，才能真正體現(xiàn)出它的高附加效益 并形成現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)。技術(shù)、投資兩個(gè)密集技術(shù)密集是指報(bào)警器在研制和制造過程中技術(shù)的多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性。由于技術(shù)密集也自然要求人才密集。增加投資和正確的投資方向是提高報(bào)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(jì)效益的重要手段。只有按照市場(chǎng)需求，不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)報(bào)警器產(chǎn)業(yè)的全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展。 在學(xué)術(shù)交流方面， 1989年 10月由敏感元器件與報(bào)警器分會(huì)發(fā)起主辦的“ STC〃 89 首屆全國(guó)敏感元件與報(bào)警器學(xué)術(shù)會(huì)議”已延續(xù)至今，固定每?jī)赡暾匍_一次，每逢活動(dòng)不但國(guó)內(nèi) 學(xué)者、企業(yè)家云集且有不少其它國(guó)家的人士參加。 在原電子工業(yè)部的努力及敏感元器件與報(bào)警器分會(huì)的積極組織下，實(shí)施的“雙加工程”即：加快力度加快發(fā)展，的方針指導(dǎo)下，建立了我國(guó)敏感元器件與報(bào)警器生產(chǎn)基地。 “陜西基地”， 1990年 2月成立了“陜西省敏感技術(shù)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)公司”主要是建立電壓敏、熱敏、汽車電子規(guī)模經(jīng)濟(jì)為主要目標(biāo)。 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(duì)我國(guó)敏感元件與報(bào)警器行業(yè)的建設(shè)起到了一定的推動(dòng)作用。初步建立了敏感元件與報(bào)警器產(chǎn)業(yè)。 近年來，在研發(fā)主力軍的建設(shè)方面，主要表現(xiàn)在：建立了“傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“微米 /納米國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“國(guó)家傳感技術(shù)工程中心”等研究開發(fā)基地。目前全行業(yè)正在執(zhí)行“十五”規(guī)劃， MEMS 等 5 項(xiàng)新型報(bào)警器已列入研究開發(fā)的重點(diǎn)；國(guó)家計(jì)委決定從 2020 年開始組織實(shí)施的新型電子元器件產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)中有 5項(xiàng)新型敏感元件與報(bào)警器已經(jīng)啟動(dòng)；一些省、市新建立的“報(bào)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(shì)。本設(shè)計(jì)能將置于測(cè)試環(huán)境中的氣體傳感器輸出的模擬電壓通過 A/D 轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī) AT89C51 中進(jìn)行處理并通過數(shù)碼管顯示，通過設(shè)置報(bào)警值，當(dāng)檢測(cè)到的濃度達(dá)到或者超過設(shè)定值時(shí)，用單片機(jī)控制發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警，同時(shí)打開喇叭發(fā)出聲音報(bào)警，來達(dá)到報(bào)警的目的，并通過外接排風(fēng)扇與電磁閥對(duì)其進(jìn)行程控，以防事故的發(fā)生。 系統(tǒng)以氣體傳感器和 AT89C51 單片機(jī)為核心 , 設(shè)計(jì)氣體泄漏報(bào)警器。 4．研究單片機(jī)各接口的作用及功能； 5．了解氣體傳感器的具體功能； 6．實(shí)現(xiàn)對(duì)基本報(bào)警電路的控制。該儀器對(duì)一氧化碳進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)一氧化碳的濃度超過允許值時(shí)，單片機(jī)控制電路進(jìn)行報(bào)警，并通過外接排風(fēng)扇進(jìn)行程控，以防事故發(fā)生。而對(duì)與報(bào)警器而言至關(guān)重要的部 分是傳感器，由于氣敏元件采用半導(dǎo)體敏感材料，其靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性、抗干擾性、響應(yīng)時(shí)間及壽命等主要性能，均達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平 .用該元件組裝成易燃易爆和有毒氣體泄漏報(bào)警器及檢測(cè)裝置，可廣泛運(yùn)用于礦山、油田、化工、國(guó)防、醫(yī)藥及家庭，所以在設(shè)計(jì)中采用的是系列傳感器。為了方便用戶了解濃度信息，好提前準(zhǔn)備，還采用了顯 示環(huán)節(jié)。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O接口用于筆劃段字形代碼?？梢蕴峁﹩为?dú)鎖存的 I/O接口電路很多，這里運(yùn)用了常用的 74LS164 8 位移位寄存器串并轉(zhuǎn)換電路。 的系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)由三大部分九個(gè)不同電路組成，系統(tǒng)總的結(jié)構(gòu)框圖如下圖24 所示： 1） 信號(hào)采集部分： 1~4路傳感器電路； 2） 信號(hào)處理部分： A/D 轉(zhuǎn)換電路， 2K 存儲(chǔ)器電路， LCD 顯示電浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 路，串口通信電路，單片機(jī)復(fù)位電路； 3） 設(shè)置報(bào)警部分： 4 4 鍵盤電路，報(bào)警器電路。 本設(shè)計(jì)選用了半導(dǎo)體氣體傳感器，半導(dǎo)體氣體傳感器主要使用半導(dǎo)體氣敏材料。 AT89S51 引腳圖如圖 31 所示，下面分別介紹其引腳。 Vcc(40腳 ):主電源 +5V。它采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號(hào)的輸入。在訪問片外 存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)提供低 8位地址和 8位雙向數(shù)據(jù)，故這些 I/O線有地址線 /數(shù)據(jù)線之稱，簡(jiǎn)寫為 AD0～ AD7。 ～ (1～ 8 腳 ):Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O端口。 ～ (21～ 28 腳 ):P2 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向I/O 端口。在對(duì) EPROM 編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它輸入高 8位地 址。在整個(gè)系統(tǒng)中，這 8 個(gè)引腳還具有專門的第二功能。 ALE/PROG： ALE 是英文 ADDRESS LATCH ENABLE的縮寫，表示允許地址鎖存允許信號(hào)。在非訪問外部存儲(chǔ)器期間， ALE 引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他外圍芯片的時(shí)鐘輸入。 EA/VPP：該引腳為低電平時(shí)，則讀取外部的程序代碼 (存于外部EPROM 中 )來執(zhí)行程序。如果是使用 AT89S51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機(jī)時(shí)，此引腳接成 高電平使程序運(yùn)行時(shí)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)程序指針 PC 值超過片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址 (如 8051/8751/89C51 的 PC 超過 0FFFH)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器繼續(xù)運(yùn)行。訪問外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令時(shí)，不產(chǎn)生 PSEN 信號(hào)，在訪問外部數(shù)據(jù)時(shí)，亦不產(chǎn)生 PSEN 信號(hào)。 1）復(fù)位方式 RST 引腳時(shí)復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位以后，內(nèi)部各寄存器進(jìn)入下列狀態(tài) : PC 0000H ACC 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0～ P3 FFH IP **000000B IE 0*000000B TMOD 00H TCON 00H TL0 00H TH0 00H TL1 00H TH1 00H SCON 00H SBUF 不定 PCON 0***0000B 復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器 PC 的值是 0000H 說明： AT89S51 單片機(jī)的程序起始位置是在內(nèi)存的 0000H，也就是說程序的第一條指令必須存入內(nèi)存的 0000H 單元，程序才可能在復(fù)位后，直接運(yùn)行。也可以進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位， VCC和 RST引腳之間接一個(gè)按鍵，即可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。所執(zhí)行的程序可以放在內(nèi)部 ROM、外部 ROM或者同時(shí)放在內(nèi)外 ROM中。由于復(fù)位后 PC=0000H,所以程序的執(zhí)行總是從地址 0000H開始的。 3）單步執(zhí)行方式 單步執(zhí)行方式是使程序的執(zhí)行處在外加脈沖（通常用一個(gè)按鍵產(chǎn)生）的控制下，一條指令一條指令地執(zhí)行，即按一次鍵，執(zhí)行一條指令。將外加脈沖加到 INT0 輸入，平時(shí)為低電平。在中斷服務(wù)程序中要安 排這樣的指令： JNB ；若 INT0=0，不往下執(zhí)行 JB ；若 INT0=1，不往下執(zhí)行 RETI； 返回主程序執(zhí)行一條指令 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 4）掉電和節(jié)電方式 在掉電方式下，單片機(jī)的耗電降至最小。在掉電方式下， CPU暫時(shí)不工作，但也隨時(shí)準(zhǔn)備恢復(fù)工作。氣體濃度經(jīng)過鍵盤設(shè)置后送單片機(jī)記錄， 在采集到的氣體濃度過大，超過安全值時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，提供報(bào)警服務(wù)。下面簡(jiǎn)單介紹本設(shè)計(jì)使用到的電源器件：三端固定式集成穩(wěn)壓器。當(dāng)輸入電壓 Vi、輸出電流 Io或溫度變化時(shí)，輸出電壓 Vo 可保持不變；另外當(dāng)輸出短路，可使輸出電流 Io現(xiàn)在為一定值；若集成穩(wěn)壓器過熱，則穩(wěn)壓器停止工作，也避免穩(wěn)壓器遭到損壞。 C1， C2 一般選用滌綸電容，容量為 μ F 或者幾個(gè)μ F。 78XX 系列為正電壓輸出， 79XX 為負(fù)電壓輸出，各自有 100mA、 500mA和 三個(gè)系列。 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 如上圖所示，三端穩(wěn)壓器的三端是輸入端 Vi、輸出端 VO和公共端COM，使用公共端通常接地。 三端穩(wěn)壓器 [12]為了使電路能穩(wěn)定工作，在輸入端和輸出端分別接入電容。當(dāng)平滑電容距離穩(wěn)壓器很近時(shí)，可以省掉陶瓷電容。 電源電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)以上所介紹的參數(shù)，本系統(tǒng)所用 +5V電源采用 7805穩(wěn)壓管，將由變壓器送出來的 9V交流電壓變成 5V直流電壓。電路圖如圖 42 所示： 本電路工作時(shí)，先將插頭接到 220V 市電上，由開關(guān)接通電源，此時(shí)，紅色發(fā)光二極管工作顯示電源接通狀態(tài)。 m為氣體的分離度，隨氣體濃度變化而變化。 3)加熱特性 半導(dǎo)體氣敏元件需要在加熱狀態(tài)下工作 ,加熱溫度影響器件的性能 ,加熱功率變化 ,元件電阻及靈敏度也相應(yīng)的有所變化，所以傳感器的工作電源應(yīng)使用穩(wěn)壓電源。初期恢復(fù)時(shí)間與元件種類、存放時(shí)間和存放環(huán)境狀態(tài)有關(guān)；一般不通電存放時(shí)間長(zhǎng) ,初期恢復(fù)時(shí)間亦長(zhǎng)，但一般都在 5分鐘以內(nèi)。 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 信號(hào)采集放大電路的設(shè)計(jì) 根據(jù) QMN5的性能參數(shù)以及以上所述參數(shù)，可知將信號(hào)采集放大的關(guān)鍵是將 QMN5 的可變阻值轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。信?hào)采集放大電路如下圖 44所示： 圖 44 信號(hào)采集放大電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) ADC0809 的介紹 由于 AT89S51內(nèi)部沒有 A/D轉(zhuǎn)換，我們?cè)诎严鄳?yīng)的濃度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠被單片機(jī)所識(shí)別的數(shù)字信號(hào)的時(shí)候，需要用到芯片ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過單片機(jī)用軟件產(chǎn)生進(jìn)行其它輸出。 2） 具有轉(zhuǎn)換起、?？刂贫恕?A、 B、 C的狀態(tài)字決定在 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)用哪個(gè)模擬輸入端輸入。當(dāng)它為高電平浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 時(shí)，地址信號(hào)進(jìn)入 地址鎖存器中 （ 3） CLOCK（ 10腳）：外部時(shí)鐘輸入端。時(shí)鐘頻率低時(shí)， A/D 轉(zhuǎn)換速度也降低 。有效信號(hào)為一正脈沖。 （ 5） EOC（ 7 腳）： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC立即輸出一個(gè)（正）階躍信號(hào)，可用來作為 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的查詢信號(hào)或中斷的請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng) OE 輸入高電平信號(hào)時(shí)，三態(tài)輸出鎖存器將 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。 D0為最低有 效位（ LSB）， D7為最高有效位（ MSB）。基準(zhǔn)電壓的中心值（ VREF （ +） +VREF（ ）） /2 應(yīng)接近于 VCC/2，其偏差值不應(yīng)該超過 。 （ 9） VCC（ 11 腳）、 GND（ 13 腳）：電源電壓輸入端。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20