【正文】 連續(xù)使用兩個月后應(yīng)對傳感器進行量程校準(zhǔn)，這種經(jīng)常性對傳感器的維護，無形中加大了工作人員的工作量，同時增加了報警器的維護成本。半導(dǎo)體氣敏傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩(wěn)定性(使用壽命)。因此，本設(shè)計采用半導(dǎo)體氣敏傳感器作為報警器氣體信息采集部分的核心。 煤氣泄露報警系統(tǒng)的整體設(shè)計方案本論文中的煤氣泄漏報警器以STC12C5A60S2單片機為控制核心，采用MQ2型電阻式半導(dǎo)體傳感器采集氣體信息。另外由于氣體傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應(yīng)越快，響應(yīng)時間和恢復(fù)時間就越快。為適應(yīng)家庭對可燃性易爆氣體安全性要求，設(shè)計的可燃性氣體報警儀應(yīng)不僅能在較寬的溫度范圍工作，而且應(yīng)具有顯示可煤氣體濃度、可接計算機進行現(xiàn)場遠測和實時控制等功能。系統(tǒng)使用STC12C5A60S2單片機，選用氣敏傳感器作為敏感元件，顯示電路，及報警裝置開發(fā)了可用于家庭或小型單位天煤氣泄漏報警器。氣敏傳感器是將現(xiàn)場氣體濃度非電信號轉(zhuǎn)化為電信號；轉(zhuǎn)換電路是將完成將氣體傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。在使用此裝置前，首先設(shè)置好報警的氣體濃度值，設(shè)置濃度可調(diào)，將裝置放置在煤氣容易泄漏的區(qū)域，當(dāng)煤氣或者其他煤氣泄漏的時候，空氣中氣體濃度超過設(shè)定值時，裝置會發(fā)出燈光及聲音的報警。硬件電路的設(shè)計首先必須了解各原件的性能指標(biāo)，工作原理，以及整體的電路連接。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S.，即25萬次每秒)，針對電機控制，強干擾場合。7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片8. 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)9. 看門狗（外部晶體12M以下時，復(fù)位腳可直接1K電阻到地）11. 外部掉電檢測電路: ，誤差為177。3%12. 時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為177。10% 以內(nèi))用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時鐘常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為： 單片機為：11MHz ～ 單片機為：8MHz ～12MHz，精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準(zhǔn)13. 共4個16位定時器兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器,16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器,再加上2路PCA模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器14. 3個時鐘輸出口，,15. 外部中斷I/O口7路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊，Power Down模式可由外部中斷喚醒，INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/,CCP0/(), CCP1/()16. PWM(2路）/ PCA（可編程計數(shù)器陣列,2路） 也可用來當(dāng)2路D/A使用 也可用來再實現(xiàn)2個定時器 也可用來再實現(xiàn)2個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持)17. A/D轉(zhuǎn)換, 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達250K/S(每秒鐘25萬次)18. 通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時器或PCA軟件實現(xiàn)多串口19. STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/()，TxD2/()20. 工作溫度范圍：40 ~ +85℃(工業(yè)級) / 0 ~ 75℃(商業(yè)級)：LQFP48, LQFP44, PDIP40, PLCC44, QFN40I/O口不夠時，可用2到3根普通I/O口線外接74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴展I/O口,還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口，或用雙CPU,三線通信，還多了串口。STC12C5A60S2單片機中包含中央處理器(CPU)、程序存儲器(Flash)、數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)、定時/計數(shù)器、UART串口、串口I/O接口、高速A/D轉(zhuǎn)換、SPI接口、PCA、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。 管腳說明VCC：供電電壓。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。/EA當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。X1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。X2：來自反向振蕩器的輸出。/EA為外部程序存儲器選擇信號，低電平有效。/EA—在本次設(shè)計中此引腳接高電平，所以按照它的功能特性它將從內(nèi)部程序存儲器讀取指令碼。本電路的時鐘電路采用芯片內(nèi)部的振蕩電路。晶振、電容C1 /C2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電感三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容CC2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定。對于89C51芯片來說，它內(nèi)置了ROM、EPROM、OTP ROM、Flash ROM，當(dāng)不使用外部存儲器（包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器）時，P0口可以作為通用的輸入/輸出端口（I/O）使用。輸出時，寫鎖存器脈沖CLK有效，輸出信號經(jīng)內(nèi)部總線至鎖寸器輸入端D至反相輸入端Q反至`多路開關(guān)至V2柵極至V2漏極到輸出端，P0口是漏極開路輸出，當(dāng)驅(qū)動拉電流負載時，需要外接上拉電阻，P0口帶有鎖存器，因此具有輸出鎖存器，因此具有輸出鎖存功能。沒有外部程序存儲器或雖然有外部數(shù)據(jù)存儲器，但容量不大于256字節(jié)，不需要高8位地址時（在這種情況下，不能通過數(shù)據(jù)地址寄存器DPTR讀寫外部數(shù)據(jù)存儲器），P2口可以作為I/O端口使用，這時，“控制”信號為“0”；作為輸入口前，同樣需要向鎖存器寫入“1”，使反向器輸出低電平。X1和X2分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。目前單片機已滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到?jīng)]有單片機足跡的領(lǐng)域。更不用說全自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了?？萍荚桨l(fā)達，智能化的東西就越多?！　?jù)統(tǒng)計，我國的單片機年需求量已達13億片，且以每年大約16%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。鑒于單片機應(yīng)用在我國才剛剛起步，有著廣闊的前景，足以讓我們確信培養(yǎng)單片機應(yīng)用人才，特別是工程技術(shù)中普及單片機知識有著極為重要的現(xiàn)實意義。包括電源電路，時鐘電路，復(fù)位電路，三者缺一不可。如下圖所示，圖中包含DC插口，開關(guān)，二極管，電容，電阻和發(fā)光二極管。各部分的作用：DC接口接直流電源，電壓5伏電解電容C2：濾低平。二極管D1：起保護作用，防止電源接反，使反相電壓不通過。發(fā)光二極管D2：指示燈作用。單片機的時鐘電路信號通常用兩張電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振）或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。如下圖，圖中電容器C15和C14 起穩(wěn)定振蕩頻率快速起振的作用，一般選用5—30pF 本設(shè)計選用22pF。 復(fù)位電路復(fù)位操作完成單片機片內(nèi)的初始化，是單片機從一種確定的狀態(tài)開始運行當(dāng)單片機的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)5ms以上的高電平時，單片機就完成了復(fù)位操作。因此要求單片機復(fù)位后能脫離復(fù)位狀態(tài)。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。常用的是上電且開關(guān)操作，如圖所示。但單片機已經(jīng)運行之中時，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。 傳感器電路 MQ2傳感器介紹半導(dǎo)體氣敏傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。MQ2/MQ2S氣敏傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，兩個用于提供加熱電流。 傳感器電路的連接圖3 7 傳感器電路圖電路采集的是電壓模擬信號，電路中的電感是用來給傳感器預(yù)熱，電路上方的比較器是電路采集的模擬信號轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號，傳遞給引腳2，放大器將采集的模擬信號放大通過3引腳輸出。本裝置設(shè)計只使用了1，3，4引腳，沒有用到2引腳，因為使用引腳2只能根據(jù)設(shè)定值報警卻不能顯示當(dāng)前的濃度，而3引腳通過圖下方的放大器將信號放大，采集的連續(xù)的模擬信號，而且裝置使用的是增強型51單片機，自身帶有A/D轉(zhuǎn)換，能確切的顯示出當(dāng)前氣體濃度值。由于RS232早期不是專為計算機通信設(shè)計的，因此有25針的D型連接器和9針的D型連接器，目前都采用的9針的，因此只介紹點9針D型連接器。RS232C除了通過它傳送數(shù)據(jù)外，還對雙方的互傳起協(xié)調(diào)作因此9根信號分為兩類：基本的數(shù)據(jù)基本的數(shù)據(jù)傳送引腳TXD數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，串行數(shù)據(jù)從該引腳發(fā)出。GND信號地線在串行通信中，最簡單的通訊只需要連接這3根線，在微機與微機之間，微機與單片機，單片機與單片機之間，多采用這種連接方式。只有軟件的驅(qū)動加上硬件的準(zhǔn)確才能實現(xiàn)裝置的功能。 主程序設(shè)計流程與編程C語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)。因此，使用C語言進行程序設(shè)計已成為軟件開發(fā)的一個主流。所以作為一個技術(shù)全面并涉足較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機開發(fā)人員最好能夠掌握基本的C語言編程。 主程序設(shè)計流程圖主程序流程圖如圖所示。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。STC12C5A60S2單片機對傳感器檢測的氣體濃度信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將濃度值與報警限設(shè)定值相比較，判斷是否報警。8 路電壓輸入型A/D ，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。STC12C5A60S2 系列單片機的ADC是逐次比較型ADC。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器具有速度高，功耗低等優(yōu)點。 _nop_()。 _nop_()。while (!(ADC_CONTR amp。 ADC_CONTR amp。 return ADC_RES。 ADC_RES = 0。Delay(2)。編程模式為SPI模式，、。 液晶模塊程序/*LCD_write_byte: 使用SPI接口寫數(shù)據(jù)到LCD*/void LCD_write_byte(unsigned char dt, unsigned char mand){ unsigned char i。 dc=mand。i8。0x80) sdin=1。 dt=dt1。 sclk=1。 sce=1。}/*諾基亞5110液晶LCD初始化 */void LCD_init(void){ res=0。res=1。//初始化Lcd,功能設(shè)定使用擴充指令 LCD_write_byte(0xC8,0)。 LCD_write_byte(0x13,0)。//使用基本指令 LCD_write_byte(0x0C,0)。// column LCD_write_byte(0x80 | X, 0)。 unsigned char k。 for(t=0。t++) { for(k=0。k++) { LCD_write_byte(0x00,1)。 LCD_set_XY(row*8, page)。 i8。 } LCD_set_XY(row*8, page+1)。 i16。 } }/*LCD_write_hanzi: 顯示16（寬）*16（高）輸入?yún)?shù)：c：顯示的漢字；