【正文】 號 參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù) 備注 R敏感體表面電阻 2KΩ20KΩ (2000ppm C3H8 ) 適用范圍： 30010000ppm 甲烷，丙烷，丁烷，氫氣 α (R1000ppm/ R500ppm H2) 濃度斜率 ≤ 標(biāo)準(zhǔn)工作條件 溫度20℃177。 相對濕度： 65％177。 預(yù)熱時間 不少于48小時 敏感體功耗（Ps）值可用下式計算： 傳感器電阻（Rs），可用下式計算： Ps=Vc2Rs/(Rs+RL)2 Rs=(Vc/VRL1)RL D.靈敏度調(diào)整： MQ5型氣敏元件對不同種類，不同濃度的氣體有不同的電阻值。 第二章 系統(tǒng)功能介紹1單片機(jī)AT89S51經(jīng)綜合分析選用單片機(jī)AT89S51適合。片內(nèi)的存儲器允許在線重新編程或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。在眾多的51系列單片機(jī)中，要算ATMEL公司的AT89S51更實用，因為它不僅和MCU51系列單片機(jī)指令、管腳完全兼容，而且它將通用CPU和在線可編程Flash集成在一個芯片上。 AT89S51的引腳說明AT89S51是一個低功耗高性能單片機(jī)，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89S51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。圖21 AT89S51引腳圖VCC(40腳)：供電電壓。當(dāng)P1口的管腳第一次寫“1”時，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口(21腳～28腳)：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口(10腳～17腳)：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST（9腳）：復(fù)位輸入。 ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。/EA/VPP（31腳）：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H FFFFH），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）。XTAL2（18腳）：來自反向振蕩器的輸出。其擴(kuò)展方法為根據(jù)需要在串行口上外接1個或多個移位寄存器?！玃3：（RXD）（TXD）用于I/O口的擴(kuò)展所以很顯然我們要對單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展I/O口，下圖所示為用串行口擴(kuò)展I/O口的電路： RXD TXD 單片機(jī)DSADSB 74LS164CPQ0 Q7圖22 I/O口擴(kuò)展電路其中芯片74LS164為帶清零端的串行輸入/并行輸出移位寄存器（8位），其管腳圖和功能表如下圖23 74LS164的管腳圖表22 74LS164功能表 輸 入 輸 出CLK A B— L ⅩⅩ Ⅹ L L L H L Ⅹ Ⅹ QA0 QB0 QH0 H↑ H H H QAn QGn H ↑ L Ⅹ L QAn QGn H ↑ Ⅹ L L QAn QGnH=高電平 L=低電平 Ⅹ=任意 ↑=電平上升在使用時將A,B并接作為數(shù)據(jù)的串行輸人端,CLK作為時鐘端。再將下一位數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，在CLK端產(chǎn)生下一上升沿，則下一位數(shù)據(jù)移至次低位QB,其余位順次從低位到高位移動，這種時序符合串行器件特性，即把164當(dāng)成一典型串行外設(shè)，可以用普通I/O口模擬其時序?qū)?shù)據(jù)移入。 MQ5的結(jié)構(gòu)外形MQ5氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖31所示，由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。 結(jié)構(gòu) 外形圖31 MQ5的結(jié)構(gòu)和外形其中部件材料1氣體敏感層二氧化錫2電極金（Au）3測量電極引線鉑（Pt）4加熱器鎳鉻合金（Ni—Cr）5陶瓷管三氧化二鋁6防爆網(wǎng)100目雙層不銹鋼(SUB316)7卡環(huán)鍍鎳銅材（Ni—Cu）8基座膠木9針狀管腳鍍鎳銅材（Ni—Cu） MQ5標(biāo)準(zhǔn)工作條件MQ5的標(biāo)準(zhǔn)工作條件見表31：表31 MQ4的標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Vc回路電壓≤15VAc or DcVH加熱電壓177。3Ω室溫PH加熱功耗≤900mw MQ5的環(huán)境條件MQ5的環(huán)境條件見表32：表32 MQ5的環(huán)境條件符號參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Tao使用溫度10℃50℃Tas儲存溫度20℃70℃RH相對濕度小于 95%RHO2氧氣濃度21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)氧氣濃度會影響靈敏度最小值大于2% MQ5的測試電路及靈敏度調(diào)節(jié)（1）測試電路我們設(shè)計的MQ5測試電路如圖32所示，其中可調(diào)節(jié)電阻R3是用來調(diào)整傳感器的靈敏度的。具體的靈敏度特性見表33及圖33表33 MQ5的靈敏度特性符號參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)備注Rs敏感體表面電阻10—60（5000ppmCH4）適用范圍：300—10000ppm甲烷，天然氣а(1000ppm/5000ppmCH4)濃度斜率≤標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度：20℃177。相對濕度：65%177。預(yù)熱時間不少于24小時圖33 MQ5型氣敏元件的靈敏度特性 其中：溫度為20℃、相對濕度為65%、氧氣濃度為21% RL=20kΩ Rs是指元件在不同氣體，不同濃度下的電阻值。 由上可得MQ5型氣敏元件對不同種類，不同濃度的氣體有不同的電阻值。在這里我們用5000ppm甲烷校準(zhǔn)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。在調(diào)節(jié)確定MQ5的可調(diào)負(fù)載電阻值時，以空氣中甲烷濃度值為5000ppm時作為校準(zhǔn)，此時觀察顯示部分電路，又因為要求顯示的瓦斯?jié)舛染纫髢?yōu)于5%，即準(zhǔn)確顯示的范圍為5000ppm（15%）也就是4750ppm～5250ppm的范圍內(nèi)，若不在該范圍內(nèi)則說明甲烷傳感器的靈敏度不夠高，需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。我們調(diào)節(jié)RL使顯示的瓦斯?jié)舛戎当M可能與實際相符合。校準(zhǔn)后的傳感器就可以用來監(jiān)測實際中各個不同的瓦斯?jié)舛攘恕?腳：STATUS，工作狀態(tài)輸出端。3腳：POL，極性輸出端。4腳：OR，超量程輸出端。 5～16腳：12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出端。 18腳：，低8位數(shù)據(jù)輸出選通端，低電平有效。 20腳：/，片選端，低電平有效，并同時配合21腳MODE信號工作。低電平時轉(zhuǎn)換器為直接輸出方式，此時可在片選和字節(jié)使能的控制下直接讀取數(shù)據(jù)；高電平脈沖時轉(zhuǎn)換器處于UART方式，并在輸出兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)后返回到直接輸出方式。 223腳：OSCIN、OSCOUT，時鐘輸入、輸出端。 25腳：BUFOUT，時鐘緩沖器輸出端。高電平時，每經(jīng)8192個時鐘完成一次轉(zhuǎn)換；低電平時，轉(zhuǎn)換器將立即結(jié)束消除積分階段并跳至自動調(diào)零階段，從而縮短了消除積分階段，提高了轉(zhuǎn)換速度。 240腳：V、V+，電源負(fù)與電源正端。 30腳：BUF，緩沖放大器輸出端，接積分電阻。 32腳：INT，積分器輸出端，接積分電容。 335腳：INLO、INHI，差分輸入低端與高端。 A/D轉(zhuǎn)換部分電路A/D轉(zhuǎn)換部分電路是由A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109構(gòu)成的，其主要作用是將氣體傳感器MQ4所得到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量（該模擬電壓信號與瓦斯氣體的體積分?jǐn)?shù)相對應(yīng)），便于輸入到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。我們需要將該模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，只有這樣才能經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行處理。ICL7109為12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)可分為低8位和高4位分時傳送給單片機(jī)，由我們的電路圖我們可以看出工作方式選擇端MODE我們直接接地了，也就是說現(xiàn)在轉(zhuǎn)換器的工作方式為直接輸出方式，在該工作方式下我們可以在片選和字節(jié)使能的控制下直接讀取數(shù)據(jù)。具體的數(shù)據(jù)傳輸過程是由7109的片選及低8位數(shù)據(jù)輸出選通端（低電平有效）和高4位數(shù)據(jù)輸出選通端（也是低電平有效）配合來完成，同時也兼作極性位、溢出位選通端（主要用于判斷傳輸數(shù)據(jù)的正誤），我們將，（也就是說此時7109被選中可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸）。數(shù)碼管的工作原理如下：數(shù)碼管由8個LED發(fā)光二極管組成，外形如圖33所示。當(dāng)發(fā)光二極管正向?qū)〞r，借著點亮每一段的LED就可以顯示出數(shù)字。下圖是八段數(shù)碼管的引腳：圖51 LED引腳圖各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下表：表51 段碼位與顯示位對應(yīng)關(guān)系表段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba字型和對應(yīng)的共陰極段碼如下表： DEC 47H查出顯示碼送P2口并調(diào)用顯示延時2ms選通個位,顯示碼表地址送DPTR從70H取出顯示碼送累加器A顯示延時計數(shù)器47H等0么？ DEC 47H查出顯示碼送P2口并調(diào)用顯示延時2ms選通個位,顯示碼表地址送DPTR從70H取出顯示碼送累加器A顯示延時計數(shù)器47H等0么？表52 十六進(jìn)制數(shù)及空白字符與P的顯示段碼字型共陰極段碼字型共陰極段碼03FH96FH106HA77H25BHB7CH34FHC39H466HD5EH56DHE79H67DHF71H707H空白00H87FHP73H注：（1）本表所列各字符的顯示段碼均為小數(shù)點不亮的情況； （2）空白字符即沒有任何顯示 數(shù)據(jù)顯示部分電路在顯示器件的選擇中我們采用了數(shù)碼管進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)。由于此次顯示電路是為了顯示瓦斯?jié)舛戎?