【正文】 可燃性氣體，降低自身的阻值，來增大電流，并且驅(qū)動蜂鳴器報警。該方案有一定的靈活性和可執(zhí)性，但是電路比較復(fù)雜，智能性差； 方案三，通過 51系列單片機(jī)作為主控單元，并且能夠通過傳感器把模擬信號通過 A/D信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且讀取和顯示出來。 綜合考慮，由于使用單片機(jī)設(shè)計靈活性更強(qiáng)、用途更寬廣，所以本設(shè)計采用方案三。軟件設(shè)計 部分主要是報警系統(tǒng) 控制程序和 LCD 顯示程序 。 系統(tǒng) 總體 框架 單片機(jī)控制系統(tǒng)由于系統(tǒng)對實時性、精確性和可靠性要求非常高，系統(tǒng)采用單片機(jī)作為現(xiàn)場控制器，完成對煤氣濃度信號采集、運算、控制 LCD顯示濃度數(shù)據(jù)。 圖 21 單片機(jī)控制系統(tǒng)組成 AT89C51 傳感器 濾波器 A/D 聲光報警 電源模塊 顯示 按鍵設(shè)置參數(shù) 7 3 系統(tǒng) 硬件 設(shè)計 硬件系統(tǒng)的電路包括主機(jī)單元的電路和功能實現(xiàn)系統(tǒng)模塊電路。功能實現(xiàn)系統(tǒng)模塊，由 A/D轉(zhuǎn)換電路、信號處理電 路、 液晶顯示模塊 、 聲光 報警電路 和傳感器 組成。 圖 31 系統(tǒng)整體原理圖 12345678REST9RXD/10TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17XTAL118XTAL019GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp313233343536373839VCC40U7 AT89S51REF+1ANLG IN2REF3GND4CS5DO6I/O CLK7VCC8U8 TLC549ID2 x 16 Liquid Crystal Display12345678910111213141516U6 TC16021 2 3 4 5 6 7 8 9R7 Res PackVCC12Y3XTALGNDC8 30P C9 30PGNDGNDVCCVCCP34P33P35P23P22P33VCCKEY1 SWPBKEY2 SWPBP22P23GNDVCCVCCGNDP34 P35 P36 P37P10P11P12P10 P11 P1210KR1310KR1410KR11D17 LED0D18 LED01KR101KR9P27Q3 2N39041KR15P27LS3 SpeakerVCCGND123456MQ1 Header 3X2GNDVCC1KR1210KR810UFC7VCCRESTS10 SWPBGND 8 主機(jī)單元電路 主機(jī)模塊是由主控芯片 AT89s5復(fù)位電路和 時鐘 電路構(gòu)成。復(fù)位電路防止系統(tǒng)死機(jī)，保證程序正常運行 ；時鐘電路產(chǎn)生時鐘周期驅(qū)動芯片 [5]。 圖 32 主機(jī)模塊總連接圖 AT89S51 單片機(jī) 本設(shè)計中的主芯片采用美國 ATMEL公司的 AT89S51。 12345678REST9RXD/10TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17XTAL118XTAL019GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp313233343536373839VCC40U7AT89S51REF+1ANLG IN2REF3GND4CS5DO6I/O CLK7VCC8U8TLC549ID2 x 16 Liquid Crystal Display1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16U6TC1602123456789R7Res PackVCC12Y3XTALGNDC830PC930PGNDGNDVCCVCCP34P33P35P23 P22P33 VCCKEY1SWPBKEY2SWPBP22P23GNDVCC VCCGNDP34P35P36P37P10 P11 P12P10P11P1210KR1310KR1410KR11D17LED0D18LED01KR101KR9P27Q32N39041KR15P27LS3SpeakerVCCGND123456MQ1Header 3X2GNDVCC1KR1210KR810UFC7VCCRESTS10SWPBGND 9 圖 33 89S51 各個引腳 控制器部分采用了 美國 ATMEL公司的 AT89S51單片機(jī)， AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K 的可編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051指令系統(tǒng)及引腳。 AT89S51 采用 40 引腳雙列直插封裝 (DIP) 形式， 內(nèi)部由 CPU， 4kB 的 ROM， 256 B 的 RAM， 2 個 16b 的定時／計數(shù)器 TO 和 T1， 4 個 8b 的 I/O端 [15]。 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 4k可反復(fù)擦寫 (1000次） ISP Flash ROM 32個雙向 I/O口 2個 16位可編程定時 /計數(shù)器 時鐘頻率 033MHz 全雙工 UART串行中斷口線 128x8bit內(nèi)部 RAM 6個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 三級程序加密鎖 看門狗（ WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 ISP字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 表 31 主要功能 表 特性 在本設(shè)計中， P0接 上拉電阻， 對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 主機(jī) AT89S51完成對煤氣濃度信號采集、運算、控制 LCD顯示濃度數(shù)據(jù) [4]。 10 圖 34 89S51 最小系統(tǒng) 復(fù)位電路 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，它將 使整個控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下，也就是單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運行。該觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機(jī)器周期的 S5P2,輸出的電平由復(fù)位電路采樣一次，然后得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。工作期間，按下S6， C5 放電 。幾個毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。本次設(shè)計用的是內(nèi)部時鐘方式：單片機(jī) AT89S51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，輸 入端為芯片引腳 XTAL0，輸出端為引腳 XTAL1；這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 圖 36 時鐘電路圖 12345678REST9RXD/10TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17XTAL118XTAL019GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp313233343536373839VCC40U2AT89S51REF+1ANLG IN2REF3GND4CS5DO6I/O CLK7VCC8U4TLC549ID2 x 16 Liquid Crystal Display1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16U1TC1602123456789R2Res PackVCC12Y1XTALGNDC130PC230PGNDGNDVCCVCCP34P33P35GNDP21 P22 P23 P24P33 VCCKEYSWPBS3SWPBS6SWPBS4SWPBP21P22P23GNDVCC VCCGNDP34P35P36P37P24P10 P11 P12P10P11P1210KR1010KR1110KR9D17LED0D18LED01KR81KR7P27Q32N39041KR12P27LS3SpeakerVCCGND123456MQ2Header 3X2GNDVCC1KR910KR210UFC5VCCRESTS6SWPB12345678REST9RXD/10TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17XTAL118XTAL019GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp313233343536373839VCC40U2AT89S51REF+1ANLG IN2REF3GND4CS5DO6I/O CLK7VCC8U4TLC549ID2 x 16 Liquid Crystal Display1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16U1TC1602123456789R2Res PackVCC12Y1XTALGNDC130PC230PGNDGNDVCCVCCP34P33P35GNDP21 P22 P23 P24P33 VCCKEYSWPBS3SWPBS6SWPBS4SWPBP21P22P23GNDVCC VCCGNDP34P35P36P37P24P10 P11 P12P10P11P1210KR1010KR1110KR9D17LED0D18LED01KR81KR7P27Q32N39041KR12P27LS3SpeakerVCCGND123456MQ2Header 3X2GNDVCC1KR910KR210UFC5VCCRESTS6SWPB 12 功能模塊部分 該部分中主要由數(shù)據(jù)采集模塊、 液晶顯示模塊 、 信號處理模塊 和 聲光報警模塊。人機(jī)對話方面，可以通過鍵盤來調(diào)節(jié)設(shè)置值，并且查看現(xiàn)場測試值 [10]。具有 4MHz 片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長 17μ s， TLC549 為 40 000 次 /s。 ，典型功耗值為 6mW。 TLC549引腳介紹如圖 37所示。 圖 38 工作時序圖 13 TLC549有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘與 I/O CLOCK是獨立工作的，無須特殊的速度或相位匹配。 當(dāng) CS 為高時，數(shù)