【正文】 備注 Tao 使用溫度 10℃－＋50℃ Tas 儲存溫度 20℃－＋70℃ RＨ 相對濕度小 95％ RＨ O2 氧氣濃度 21％(標準條件) 氧氣濃度會影響靈敏度特性 最小值大于２％ 符號 參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù) 備注 R 敏感體表面電阻 2KΩ20KΩ (2022ppm C3H8 ) 適用范圍： 30010000ppm 甲烷，丙烷，丁烷，氫氣 α (R1000ppm/ R500ppm H2) 濃度斜率 ≤ 標準工作條件 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。我們建議您用 1000ppm 異丁烷或氫氣校準傳感器。由于實驗條件有限無法進行此校準過程。其中分辨率就是指 A/D 轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的位數(shù)或 BCD 碼的位數(shù)。82如果用百分數(shù)表示分辨率，則分辨率為 （31）%%10218 ????nBCD 碼輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器一般用位數(shù)表示分辨率，用百分數(shù)表示分辨率時，分辨率為 （32）??換而言之，分辨率就是 A/D 轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的最小電壓。同樣的 5V 電壓，若采用 12 位 ADC，則它能分辨的本科生課程設(shè)計（論文）14最小電壓為 5000Mv/4096≈1mV。其中 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間是指完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間，即從輸入啟動轉(zhuǎn)換信號開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束所用的全部時間。通常轉(zhuǎn)換速度越快越好，特別是對動態(tài)信號采集。ADC0809 的主要特性1）分辨率為 8 位2）最大不可調(diào)誤差小于177。根據(jù)其性能指標，考慮到系統(tǒng)的精度同時考慮價格成本原因我們這次選用了 ADC0809 轉(zhuǎn)換器,它是一種高精度、低噪聲、低漂移和低價格的 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。它由一個 8 路模擬開關(guān)、一個地址鎖存譯碼器、一個 A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。三態(tài)輸出鎖本科生課程設(shè)計（論文）15器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時,才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。并非所有的地址都被定義,從 80HFFH 共 128 個字節(jié)只有一部分被定義,還有相當(dāng)一部分沒有定義,對沒有定義的單元讀寫將是無效的,讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。本科生課程設(shè)計（論文）16第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 硬件實現(xiàn)功能綜述儀器由甲烷氣體敏感元件、A/D 轉(zhuǎn)換電路、顯示電路及報警開關(guān)控制電路等組成。甲烷氣體敏感元件是采用熱催化原理探頭，加熱器電壓（VH）和測試電壓（VC） 。VC 是用于測定與傳感器串聯(lián)的負載電阻（RL）上的電壓（VRL） 。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC 和 VH 可共用同一個電源電路，測量電橋輸出與甲烷濃度成比例的信號電壓。聲光報警電路由蜂鳴器，發(fā)光二極管和驅(qū)動電路構(gòu)成。 硬件系統(tǒng)單元模塊調(diào)試硬件電路的調(diào)試部分是整個項目的最后也是最繁瑣的部分，我們將其分為檢測和調(diào)試兩個部分來進行。在檢測調(diào)試的過程中遇到了很多問題，我們主要通過以下幾點對硬件電路進行細致的檢測：1）檢測 protus 仿真原理圖，重要器件的鏈接是否有問題。3）由于采用傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)方法洗版難免會出現(xiàn)斷路斷路情況，用萬用表依次檢測。本科生課程設(shè)計（論文）17圖 調(diào)試的結(jié)構(gòu)圖硬件調(diào)試結(jié)構(gòu)圖最小系統(tǒng)電路信號采集電路聲光報警電路開關(guān)控制電路串口通信電路顯示電路以下為幾種經(jīng)常面臨的故障問題：1）排除邏輯故障這類故障往往是由設(shè)計和加工制板過程中工藝性錯誤所造成的。排除的方法是首先將洗出的印制板跟原理圖認真對照，看兩者是否一致。必要還可以利用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯時間?？梢圆扇z查元器件與設(shè)計要求的型號、規(guī)格以及安裝是否一致。3）排除電源故障在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊的損壞。若有高壓，聯(lián)機仿真器調(diào)試時，將會損壞仿真器等，有時會使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊因發(fā)熱而損壞。以下為本次設(shè)計調(diào)試過程中遇到的問題以及解決方法：1） 檢測單片機是否正常工作時，編寫一死循環(huán)程序使 P1=0，檢測P1 口輸出是否為低電平，結(jié)果發(fā)現(xiàn) P1 口輸出全部為高電平，說明單片機未能正常工作，檢查完鏈接電路后發(fā)現(xiàn)沒有任何問題，用示波器檢測時鐘電路輸出發(fā)現(xiàn)未能輸出矩形波，因此更換了晶振再檢測，P1 端口輸出全部為低電平，單片機正常工作。檢查電路與原理圖一致，最后查閱 MQ5 資料連接圖發(fā)現(xiàn)其中一個管教鏈接有誤，導(dǎo)致未能正常采集到理想的電壓信號3） A/D 轉(zhuǎn)換電路檢測時，用電源箱給 26 號管教供 — 電壓觀察 LCD1602 上的顯示值是否跟計算值相同，發(fā)現(xiàn)不相同電路檢測主要出現(xiàn)兩個問題 ： 洗電路板時出現(xiàn)了斷路情況 鏈接的時候輸出端口參照 ADC0808 鏈接導(dǎo)致輸出的八位數(shù)字量高地位顛倒。更換部分元器件也因此增加了實驗的成本，,為了節(jié)約成本我們更換為 ADC0809，這對于以后工廠生產(chǎn)是要特別應(yīng)該注意的問題。5） 液晶顯示部分開始一片黑并不顯示，通過調(diào)節(jié)變位器阻值大小改變對比度。空氣中的氣體、粉塵顆粒會對實驗結(jié)果造成很大的影響，最佳的理想實驗條件是在 1000ppm 的氫氣環(huán)境下調(diào)試 RO初始值，改變甲烷濃度進行精確標定?？紤]到采集的是電壓信號，電壓信號會隨著傳輸距離的增加因為導(dǎo)線損耗兒導(dǎo)致信號不準確，所以在實際排版的時候盡量減少分壓采集電路與 ADC0809 之間的距離。2）報警電路由 PNP 三極管、蜂鳴器、LED 和限流電阻組成，由單片機兩個I/0 口控制聲報警方式和光報警方式，實際應(yīng)用時，可以通過軟件設(shè)置選擇其中一種報警方式，也可以兩種都選擇。當(dāng)單片機 I/O 口信號為低電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警聲音，發(fā)光二極管則給出光指示信號，其中，R6, R7 和 R8 均為限流電阻。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此他才不能顯示圖形，微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。LCD1602 液晶顯示器采用標準的 16 腳接口，其中：第 1 腳：VSS 為電源地；第 2 腳：VDD 接 5V 電源正極；本科生課程設(shè)計（論文）22第 3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）；第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器；第 5 腳：RW 為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作；第 6 腳：E(或 EN)端為使能(enable)端；第 7～14 腳：D0～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端；第 15～16 腳：空腳或背燈電源。其中 RS232C 標準是 20 世紀 60 年代為了利用電話網(wǎng)絡(luò)作為媒介，通過調(diào)制解調(diào)器把不同距離范圍內(nèi)的設(shè)備相互連接在一起而制定的。此 RS232 標準接口的設(shè)備采用一中簡化的 9 針D 型接頭。RS232 標準有兩個地：一個是直接連接到系統(tǒng)的屏蔽罩上的機殼地，在將兩個設(shè)備的地連接起來時應(yīng)保證這種連接對設(shè)備是安全的；另一個是其他信號提供公共參考點的信號地，信號地在使用過程中必須連接在一起。如上圖單片機的數(shù)據(jù)輸出端口 TXD 連接到 MAX232 第一組收發(fā)器的輸入端口T1 IN，用于向 PC 發(fā)送數(shù)據(jù)。本科生課程設(shè)計（論文）23PC 的串行數(shù)據(jù)輸入端口 RX IN 連接到 MAX232 第一組收發(fā)器的輸出端口 T1 OUT，用于接收單片機發(fā)送的串行數(shù)據(jù)，PC 的串行數(shù)據(jù)輸出端口 TX OUT 連接到MAX232 第一組的收發(fā)器數(shù)據(jù)輸入端口 R1 IN，用于向單片機發(fā)送串行數(shù)據(jù)。該設(shè)計還具有顯示報警參數(shù)和動態(tài)顯示節(jié)能功能，并能方便地觀測瓦斯含量。以下對它的組成結(jié)構(gòu)和工作原理進行介紹、并對其電路進行分析。從更大的方面說，可以在保證安全生產(chǎn)的前提下，提高安全投入水平的同時，使安全投入所帶來的效益超過安全投入所發(fā)生的成本，樹立一種科學(xué)的安全發(fā)展觀。(2) 各部分元器件的選擇。(3) 各個子系統(tǒng)的電路設(shè)計。各子系統(tǒng)采用AT89C52單片機來作為控制部件，協(xié)調(diào)各部分完成規(guī)定的任務(wù)，按照各部分的要求設(shè)計好電路圖，最后將各部分連在一起形成一個整體。到此我的畢業(yè)設(shè)計也快要接近尾聲了，雖然本次設(shè)計相當(dāng)于只是完成了煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計，但是對我個人來說也是一次相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，設(shè)計完之后感覺自己的思維方式更加完善，考慮問題的方法也在不知不覺中有了很大的提