可燃?xì)怏w自動通斷裝置畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p>　　本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)</p><p>　　題目:可燃?xì)怏w自動通斷裝置</p><p>　　教學(xué)單位 ______電信學(xué)院_______</p><p>　　姓 名 ________________</p><p>　　學(xué) 號 _ ____</p><p>　　年

2、 級 ______________</p><p>　　專 業(yè) ______自動化________</p><p>　　指導(dǎo)教師 ___ </p><p>　　職 稱 ___ </p><p><b>　　年 月日</b></p><p><

3、;b>　　摘要</b></p><p>　　隨著國家的西氣東輸工程的實(shí)施，現(xiàn)在越來越多家庭和工廠使用天然氣作為能源；包括城市公交出租也采用天然氣來代替汽油來降低運(yùn)營成本。但是天然氣一旦泄露在一定的濃度下，非常容易造成火災(zāi)或者爆炸事故。威脅用戶人身安全，造成經(jīng)濟(jì)損失。從安全方面考慮，設(shè)計(jì)一個(gè)低成本和安全可靠的天然氣自動通斷報(bào)警裝置是很必要的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)就是

4、針對利用單片機(jī)和傳感器作為系統(tǒng)主要部分，來進(jìn)行天然氣（烷類氣體）的檢測，一旦發(fā)生氣體濃度，可以進(jìn)行警報(bào)和即時(shí)處理。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要采用MQ2可燃?xì)怏w傳感器進(jìn)行現(xiàn)場檢測，將傳感器采集信號送到單片機(jī)進(jìn)行信號采集、處理、顯示、警報(bào)、關(guān)閉供氣閥門、排風(fēng)等工作。采用的單片機(jī)為STC89C52，可靠性和性價(jià)比都很高，一旦現(xiàn)場氣體超過設(shè)計(jì)的警戒閥值，系統(tǒng)就會按照設(shè)定，自動進(jìn)行安全性處理，也能提供警報(bào)，供用戶和操

5、作人員進(jìn)行及時(shí)有效的處理。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、成本低廉的特點(diǎn)，因此具有很廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 可燃?xì)怏w 氣體傳感器 單片機(jī) 報(bào)警器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the nation's west-east gas transmission proje

6、ct implementation, and now more and morehomes and factories use natural gas as an energy source; including the taxi and bus of city using natural gas instead of gasoline to reduce operating costs. However,once the natura

7、l gas leak at a certain concentration, very likely to cause fire orexplosion. Threaten the personal safety of users, resulting in economic losses. From safety into consideration, design a low cost and reliable natural ga

8、s to be au</p><p>　　This design is using single-chip microcomputer and sensor for the main part of a system, to natural gas (Silane kind of gas) testing, once produce gas concentration, alarm and real-time p

9、rocessing..</p><p>　　This design mainly USES the MQ2 flammable gas sensor for the field detection, will send a signal to sensors to collect MCU signal acquisition, processing, display and alarm, close the ga

10、s supply and exhaust valves, etc. The single-chip for STC89C52, reliability and performance to price ratio are very high, once the scene gas more than the threat valve design value, the system will according to set, auto

11、matic security processing, also can provide alert, for the user and operating personnel timely</p><p>　　Keywords: combustible gas；gas sensor；single chip microcomputer；divulging alarm</p><p><

12、b>　　目錄</b></p><p><b>　?。壕w論</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)目的和來源.....................................................................................................</p><p>　

13、　1.2設(shè)計(jì)計(jì)劃.....................................................................................................</p><p>　　第二章 方案的選擇和確定</p><p>　　2.1 渦輪流量傳感器方案........................................

14、....................................</p><p>　　2.1.1 方案簡述............................................................................</p><p>　　2.1.2 渦輪傳感器方案元件及成本..................................

15、..........................................</p><p>　　2.2.2 可燃?xì)怏w傳感器方案元件及成本.............................................................</p><p>　　2.3 方案的確定..........................................

16、..................................</p><p>　　2.4 制定詳細(xì)方案............................................................................</p><p>　　2.5設(shè)計(jì)主要完成的任務(wù)..........................................

17、..................................</p><p><b>　　第三章 硬件電路</b></p><p>　　3.1 STC89C52最小系統(tǒng)............................................................................</p><p>

18、　　3.2 氣體傳感器電路............................................................................</p><p>　　3.3 1602LCD電路............................................................................</p><p&g

19、t;　　3.4 聲光報(bào)警電路............................................................................</p><p>　　3.6 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC0809............................................................................</p>&l

20、t;p>　　3.7 獨(dú)立按鍵控制電路............................................................................</p><p>　　第四章 天然氣自動通斷裝置程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 程序編寫和調(diào)試工具...............................................

21、.............................</p><p>　　4.2 系統(tǒng)程序框圖............................................................................</p><p>　　設(shè)計(jì)結(jié)論.......................................................

22、.....................</p><p>　　致謝............................................................................</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)...........................

23、.................................................</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)目的和來源</p><p>　　隨著我國燃?xì)獾淖兏锛拔鳉鈻|輸工程的進(jìn)行，煤氣或天然氣已成為多數(shù)家庭的燃料。這些氣體燃料，比如液化石油氣、天然氣、煤氣等這些氣體主要含有烷類、烴

24、類、烯類、醇類、苯類以及一氧化碳、氫等成分，是易燃、易爆、有毒、有害的氣體?？扇?xì)怏w的特點(diǎn)是易流動、易燃燒，在常溫下是氣體，但是在生產(chǎn)、輸送、貯存和使用這些氣體的過程中，我們常常采用的是一種高壓的方式，使這些氣體液化，達(dá)到縮小體積的目的，但是如在使用這樣的高壓設(shè)備時(shí)違反操作規(guī)程或設(shè)備密封質(zhì)量不好，都有可能發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏的現(xiàn)象。更危險(xiǎn)的是，當(dāng)可燃?xì)怏w和空氣混合到一定比例的時(shí)候，會因?yàn)楹苌俚幕鸹ň彤a(chǎn)生劇烈的化合反應(yīng)，導(dǎo)致火災(zāi)甚至爆炸，對人

25、生和財(cái)產(chǎn)安全，造成很大的威脅。所以在這些可燃?xì)怏w達(dá)到危險(xiǎn)濃度之前，我們需要一個(gè)有效的手段，提早發(fā)現(xiàn)問題并能自動排除問題，達(dá)到保護(hù)人身財(cái)產(chǎn)安全的目的。</p><p>　　首先是家用，現(xiàn)代社會，生活節(jié)奏很快，白天常常家里沒有任何人，如果在房主不在的情況下，發(fā)生了燃?xì)庑孤┗蛘呋馂?zāi)情況下，將是十分危險(xiǎn)的，而天然氣自動通斷裝置，不光能檢測出天然氣及各種燃?xì)獾男孤茏詣油ㄟ^關(guān)閉總閥，自動通風(fēng)，并給出警報(bào)。排除危險(xiǎn)。保護(hù)

26、用戶的財(cái)產(chǎn)安全。而近些年的因?yàn)槿細(xì)庑孤┰斐傻氖鹿剩絹碓蕉?，僅百度搜索“燃?xì)?爆炸”關(guān)鍵詞的結(jié)果就有430萬條，所以，一個(gè)低成本安全有效的燃?xì)庾詣油〝嘌b置正是時(shí)下之需，方便我們更安全的使用天然氣。</p><p>　　在安全生產(chǎn)方面，我們都知道，中國的煤礦事故頻發(fā)，很多安全事故就是因?yàn)橥咚節(jié)舛群芨?，造成的爆炸，?jù)權(quán)威數(shù)據(jù)，2011年的煤礦死亡人數(shù)就有2000人，造成的經(jīng)濟(jì)損失，更是無法直接統(tǒng)計(jì)，例如2005年9月

27、5日，山西省大同礦業(yè)集團(tuán)公司永定莊煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，死亡31人。同年的9月27日，貴州省水城礦務(wù)局木沖溝煤礦發(fā)生特大惡性瓦斯爆炸事故，162人死亡。這些都是血一樣的教訓(xùn)。而有效的檢測手段，可能就能讓這樣的惡性事故減少。在很多工廠里，現(xiàn)在也用天然氣取代了傳統(tǒng)的能源，作為生產(chǎn)用主要能源，以降低生產(chǎn)成本，所以，這些工廠的用氣安全形勢也很嚴(yán)峻。</p><p>　　由此可見天然氣自動通斷裝置無論是在人們的日常生活

28、中，還是在工廠生產(chǎn)過程中，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測量周圍環(huán)境中的天然氣體，有毒有害氣體泄露，對保護(hù)人民的身體健康和財(cái)產(chǎn)安全有重要意義。在家庭，工廠，氣站等地方，一款性價(jià)比高，安全穩(wěn)定的檢測通斷裝置，就變得十分必要了。</p><p>　　單片機(jī)以其穩(wěn)定，小巧的特點(diǎn)，應(yīng)用在現(xiàn)代生活的方方面面，因?yàn)閱纹瑱C(jī)可以在簡單報(bào)警的功能下，提供各種更加智能化的功能，所以，采用單片機(jī)的設(shè)計(jì)，對裝置的功能多樣性，智能化，提供了有力的保障。<

29、;/p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)計(jì)劃</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間和工作的協(xié)調(diào)很重點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)計(jì)劃非常重要，所以我們根據(jù)設(shè)計(jì)要求，指定了分組和設(shè)計(jì)計(jì)劃，分工我主要負(fù)責(zé)硬件電路部分，計(jì)劃按照時(shí)間如下表：</p><p>　　第二章 方案的選擇和確定</p><p>　　2.1 渦輪流量傳感器方案</p&

30、gt;<p>　　2.1.1 方案簡述</p><p>　　天然氣自動通斷裝置的傳感器方案，是利用渦輪傳感器和雙金屬片構(gòu)成的傳感器系統(tǒng)，采用51系列單片機(jī)作為主控芯片，因?yàn)闇u輪流量傳感器的加入，可以測取天然氣的實(shí)時(shí)流量，在天然氣使用的實(shí)時(shí)，可以測出用氣量，所以，在功能擴(kuò)展上，可以有更多的選擇。渦輪傳感器得到實(shí)時(shí)的流量信息，如果渦輪傳感器有流量，而雙金屬片因?yàn)橛惺軣嶙冃危ㄩ_關(guān)，常閉或者常開）認(rèn)為燃?xì)庑?/p>

31、漏，電磁閥自動閉合，閉合后仍然有流量信息，給出警報(bào)。</p><p>　　由于渦輪流量傳感器的加入，我們得到的信息有用氣量，所以在軟件的功能設(shè)計(jì)上，引入用氣量的檢測，得到天然氣的用氣量，甚至通過單片機(jī)設(shè)置警戒值，來提醒每月用氣額度，提醒節(jié)約的意識。更加入了網(wǎng)卡芯片，將數(shù)據(jù)通過協(xié)議上傳，實(shí)時(shí)監(jiān)測，遠(yuǎn)程報(bào)警，遠(yuǎn)程抄表。三位一體。</p><p>　　圖2.11流量傳感器設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖</

32、p><p>　　2.1.2 渦輪傳感器方案元件及成本</p><p>　　方案采用氣體渦輪流量傳感器作為主傳感器，主要元件有MCU 89C52 渦輪傳感器、雙金屬片、EN28J60網(wǎng)卡模塊、1602液晶顯示模塊、電磁氣閥，排風(fēng)扇等</p><p>　　成本方面主要集中在網(wǎng)卡和渦輪氣流傳感器，渦輪流量傳感器主要針對氣體的，所以一般這樣的傳感器專業(yè)性強(qiáng)，成品度很高，價(jià)位最低

33、的精度不高的，都要在人民幣200以上。在網(wǎng)卡模塊，因?yàn)?1系列能穩(wěn)定驅(qū)動的網(wǎng)卡芯片，比較少，也不是很主流，采用的都是貼片設(shè)計(jì)，所以在網(wǎng)卡方面，選取的余地比較小，采用的EN28J60模塊算是比較低廉的，大約在30元上下。電磁氣閥和排風(fēng)扇方面，電磁氣閥其實(shí)大多數(shù)采用的就是繼電器結(jié)構(gòu)，排風(fēng)扇開關(guān)可以用串聯(lián)繼電器的方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對排風(fēng)扇的控制，所以在設(shè)計(jì)的過程中，去用5V驅(qū)動的繼電器加指示燈替代。1602和單片機(jī)是必須采用的，所以不納入成本的考

34、慮范圍。</p><p>　　設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是功能全面，可以實(shí)現(xiàn)的功能更多，智能化程度更高，但是硬件成本比較高昂，單片機(jī)資源也有限，需要擴(kuò)展，難度也比較高，配套的系統(tǒng)也開發(fā)成本也很高。</p><p>　　2.2 可燃?xì)怏w傳感器方案</p><p><b>　　2.2.1方案簡述</b></p><p>　　方案采用燃?xì)鉂舛?/p>

35、傳感器作為傳感器用來檢測天然氣是否泄漏，主控制器仍然一旦泄漏且泄漏濃度超預(yù)定閥值，電磁閥閉合，關(guān)閉天然氣總閥，排風(fēng)扇自動打開工作，此時(shí)單片機(jī)仍然監(jiān)測天然氣泄漏濃度，如果濃度依然超過閥值，單片機(jī)控制聲光電路，發(fā)出聲音和燈光警報(bào)，或者同時(shí)通過網(wǎng)卡發(fā)出警示（可選）提示人工干預(yù)泄漏。按鍵控制，在平時(shí)的使用中，設(shè)計(jì)有4個(gè)按鍵，分別控制氣閥的開關(guān)和通風(fēng)扇的開關(guān)。</p><p>　　圖2.21 燃?xì)鈧鞲衅鞣桨赶到y(tǒng)框圖<

36、/p><p>　　2.2.2 可燃?xì)怏w傳感器方案元件及成本</p><p>　　采用可燃?xì)怏w傳感器的方案，主要的元件構(gòu)成，主控制器，STC89C52、可燃?xì)怏w傳感器、1602液晶顯示模塊、聲光報(bào)警模塊主要由發(fā)光設(shè)備和蜂鳴器構(gòu)成。電磁氣閥和排風(fēng)扇方面，電磁氣閥其實(shí)大多數(shù)采用的就是繼電器結(jié)構(gòu)，排風(fēng)扇開關(guān)可以用串聯(lián)繼電器的方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對排風(fēng)扇的控制，所以設(shè)計(jì)仍然采用的是5V繼電器和指示燈來替代電磁

37、閥和排風(fēng)扇?？蛇xEN28J60網(wǎng)絡(luò)模塊，提供濃度信息和危險(xiǎn)狀態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。</p><p>　　成本非常低廉，可燃?xì)怏w傳感器選型豐富，價(jià)格便宜，模電轉(zhuǎn)換芯片選型也很豐富，價(jià)格也比較低。優(yōu)點(diǎn)簡單穩(wěn)定，但在功能性上，相比方案一，簡單很多。</p><p><b>　　2.3 方案的確定</b></p><p>　　綜合成本和研發(fā)的時(shí)間精力綜合考慮，

38、最后選擇粗略的方案是方案二，采用的是可燃?xì)怏w傳感器作為判斷的主傳感器。方案一中，用89C52作為主控，系統(tǒng)資源很吃緊，網(wǎng)絡(luò)模塊的協(xié)議精簡后（僅采用UDP協(xié)議）2K的內(nèi)存就需要擴(kuò)展，RAM空間也比較小，雖然沒完全放棄，但不作為主要的部分。第二就是成本，渦輪氣體傳感器成本很高昂，大多是設(shè)計(jì)的商業(yè)型傳感器一般用于工業(yè)控制領(lǐng)域，通過改裝用戶原有燃?xì)獗?，雖然在設(shè)計(jì)上可行現(xiàn)實(shí)又不可行（用戶或者第三方無法私自改動計(jì)費(fèi)系統(tǒng)），設(shè)計(jì)本來要滿足的是家用，一

39、旦加入渦輪傳感器之后，成本是方案二的數(shù)倍，一般的家庭不會承擔(dān)這樣的費(fèi)用，而作為安全性為主要目的的設(shè)計(jì)，如果因?yàn)槌杀締栴}，使推廣上打折扣的話，是非常不明智的。而采用方案二的設(shè)計(jì)，大體功能性上，基本功能都能實(shí)現(xiàn)。也由于第一種方案要實(shí)現(xiàn)的功能很多，比如流量總計(jì)數(shù)，在開發(fā)時(shí)間和能力上，相對難度較大。所以綜合考慮之后，放棄方案一，采用方案二---用燃?xì)鈧鞲衅髯鳛橹鱾鞲衅鳌?lt;/p><p>　　2.4 制定詳細(xì)方案</

40、p><p>　　首先是燃?xì)鈧鞲衅鞯倪x型，燃?xì)鈧鞲衅鞯姆N類很多，針對不同氣體的，不同場合各種精度的型號和生產(chǎn)廠商，更是數(shù)不勝數(shù)。氣體從原理上可以分為三大類：</p><p>　　(1) 利用物理化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器:如半導(dǎo)體、催化燃燒等。</p><p>　　(2) 利用物理性質(zhì)的氣體傳感器:如熱導(dǎo)、光干涉、紅外吸收等。</p><p>　　(3)

41、 利用電化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器:如電流型、電勢型等。</p><p>　　一般工業(yè)氣體傳感器分類：【1】</p><p><b>　　1.半導(dǎo)體傳感器</b></p><p>　　這種類型的傳感器在氣體傳感器中約占60%，根據(jù)其機(jī)理分為電導(dǎo)型和非電導(dǎo)型，電導(dǎo)型中又分為表面型和容積控制型，表1示出各種半導(dǎo)體傳感器。</p><p

42、>　　(1)SnO2半導(dǎo)體是典型的表面型氣敏元件，其傳感原理是SnO2為n型半導(dǎo)體材料。當(dāng)施加電壓時(shí)，半導(dǎo)體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導(dǎo)體中的電子形成了O2-或O2-原性氣體H2、CO、CH4存在時(shí)，使半導(dǎo)體表面電阻下降，電導(dǎo)上升，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比倒。NiO為P型半導(dǎo)體，氧化性氣體使電導(dǎo)下降，對O2敏感。ZnO半導(dǎo)體傳感器也屬于此種類型。</p><p><b>　　半導(dǎo)體氣體傳感器&

43、lt;/b></p><p>　　a.電導(dǎo)型的傳感器元件分為表面敏感型和容積控制型，表面敏感型傳感材料為SnO2+Pd、ZnO十Pt、AgO、V205、金屬酞青、P—SnO2。</p><p>　　表面敏感型氣體傳感器可檢測氣體為各種可燃性氣體C0、NO2氟利昂。。傳感材料Pt—SnO2的氣體傳感器可檢測氣體為可燃性氣體CO、H2、CH4。</p><p>　

44、　b.容積控制型傳感材料為Fe2O8、la1-SSrxCOO8和TiO2、CoO-MgO—SnO2體傳感器可檢測氣體為各種可燃性氣體C0、NO2氟利昂。。傳感材料Pt—SnO2容積控制型半導(dǎo)體氣體傳感器可檢測氣體為液化石油氣、酒精、空燃比控制、燃燒爐氣尾氣。</p><p>　　（2)容積控制型的是晶格缺陷變化導(dǎo)致電孕率變化，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比例關(guān)系。Fe2O8、TiO2屬于此種，對可燃性氣體敏感。</

45、p><p>　?。?)熱線性傳感器，是利用熱導(dǎo)率變化的半導(dǎo)體傳感器，又稱熱線性半導(dǎo)體傳感器，是在Pt絲線圈上涂敷SnO2層，Pt絲除起加熱作用外，還有檢測溫度變化的功能。施加電壓半導(dǎo)體變熱，表面吸氧，使自由電子濃度下降，可燃性氣體存在時(shí)，由于燃燒耗掉氧自由電子濃度增大，導(dǎo)熱率隨自由電子濃度增加而增大，散熱率相應(yīng)增高，使Pt絲溫度下降，阻值減小，Pt絲阻值變化與氣體濃度為線性關(guān)系。這種傳感器體積小、穩(wěn)定、抗毒，可檢測低

46、濃度氣體，在可燃?xì)怏w檢測中有重要作用。</p><p>　　(4)非電導(dǎo)型的FET場效應(yīng)晶體管氣體傳感器，Pd—FET．場效應(yīng)晶體管傳感器，利用Pd吸收Hz并擴(kuò)散達(dá)到半導(dǎo)體si和Pd的界面，減少Pd的功函，這種對H2、CO敏感。非電導(dǎo)型FET場效應(yīng)晶體管氣體傳感器體積小，便于集成化，多功能，是具有發(fā)展前途的氣體傳感器。</p><p>　　2.固體電解質(zhì)氣體傳感器</p>&

47、lt;p>　　這種傳感器元件為離子對固體電解質(zhì)隔膜傳導(dǎo)，稱為電化學(xué)池，分為陽離子傳導(dǎo)和陰離子傳導(dǎo)，是選擇性強(qiáng)的傳感器，研究較多達(dá)到實(shí)用化的是氧化鋯固體電解質(zhì)傳感器，其機(jī)理是利用隔膜兩側(cè)兩個(gè)電池之間的電位差等于濃差電池的電勢。穩(wěn)定的氧化鉻固體電解質(zhì)傳感器已成功地應(yīng)用于鋼水中氧的測定和發(fā)動機(jī)空燃比成分測量等。</p><p>　　為彌補(bǔ)固體電解質(zhì)導(dǎo)電的不足，近幾年來在固態(tài)電解質(zhì)上燕鍍一層氣體敏膜，把圍周環(huán)境中存

48、在的氣體分子數(shù)量和介質(zhì)中可移動的粒子數(shù)量聯(lián)系起來。</p><p>　　3.接觸燃燒式傳感器</p><p>　　接觸燃燒式傳感器適用于可燃性氣H2、CO、CH4的檢測。可燃?xì)怏w接觸表面催化劑Pt、Pd時(shí)燃燒、破熱，燃燒熱與氣體濃富有關(guān)。這類傳感器的應(yīng)用面廣、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是選擇性差。</p><p><b>　　4．電化學(xué)傳感器<

49、/b></p><p>　　電化學(xué)方式的氣體傳感器常用的有兩種</p><p>　　(1)恒電位電解式傳感器</p><p>　　是將被測氣體在特定電場下電離，由流經(jīng)的電解電流測出氣體濃度，這種傳感器靈敏度高，改變電位可選擇的檢洌氣體，對毒性氣體檢測有重要作用。</p><p>　　(2)原電池式氣體傳感器</p><

50、;p>　　在KOH電解質(zhì)溶液中，Pt—Pb或Ag—Pb電極構(gòu)成電池，已成功用于檢測O2，其靈敏度高，缺點(diǎn)是透水逸散吸潮，電極易中毒。</p><p><b>　　5．光學(xué)氣體傳感囂</b></p><p>　　（1)直接吸收式氣體傳感器</p><p>　　紅外線氣體傳感器是典型的吸收式光學(xué)氣體傳感器，是根據(jù)氣體分別具有各自固有的光譜吸收

51、譜檢測氣體成分，非分散紅外吸收光譜對SO2、CO、CO2、NO等氣體具有較高的靈敏度。</p><p>　　另外紫外吸收、非分散紫外線吸收、相關(guān)分光、二次導(dǎo)數(shù)、自調(diào)制光吸收法對NO、NO2SO2、CH(CH4)等氣體具有較高的靈敏度。</p><p>　　(2)光反應(yīng)氣體傳感器</p><p>　　是利用氣體反應(yīng)產(chǎn)生色變引起光強(qiáng)度吸收等光學(xué)特性改變，傳感元件是理想的

52、，但是氣體光感變化受到限制，傳感器的自由度小。</p><p>　　(3)氣體光學(xué)特性的新傳感器</p><p>　　光導(dǎo)纖維溫度傳感器為這種類型，在光纖頂端涂敷觸媒與氣體反應(yīng)、發(fā)熱。溫度改變，導(dǎo)致光纖溫度改變。利用光纖測溫已達(dá)到實(shí)用化程度，檢測氣體也是成功的。</p><p>　　此外，利用其它物理量變化測量氣體成分的傳感器在不斷開發(fā)，如聲表面波傳感器檢測SO2、

53、NO2、H2S、NH3、H2等氣體也有較高的靈敏度。</p><p>　　在我們方案才用到的是利用物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行檢測的MQ-2可燃?xì)怏w傳感器，對一氧化碳、甲烷，液化石油氣具有很高的靈敏度和良好的選擇性。具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性，驅(qū)動電路簡單，較大的電信號輸出。應(yīng)用于家庭和生產(chǎn)環(huán)境下的一氧化碳探測裝置，適宜于一氧化碳、煤氣，液化石油氣等的探測。我們用來檢測天然氣，工作很穩(wěn)定。</p><

54、;p>　　在天然氣自動通斷裝置的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是儀表的核心部件。它一方面接收傳感器檢測到的可燃性氣體濃度所對應(yīng)的模擬電壓信號，另一方面要對這一信號進(jìn)行處理，控制報(bào)警、控制電路進(jìn)行相應(yīng)操作，與此同時(shí)判斷是否收到外部中斷請求。在單片機(jī)所實(shí)現(xiàn)的這些功能中，特別是信號處理部分，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)行速度，才能對現(xiàn)場氣體濃度做出快速、準(zhǔn)確的檢測，進(jìn)行相應(yīng)的處理。同時(shí)考慮選擇低價(jià)實(shí)用的機(jī)型，并為制同一系列的低功耗產(chǎn)品做準(zhǔn)備。根據(jù)多方面的比較，

55、本設(shè)計(jì)選用生產(chǎn)的STC89C52系列單片機(jī)作為報(bào)警器的核心控制器。</p><p>　　首先，可燃性氣體濃度信號通過MQ-2氣體傳感器將可燃性氣體濃度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過前置放大電路后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，輸出一個(gè)適合單片機(jī)接收的電壓信號，然后，送入STC89C52中，線性化數(shù)據(jù)處理后，將電壓信號運(yùn)算成對應(yīng)的數(shù)值，通過LCD1602顯示。當(dāng)檢測到的可燃性氣體濃度超出上限報(bào)警設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)首先進(jìn)行自動處理，排除險(xiǎn)情

56、，具體是控制電磁閥，關(guān)閉電磁閥，即天然氣總閥，然后開啟排風(fēng)扇，監(jiān)測濃度，如果濃度在自動控制作用下，有效下降到安全范圍內(nèi)，單片機(jī)不做報(bào)警處理，僅作顯示提示。當(dāng)單片機(jī)自動處理過后，天然氣濃度仍然無法有效控制，單片機(jī)即做報(bào)警處理，提醒人工干預(yù)。直到手動關(guān)閉警報(bào)。</p><p>　　在日常使用過程中，單片機(jī)的按鍵可以手動控制電磁閥的通斷和排氣扇的開關(guān)，應(yīng)用在正常用氣和排氣通風(fēng)的場合。</p><p&

57、gt;　　2.5設(shè)計(jì)主要完成的任務(wù)</p><p>　　本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為主控制器的天然氣及其他烷類氣體檢測控制處理報(bào)警的裝置，設(shè)計(jì)主要完成以下任務(wù)：</p><p>　　對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行方案的認(rèn)證，系統(tǒng)的整體規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　?。ǘ┮許TC89C52作為主控制器，進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，完善功能，主要電路分為，傳感器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片

58、機(jī)接口電路、聲光報(bào)警電路、1602顯示電路、EN28J60網(wǎng)絡(luò)模塊、氣閥通風(fēng)扇控制電路七個(gè)部分。</p><p>　　（三）程序的編寫，分模塊的編寫程序，繪制主程序和子程序的流程圖，加入詳細(xì)的文字注釋，便于調(diào)試和后期功能的刪增。</p><p>　　（四）按照設(shè)計(jì)要求，完成硬件電路，燒錄程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。</p><p><b>　　第三章 硬件電路&l

59、t;/b></p><p>　　3.1 STC89C52最小系統(tǒng)</p><p>　　STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使

60、得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案【1】。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保

61、護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。其引腳電路如圖3.11所示，STC89C52主要性能有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容，方便移植程序</p><p>　　ROM是MCS-51系列2倍，8K可編程系統(tǒng)空間</p><p><b>　　1000次擦寫周期</b>

62、</p><p>　　全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz</p><p>　　三級加密程序存儲器，有效保證程序的安全</p><p>　　4組，8位共32個(gè)可編程I/O口線</p><p>　　三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p>　　八個(gè)中斷源全雙工UART串行通道</p><p>　　低功耗空

63、閑和掉電模式，掉電后中斷可喚醒</p><p><b>　　看門狗定時(shí)器</b></p><p><b>　　雙數(shù)據(jù)指針</b></p><p>　　89C52單片機(jī)接口說明：</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p>&l

64、t;b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。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。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口

65、：P1口是一個(gè)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。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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高

66、，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，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(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙

67、向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。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。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。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）<

68、/p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>

69、　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在

70、平時(shí)，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。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　PSEN：外部程序存儲器的選

71、通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，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。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(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）。&

72、lt;/p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　圖3.11STC89C52接口圖</p><p>　　單片機(jī)工作，和我們的設(shè)計(jì)方案，單片機(jī)是主控制器，所以，第一步就是搭建單片機(jī)為核心的最小系統(tǒng)模塊，其電路原理圖如圖3.12</p&

73、gt;<p>　　圖3.12 89C52最小系統(tǒng)</p><p>　　其中單片機(jī)的18和19接腳接出的為晶振電路，晶振選用11.29M，電容選用33p的瓷片電容。RESET接出單片機(jī)復(fù)位電路，選用10uf的電解電容。正是由上述的最小系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)設(shè)計(jì)的主控制器，設(shè)計(jì)的其他部分，也是在主控制器的基礎(chǔ)上，進(jìn)行的擴(kuò)展。</p><p>　　3.2 氣體傳感器電路</p>

74、<p>　　氣體傳感器部分次用MQ-2作為傳感器。MQ-2/MQ-2S氣體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)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。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。如圖3.21是MQ-2傳感器內(nèi)部電路。</p><p>　　圖3.21 MQ-2傳感器內(nèi)部電路</p&g

75、t;<p>　　MQ-2氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。</p><p>　　圖3.22是傳感器典型的靈敏度特性曲線。</p><p>　　圖中縱坐標(biāo)為傳感器的電阻比（Rs/Ro），橫坐標(biāo)為氣體濃度。</p><p>　　Rs 表示傳感器在

76、不同濃度氣體中的電阻值</p><p>　　Ro 表示傳感器在1000ppm 氫氣中的電阻值</p><p>　　圖3.22 MQ-2在不同氣體濃度下電阻值曲線</p><p>　　可見在比較穩(wěn)定的環(huán)境下，MQ-2的電阻曲線基本是線性的，這樣對濃度計(jì)算非常方便。</p><p>　　敏感體功耗（Ps）值可用下式計(jì)算：

77、 傳感器電阻（Rs），可用下式計(jì)算：</p><p>　　Ps=Vc2×Rs/(Rs+RL)2 Rs=(Vc/VRL-1)×RL</p><p>　　氣敏元件發(fā)生短路時(shí)，氣敏元件檢測點(diǎn)直接連到+5V，為高電平。氣敏元件發(fā)生斷路時(shí)，氣敏元件輸出接近0V，為低電平，而正常工作及可燃?xì)怏w濃度超過濃度設(shè)定值的氣敏

78、元件輸出范圍為0.3~4.0.根據(jù)這一設(shè)計(jì)要求，選擇雙運(yùn)放TL062作為短路和斷路的電壓比較器。斷路比較器基準(zhǔn)電壓為0.5V，短路比較器基準(zhǔn)電壓為4.9V。</p><p>　　因?yàn)樵O(shè)計(jì)的時(shí)候，考慮是否加入AD0809所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，采用了模擬和數(shù)字雙輸出的設(shè)計(jì)，方便日后系統(tǒng)的精簡或者功能的增加，系統(tǒng)原理圖如圖3.21，這樣的設(shè)計(jì)有如下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1、具有信號輸出指示。&

79、lt;/p><p>　　2、雙路信號輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出）</p><p>　　3、TTL輸出有效信號為低電平。（當(dāng)輸出低電平時(shí)信號燈亮，可直接接單片機(jī)） </p><p>　　4、模擬量輸出0~5V電壓，濃度越高電壓越高。</p><p>　　5、對液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度。</p

80、><p>　　6、具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性</p><p>　　7、快速的響應(yīng)恢復(fù)特性</p><p><b>　　圖3.21</b></p><p>　　其中R1是限流電阻，5.1Ω，Rp是103電位器，R2是1K的電阻，R3是4700Ω的電阻，采用LM393作為電壓比較器，在濃度范圍內(nèi)，輸出高電平，LED不亮起，

81、超過設(shè)計(jì)的濃度閥值，LM393輸出低電平，LED發(fā)光，單片機(jī)也能接收到低電平。</p><p>　　而在AOUT輸出的是模擬信號，方便接出到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，得到具體的濃度值。</p><p>　　3.3 1602LCD電路</p><p>　　1602字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式 LCD，1602是一個(gè)16x2行顯示的液晶模塊。它由16

82、個(gè)接腳完成功能，具體的功能接腳如表格3.31【2】</p><p><b>　　表格3.3</b></p><p>　　1602液晶模塊在使用顯示的時(shí)候，內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是 010000

83、01B（41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。 我們在使用的過程中，主要取其英文字母和數(shù)字的顯示，完成功能。</p><p>　　電路部分，采用單片機(jī)的P0口整組作為1602的數(shù)據(jù)I/O口，RS、VL、E這三個(gè)分別接在單片機(jī)的P2.5、P2.6、P2.7三個(gè)接口完成對數(shù)據(jù)選擇，讀寫，使能的控制。電路原理圖如圖3.32</p><p>　　其中

84、VEE端采用的是103電位器，方便對液晶的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可變電位器的好處是，可以在電路負(fù)載可變的前提下，得到1602清晰的顯示。</p><p>　　3.4 聲光報(bào)警電路</p><p>　　根據(jù)研究表明，人眼對于持續(xù)的一種狀態(tài)并不敏感，所以，在聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)上，我們采用了雙燈雙色的設(shè)計(jì)。聲光報(bào)警電路由2部分構(gòu)成，一部分是由2個(gè)發(fā)光二極管組成的燈光報(bào)警電路.</p>&l

85、t;p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。另一部分是由蜂鳴器組成的聲音報(bào)警電路，如圖3.42。</p><p>　　燈光報(bào)警如圖3.41</p><

86、p><b>　　圖3.41</b></p><p>　　聲音報(bào)警如圖3.42</p><p><b>　　圖3.42</b></p><p>　　聲光報(bào)警電路在系統(tǒng)發(fā)生危險(xiǎn)，且系統(tǒng)嘗試解決若干次，排風(fēng)，關(guān)閉電磁閥仍然燃?xì)鉂舛群芨叩那闆r下，才發(fā)生警報(bào)，燈光電路持續(xù)閃爍，聲音報(bào)警電路響起。蜂鳴器的三極管，因?yàn)閱纹瑱C(jī)直接驅(qū)

87、動，電流過小，所以采用9012三極管做成開關(guān)電路，單片機(jī)置低電平時(shí)，蜂鳴器持續(xù)工作。</p><p>　　3.5 排氣及氣閥電路</p><p>　　由于現(xiàn)在的氣閥結(jié)構(gòu)摒棄了原來的電機(jī)式，繼電器結(jié)構(gòu)的氣閥很多，排氣扇也可以通過串聯(lián)繼電器作為控制開關(guān)，所以設(shè)計(jì)上采用兩個(gè)繼電器和4個(gè)指示燈作為替代的設(shè)計(jì)。</p><p>　　首先是繼電器，單片機(jī)的輸出電流很小，同樣也不

88、足以驅(qū)動繼電器，所以，我們需要一個(gè)三極管作為開關(guān)。三極管采用8050并加入二極管消除感應(yīng)電動勢的影響，單個(gè)繼電器電路原理圖如圖3.51</p><p>　　圖3.51 繼電器指示模塊</p><p>　　繼電器模塊共2個(gè)，原理圖都一樣，其中常開為紅色，對于氣閥來說，紅色指示為關(guān)閉狀態(tài)，綠色為氣閥開啟。而通風(fēng)扇不需要常開觸點(diǎn)，所以，綠色為工作。分別接入單片機(jī)2個(gè)I/O口。</p>

89、<p>　　3.6 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC0809</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，A/D轉(zhuǎn)換器的新設(shè)計(jì)思想和制造技術(shù)層出不窮。為了滿足各種不同的檢測及控制任務(wù)的需要，大量結(jié)構(gòu)不同、性能各異的A/D轉(zhuǎn)換器芯片應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用ADC0809是采樣分辨率為8位

90、的、以逐次逼近原理進(jìn)行模—數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 </p><p>　　(1）8路輸入通道，8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 </p><p>　　(2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 </p><p>　　(3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs </p><p>

91、;　　(4）單個(gè)＋5V電源供電 </p><p>　　(5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 </p><p>　　(6）工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度 </p><p>　　(7）低功耗，約15mW。 </p><p>　　ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見圖3.61</p>&l

92、t;p>　　圖3.61 ADC0809引腳排列</p><p>　　對ADC0809主要信號引腳的功能說明如下表：【3】</p><p>　　ADC0809如圖3.62，IN0接傳感器，采集傳感器輸出的信號電壓信號，經(jīng)過測試，當(dāng)采集的電壓超過1.9V時(shí)，即表示濃度超過約40%時(shí)，（設(shè)計(jì)提前，留有時(shí)間給電磁閥和排風(fēng)扇的工作時(shí)間）作為系統(tǒng)的閥值，一旦超過此閥值，系統(tǒng)將開啟排風(fēng)扇和關(guān)閉電磁

93、閥，以處理險(xiǎn)情，如在一定處理時(shí)間過后，系統(tǒng)仍檢測到濃度大于40%，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)信息。提醒人工干預(yù)。 </p><p>　　圖3.62 ADC0809 原理電路</p><p>　　由于我們采用的模擬信號輸入是固定的IN0輸入，所以，在ADD-A、ADD-B、ADD-C三個(gè)接口全部接地，低電平，即選擇IN0工作，這樣可以省去單片機(jī)的I/O口也能在程序上省去置低電平的代碼。</p>

94、;<p>　　3.7 獨(dú)立按鍵控制電路</p><p>　　獨(dú)立按鍵控制電路的加入，主要是針對氣閥和排風(fēng)扇工作設(shè)計(jì)的。因?yàn)闅忾y是電磁閥，在系統(tǒng)中控制天然氣管道的開關(guān)，電磁閥可以替代傳統(tǒng)的總閥。實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)控制電磁閥來控制開關(guān)，需要使用天然氣時(shí)打開氣閥，排風(fēng)扇也是一樣?？梢杂糜谄綍r(shí)的廚房或者密閉空間的換氣通風(fēng)。所以獨(dú)立按鍵的控制是非常必要的。</p><p>　　獨(dú)立按鍵一共4

95、個(gè)，分2組，分別控制電磁閥的開/關(guān);排氣扇的開/關(guān)，沒有采用矩陣結(jié)構(gòu)，所以共占單片機(jī)的P3.5~P3.7共4個(gè)接口。按鍵一端接地，另一端到單片機(jī)，程序延時(shí)去除抖動之后，低電平為按鍵按下。進(jìn)行相應(yīng)的處理。</p><p><b>　　電路如圖3.71</b></p><p>　　圖3.71 按鍵電路與單片機(jī)接口</p><p>　　第四章 天然氣

96、自動通斷裝置程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 程序編寫和調(diào)試工具</p><p>　　在天然氣自動通斷裝置設(shè)計(jì)中，軟件要解決的主要問題是檢測傳感器送來的可燃性氣體濃度信號，進(jìn)行線性化處理，然后用LCD1602進(jìn)行顯示，若濃度值超出限定值，首先啟動排氣裝置和關(guān)閉總閥，如果排風(fēng)和關(guān)閉無法使?jié)舛冉档停到y(tǒng)就給出警報(bào)信息，提醒人工干預(yù)。程序主要分為分為主程序、中斷子程序、線性化處理子程序、十六

97、進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制子程序，液晶顯示、鍵掃描子程序、報(bào)警和控制繼電器七個(gè)部分。在程序的編寫過程中，加入了詳細(xì)的文字注釋，以便于后期的改進(jìn)與維護(hù)。</p><p>　　而在STC89C51的開發(fā)往往借助于開發(fā)系統(tǒng)工具，STC89C52系列單片機(jī)的調(diào)試、開發(fā)工具由硬件和軟件兩部分組成，硬件只需一臺PC機(jī)、目標(biāo)板和keil開發(fā)工具。</p><p><b>　　(1) 程序編寫</b&

98、gt;</p><p>　　當(dāng)用戶將根據(jù)硬件和功能，用keil編寫C語言程序源程序。經(jīng)keil軟件語法檢查無誤并生成HEX文件。</p><p><b>　　(2) 程序燒寫</b></p><p>　　程序的燒寫是通過單片機(jī)燒寫程序，將keil生成的HEX代碼通過串口燒寫進(jìn)STC89C52的ROM中。</p><p>

99、<b>　　現(xiàn)場觀察與修改</b></p><p>　　根據(jù)程序在單片機(jī)中的工作狀況，現(xiàn)場進(jìn)行程序的修改，重新編譯生產(chǎn)目標(biāo)代碼，重新燒寫。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)程序框圖</p><p>　　系統(tǒng)工作總框圖，如圖4.21 MQ-2燃?xì)鈧鞲衅髋浜螦DC0809工作，MQ-2需要預(yù)熱，先延時(shí)預(yù)熱，ADC0809需要初始化，先對系統(tǒng)的所有部

100、分進(jìn)行初始化，初始化后，檢測鍵盤，鍵盤按下，中斷響應(yīng)鍵盤，檢測后，單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后，送入LCD1602顯示，超過閥值，自動處理，處理過后如果仍然在閥值之外，警報(bào)系統(tǒng)工作，提醒人工干預(yù)。主程序還包括顯示子程序，T0中斷子程序等，子程序的結(jié)構(gòu)更加易于調(diào)試。完善報(bào)警器的功能，給檢測人員帶來方便。</p><p>　　圖4.21 系統(tǒng)總框圖</p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)

101、試</b></p><p>　　程序輸入完后就進(jìn)入調(diào)試階段。調(diào)試時(shí)采用逐個(gè)調(diào)試的方法，即先調(diào)試其中每個(gè)子程序，確保無誤后再對整個(gè)程序進(jìn)行整體調(diào)試，直到程序順利運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。</p><p><b>　　5.1電源部分</b></p><p>　　我們的設(shè)計(jì)采用的是分模塊的萬能板，在接線用的杜邦線偏多，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，一旦設(shè)計(jì)

102、負(fù)載比較大，表現(xiàn)為單片機(jī)有比較大的壓降，所以電源部分，除了指示燈以外，采用的多路供電和大電流電源，保證單片機(jī)的供電和工作。</p><p>　　5.2按鈕誤動作調(diào)試</p><p>　　程序運(yùn)行中，有時(shí)會發(fā)生按鈕誤動作現(xiàn)象。因?yàn)榘存I是電平判定，對于系統(tǒng)來說，一個(gè)周期的時(shí)間非常短，所以，在程序中加入延時(shí)，去除按鍵抖動，能有效的防止按鍵的誤操作。</p><p>　　5

103、.3MQ-2元件報(bào)警調(diào)試</p><p>　　氣敏元件在故障報(bào)警解除后發(fā)生濃度超限報(bào)警。解決方法如下：由于單片機(jī)為順序檢測，氣敏元件在短路故障報(bào)警解除后，此電壓依然高于濃度超限設(shè)定值，必然會引起濃度報(bào)警，解決辦法是，在人工干預(yù)后，在通風(fēng)后，復(fù)位系統(tǒng)即可。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)結(jié)論</b></p><p>　　天然氣自動通斷裝置我負(fù)責(zé)

104、的硬件部分，至此已經(jīng)全部完成和模塊測試完成了設(shè)計(jì)要求且正常工作。剩下的軟件和調(diào)試部分，也將由我的組員們一起去完成。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對理論和實(shí)踐之間的相互關(guān)系有了更清楚的認(rèn)識，理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，扎實(shí)的理論知識是做好工作的前提條件。</p><p>　　完成這個(gè)軟硬結(jié)合的綜合性設(shè)計(jì)，不僅使我鞏固了四年來所學(xué)的專業(yè)知識，而且還學(xué)到了不少新的知識，特別是強(qiáng)化了自己去利用

105、網(wǎng)絡(luò)和圖書資源，獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。</p><p>　　我是做硬件部分的，硬件的設(shè)計(jì)過程中，規(guī)劃是非常重要的，設(shè)計(jì)的原理圖早已完成，在制作PCB板的過程中，各種問題還是非常多，因?yàn)橛玫娜f能板，對規(guī)劃的提出了很高的要求，怎樣在有限的萬能板上，放置元件，布線能夠清晰，明了，沒有事先的規(guī)劃直接動手非常容易造成失敗。失敗就只能重頭再來。我深深地體會到做技術(shù)是一件非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖虑?。不光要有知識，也要有方法和步驟，

106、這才是我們四年工科學(xué)習(xí)，得到最多的。遇到問題，怎么去入手，怎么樣去規(guī)劃，然后一點(diǎn)點(diǎn)到全面去完成和解決。從中我得到了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，我相信這些會讓我在今后的工作中取得更好的成績打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　通過準(zhǔn)備這次設(shè)計(jì)，基本用到了protel和模電數(shù)電的知識，在工作前夕更加深入了解一個(gè)團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)工作是怎樣去實(shí)現(xiàn)的，為我以后的工作帶來極大的方便。同時(shí)通過這次設(shè)計(jì)我充分認(rèn)識到自己知識的貧乏，需要學(xué)習(xí)的

107、東西還很多，充分激發(fā)自己的求知欲望。這是一次寶貴的經(jīng)驗(yàn)，必將使我終生難忘。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　設(shè)計(jì)過程中，老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，每周都要求我們規(guī)范操作，寫工作總結(jié)，這樣專業(yè)的方式，讓我在論文寫作過程中，非常輕松。在導(dǎo)師的這樣嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)態(tài)度的指導(dǎo)下，完成的設(shè)計(jì)的硬件部分和論文的寫作。就是這樣的設(shè)計(jì)方法，我相信，以后在工作中，也能讓我在

108、條理分明的完成各種任務(wù)。感謝老師！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】王幸之等.AT89系列單片機(jī)原理與接口[M]．北京：北京航空航天大學(xué)，2004:104-106.</p><p>　　【2】長沙太陽人電子有限公司.SMC1602A 使用說明書 長沙：長沙太陽人電子有限公司</p><