畢業(yè)設(shè)計(jì)--便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀

1、<p>　　編號(hào)： </p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　題 目： 便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀 </p><p>　　院 （系）： 電子工程與自動(dòng)化學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 智能科學(xué)與技術(shù)

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　職 稱： </p><

3、p>　　題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)</p><p>　　2013年5月 20日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)利用三個(gè)MQ-X系列可燃?xì)怏w傳感器，分別為檢測(cè)一氧化碳的MQ-7，檢測(cè)甲烷的MQ-9,和檢測(cè)乙炔的2M004，再使用這些傳感

4、器之前先預(yù)熱十分鐘左右，預(yù)熱完之后將這些傳感器放置于待測(cè)的環(huán)境中，這些傳感器可以根據(jù)可燃?xì)怏w的濃度分別轉(zhuǎn)換為電壓，然后再將轉(zhuǎn)換得的電壓經(jīng)過(guò)TLC549進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換最后送入AT89S52單片機(jī)處理。為了方便用戶對(duì)可燃?xì)怏w濃度的實(shí)時(shí)了解，在AT89S52單片機(jī)外圍鏈接了用于顯示的LCD1602液晶顯示屏，把經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理過(guò)的濃度值顯示在液晶屏上，以防止事故的發(fā)生；為了更好的設(shè)置可燃?xì)怏w的報(bào)警濃度，還在單片機(jī)周圍鏈接了按鍵以便于設(shè)置報(bào)警濃度，

5、當(dāng)所測(cè)得的濃度超過(guò)設(shè)置的濃度時(shí)，單片機(jī)控制發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)光發(fā)聲；通過(guò)串口把實(shí)時(shí)采集到的濃度傳給上位機(jī)，并在上位機(jī)上顯示出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)上的監(jiān)測(cè)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀所用的AT89S52單片機(jī)價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定。以MQ-X系列的可燃?xì)怏w傳感器和以AT89S52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單易行，使用效果良好。下面給出了便攜式可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)儀的總體設(shè)計(jì)原理，硬件

6、電路和所有的軟件設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 氣體傳感器，AT89S52單片機(jī)，上位機(jī)，模數(shù)轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design USES three MQ - X series of combustible gas sensor, respectively for t

7、he detection of carbon monoxide MQ - 7, mq-9 to detect methane, and detection of acetylene 2 m004, then use these sensors to preheat before ten minutes or so, preheating after placing the sensors in the test environment,

8、 these sensors can be according to the concentration of combustible gas is converted to a voltage respectively, and then will be converted to voltage after eight bits, modulus conversion finally int</p><p>　

9、　The design of a portable combustible gas detector using AT89S52 microcontroller is cheap, stable performance. MQ - X series of combustible gas sensors and AT89S52 microcontroller as the core design of combustible gas de

10、tector and the design method is simple, the use effect is good. Here are the general design principle of a portable combustible gas monitor, all hardware circuit and software design.</p><p>　　Key words: Gas

11、sensor, AT89S52 single-chip computer and PC, modulus conversion</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p&g

12、t;<b>　　1 研究課題2</b></p><p>　　1.1 研究目標(biāo)2</p><p>　　1.2 研究方案3</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外報(bào)警行業(yè)的發(fā)展3</p><p>　　2 主要元件簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.1 AT89S52單片機(jī)4</p>

13、;<p>　　2.1.1 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.1.2 AT89S52主要功能5</p><p>　　2.1.3AT89S52單片機(jī)芯片引腳描述及應(yīng)用5</p><p>　　2.2 MQ-X系列可燃?xì)怏w傳感器8</p><p>　　2.2.1傳感器的定義與組成8</p>&l

14、t;p>　　2.2.2MQ-X系列可燃?xì)怏w傳感器工作原理8</p><p>　　2.2.3MQ-X系列可燃?xì)怏w傳感器操作注意事項(xiàng)9</p><p>　　2.2.3基本測(cè)試回路9</p><p>　　2.3TLC549芯片10</p><p>　　2.3.1TLC549簡(jiǎn)介10</p><p>　　2.3

15、.2TLC549引腳及各引腳功能10</p><p>　　2.3.3TLC549工作原理11</p><p>　　2.4 MAX232芯片12</p><p>　　2.4.1MAX232芯片簡(jiǎn)介12</p><p>　　2.4.2MAX232芯片主要特點(diǎn)13</p><p>　　2.4.3MAX232芯片標(biāo)準(zhǔn)

16、應(yīng)用電路13</p><p>　　2.5 液晶顯示LCD160213</p><p>　　2.5.1 LCD1602液晶顯示屏簡(jiǎn)介13</p><p>　　2.5.2 LCD1602液晶顯示屏的基本參數(shù)及引腳功能14</p><p>　　2.5.3 LCD1602工作時(shí)序15</p><p>　　3 硬件設(shè)計(jì)

17、思路16</p><p>　　3.1 系統(tǒng)基本原理16</p><p>　　3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)16</p><p>　　3.2.2報(bào)警電路的設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.2.3可燃?xì)怏w傳感器模塊設(shè)計(jì)與制作19</p><p>　

18、　3.2.4按鍵模塊設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.2.5液晶顯示模塊設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.2.6模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.2.7串口下載模塊設(shè)計(jì)21</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1編程軟件KEIL的介紹22</p>&

19、lt;p>　　4.2 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)主程序流程圖23</p><p>　　4.2.2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)24</p><p>　　4.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序24</p><p>　　4.4 上位機(jī)界面程序24</p><p>　　4.5 按鍵程序設(shè)計(jì)29</p&

20、gt;<p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試32</p><p>　　5.1 硬件調(diào)試32</p><p>　　5.1.1排除邏輯故障32</p><p>　　5.1.2排除元器件失效32</p><p>　　5.2 軟件調(diào)試33</p><p>　　5.3 問(wèn)題及解決方法33</p>&l

21、t;p>　　5.4 測(cè)試情況34</p><p>　　5.4.1可燃?xì)怏w傳感器數(shù)據(jù)采集測(cè)試34</p><p>　　5.4.2串口模塊測(cè)試34</p><p>　　5.4.3按鍵模塊測(cè)試34</p><p>　　5.4.4液晶顯示模塊測(cè)試34</p><p><b>　　6 結(jié)論35<

22、/b></p><p><b>　　謝 辭35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　附 錄37</b></p><p>　　附錄一系統(tǒng)仿真圖37</p><p>　　附錄三 單片機(jī)程序

23、39</p><p>　　附錄四 實(shí)物圖51</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)在的很多人已經(jīng)過(guò)上了小康的生活，現(xiàn)在的家庭中都普遍用煤氣或者天然氣替代以前的柴火作為家庭的燃料已越來(lái)越受到工廠和城市居民的歡迎，這些燃料給我們的生活帶來(lái)了很多的方便，煤氣用戶的增多，輸送可燃性氣體的各項(xiàng)設(shè)備也

24、大量的增加，由于管理和使用不當(dāng)，會(huì)造成氣體的泄露，帶來(lái)了不小的麻煩和危害，將空氣污染，輕者令人頭昏或嘔吐，重者會(huì)引起中毒、爆炸、火災(zāi)等。這些危害當(dāng)中最為突出的問(wèn)題就是煤氣、天然氣中毒或者爆炸事件。幾乎每一天都會(huì)發(fā)生這樣的慘劇，報(bào)紙、網(wǎng)頁(yè)的頭版頭條幾乎都是這類悲痛的事件。每年因煤氣泄漏造成的煤氣中毒事故中，因使用熱水器不當(dāng)或產(chǎn)品本身的質(zhì)量問(wèn)題造成的一氧化碳中毒事故全國(guó)均有不少事例，更有甚者，因室內(nèi)煤氣濃度過(guò)高引起煤氣爆炸的事故也不少見。所

25、以為了防止這類悲痛的事故再是發(fā)生，保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，必須要找到一個(gè)解決的辦法。而便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀就是為了防止這類的事故再是發(fā)生的設(shè)計(jì)出來(lái)的。當(dāng)今社會(huì)，出現(xiàn)許多種可燃?xì)怏w報(bào)警器，而這些產(chǎn)品大都是針對(duì)煤氣的泄漏作相應(yīng)的報(bào)警，即為家庭式。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，煤氣報(bào)警器也在由單一的家庭式發(fā)展為小區(qū)監(jiān)控。對(duì)某個(gè)區(qū)域的燃?xì)庑?lt;/p><p>　　便攜式可燃?xì)怏w不僅能在家庭當(dāng)中使用，還可以在工業(yè)當(dāng)中使用，例如它安裝在

26、煤礦井中檢測(cè)甲烷氣體的濃度，防止瓦斯爆炸，保護(hù)礦井地下工人的人生安全,也可以安裝在容易泄露可燃?xì)怏w的工廠車間中。根據(jù)網(wǎng)上數(shù)據(jù)顯示5月11日14時(shí)20分，四川省瀘州市瀘縣富集鎮(zhèn)桃子溝煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，截至目前，事故導(dǎo)致28人遇難，8人重傷，10人輕傷。此次事故是一起重大責(zé)任事故，事故原因初步分析為，桃子溝煤礦涉嫌非法組織生產(chǎn)，在未批區(qū)域違規(guī)設(shè)置多個(gè)作業(yè)點(diǎn)，在通風(fēng)性差的條件下作業(yè)，導(dǎo)致瓦斯?jié)舛仍龃螅龌鸨?。貴州省安順市平壩縣大山煤礦5

27、月10日晚發(fā)生瓦斯爆炸事故，已造成12人死亡、2人受傷。</p><p>　　由此可見便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀不僅在人們的日常生活中扮演重要角色，而且在煤礦等工業(yè)中也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，所以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量周圍環(huán)境中的可燃性氣體，有毒有害氣體泄露，對(duì)保護(hù)人民的身體健康和財(cái)產(chǎn)安全有重要意義。如何開發(fā)出穩(wěn)定可靠、高性能價(jià)格比的裝置，成為急需解決的課題。</p><p><b>　　1 研

28、究課題</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　可燃?xì)怏w檢測(cè)儀是一種檢測(cè)泄露氣體濃度的儀器儀表工具，主要是指便攜式/手持式氣體檢測(cè)器。本課題研究的是便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，它的主要工作原理是利用不同的可燃?xì)怏w氣體傳感器來(lái)檢測(cè)周圍環(huán)境中存在的可燃?xì)怏w種類以及各種氣體的成份和含量。一般認(rèn)為，氣體傳感器的定義是以檢測(cè)目標(biāo)為分類基礎(chǔ)的，

29、也就是說(shuō)，凡是用于檢測(cè)氣體成份和濃度的傳感器都稱作氣體傳感器（氣體檢測(cè)儀），不管它是用物理方法，還是用化學(xué)方法。比如，檢測(cè)氣體流量的傳感器不被看作氣體傳感器，但是熱導(dǎo)式氣體分析儀卻屬于重要的氣體傳感器，盡管它們有時(shí)使用大體一致的檢測(cè)原理。</p><p><b>　　1.1 研究目標(biāo)</b></p><p>　　本文所設(shè)計(jì)的可燃?xì)怏w數(shù)字報(bào)警器是利用AT89S52單片機(jī)

30、為控制核心。以MQ-X系列可燃?xì)怏w傳感器為采集器件，將氣體傳感器放置于檢測(cè)的環(huán)境中，氣體傳感器根據(jù)可燃?xì)怏w濃度的變化輸出電壓的值，然后通過(guò)TLC549進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換完成后送入主控芯片AT89S52進(jìn)行處理，把處理得到的濃度值通過(guò)串口與上位機(jī)通信，把濃度值在上位機(jī)界面顯示出來(lái)和在液晶顯示屏LCD1602顯示出來(lái)，以便與進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)外圍的按鍵電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警濃度的上限值設(shè)置，當(dāng)所檢測(cè)到的濃度高于設(shè)置的濃度值時(shí)，主控芯片控制外

31、圍的報(bào)警電路，使發(fā)光二極管發(fā)光和蜂鳴器發(fā)出聲音從而達(dá)到報(bào)警的目的。</p><p>　　系統(tǒng)以AT89S52為核心，以可燃?xì)怏w傳感器為采集器件，TLC549作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件， LCD1602液晶顯示屏來(lái)顯示實(shí)時(shí)的濃度值，MAX232串口模塊為通信橋梁設(shè)計(jì)的。實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　1.能夠準(zhǔn)確的測(cè)量周圍環(huán)境中的可燃?xì)怏w的泄露；</p><p>　　2.實(shí)現(xiàn)把采集

32、到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；</p><p>　　3.實(shí)現(xiàn)液晶屏和上位機(jī)的濃度顯示；</p><p>　　4.實(shí)現(xiàn)主控芯片AT89S52與上位機(jī)的通信；</p><p>　　5實(shí)現(xiàn)主控芯片對(duì)各個(gè)模塊的控制；</p><p>　　6.基本實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警電路的控制；</p><p><b>　　1.2 研究方案<

33、;/b></p><p>　　設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)控制技術(shù)，制作了一氧化碳、乙炔、甲烷三種氣體與一體的報(bào)警器。該儀器對(duì)這三種氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)這些氣體的濃度超過(guò)上限值時(shí)，單片機(jī)發(fā)送所接收到的氣體濃度給上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，并且單片機(jī)控制電路進(jìn)行發(fā)聲發(fā)光報(bào)警，時(shí)刻提醒人們，以防事故發(fā)生?；贏T89S52性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)，主要運(yùn)用了AT89S52單片機(jī)進(jìn)行控制。而對(duì)與報(bào)警器而言至關(guān)重要的部分是傳感器，由于MQ-X

34、系列氣敏元件采用半導(dǎo)體敏感材料，其靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性、抗干擾性、響應(yīng)時(shí)間及壽命等主要性能，均達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平.用該系列元件組裝成易燃易爆氣體泄漏報(bào)警器及檢測(cè)裝置，可廣泛運(yùn)用于礦山、油田、化工、國(guó)防、醫(yī)藥及家庭，所以在設(shè)計(jì)中采用的是MQ-X系列傳感器。在模數(shù)轉(zhuǎn)換這塊，利用TLC549實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，TLC549是8位逐次漸進(jìn)型的A/D轉(zhuǎn)換器，它采用COMS工藝8個(gè)引腳雙列直插式封裝，與微機(jī)相連時(shí)不需要附加接口電路。為了方便用戶了解濃度信

35、息，好提前準(zhǔn)備，還采用了顯示環(huán)節(jié)。顯示環(huán)節(jié)又分為液晶顯示和上位機(jī)顯示。顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)主要利用了以上的檢測(cè)模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，控制模塊四大模塊，組成了可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警器。而最核心的控制器又是由AT89S52單片機(jī)控制其余的外圍電路的。所以叫基于AT89S52單片機(jī)的便攜

36、式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外報(bào)警行業(yè)的發(fā)展</p><p>　　隨著我國(guó)的改革開放，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)科技得到了飛躍的發(fā)展，我國(guó)電子信息業(yè)在上世紀(jì)八十年代第一次騰飛后，國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程的加快，之后又進(jìn)入持續(xù)快速發(fā)展的新時(shí)期。這個(gè)時(shí)期電子信息產(chǎn)業(yè)的主要特征表現(xiàn)為：一是正在從單一的制造業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)生產(chǎn)與知識(shí)生產(chǎn)，裝備制造與系統(tǒng)集成，硬件制造與軟件制造，工業(yè)生產(chǎn)與信息服務(wù)相結(jié)

37、合的現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)；二是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，企業(yè)結(jié)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)制，管理模式等方面發(fā)生了深刻變化；三是我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，是新世紀(jì)的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化建設(shè)提供主要技術(shù)和物質(zhì)支撐。 </p><p>　　報(bào)警器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)是：基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附；技術(shù)、投資兩個(gè)密集；產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散?；A(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附，是指報(bào)警器技術(shù)的發(fā)展依附于敏感機(jī)理、敏感材料、工藝設(shè)備和計(jì)測(cè)技術(shù)這四塊基

38、石。敏感機(jī)理千差萬(wàn)別，敏感材料多種多樣，工藝設(shè)備各不相同，計(jì)測(cè)技術(shù)大相徑庭，沒有上述四塊基石的支撐，報(bào)警器技術(shù)難以為繼。 </p><p>　　儀器儀表行業(yè)在中國(guó)經(jīng)過(guò)一個(gè)階段的發(fā)展，已經(jīng)趨近成熟。而氣體報(bào)警器作為工業(yè)儀器儀表的一個(gè)重要項(xiàng)目，它不僅代表了儀器儀表的發(fā)展?fàn)顩r，也反映了工業(yè)化的發(fā)展程度。用于氣體報(bào)警器的傳感器也在經(jīng)歷著飛速的變化，經(jīng)過(guò)了多次的技術(shù)創(chuàng)新和更新?lián)Q代，傳感器行業(yè)，可燃?xì)怏w報(bào)警器行業(yè)又迎來(lái)了新的

39、發(fā)展和突破。在傳感器行業(yè)，一直在進(jìn)行著反復(fù)試驗(yàn)，希望通過(guò)工程創(chuàng)新方法來(lái)改善傳感器的靈敏度，但遺憾的是業(yè)界并沒有一個(gè)新的框架來(lái)總括所有的經(jīng)驗(yàn)法則，以作為新一代傳感器的設(shè)計(jì)方法。而來(lái)自美國(guó)普度大學(xué)的工程師補(bǔ)足了這個(gè)遺憾，為設(shè)計(jì)可燃?xì)怏w報(bào)警器傳感器提供了新的途徑。為了測(cè)試他們的可燃?xì)怏w報(bào)警器傳感器設(shè)計(jì)法則系統(tǒng)，他們著手研究使用哪一種納米級(jí)傳感器設(shè)計(jì)，是透過(guò)目標(biāo)分子進(jìn)行感測(cè)最適合的材料。研究人員過(guò)去就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)感測(cè)單個(gè)分子時(shí)(例如氣體煙霧探測(cè)

40、器或生物、化學(xué)探測(cè)器)，感測(cè)組件越小越好，但其原因一直沒有一個(gè)理論來(lái)解釋和證實(shí)，是否與目標(biāo)分子的擴(kuò)散情況會(huì)限制傳感器運(yùn)作速度有關(guān)系。而艾姆和尼爾宣稱已經(jīng)證實(shí)了以上理論。首先，他們比較了傳統(tǒng)的平面?zhèn)鞲衅鹘M件與圓柱形的單納米管傳感器組件，結(jié)果顯示較小的圓柱形傳感器的靈敏度至少高出傳統(tǒng)的平面?zhèn)?lt;/p><p>　　2 主要元件簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1 AT89S52單片機(jī)</p

41、><p>　　2.1.1 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　AT89S52為ATMEL所生產(chǎn)的一種低功耗，高性能的8位微控制器，具有8K的可編程Flash存儲(chǔ)器。是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS

42、-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。     AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)

43、合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　2.1.2 AT89S52主要功能</p><p>　　1、擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash</p><p>　　2、晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）</p><p>　　3、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）為 8KB</

44、p><p>　　4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）為 256字節(jié)</p><p>　　5、32 個(gè)可編程I/O 口線</p><p>　　6、8 個(gè)中斷向量源</p><p>　　7、三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p>　　8、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器</p><p>　　9、全雙工UART串行通道&

45、lt;/p><p>　　2.1.3AT89S52單片機(jī)芯片引腳描述及應(yīng)用</p><p>　　AT89S52單片機(jī)如圖2.1.3(a)所示：</p><p><b>　　VCC：</b></p><p>　　AT89S52電源正端輸入，接+5V。</p><p><b>　　VSS：<

46、/b></p><p>　　電源地端。 圖2.1.3（a）</p><p><b>　　XTAL1：</b></p><p>　　單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。</p><p><b>　　XTAL2：</b></p><p>　

47、　P0口是一個(gè)8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個(gè)I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)做I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），P0就以多工方式提供地址總線（A0～A7）及數(shù)據(jù)總線（D0～D7）。設(shè)計(jì)者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0

48、～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲(chǔ)器空間。</p><p>　　PORT2（P2.0～P2.7）：</p><p>　　P2口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器

49、或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)做I/O來(lái)使用了。</p><p>　　PORT1（P1.0～P1.7）：</p><p>　　P1口也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當(dāng)做定時(shí)器2的外部脈沖輸入腳，而P

50、1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。</p><p>　　PORT3（P3.0～P3.7）：</p><p>　　P3口也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋?lt;/p><p><b>　

51、　其引腳分配如下：</b></p><p>　　P3.0：RXD，串行通信輸入。</p><p>　　P3.1：TXD，串行通信輸出。本次設(shè)計(jì)使主控芯片能夠與上位機(jī)通信的就是通過(guò)串行通信輸出口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。串行口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，從片內(nèi)總線向發(fā)送SBUF寫入數(shù)據(jù)(MOV SBUF,A)，啟動(dòng)發(fā)送過(guò)程，由硬件電路自動(dòng)在字符的始、末加上起始位（低電平）、停止位（高電平），A中的數(shù)據(jù)送入SB

52、UF，在發(fā)送控制器控制下，按設(shè)定的波特率，每來(lái)一個(gè)移位脈沖，數(shù)據(jù)移出移位，先發(fā)送一位起始位（低電平），再由地位到高位一位一位通過(guò)TXD（P3.1）把數(shù)據(jù)發(fā)送到外部電纜上，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，最后發(fā)一位停止位（高電平），一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束。發(fā)送控制寄存器通過(guò)或門向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求（TI=1）,CPU可以通過(guò)查詢TI或者相應(yīng)中斷的方式，將下幀一數(shù)據(jù)送入SBUF，開始發(fā)送下幀一數(shù)據(jù)。</p><p>　　P3.2：INT0，

53、外部中斷0輸入。</p><p>　　P3.3：INT1，外部中斷1輸入。</p><p>　　P3.4：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。</p><p>　　P3.5：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。</p><p>　　P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。</p><p>　　P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。<

54、;/p><p>　　RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位?！　LE/PROG——當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖?！　?duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引

55、腳還用于輸入編程脈沖（PROG）?！　∪缬斜匾?，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效?！　SEN——程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此

56、期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)?！　A/VPP——外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必</p><p>　　AT89S52發(fā)送與接收時(shí)序圖如圖2.1.3(b)所示：</p><p><b>　　、</b></p><p>　　圖2.1.3（b）AT89s52發(fā)送與接收時(shí)序

57、圖</p><p>　　2.2 MQ-X系列可燃?xì)怏w傳感器</p><p>　　2.2.1傳感器的定義與組成</p><p>　　傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。在有些國(guó)家和有些科學(xué)領(lǐng)域，也將傳感器稱為變換器、檢測(cè)器或探測(cè)器等。</p><p>　　一般來(lái)講，傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。但是，由于傳

58、感器輸出的信號(hào)一般都很微弱，需要有信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路將其放大或轉(zhuǎn)換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式。隨著半導(dǎo)體器件與集成技術(shù)在傳感器中的應(yīng)用，傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路可能安裝在傳感器的殼體里或與敏感元件一起集成在同一芯片上。因此，信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路以及所需電源都應(yīng)作為傳感器組成的一部分。常見的信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路有放大器、電橋、振蕩器、變阻器等等。圖2.2.1為傳感器組成方塊圖</p><p>　　圖2.2.1

59、傳感器組成方塊圖</p><p>　　2.2.2MQ-X系列可燃?xì)怏w傳感器工作原理</p><p>　　MQ系列氣體傳感器的敏感材料是活性很高的金屬氧化物半導(dǎo)體,最常用的如SnO2。金屬氧化物半導(dǎo)體在空氣中被加熱到一定溫度時(shí)，氧原子被吸附在帶負(fù)電荷的半導(dǎo)體表面，半導(dǎo)體表面的電子會(huì)被轉(zhuǎn)移到吸附氧上，氧原子就變成了氧負(fù)離子，同時(shí)在半導(dǎo)體表面形成一個(gè)正的空間電荷層，導(dǎo)致表面勢(shì)壘升高，從而阻礙電子

60、流動(dòng)（見圖1）。在敏感材料內(nèi)部，自由電子必須穿過(guò)金屬氧化物半導(dǎo)體微晶粒的結(jié)合部位（晶界）才能形成電流。由氧吸附產(chǎn)生的勢(shì)壘同樣存在于晶界而阻礙電子的自由流動(dòng)，傳感器的電阻即緣于這種勢(shì)壘。在工作條件下當(dāng)傳感器遇到還原性氣體時(shí)，氧負(fù)離子因與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致其表面濃度降低，勢(shì)壘隨之降低（圖2和圖3）。導(dǎo)致傳感器的阻值減小。</p><p>　　在給定的工作條件下和適當(dāng)?shù)臍怏w濃度范圍內(nèi)，傳感器的電阻值和還原

61、性氣體濃度之間的關(guān)系</p><p>　　可近似由下面方程表示：</p><p>　　其中：Rs：傳感器電阻</p><p><b>　　A：常數(shù)</b></p><p><b>　　[C]:氣體濃度</b></p><p><b>　　α:Rs曲線的斜率</

62、b></p><p>　　MQ-X系列傳感器屬于催化燃燒行傳感器。催化型可燃性氣體檢測(cè)儀是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來(lái)測(cè)定可燃?xì)怏w濃度 。當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)（無(wú)焰燃燒），其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化，所以當(dāng)遇到高溫等因素時(shí)鉑絲的溫度發(fā)生變化，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化,探測(cè)的數(shù)據(jù)也會(huì)發(fā)生變化。</p><p>　　2.2.3M

63、Q-X系列可燃?xì)怏w傳感器操作注意事項(xiàng)</p><p><b>　　1必須避免的情況</b></p><p>　　1.1暴露于有機(jī)硅蒸氣中</p><p>　　1.2 高腐蝕性的環(huán)境</p><p>　　1.3 堿、堿金屬鹽、鹵素的污染</p><p><b>　　1.4接觸到水</

64、b></p><p><b>　　1.5 結(jié)冰</b></p><p>　　1.6 施加電壓過(guò)高</p><p><b>　　2盡可能避免的情況</b></p><p><b>　　2.1 凝結(jié)水</b></p><p>　　2.2 處于高濃度氣體

65、中</p><p><b>　　2.3 長(zhǎng)期貯存</b></p><p>　　2.4 長(zhǎng)期暴露在極端環(huán)境中</p><p><b>　　2.5 振動(dòng)</b></p><p><b>　　2.6 沖擊</b></p><p>　　2.2.3基本測(cè)試回路&l

66、t;/p><p>　　圖2.2.3傳感器測(cè)試電路 </p><p>　　圖是傳感器的基本測(cè)試電路。該傳感器需要施加2個(gè)電 </p><p>　　壓：加熱器電壓（VH）和測(cè)試電壓（VC）。其中 VH用于為傳</p><p>　　感器提供特定的工作溫度。VC 則是用于測(cè)定與傳感器串聯(lián)</p><p>　　

67、的負(fù)載電阻（RL）上的電壓（VRL）。這種傳感器具有輕微的</p><p>　　極性， VC需用直流電源。在滿足傳感器電性能要求的前提</p><p>　　下，VC和VH可以共用同一個(gè)電源電路。為更好利用傳感器的 </p><p>　　性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)腞L值。 </p><p>　　2.3TLC549芯片</p><p

68、>　　2.3.1TLC549簡(jiǎn)介</p><p>　　TLC549是 TI公司生產(chǎn)的一種低價(jià)位、高性能的8位 A/D轉(zhuǎn)換器，它以8位開關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于 17us，最大轉(zhuǎn)換速率為 40000HZ，4MHZ典型內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，電源為 3V至 6V。它能方便地采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價(jià)的測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　2.3.

69、2TLC549引腳及各引腳功能</p><p>　　REF+：正基準(zhǔn)電壓輸入 2.5V≤REF+≤Vcc+0.1。</p><p>　　REF－：負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端，-0.1V≤REF-≤2.5V。且要求：（REF+）－（REF-）≥1V。 </p><p>　　VCC：系統(tǒng)電源3V≤Vcc≤6V。</p><p><b>

70、　　GND：接地端。</b></p><p>　　/CS：芯片選擇輸入端，要求輸入高電平 VIN≥2V，輸入低電平 VIN≤0.8V。</p><p>　　DATA OUT：轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)串行輸出端，與 TTL 電平兼容，輸出時(shí)高位在前，低位在后。</p><p>　　ANALOGIN：模擬信號(hào)輸入端，0≤ANALOGIN≤VCC，當(dāng) ANALOGIN≥R

71、EF+電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全“1”(0FFH)，ANALOGIN≤REF-電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全“0”(00H)。</p><p>　　I/O CLOCK：外接輸入/輸出時(shí)鐘輸入端，同于同步芯片的輸入輸出操作，無(wú)需與芯片內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘同步。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC549的引腳圖如圖3.2.2所示：</p><p>　　圖2.3.2TLC549引腳圖</p><p>　　2.3

72、.3TLC549工作原理</p><p>　　當(dāng)/CS變?yōu)榈碗娖胶螅?TLC549芯片被選中， 同時(shí)前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位MSB （A7）自 DATA OUT 端輸出，接著要求自 I/O CLOCK端輸入8個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)，前7個(gè) I/O CLOCK信號(hào)的作用，是配合 TLC549 輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的 A6-A0 位，并為本次轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備：在第4個(gè) I/O CLOCK 信號(hào)由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣/保持電路對(duì)輸

73、入模擬量采樣開始，第8個(gè) I/O CLOCK 信號(hào)的下降沿使片內(nèi)采樣/保持電路進(jìn)入保持狀態(tài)并啟動(dòng) A/D開始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時(shí)間為 36 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，最大為 17us。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成前的這段時(shí)間內(nèi)，TLC549 的控制邏輯要求：或者/CS保持高電平，或者 I/O CLOCK 時(shí)鐘端保持36個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的低電平。由此可見，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端輸入8個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)期間需要完成以下工作：讀入前次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；對(duì)

74、本次轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號(hào)采樣并保持；啟動(dòng)本次 A/D轉(zhuǎn)換開始。</p><p>　　Ｉ／Ｏ ＣＬＯＣＫ：外接輸入／輸出時(shí)鐘輸入端，同于同步芯片的輸入輸出操作，無(wú)需與芯片內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘同步。</p><p><b>　　工作時(shí)序</b></p><p>　　圖2.3.3TLC549工作時(shí)序圖</p><p>　　ＴＬＣ５４９是

75、SPI總線器件，采用簡(jiǎn)化為三線的SPI總線它，工作時(shí)序見圖2.3.3所示。當(dāng)／ＣＳ變?yōu)榈碗娖胶?，ＴＬＣ５４９芯片被選中，同時(shí)前次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位ＭＳＢ(Ａ７)自ＤＡＴＡ ＯＵＴ端輸出，接著要求自Ｉ／Ｏ ＣＬＯＣＫ端輸入８?jìng)€(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)，前７個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的作用，是配合ＴＬＣ ５４９輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的Ａ６－Ａ０ 七位，并為本次轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備：在第４個(gè)Ｉ／Ｏ ＣＬＯＣＫ信號(hào)由高至低的跳變之后，其片內(nèi)采樣／保持電路對(duì)輸入模擬量開始采樣，并在

76、第８?jìng)€(gè)Ｉ／Ｏ ＣＬＯＣＫ信號(hào)的下降沿使片內(nèi)采樣／保持電路進(jìn)入保持狀態(tài)并啟動(dòng)Ａ／Ｄ開始轉(zhuǎn)換。完成一次轉(zhuǎn)換的時(shí)間為３６個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，最大為１７ｕｓ。在Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換完成前的這段時(shí)間內(nèi)，ＴＬＣ５４９的控制邏輯要求：</p><p>　?。茫颖３指唠娖?，或Ｉ／Ｏ ＣＬＯＣＫ時(shí)鐘端保持３６個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的低電平。    由此可見，在ＴＬＣ５４９的Ｉ／Ｏ ＣＬＯＣＫ端輸入８?jìng)€(gè)主控器件發(fā)來(lái)

77、的時(shí)鐘信號(hào)期間，需要完成以下工作：讀入前次Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)果；對(duì)本次轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號(hào)采樣并保持；啟動(dòng)本次Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換開始。</p><p>　　2.4 MAX232芯片</p><p>　　2.4.1MAX232芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　MAX232芯片是美信（MAXIM）公司專為 RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電。</p&g

78、t;<p>　　2.4.2MAX232芯片主要特點(diǎn)</p><p>　　芯片MAX232電路結(jié)構(gòu)如圖2.4.2所示，以及芯片所擁有的一些特性如下：</p><p>　　符合所有的 RS-232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) </p><p>　　圖2.4.2MAX232芯片的內(nèi)外部電路2、只需要單一 +5V電源供電 3、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+

79、10V和-10V電壓V+、V- 4、功耗低，典型供電電流5mA 5、內(nèi)部集成2個(gè)RS-232C驅(qū)動(dòng)器 6、高集成度，片外最低只需4個(gè)電容即可工作。</p><p>　　2.4.3MAX232芯片標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路</p><p>　　電容器應(yīng)選擇1μF的電解電容。注意，由于RS232電平較高，在接通時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)電涌非常高，很有可能擊毀max232，所以在使用中應(yīng)盡量避免熱插拔。</

80、p><p>　　2.5 液晶顯示LCD1602</p><p>　　2.5.1 LCD1602液晶顯示屏簡(jiǎn)介</p><p>　　工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符（16列2行），圖2.5.1是LCD1602引腳圖。</p><p>　　圖2.5.1LCD1602引腳圖 </

81、p><p>　　注：為了表示的方便 ，后文皆以1表示高電平，0表示低電平。 </p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)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?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRA

82、M，顯示效果也不好）。</p><p>　　1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。</p><p>　　市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。</p><p>　　2.5.2 LCD1602液晶

83、顯示屏的基本參數(shù)及引腳功能</p><p>　　1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：</p><p>　　第1腳：VSS為電源地</p><p>　　第2腳：VCC接5V電源正極</p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器

84、調(diào)整對(duì)比度）。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。</p><p>　　第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。</p><p>

85、　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。</p><p>　　第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。</p><p>　　2.5.3 LCD1602工作時(shí)序</p><p>　?、?當(dāng)要寫指令字，設(shè)置LCD1602的工作方式時(shí)：需要把RS置為低電平，RW置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0~D7，最后E引腳一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。

86、 ② 當(dāng)要寫入數(shù)據(jù)字，在1602上實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)：需要把RS置為高電平，RW置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0~D7，最后E引腳一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。</p><p>　　如下圖分別是LCD1602的寫操作時(shí)序圖、時(shí)序參數(shù)圖如圖2.5.3（a）、2.5.3（b）圖所示</p><p>　　圖2.5.3（a）LCD1602寫操作時(shí)序圖 </p&g

87、t;<p>　　圖2.5.3（b）LCD1602操作時(shí)序參數(shù)</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)基本原理</p><p>　　便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀主要有三部分組成，一是檢測(cè)儀器，也就是甲烷，一氧化碳，乙炔三個(gè)傳感器采集空氣中的可燃?xì)怏w，安裝在可燃?xì)怏w釋放源的附近環(huán)境中，當(dāng)這些檢測(cè)

88、儀器檢測(cè)到附近的環(huán)境中有可燃?xì)怏w時(shí)，這些檢測(cè)儀器就能將可燃?xì)怏w濃度的變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電信號(hào)；二是轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器的作用就是把檢測(cè)儀器輸出的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；三是控制器，控制器的作用是把轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理并把處理過(guò)的信號(hào)濃度送到LCD1602液晶屏上顯示，并能在濃度超過(guò)一定值時(shí)發(fā)出信號(hào)控制報(bào)警電路；四是顯示器包括LCD1602和上位機(jī)界面，他們能實(shí)時(shí)顯示控制器輸出的可燃?xì)怏w濃度。</p><p>

89、;　　3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　復(fù)位電路如圖3.2.1(a)所示 </p><p><b>　　復(fù)位電路的作用</b></p><p>　　圖3.2.1（a） AT89S52單片機(jī)復(fù)位電路</p><p>　　在上電或復(fù)位過(guò)程中，控制C

90、PU的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無(wú)論用戶使用哪種類型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。</p><p&

91、gt;<b>　　基本的復(fù)位方式</b></p><p>　　單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕

92、復(fù)位和上電復(fù)位 1、手動(dòng)按鈕復(fù)位 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源VCC之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則VCC的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。</p><p><b>　　上電復(fù)位</b></p><

93、;p>　　只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至VCC端，下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于CMOS型單片機(jī)，由于在RST端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1µF。上電復(fù)位的工作過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電  容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著VCC對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號(hào)必須維

94、持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。上電時(shí)，VCC的上升時(shí)間約為10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHz，起振時(shí)間為1ms；晶振頻率為1MHz，起振時(shí)間則為10ms。在圖2的復(fù)位電路中，當(dāng)VCC掉電時(shí)，必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器PC將得不

95、到一個(gè)合適的初值，因此，CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序。</p><p><b>　　時(shí)鐘電路 </b></p><p>　　圖3.2.1(b)AT89S52單片機(jī)時(shí)鐘電路</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)的時(shí)鐘電路如圖3.2.1（a）所示，在內(nèi)部方式時(shí)鐘電路中必須在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個(gè)微調(diào)

96、電容構(gòu)成振蕩電路通常C1和C2一般取30pF晶振的頻率取值在1.2MHz12MHz之間。對(duì)于外接時(shí)鐘電路要求XTAL1接地XTAL2腳接外部時(shí)鐘對(duì)于外部時(shí)鐘信號(hào)并無(wú)特殊要求只要保證一定的脈沖寬度時(shí)鐘頻率低于12MHz即可。 晶體振蕩器的振蕩信號(hào)從XTAL2端送入內(nèi)部時(shí)鐘電路它將該振蕩信號(hào)二分頻產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘信號(hào)P1和P2供單片機(jī)使用。時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為狀態(tài)時(shí)間S它是振蕩周期的2倍P1信號(hào)在每個(gè)狀態(tài)的前半

97、周期有效在每個(gè)狀態(tài)的后半周期P2信號(hào)有效。CPU就是以兩相時(shí)鐘P1和P2為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分有效工作的。</p><p><b>　　整個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)</b></p><p>　　單片機(jī)單片機(jī)最小系統(tǒng)就有上面的復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，在加上AT89S52單片機(jī)組成。在制作單片機(jī)最小系統(tǒng)板時(shí)還要特別注意要在P0口上加上拉電阻，因?yàn)镻0口與其他的端口不一樣，AT89

98、S52單片機(jī)內(nèi)部的P0口沒有上拉電阻，所以得加個(gè)排阻上去，</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路圖如圖2.3.1（c）所示：</p><p>　　圖3.2.1（c）AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)。</p><p>　　3.2.2報(bào)警電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　報(bào)警電路是聲光報(bào)警，電路由蜂鳴器和發(fā)光二極管以及一些三極管和電阻組成，如圖2.

99、3.2圖所示的報(bào)警電路。三極管是為了放大從單片機(jī)輸出的信號(hào)使蜂鳴器和二極管能夠被驅(qū)動(dòng)</p><p>　　圖3.2.2報(bào)警電路</p><p>　　電阻為了保護(hù)單片機(jī)和蜂鳴器和發(fā)光二極管。</p><p>　　3.2.3可燃?xì)怏w傳感器模塊設(shè)計(jì)與制作</p><p>　　圖3.2.3可燃?xì)怏w傳感器模塊電路</p><p>

100、;　　所使用的可燃?xì)怏w傳感器都是MQ-X系列，它們的模塊電路圖都一樣，所以可以共用一個(gè)電路圖，電路圖如圖3.2.3所示的可燃?xì)怏w傳感器模塊電路圖。一氧化碳、甲烷、乙炔傳感器的引腳都一樣都是六個(gè)，每邊三個(gè)；一邊的1、2、3引腳都是接VCC，另一邊的中間那個(gè)5引腳接個(gè)5.1歐姆的電阻R3后接地，4、6引腳短接后接個(gè)1k的電阻R5然后接地，在4、6引腳之間引線連到排針4腳，4腳就是輸出的信號(hào)腳，電容C1是用來(lái)濾波的。整個(gè)可燃?xì)怏w的硬件設(shè)計(jì)如下

101、圖所示</p><p>　　3.2.4按鍵模塊設(shè)計(jì)</p><p><b>　　按鍵電路</b></p><p>　　按鍵電路共由五個(gè)按鍵組成，這五個(gè)按鍵的作用分別是，設(shè)置，模式，加，減，進(jìn)式。這五個(gè)按鍵的一端分別接P1口的P1^0、P1^1、P^2、P1^3、P^4，另一端接地。</p><p>　　S1是設(shè)置鍵、S2

102、是加鍵、S3是減鍵、S4是模式鍵、S5是進(jìn)式鍵，如圖3.2.4所示的按鍵電路圖所示。當(dāng)按鍵S1按下時(shí)，LCD1602液晶顯示屏轉(zhuǎn)入設(shè)置報(bào)警濃度界面，按完S1再按S4是報(bào)警界面之間的轉(zhuǎn)換，可以在甲烷、乙炔、一氧化碳報(bào)警界面之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行加或者減，按鍵S3是進(jìn)行進(jìn)式轉(zhuǎn)換，當(dāng)按下一次加或者減就有加或者減1變?yōu)榧踊蛘邷p10，再按一次則加或者減100，再按一次又返回加或者減1，依此循環(huán)；當(dāng)設(shè)置完成之后再按一次設(shè)置則回到原來(lái)的界面。<

103、/p><p>　　圖3.2.4按鍵電路</p><p>　　3.2.5液晶顯示模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　LCD1602液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)如圖3.2.5所示電路；</p><p>　　LCD1602的RS、RW、E分別接AT89S52單片機(jī)的P2^7、P2^6、P2^5引腳，數(shù)據(jù)口接AT89S52單片機(jī)的P0口。在LCD1602的第三引腳還用連

104、接一個(gè)滑動(dòng)變阻器以便達(dá)到改變LCD1602的亮度，調(diào)節(jié)到合適的亮度。</p><p>　　圖3.2.5液晶顯示電路</p><p>　　3.2.6模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件和設(shè)備，它是模擬系統(tǒng)和數(shù)字設(shè)備或計(jì)算機(jī)之間的接口。它的實(shí)現(xiàn)方法有很多。用于和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口的A/D轉(zhuǎn)換基本方法有：計(jì)數(shù)式（又稱二進(jìn)制

105、斜坡法）、逐次逼近法、雙積分法、電壓到頻率轉(zhuǎn)換法、并行比較法等。其中逐次逼近法和雙積分法目前應(yīng)用較多，許多A/D轉(zhuǎn)換器根據(jù)此原理制成。TLC549模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊如圖3.2.6所示：</p><p>　　圖3.2.6模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　3.2.7串口下載模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　計(jì)算機(jī)與外界進(jìn)行信息交換稱之為通信。它既包括計(jì)算機(jī)與外部之間，也包括計(jì)算機(jī)

106、和計(jì)算機(jī)之間的信息交換。計(jì)算機(jī)的通信可分為并行通信和串行通信兩種方式。同時(shí)傳送多位數(shù)據(jù)的方式成為并行通信，如圖3.2.6（a）所示，并行通信的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度快，但需要的傳輸線多，一次成本高，適合近距離的數(shù)據(jù)通信；逐位依次傳輸數(shù)據(jù)的方式成為串行通信，如圖3.2.6（b）所示，串行通信的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度慢，但最少需要一條傳輸線，故成本低，適合遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　圖3.2.6（a）

107、 圖 3.2.6（b）</p><p>　　并行通信 串行通信</p><p>　　串口模塊主要有max232芯片和外圍的電容組成的，其電路如圖3.2.6（c）圖所示。串口模塊起著連接主控芯片AT89S52和上位機(jī)的作用，沒有串口模塊的連接就不可能達(dá)到通信作用。外圍的電容根據(jù)max232芯片的型號(hào)決定多大

108、。max232芯片的引腳T2-I、R2-O起著從單片機(jī)接收、發(fā)送的作用，而T2-O、R2-I則起著往上位機(jī)發(fā)送和接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)的作用。</p><p>　　3.2.6（c）串口模塊電路</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1編程軟件KEIL的介紹</p><p>　　Ke

109、il C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Kei

110、l幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。</p><p>　　Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)</p><p><b>　?、毕到y(tǒng)概述</b></p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一

111、點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil 的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。</p><p>　?、睰eil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開