畢業(yè)論文-煤氣泄漏檢測與報警系統(tǒng)設計100070778教材

1、無錫科技職業(yè)學院嵌入式系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)設計（論文）煤氣泄漏檢測與報警系統(tǒng)設計摘要：對煤氣泄漏實時精確監(jiān)控是十分重要的。本文介紹一種基于單片機技術的智能型煤氣監(jiān)控系統(tǒng)，可對煤氣濃度進行智能地實時檢測和監(jiān)控、 報警,而且還 能實現(xiàn)自動開啟和關閉煤氣管道閥門，經(jīng)過多次運行，精確度、靈敏度和穩(wěn)定性均 達到設計要求，且造價低,操作方便,可廣泛作為智能報警器及監(jiān)控系統(tǒng)來使用。本系統(tǒng)以ATMEGA1單片機為核心，論述了基于測控技術的煤氣泄漏監(jiān)測報警裝 置的硬件和軟件方案設計與實現(xiàn)。文中重點闡述了信號采集調(diào)理電路與語音電路 的設計。實驗表明，設計制作的系統(tǒng)滿足設計要求，具有實用價值。關鍵詞：單片機處理器；一氧化碳

2、傳感器；煤氣濃度；聲光報警；煤氣泄漏5Design of Gas-leaking Monitoring and Alarming SystemAbstract: Accurate real-time monitoring of the gas leak is important. This paper describes a sin gle chip tech no logy based on in tellige nt gas mon itori ng system, the gas concentration can be intelligent in real time detectio

3、n and monitoring, alarm, and can automatically ope n and close the gas pipeli ne valves, after several runs, precisi on, sensitivity and stability meet the design requirements, and low cost, easy to operate, can be widely as a smart alarm and monitoring system to use. This system uses the ATMEGA16 a

4、s control core. This paper introduces the both scheme design and implement of hardware and software on the gas-leaking monitoring and alarming system based on measure and con trol tech no logy. The experime nt shows that the system of desig n and make satisfies the requireme nt, and holds better pra

5、cticability.Key words: Sin gle chip processor;CO Sen sor, Gas concen tratio n, voice and light alarm, Gas-leak ing目錄第1章緒論 31.1 課題背景、目的及意義 41.1.1 課題的背景 41.1.2 課題的目的及意義 41.2 系統(tǒng)設計內(nèi)容 5第2章系統(tǒng)硬件設計實現(xiàn) 62.1 一氧化碳濃度檢測電路設計 62.1.1 CO傳感器原理介紹與選型 62.1.2 NAP-505型一氧化碳傳感器介紹 72.2 鍵盤及顯示電路接口設計 82.2.1 鍵盤/顯示器電路設計 92.3 穩(wěn)壓電源電

6、路設計 122.4聲光報警電路設計 132.4.1 聲音報警電路 13第3章系統(tǒng)軟件設計 163.1 系統(tǒng)軟件總體設計 163.2 開機自檢模塊程序設計 163.3 鍵盤處理、顯示模塊程序設計 173.4 數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換模塊程序設計 203.5 數(shù)據(jù)處理和報警、控制模塊程序設計 21結(jié)論 23致謝 24參考文獻 25第1章緒論本章主要介紹本次畢業(yè)設計的研究的背景、目的與作用，以及在本次設計的主要內(nèi)容和技術指標。1.1 課題背景、目的及意義1.1.1 課題的背景隨著我國燃起的變革及西氣東輸工程的進行，煤氣或天然氣已成為多數(shù)家庭 的燃料。每年，因煤氣泄露造成的中毒事故中，因熱水器不當或產(chǎn)品本身的質(zhì)

7、量 問題，造成的煤氣中毒事故，全國均有不少事例。有甚者，因室內(nèi)煤氣濃度過高， 引起的煤氣爆炸的事故也不少見。家用煤氣有時會因各種原因發(fā)生泄漏，煤氣的 主要成分是甲烷，甲烷是一種可燃性氣體遇到明火會發(fā)生燃燒甚至爆炸，所以在煤氣泄漏時打電話，使用家用電器的話，煤氣遇到電火花可能會發(fā)生爆炸事故。 人呆在煤氣泄漏的空間內(nèi)，甲烷的不完全燃燒可能會生成一氧化碳， 人體吸入有 毒的一氧化碳后，一氧化碳將會迅速與血液中的紅細胞結(jié)合導致人體中毒昏迷，如果長時間吸入泄漏的煤氣甚至會發(fā)生中毒死亡隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的提高和生 活環(huán)境的改善越來越重視，液化氣、煤氣進入家庭的使用為人們帶來了方便，也改善了城市

8、的環(huán)境，但同時也給人們帶來了潛在的危險， 其中一氧化碳是最主要 的危險源。當今我國很多煤礦企業(yè)由于對于礦井下的煤氣監(jiān)測和處理不夠及時， 釀成了許多的慘劇，造成的工人生命和國家財產(chǎn)的損失。因此，及時準確地對房間室內(nèi)和礦井進行CO濃度實時監(jiān)測和報警成為保障群眾生命安全和國家財產(chǎn) 安全的一項必不可少的工作。1.1.2 課題的目的及意義AT89系列單片機是控制系統(tǒng)常用的單片機，應用在很多領域，利用它完成 的報警系統(tǒng)比較多，使用AT89系列構成的計算機系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準確的采樣煤氣 濃度，能夠達到題目的設計要求，而且 AT89系列單片機相對于其它型號的單片 機（AVR、ARM），更加易于學習和掌握，性能也相

9、對比較好。同時掌握好了此 系列的單片機的應用，對于深入學習其他類型的單片機是一個很好的基礎。本課題需要完成一個完整系統(tǒng)的設計， 涉及到電子技術、傳感器技術、計算 機應用與控制技術等多學科性知識， 是一個硬軟件相結(jié)合的設計性題目。 本課題 融知識性與趣味性于一體，提供了一個有力的了解小家電設計技術平臺，能提高我的檢索資料的能力、電子系統(tǒng)設計的能力、實際動手的能力、分析排除故障的 能力以及創(chuàng)新設計的能力等。并且，可以通過此次設計，很好的掌握系統(tǒng)設計的 工作流程、開發(fā)步驟；熟悉單片機開發(fā)的多種編程語言。1.2 系統(tǒng)設計內(nèi)容設計的題目是 煤氣泄漏檢測與報警系統(tǒng)設計”。選擇 ATMEL公司的ATMEGA

10、16單片機為系統(tǒng)控制核心，采用電化學型 CO傳感器作為采集煤氣濃 度的采集器，經(jīng)過系列處理實現(xiàn)對煤氣濃度進行智能地實時監(jiān)測、報警，能實現(xiàn)自動開啟和關閉煤氣管道閥門及排風裝置。系統(tǒng)設計具體任務如下：（1）實現(xiàn)對煤氣泄漏的實時監(jiān)測；（2）具有超限聲、光報警功能；（3）根據(jù)報警狀況自動關 閉煤氣管道電磁閥并開啟排風機；（4）設計并制作煤氣測量鍵盤、顯示等接口電 路；（5）性能指標：一氧化碳測量精度為3% ;實現(xiàn)所有的硬件、軟件設計、系 統(tǒng)整體調(diào)試、形成可以正常運行的產(chǎn)品為本次設計的最終目標。 將從系統(tǒng)的硬件、 軟件的設計實現(xiàn)；系統(tǒng)的調(diào)試等方面進行介紹。無錫科技職業(yè)學院嵌入式系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)設計(論文)第

11、2章系統(tǒng)硬件設計實現(xiàn)硬件是系統(tǒng)的載體與執(zhí)行機構，硬件設計是本次設計的重點，主要涉及傳感 器信號放大、采集、處理，鍵盤與顯示處理，聲光報警，執(zhí)行電路設計、系統(tǒng)供 電等多個部分。本章分為8節(jié)介紹系統(tǒng)的硬件設計實現(xiàn)。2.1 一氧化碳濃度檢測電路設計2.1.1 CO傳感器原理介紹與選型1、電化學型氣體傳感器的基本原理按照檢測原理的不同，電化學氣體傳感器主要分為金屬氧化物半導體式傳感 器、催化燃燒式傳感器、定電位電解式氣體傳感器、迦伐尼電池式氧氣傳感器、 紅外式傳感器、PID光離子化傳感器等等。目前，煙氣分析儀中使用較多的是定 電位電解式氣體傳感器和迦伐尼電池式氧氣傳感器。其中定電位電解式氣體傳感器工作

12、原理是： 使電極與電解質(zhì)溶液的界面保持 一定電位進行電解，通過改變其設定電位，有選擇地使氣體進行氧化或還原， 從 而能定量檢測各種氣體。其結(jié)構是：在一個塑料制成的筒狀池體內(nèi)安裝工作電極、 對電極和參比電極，在電極之間充滿電解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在頂 部封裝。前置放大器與傳感器電極的連接， 在電極之間施加了一定的電位，使傳 感器處于工作狀態(tài)。2、CO傳感器的比較與確定本次設計的使用群體主要針對的是普通家庭，在家庭中的煤氣濃度（CO濃度）一般不可能有太高，否則將引起很多的事故，即使有 CO報警系統(tǒng)。針對大 多數(shù)家庭的情況，設計中考慮的 CO傳感器的測量范圍在0500ppm或者 01000

13、ppm,高于了此范圍的CO傳感器基本不使用于普通家庭。在市場考察中得知CO測量范圍在0500ppm或者01000ppm的傳感器類型 也相當?shù)亩?。譬如中國饒陽縣北核牌 CO傳感器系列、中國威興達傳感器廠的 CO傳感器系列、瑞士 Membrpor的CO傳感器系列、日本NEMOTO的CO傳感器系列等。傳感器選擇是主要考慮傳感器本身的輸出信號的大小，因為傳感器的輸出信號越大，對后續(xù)放大電路要求就越低，這樣有利于硬件電路的設計。 這些 傳感器類型中信號輸出最大的是瑞士 Membrpor的CO傳感器系列，它的信號輸 出可以達到5010 nA/ppm以上；而中國威興達傳感器廠的 CO傳感器系列只 有 1 n

14、A 50 nA/ppm 的輸出。本次選用的傳感器并不是輸出信號最大的，因為在價格方面瑞士Membrpor的CO傳感器系列的價格都在500元RMB / PCS以上，而輸出與其基本相當?shù)?中國饒陽縣北核牌CO傳感器系列也需要280元RMB/PCS左右。而日本 NEMOTO的NAP-505 氧化碳傳感器的輸出只是 4010 nA/ppm，但是價格只 在80120元RMB /PCS,綜合各方面考慮，本次設計采用的是日本NEMOTO的NAP-505 氧化碳傳感器。2.1.2 NAP-505型一氧化碳傳感器介紹NAP-505 一氧化碳傳感器屬于電化學型傳感器， 它采用了新的構造，電解液 泄露的風險較低到幾

15、乎為零，體積小，大幅度的減低了成本。輸出信號直線性、重復再現(xiàn)性優(yōu)越、不受濕度影響、電池可驅(qū)動。其主要性能參數(shù)如表2-1所示表2-1NAP-505型電化學一氧化碳氣體傳感器主要性能參數(shù)表檢測氣體范圍CO 01000ppm輸出電流40 10 nA/ppm分辨率1ppm重復再現(xiàn)性2%以內(nèi)應答時間30s基準線位移(-20 C 50C)10ppm長期穩(wěn)定性4鍵盤，依靠8279來完成硬件掃描，以減少使用軟件 處理的煩瑣問題。鍵盤由09數(shù)字鍵、左移位鍵、確認鍵、報警值設定鍵、時 鐘設定鍵、閥門開啟鍵、運行鍵等 16鍵組成。用戶可以通過鍵盤完成人機接口 的各種操作。鍵盤設計如圖2-2所示。LRLoRR39 5

16、1kRL2S4larmRL3S8S12S16OpenerRunR40 51k4 YEK3 YEK2 YEK1 YEK圖2-24 4鍵盤電路8279的鍵盤掃描輸出有兩種方式：譯碼掃描和編碼掃描。譯碼掃描即是4條掃描線在同一時間只有一條是低電平，并且以一定的頻率輪流更換。當按鍵較多時則必須采取編碼掃描，此時 SL0SL3輸出的是從00001111的二進制計數(shù) 代碼，但此時掃描輸出線不能直接用于鍵盤的掃描，而必須經(jīng)過低電平有效輸出的譯碼器。本次設計中進采用SL0SL2輸入到通用的低電平有效輸出的 3-8譯碼器（74LS138）得到直接可用列檢測線，每根行檢測線（鍵碼回送線）接 +5V的電 源，并且節(jié)

17、5.1K的上拉電阻，當某個鍵按下去，該線被拉低。信號回送入8279內(nèi)部FIFO進行處理有得出相應的鍵值只有暫存， 等待CPU讀取。此時會由8279 的IRQ產(chǎn)生一個中斷請求信號，經(jīng)由反相器連接CPU，如果CPU檢測到這個信 號則可以進入讀鍵碼程序，當 CPU將鍵碼數(shù)據(jù)從FIFO中取走后，中斷請求信 號IRQ將自動撤銷。當8279中FIFO的數(shù)據(jù)還未被取出就又有一個鍵被按下，則將該鍵代碼自 動進入FIFO中，F(xiàn)IFO堆棧有8個8位的存儲單元組成，允許依次暫存8個鍵的 代碼。FIFO依循先進先出的原則。FIFO中存在多個數(shù)據(jù)時，只有將FIFO中的 所有數(shù)據(jù)全部讀出之后IRQ信號才會撤銷。因此在實際

18、輸入按鍵時，可以連續(xù) 按8個鍵，即便是CPU沒有及時做出相應。2、顯示電路設計LED顯示器有共陽極和共陰極兩種。共陰極 LED顯示器的發(fā)光二極管的陰 極連接在一起，通常此公共陰極接地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時， 發(fā) 光二極管點亮相應的段被顯示。一般的，發(fā)紅光的LED每段流過的5mA的平均電流，就可以有較滿意的亮 度，7mA電流會更亮些。10mA以上也不會再亮多少，但長期運行于10mA以上 會縮短其壽命。最大電流平均值不得超過 30mA。顯示電路采用兩個4位7段LED共陰數(shù)碼管來顯示當前輸入的 CO濃度和 時間。高4位顯示時間，由于專用的時間顯示數(shù)碼管沒有共陰，因此還以采用的是通用的顯示

19、管；低4位LED數(shù)碼管則顯示當前采樣的探頭號和該處采樣的CO濃度。數(shù)碼管與8279的接口電路如圖2-3所示。8279的OUTAOOUTA3和OUTBOOUTB3最為顯示段碼的輸出，而SL0SL2j經(jīng)過3-8譯碼器譯碼之后作為顯示器的位碼輸出，由于需要與鍵盤配 合使用，因此顯示管必須選用共陰管。當輸出口上有段碼輸出而且該數(shù)碼管被選中則該數(shù)碼管點亮，否則就熄滅，但是由于視覺誤差則會有全部被點亮的顯示，當然這一些都有8279自行單獨完成。由于8279數(shù)碼管輸出口的驅(qū)動能力較弱，因此需要在顯示管前面加入驅(qū)動 芯片74LS244,其中U17實現(xiàn)數(shù)碼管段驅(qū)動，U18實現(xiàn)數(shù)碼管的位驅(qū)動。這樣 可以保證數(shù)碼管

20、的亮度。172 YE K3 YE K4 YE Kk15 6035031 YE Kk15k15 4039S8S5o Qk15 33dccv2 PS7S3PSI D6CP-D2 11P D22P D33P D6A 4BC 3DE | 2FG“cTiscK3IJX/X/R2- ss42 IJysi2.g 2RccvoonfpD 7 7nfpD 9 6nfpD C0 5n 3 D- 4YbK 02 3XJJK 03 2YbK 4 1 vxt K c1A BG|G GU ABC-ccvpDA * 4BC * 3D7 4-6 5 -1ODD1DDD2WDD l-DD 】DD -DD 7DD8P D8 9

21、1 2 5 6 7 8E：2F161Ui2sk71CGit-cld 0171 8CP-D51 7CP-D31 6CP-Dn 5nfn d8 4nsD6 3CP-D4 2rtd2 1RTDi2sk7-4AT3aj2AT1AT4a3 AT2 AT1AT21D0 2rcoljr plr 4lr oolr f Rnuko 023d 922D OPP1D 100To -7 -4 - o 12 15P D26P D37P D4P DPPPDDD64297534V23V22V2 1V2 4 VI 3 丫 NY 1丫4aj3aj2AA1AA 4a 3 AT 2 AT 1AT3TL2l1Lzostlis US1

22、LRk28r9AZ8 Ito EKKLU川93 KbOARw8279接口電路46813572345678DDDDDDD3b2l1rbnwL3C0-UO2DQIUO1BIUOODQIUOQp 7BD 6bd 5bd 4bd 3bd 2bd 1BD OBD91 8a71 6a圖2-3鍵盤/顯示器與61 5a51 4a41 3a31 2a2 1A3-uo2Attluo1AttluoOAttluo4Z Bp52 7d62 6d5d51U2.3穩(wěn)壓電源電路設計由于本系統(tǒng)涉及到很多電路、集成芯片多，又各自所需電壓不同，為了符合 每一部分的電壓需要。我們必須把電壓進行轉(zhuǎn)換，通過 7809、7909分別產(chǎn)生正

23、 負9V電壓給AD620，用7805產(chǎn)生5V電壓給ATmega16單片機、ISD1420語音 芯片、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片等外圍接口電路供電。根據(jù)題目要求我們設計的 穩(wěn)壓電源電路圖如圖2-4和圖2-5所示D121CA6diD-44U22MC7 80 5TJ5Vin+5VV-IDGE1_ 4 C18*l220u0.33u2D N GV212C AC1 00.1 uC2 5D110uFDNG圖2-4正5V穩(wěn)壓電路D8圖2-5 正負9V穩(wěn)壓電路圖2-4中輸入電壓由整流橋先進行整流，然后經(jīng)過7805進行穩(wěn)壓之后輸出+5V電壓。電路中接入C10和C22是用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激勵振蕩

24、和抑制電路引入的高頻干擾。電解電容C25用以減少穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。D為保護二極管，當輸入端短路時，給輸出電容 C25 一個放電通路，防止C25兩端電壓作用與7805管的be結(jié)，造成7805管be 結(jié)擊穿而損壞。圖2-5中的電路給圖2-4基本相同，不同的就是穩(wěn)壓管采用的 是7809和7909實現(xiàn)正負9V的穩(wěn)壓調(diào)整。圖中的J6和J9兩個接線端口是為了 方便直接輸入直流電壓而設計，當外界有適合的直流電壓是可以直接接入進行穩(wěn) 壓后輸出供電。2.4聲光報警電路設計系統(tǒng)為煤氣泄露檢測與報警系統(tǒng)”，因此聲光報警部分屬于系統(tǒng)的核心部 分，只有很好的完成了本部分的設計，才能使系統(tǒng)較為的完善

25、。報警意為提醒系 統(tǒng)使用者能及時了解使用場所煤氣濃度超過設定值，需要進行相應的處理。以下 就對系統(tǒng)的聲光報警部分的設計進行詳細說明。2.4.1 聲音報警電路聲音報警電路設計了語音報警和蜂鳴器報警， 主要是考慮不同使用者對報警 裝置的要求不同（包括價格、使用場所、安裝環(huán)境等各個方面因素）。采用語音提示也就比單獨的蜂鳴器更加人性化， 對于相對安靜的環(huán)境中較為適用，因為語 音放大有一定的限制；而蜂鳴器的尖叫聲有更強的穿透力， 更容易引起使用者的 重視。1）、ISD1420語音芯片介紹ISD1420為美國ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語音錄放電路，由振蕩器、語音存 儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干

26、擾濾波器、輸出放大器組成。一 個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數(shù)電阻 電容組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，語音和音頻信號 被直接存儲，以其原本的模擬形式進入 EEPROM存儲器。不僅語音質(zhì)量優(yōu)勝， 而且斷電語音保護。2）、芯片特點及引腳圖介紹芯片特點:使用方便的單片錄放系統(tǒng)，外部元件少，重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音A0VccDA1RECA2XCLKA3RECLEDA4PLAYEA5PLAYLNCNCNCANA OUTA6ANA INA7AGCNCMIC REFVssDMICVssAVccASP+SP-1TT457帀91017121314I

27、SD1 42 028TT26、25?_232221201918171615信息可保存100年，可反復錄放10萬次，無 需專用編程或開發(fā)系統(tǒng)較強的分段選址能力可處理多達160段信息具有自動節(jié)電模式，錄或放后立即進入維持狀 態(tài)，僅需0.5譏電流單一 5伏電源供電圖2-6ISD1420芯片引腳圖ISD1420語音芯片引腳圖如圖2-6所示。以下介紹個引腳功能：錄音（/REC）低電平有效。只要/REC變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正 在放音），芯片即開始錄音。錄音期間，/REC必須保持為低。/REC變高或內(nèi)存 錄滿后，錄音周期結(jié)束，芯片自動寫入一個信息結(jié)束標志（EOM），使以后的重放操作可發(fā)及時停止。邊

28、沿觸發(fā)放音（/PLAYE ）此端出現(xiàn)下降沿時，芯片開始放音。放音持續(xù)到 EOM標志或內(nèi)存結(jié)束。電平觸發(fā)放音（/PLAYL ）此端出現(xiàn)下降沿時，芯片開 始放音話筒輸入（MIC ）此端邊至片內(nèi)前置放大器。片內(nèi)自動增益控制電路（AGC） 將前置增益控制在-15至24dB。外接話筒應通過串聯(lián)電容耦合到此端。自動增益控制（AGC） AGC動態(tài)調(diào)節(jié)器整前置境益以補償話筒輸入電平的 寬幅變化，使得錄制變化很大的音量時失真都能保持最小。470KQ和4.7uF的標稱值在絕對大多數(shù)場合下可獲得滿意的效果。模擬輸入（ANA IN ）此端即芯片錄音的輸入信號。對話筒輸入來說， ANA OUT端應通過外接電容 連至本端

29、。該電容和本端的3KQ輸入阻抗給出了芯片 頻帶的附加低端截止頻率。喇叭輸出（SP+、SP-）這對輸出端能驅(qū)動16Q以上的喇叭。單端使用時必 須在輸出端和喇叭間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又能將功率提高4倍。錄音時，它們都呈高阻態(tài)；節(jié)電模式，它們保持為低電平。地址（A0A7 ）地址端有兩個作用，取決于最高（MSB）兩位A7、A6的狀 態(tài)。當A7或A6有一個為0時，所有輸入均釋放為地址位，作為當前錄放操作 的起始地址。地址端只用輸入，不輸出操作過程的內(nèi)部地址信息。在生活中主要應用的主要是聲音報警，而光報警主要是對聲音報警的一種補 充方式。因此在本次系統(tǒng)設計中，光報警電路是采用發(fā)光二極管實現(xiàn)。報

30、警狀態(tài)， 指示燈為紅燈閃爍；正常工作狀態(tài)，指示燈為綠燈。光報警電路設計如圖3-23所示。當單片機的P1.3和P1.4為低電平時指示燈就被點亮，電阻R1和R2的作用 是限流，使二極管達到較佳的亮度且不至被損壞；至于什么時候需要點亮哪個二 極管就需要程序來控制。無錫科技職業(yè)學院嵌入式系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)設計(論文)21第3章系統(tǒng)軟件設計3.1 系統(tǒng)軟件總體設計系統(tǒng)軟件采用匯編語言編制，包括主程序和中斷服務子程序。主程序的功能 是完成系統(tǒng)的初始化、鍵盤處理、信號采集及處理、時鐘和信息顯示、濃度超限 報警、閥門關閉、啟動排氣裝置及與上位機通信。根據(jù)系統(tǒng)工作特點，程序采用 結(jié)構化的軟件設計方法。系統(tǒng)軟件設計總體

31、流程框圖如圖 3-1所示。圖3-1系統(tǒng)軟件設計總體流程框圖3.2 開機自檢模塊程序設計開機自檢設計在電源接通或者是系統(tǒng)復位之后，自檢中如果沒有發(fā)現(xiàn)問題, 就進入測控程序，如果發(fā)現(xiàn)問題則及時報警，以避免測控系統(tǒng)帶病工作。本次設計僅僅設計了對CPU數(shù)據(jù)存儲器RAM的校驗程序，采用破壞性校 驗選用，只能用于開機自檢；主要是選用特征字55H(01010101B)和AAH(10101010B)，分別對每一個單元進行先寫后讀的操作。其自檢程序流程圖如 圖4-2所示，主要是先對RAM的某個單元進行AAH的寫入與讀出，將讀出值 與寫入值相比較，如果相同的話說明該單元正常，再進行 55H的寫入、讀出和 比較。如

32、果某個單元出現(xiàn)寫入與讀出的值不相同，則說明 RAM中有損壞，執(zhí)行 內(nèi)存錯誤提示。否則就執(zhí)行正常運行程序。圖3-2自檢程序流程圖3.3 鍵盤處理、顯示模塊程序設計為了讓人機交流部分更友好，本次設計中設計了 4M鍵盤和8位LED顯示,包括09數(shù)字鍵、左移位鍵、確認鍵、報警值設定鍵、時鐘設定鍵、閥門開啟鍵、運行鍵等16鍵，現(xiàn)場煤氣濃度顯示和時間顯示，方便使用者進行相應的控在軟件部分也設計了相應的程序，主要是運用程序讀取8279中的鍵盤處理值，讓CPU將這個數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)不同的鍵值進行不同的處理。其鍵盤處 理主程序流程圖如圖3-3所示，主要是如果有鍵碼輸入提示，則將鍵值讀入，判 斷是否有大功能鍵（

33、運行鍵、閥門開啟鍵、時鐘設定鍵、報警值設定鍵）按下， 如果有則進入相應的子程序中進行相應的處理13，如果不是則返回最初狀態(tài)的檢 測。無錫科技職業(yè)學院嵌入式系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)設計（論文）時間設定程序流程框圖和報警值設定程序流程框圖如圖3-4所示。由于時間設定程序和報警值設定程序基本相同，因此程序流程圖畫在了一起。當功能鍵按 下之后進入相應的設置程序中，首先判斷是否有按鍵按下，如果沒有則繼續(xù)等待； 如果有就則判斷是否為小功能鍵（左移鍵、確定鍵）：如果是左移鍵則將接受數(shù) 據(jù)的地址相應加或者減1，顯示相應的左移一位；如果為確定鍵則將先前輸出的 數(shù)據(jù)進行保存并退回到鍵盤處理主程序中。若果不是小功能鍵，則判斷是

34、否為數(shù) 字鍵，若不是則什么都不做，若是則判斷是哪位數(shù)字，將讀入的數(shù)字信息存入暫 存數(shù)據(jù)的單元，以便保存。因此在進入時間設置或者是報警值設置時不能進行大 功能鍵（運行鍵、閥門開啟鍵、時鐘設定鍵、報警值設定鍵）的相應操作。在報警值設定中考慮輸入的數(shù)據(jù)只需要有 3位，在最高位則是設置需要采集的傳感器路數(shù)，由于ADC0809只有8路輸入，因此該位最大設置也只需要 &圖3-5 顯示程序流程圖顯示程序流程圖如圖3-5所示。由于顯示基本全部由8279硬件完成，因此 顯示控制部分只需要給8279的對應顯示RAM內(nèi)輸入需要顯示的數(shù)據(jù)，由8279 進行顯示處理。因此顯示也控制程序相對較為簡單，進入控制顯示程序后首

35、先需 要設置顯示方式、顯示數(shù)據(jù)的指針及數(shù)據(jù)個數(shù)，之后啟動8279并向顯示RAM內(nèi)輸入相應的數(shù)據(jù)，輸入完畢之后返回調(diào)用程序。3.4 數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換模塊程序設計數(shù)據(jù)采集部分是根據(jù)設定的采集時間間隔，啟動 ADC0809對外部輸入的模 擬數(shù)據(jù)進行A/D轉(zhuǎn)換，并將數(shù)字信號讀入 CPU。數(shù)據(jù)采集程序流程圖如圖4-6所示，在啟動AD0809之前，需要設置輸入數(shù) 據(jù)保存的首地址，讀入先前設置的采集路數(shù)，使用者可以根據(jù)實際的A/ D轉(zhuǎn)換 路數(shù)來設置程序中的轉(zhuǎn)換的路數(shù)。選中IN0并啟動ADC0809，只有需要延時等 待轉(zhuǎn)換完成。由于ADC0809的工作平率為500kHz,完成一次AD轉(zhuǎn)換需要大約 100110

36、y,s因此程序中延時等待時間約為128卩。之后就可以判斷是否轉(zhuǎn)換完成， 如果完成則讀入數(shù)據(jù)，如果沒有完成在繼續(xù)等待完成，如此循環(huán)直到將全部的路 數(shù)采集完成。圖3-6數(shù)據(jù)采集程序流程圖3.5 數(shù)據(jù)處理和報警、控制模塊程序設計實時判別煤氣濃度的測量值，當測量濃度高于設定值時，程序指示電磁閥將 煤氣管道關閉，開啟排風扇是監(jiān)測地點加強通風， 降低煤氣濃度。然后開啟光電 報警系統(tǒng)，提示使用者及時進行事故處理。報警、控制程序流程圖如圖3-7所示，程序設置從地0路輸入的數(shù)據(jù)開始與 設定報警值比較，如果出現(xiàn)高于或等于報警值的情況， 則進入報警狀態(tài)，關閉煤 氣通道閥門、開始排風扇、開啟聲光報警、向上位機通信，最后等待外部中斷或 者是復位。如果沒有出現(xiàn)高于或者等于報警設定值的情況，則返回主程序等待下 一次的采樣輸入。由于當空氣中一氧化碳濃度達到 35ppm時就會對兒童智商造成損害，加上 在使用煤氣的環(huán)境中正常時有10ppm左右的煤氣濃度值，因此本次設計中把初 始報警濃度值設定為20ppm。圖3-7報警、控制程序流程圖