基于單片機燃氣泄漏報警器_論文

1、齊魯工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 基于單片機的燃氣泄漏報警器 學(xué)院名稱 電氣工程與自動化 專業(yè)班級 通 信10-2 學(xué)生姓名 張 禹 磊 導(dǎo)師姓名 吳 昌 磊 2014年 6 月 4日基于單片機的燃氣泄漏報警器作 者 姓 名 張 禹 磊 專 業(yè) 通信工程 指導(dǎo)教師姓名 吳 昌 磊 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講 師 目 錄摘 要1第一章 緒論31.1 燃氣泄漏報警的概述31.2 燃氣泄漏報警的現(xiàn)狀31.3 燃氣泄漏報警的發(fā)展趨勢31.4 燃氣泄漏報警研究意義與目的41.5 設(shè)計任務(wù)4第二章 燃氣泄漏報警系統(tǒng)的方案設(shè)計42.1燃氣報警系統(tǒng)的設(shè)計思路42.2 氣體傳感器的選

2、型52.2.1氣體傳感器介紹52.2.2氣體傳感器的選定72.3 燃氣泄露報警系統(tǒng)的整體設(shè)計方案82.3.1燃氣泄露報警器工作原理82.3.2燃氣泄露報警器的結(jié)構(gòu)92.3.3氣體檢測報警器的功能9第三章 燃氣泄漏報警系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計103.1 主控電路的設(shè)計103.1.1半導(dǎo)體氣敏傳感器簡介103.1.2單片機的選擇133.1.3 AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu)143.1.4 AT89C51單片機的引腳153.1.5 AT89C51單片機的時鐘電路163.1.6 AT89C51單片機的復(fù)位電路173.2 外圍接口電路的設(shè)計183.2.1 ADC0808轉(zhuǎn)換器的介紹183.2.2 ADC080

3、8轉(zhuǎn)換器和AT89C51單片機的接口電路203.2.3 數(shù)碼管顯示電路203.2.4 聲音報警電路213.2.4 燈光報警電路213.3 總電路設(shè)計22第四章 燃氣泄漏報警系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計234.1 主程序選擇與程序流程圖234.2 系統(tǒng)仿真244.2.1 Proteus和keil uVision軟件簡介244.2.2 繪制電路圖254.2.3 程序編寫264.2.4 仿真運行284.2.5 仿真結(jié)果分析28參考文獻29致 謝30附錄一 基于單片機的燃氣泄漏報警器總電路圖31附錄二 基于單片機的燃氣泄漏報警器總程序32齊魯工業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要隨著科技的進步，煤氣作

4、為常用燃料已經(jīng)進入各家各戶，然而在日常生活中，因煤氣使用不當造成的火災(zāi)、爆炸事故，時常發(fā)生。更有甚者，因室內(nèi)煤氣濃度過高，又沒有采取及時的急救措施而引起中毒的事故也不少見。所以怎樣防止煤氣泄露，設(shè)計出合理有效的報警控制系統(tǒng)，保障人們的生命和財產(chǎn)安全已成為人們的迫切需要。 本論文以半導(dǎo)體氣敏傳感器和單片機技術(shù)為核心設(shè)計的氣體報警器可實現(xiàn)濃度監(jiān)測、聲光報警功能，是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的氣體報警器，具有一定的實用價值。其中選用MQ-7傳感器實現(xiàn)對氣體的檢測，具有靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且價格低廉，使用壽命長。其與ADC0808轉(zhuǎn)換器連接，將氣體信號轉(zhuǎn)換成

5、單片機可識別的數(shù)字信號，經(jīng)AT89C51單片機處理送往數(shù)碼管顯示，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判斷是否大于某個預(yù)設(shè)值，如果大于則會自動啟動報警電路發(fā)出報警聲音，反之則為正常狀態(tài)。關(guān)鍵詞：煤氣 MQ-7 報警器 單片機 AbstractWith the development of science and technology, coal gas becomes very common in family use, as a common fuel. But in our daily life, fire accidents and explosions caused by misuse of c

6、oal gas often happen. Whats more, many people are poisoned because lack of emergency measures. Therefore, designing an effective alarm control system to keep peoples safety becomes urgent.In this paper, the alarm control system, adopting semiconductor gas sensors and single chip as core designs, can

7、 supervise and measure the gas density and give an alarm with both sound and light. It is of simpleness but stability, convenience but low cost, intelligent, and has a certain practical value. MQ 7, with a long lifetime, has a high sensitivity, fast response, strong anti-jamming capability while the

8、 cost is rather low. ADC0808 converters connected with the gas signal, convert microcontroller can identify the digital signal processing, by AT89C51 for processing the data and analysis, whether is equal to or greater than the a default value (that is, the alarm limit), if will automatically start

9、alarm circuit warning voice, conversely for normal state. Keywords: coal gas ;MQ-7 ;alarm ;MCS 第一章 緒論1.1 燃氣泄漏報警的概述燃氣泄漏報警器是非常重要的燃氣安全設(shè)備，由氣敏傳感器、單片機和報警器組成。它是安全使用城市燃氣的最后一道保護。燃氣泄漏報警器通過氣敏傳感器探測周圍環(huán)境中的低濃度可燃氣體，通過采樣電路，將探測信號用模擬量或數(shù)字量傳遞給控制器或控制電路，當氣體濃度超過控制器或控制電路中設(shè)定值時，控制器通過執(zhí)行器或執(zhí)行電路發(fā)出聲音報警信號和燈光報警信號。氣體報警器的探測氣敏傳感器主要半導(dǎo)體型

10、、接觸燃燒式、電化學(xué)氣敏傳感器，還有少量的其他類型。這些傳感器都是通過對周圍環(huán)境中的可燃氣體的吸附，在傳感器表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，造成傳感器的電物理特性的改變，經(jīng)單片機處理后報警。1.2 燃氣泄漏報警的現(xiàn)狀燃氣檢測報警產(chǎn)品是一個系列產(chǎn)品，包括氣體探測設(shè)備、信息傳輸設(shè)備、報警分析控制器，是物理傳感技術(shù)、自動控制、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和管理、智能樓宇等技術(shù)的綜合集成，屬于高新技術(shù)。依托中國多年的基本建設(shè)的發(fā)展，這個行業(yè)也得到發(fā)展，具備了和國外知名企業(yè)抗衡的能力。在目前中國許多冠名以高新技術(shù)的行業(yè)中，中國企業(yè)大多做的是下游的制造和服務(wù)，分取極少一部分的利潤，像安防報警產(chǎn)品那樣又擁有自我知識產(chǎn)

11、權(quán)，又擁有大量市場的行業(yè)其實是很少的。在安防報警產(chǎn)品的技術(shù)含量上，國內(nèi)產(chǎn)品和國外產(chǎn)品差距不是很大，許多指標已經(jīng)超越，存在的問題是：類似于國外安防報警產(chǎn)品的大批量規(guī)?；纳a(chǎn)才剛起步，有待于積累經(jīng)驗和技術(shù)，也因此在產(chǎn)品一致性和長期穩(wěn)定性上有一些差距；國內(nèi)正在形成權(quán)重的大型企業(yè)和集團，這樣可以帶領(lǐng)國內(nèi)的各家企業(yè)去沖擊海外市場，并最終占領(lǐng)海外的安防報警市場。1.3 燃氣泄漏報警的發(fā)展趨勢二十多年前，我國的安防報警產(chǎn)品剛剛起步，無論產(chǎn)品技術(shù)含量、產(chǎn)品系列完整性、使用性，還是社會影響程度都是相當?shù)偷?。國外的產(chǎn)品和品牌卻占領(lǐng)我們的大部分市場。由于中國的建設(shè)正在面臨飛速發(fā)展，我們應(yīng)該抓住廣闊的市場空間，慶幸

12、的是中國企業(yè)抓住了這次機遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國家的科研院所，后是一批國營企業(yè)、民營企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國內(nèi)的技術(shù)和管理精英，花了多年時間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國際水平，并且奪回了大部分國內(nèi)市場，使得現(xiàn)在大多國外產(chǎn)品只有招架之勢，這是典型的自力更生，走自己的路。當然目前而言，我們基本占據(jù)的是國內(nèi)市場，對外還剛剛啟動。但是，中國企業(yè)已經(jīng)做好準備進軍海外市場。1.4 燃氣泄漏報警研究意義與目的面對燃氣泄漏而造成的種種事故威脅，我們需要一個解決辦法。使用燃氣報警器是對付燃氣無形殺手的重要手段之一。燃氣專家指出，燃氣泄漏或廢氣排放而大量產(chǎn)生的一氧化碳是燃氣中毒事件的

13、根源，如采用燃氣泄漏報警器就能得到及時的警示。有關(guān)部門經(jīng)長期測試得出結(jié)論，燃氣報警器防止煤氣泄漏事故發(fā)生的有效率達95%以上。計算機的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們己不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地發(fā)展起來。人們對居住環(huán)境要求的日見增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。單片機在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，燃氣泄漏則是人們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｐ枰獪y量和控制的一個問題。單片機有利于為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施。為了防止中毒事件再次發(fā)生，提出利用單片機系統(tǒng)進行有效的預(yù)防對策。所以怎樣防止燃氣中毒與爆炸已成為人們的

14、迫切需要1。1.5 設(shè)計任務(wù)本文設(shè)計了一種靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾性好、使用方便、價格便宜的煤氣檢測系統(tǒng)，采用氣敏傳感器，氣敏傳感器是能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種敏感器件，它將氣體成分、濃度等有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號，從而可以進行檢測。目前，人們對氣敏傳感器的測試方法主要停留在用人工手動的方式來操作，開發(fā)出一種實用高效的智能化傳感器測試裝置是極為必要的。而聲光信號是信息的又一主要載體，如果在這些測量場合能用聲光信號直接報出結(jié)果，將給操作人員帶來極大方便，本文就介紹一種新型的氣敏傳感器測試系統(tǒng)，從組成框圖、硬件設(shè)計以及程序流程及代碼等幾方面對其進行了詳細的介紹。 第二章 燃氣泄漏報警系統(tǒng)的

15、方案設(shè)計2.1燃氣報警系統(tǒng)的設(shè)計思路燃氣報警系統(tǒng)是能夠檢測環(huán)境中的可燃性氣體濃度，并具有報警功能的儀器，儀器的最基本組成部分應(yīng)包括：氣體信號采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路。氣體信號采集電路一般由氣敏傳感器和模擬放大電路組成，將氣體信號轉(zhuǎn)化為模擬的電信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從燃氣檢測電路送出的模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可識別的數(shù)字信號后送入單片機。單片機對該數(shù)字信號進行處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，是否大于或等于某個預(yù)設(shè)值(也就是報警限)，如果大于則會自動啟動報警電路發(fā)出報警聲音，反之則為正常狀態(tài)。為使報警裝置更加完善，可以在聲音報警基礎(chǔ)上，加入光報警，紅光信號可以引起用戶注意，彌補嘈雜環(huán)境中聲

16、音報警的局限。以上是根據(jù)報警器應(yīng)具備的功能，提出的整體設(shè)計思路。氣敏傳感器及單片機是燃氣泄漏報警器的兩大核心，根據(jù)報警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟的氣敏傳感器及單片機芯片是至關(guān)重要的。傳感器的選型在下一節(jié)介紹。單片機作為硬件電路的核心，它的選型將在第三章詳述。2.2 氣體傳感器的選型氣體傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體在空氣中的含量(即濃度)轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號，通過A/D轉(zhuǎn)換電路，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機，進而由單片機完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報警控制等工作。氣體傳感器作為燃氣泄漏報警器的信號采集部分，是儀表的核心組成部分之一。由此可見，氣體傳感器的選型是非

17、常重要的。2.2.1氣體傳感器介紹1、氣體傳感器的分類 氣體傳感器種類繁多，從檢測原理上可以分為三大類：(1)利用物理化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器：如半導(dǎo)體氣體傳感器、接觸燃燒氣體傳感器等。 (2)利用物理性質(zhì)的氣體傳感器：如熱導(dǎo)氣體傳感器、光干涉氣體傳感器、紅外傳感器等。 (3)利用電化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器：如電流型氣體傳感器、電勢型氣體傳感器等。2、氣體傳感器應(yīng)滿足的基本條件 :一個氣體傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。但是，任何一個完整的氣體傳感器都必須具備以下條件： （1）能選擇性地檢測某種單一氣體，而對共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)

18、； （2）對被測氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的氣體濃度；（3）對檢測信號響應(yīng)速度快，重復(fù)性好；（4）長期工作穩(wěn)定性好； （5）使用壽命長； （6）制造成本低，使用與維護方便。3、常見氣體傳感器簡介 （1）半導(dǎo)體氣體傳感器半導(dǎo)體氣體傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器，以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的氣體傳感器。自1962年半導(dǎo)體金屬氧化物氣體傳感器問世以來，由于具有靈敏度高、響應(yīng)快、輸出信號強、耐久性強、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等諸多優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的氣體傳感器之一。按照敏感機理分類，可分為電阻型和非電阻型。 （2）固體電

19、解質(zhì)氣體傳感器 固體電解質(zhì)氣體傳感器使用固體電解質(zhì)氣敏材料作為氣敏元件，其原理是利用氣敏材料在通過氣體時產(chǎn)生電阻，測量其形成電動勢從而測量氣體濃度。由于這種傳感器電導(dǎo)率高，靈敏度和選擇性好，因而得到了廣 泛的應(yīng)用，幾乎打入了石化、環(huán)保、礦業(yè)等各個領(lǐng)域，其產(chǎn)量僅次于半導(dǎo)體氣體傳感器的一類傳感器。但這種傳感器制造成本高，檢測氣體范圍有限，在檢測環(huán)境污染領(lǐng)域中有優(yōu)勢。 （3）接觸燃燒式氣體傳感器 當易燃氣體接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時會發(fā)生氧化反應(yīng)而燃燒，故得名接觸燃燒式傳感器。接觸燃燒式氣體傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲(也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層)，使用時將鉑絲通電，保持300C40

20、0C的高溫，此時若與氣體接觸，氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升,通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道氣體的濃度。 （4）高分子氣體傳感器 利用高分子氣敏材料制作的氣體傳感器近年來得到很大的發(fā)展。高分子氣敏材料在遇到特定氣體時，其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。高分子氣敏材料由于具有易操作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合，在毒性氣體和食品鮮度等方面的檢測中具有重要作用。高分子氣體傳感器具有對特定氣體分子靈敏度高，選擇性好，且結(jié)構(gòu)簡單，能在常溫下使用，可以彌補其它氣體傳感器的

21、不足。 （5）電化學(xué)傳感器 電化學(xué)傳感器由膜電極和電解液封裝而成。氣體濃度信號將電解液分解成陰陽帶電離子，通過電極將信號傳出。它的優(yōu)點是：反映速度快、準確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測，但壽命較短(大約兩年)。它主要適用于毒性氣體檢測。目前國際上絕大部分毒氣檢測采用該類型傳感器。 （6）熱傳導(dǎo)傳感器 熱傳導(dǎo)傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結(jié)構(gòu)形式，但是測量原理不同。它的測量原理是：將加熱后的鉑電阻線圈置于目標煙霧中，由于向目標氣體 傳送熱量造成溫度降低，引起電阻值變化，傳感器即測量電阻值的變化情況。溫度的變化情況是目標氣體熱傳導(dǎo)率的函數(shù)，而對于一種給定的氣體，熱傳導(dǎo)率是它固有的物理特性。 （7）紅

22、外傳感器 紅外傳感器通常用兩束紅外光進行氣體測量，主光束通過測量元件內(nèi)的目標氣體，參考光束通過比較元件內(nèi)的參考氣體。在測量和比較元件中，紅外射線被氣體有選擇地吸收了。未吸收的紅外光由光電探測器測量，產(chǎn)生一個正比于目標氣體濃度的差分信號。非擴散式紅外探測器NDIR (non-dispersive IR )是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴散和損耗被記錄下來。 不同的氣體吸收不同波長的IR，所以傳感器根據(jù)目標氣體而調(diào)整，典型應(yīng)用包括測量CO和CO2、冷凍劑煙霧和一些易燃氣。由于非碳氫化合物易燃氣體(如氫)不吸收電磁譜中IR部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測量碳氫化合物，并具有最小的交叉

23、靈敏度，而且不受其它氣體的腐蝕以及高濃度目標煙霧的影響。 4.常見氣體傳感器可檢測氣體種類 由于氣體的種類繁多，一種類型的氣體傳感器不可能檢測所有的氣體，通常只能檢測某一種或兩種特定性質(zhì)的氣體。例如氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器主要檢測各種還原性煙霧，如CO、H2、C2H5OH、CH3OH等。固體電解質(zhì)氣體傳感器主要用于檢測無機氣體，如O2、CO2、H2、Cl2、SO2等。簡要列舉出已經(jīng)研究、開發(fā)的各類氣體傳感器及其可檢測的氣體種類表2.1各種氣體傳感器可檢測的氣體種類傳感器種類COCO2 H2S NH3HCNHClCOCI2 NOX SO2O2CH4C3H2H2H2O Cl2半導(dǎo)體氣體傳感器固體電解

24、質(zhì)傳感器接觸燃燒式傳感器電化學(xué)式傳感器高分子電解質(zhì)氣體傳感器注：好 不太好 2.2.2氣體傳感器的選定燃氣泄漏報警器主要應(yīng)用在石油、化工、冶金、油庫、液化氣站、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃氣體泄漏的場所，根據(jù)報警器檢測氣體種類的要求，一般選用接觸燃燒式氣敏傳感器和半導(dǎo)體氣敏傳感器。使用接觸燃燒式氣敏傳感器，其探頭的阻緩及中毒,是不可避免的問題。阻緩是當在氣體與空氣的混合物中含有硫化氫等含硫物質(zhì)的情況下，則有可能在無焰燃燒的同時，有些固態(tài)物質(zhì)附著在催化元件表面，阻塞載體的微孔，從而引起響應(yīng)緩慢反應(yīng)滯緩，靈敏度降低。雖然將阻緩的傳感器再放回新鮮空氣環(huán)境中有得到某種程度的恢復(fù)的可能，但是如果長期暴露在這樣的

25、環(huán)境中，其靈敏度會不斷下降，導(dǎo)致該傳感器最終喪失檢測煙霧的能力。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質(zhì)時，則傳感器將使催化元件產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的中毒，以致靈敏度很快就喪失。當懷疑檢測環(huán)境中存在這些物質(zhì)時，經(jīng)常對探頭進行標定，是必須且有效的辦法。 因此，經(jīng)常對傳感器進行標定，是保證其準確性的必要的途徑。一般連續(xù)使用兩個月后應(yīng)對傳感器進行量程校準，這種經(jīng)常性對傳感器的維護，無形中加大了工作人員的工作量，同時增加了報警器的維護成本。半導(dǎo)體氣敏傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，

26、因而得到廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體氣敏傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩(wěn)定性(使用壽命)。 經(jīng)過對比上述兩種氣敏傳感器的應(yīng)用特性，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體氣敏傳感器的優(yōu)點更加突出：靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾性好、使用方便、價格便宜，且不會發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護成本較低等。因此，本設(shè)計采用半導(dǎo)體氣敏傳感器作為報警器氣體信息采集部分的核心。而在眾多半導(dǎo)體氣敏傳感器中，本設(shè)計選用MQ-7型氣敏傳感器，這種型號的傳感器具備一般半導(dǎo)體氣敏傳感器靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強、壽命長等優(yōu)點。2.3 燃氣泄露報警系統(tǒng)的整體設(shè)計方案2.3.1燃氣泄露報警器工作原理 本論文中的燃氣泄漏報警器以AT89C51單片機為

27、控制核心，采用MQ-7型電阻式半導(dǎo)體傳感器采集氣體信息。 首先，氣體傳感器送來的氣體濃度對應(yīng)的電壓信號送入AT89C51單片機；然后，在AT89C51單片機進行氣體濃度比較，對數(shù)據(jù)進行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成為對應(yīng)的十進制濃度值；最后，判斷氣體濃度值是否超出報警限，當氣體濃度處于正常狀態(tài)紅燈不會點亮，當氣體濃度超出設(shè)定的限定值時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈點亮。另外由于氣體傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應(yīng)越快，響應(yīng)時間和恢復(fù)時間就越快。為提高響應(yīng)時間，保證氣體傳感器準確地、穩(wěn)定地工作，報警器需要向氣體傳感器持續(xù)輸出一個5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時，進行故

28、障監(jiān)測2。2.3.2燃氣泄露報警器的結(jié)構(gòu) 為適應(yīng)家庭對可燃性易爆氣體安全性要求，設(shè)計的可燃性氣體報警儀應(yīng)不僅能在較寬的溫度范圍工作，而且應(yīng)具有顯示可燃氣體濃度、可接計算機進行現(xiàn)場遠測和實時控制等功能。其目標是在傳統(tǒng)的煙霧報警儀的基礎(chǔ)上，盡量提高準確性，降低成本，縮小體積。 燃氣泄露報警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示，該系統(tǒng)以單片機為核心，配合外圍電路共同完成信號采集、聲音及燈光報警等功能。系統(tǒng)采用高性能的單片機，要求工作穩(wěn)定、測量精度高、通用性強、功耗低，保證報警器的精確性及可靠性，而且最好體積小，成本低，有利于減少報警器的體積，降低報警器的成本3。使用AT89C51單片機，選用氣敏傳感器作為敏

29、感元件，利用A/D轉(zhuǎn)換器和聲光報警電路，開發(fā)了可用于家庭或小型單位燃氣泄漏報警器。整個設(shè)計由5大部分構(gòu)成：氣敏傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路、AT89C51單片機、濃度顯示、聲光報警電路。氣敏傳感器是將現(xiàn)場氣體濃度非電信號轉(zhuǎn)化為電信號；轉(zhuǎn)換電路是將完成將氣體傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換并將氣體濃度顯示在數(shù)碼管上。聲光報警模塊由單片機和報警電路組成，由單片機控制實現(xiàn)不同的聲光報警功能。氣體濃度電源AT89C51單片機電源指示時鐘濃度顯示氣敏傳感器A/D轉(zhuǎn)換器聲音報警復(fù)位燈光報警圖2.2燃氣泄漏報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3.3氣體檢測報警器的功能聲光報警功能 當氣體濃度取值處在報警限值之上，蜂鳴器開始報

30、警，并且伴隨紅燈點亮。因為人對聲音和紅光信號更為敏感，所以報警音及燈光更容易引起用戶的注意。第三章 燃氣泄漏報警系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計3.1 主控電路的設(shè)計3.1.1半導(dǎo)體氣敏傳感器簡介半導(dǎo)體氣敏傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體氣體傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩(wěn)定性(使用壽命)。MQ-7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)。采用高低溫循環(huán)檢測方式低溫（1.5V加熱）檢測一氧化碳，傳感器的電

31、導(dǎo)率隨空氣中一氧化碳氣體濃度增加而增大，高溫（5.0V加熱）清洗低溫時吸附的雜散氣體。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4。（1）靈敏度特性：圖3.1H2圖3.1傳感器典型的靈敏度特性曲線注：圖中縱坐標為傳感器的電阻比（Rs/Ro），橫坐標為氣體濃度。Rs 表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值Ro 表示傳感器在1000ppm不同氣體中的電阻值（2）溫/濕度的影響：圖3.2圖3.2 傳感器典型的溫度、濕度特性曲線注：圖中縱坐標是傳感器的電阻比（Rs/Ro）。Rs表示在含1000ppm 一氧化碳、不同溫/濕度下傳感器的電阻值Ro表示在含1000ppm一氧化碳、20/

32、65%RH環(huán)境條件下傳感器的電阻值（3）基本測試回路：VcVHGNDRLVRL圖3.3傳感器的基本測試電路注：該傳感器需要施加2個電壓：加熱器電壓（VH）和測試電壓（VC）。其中VH用于為傳感器提供特定的工作溫度。VC則是用于測定與傳感器串聯(lián)的負載電阻（RL）上的電壓（VRL）。這種傳感器具有輕微的極性，VC需用直流電源。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC和VH可以共用同一個電源電路。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當?shù)腞L值。（4）技術(shù)指標：產(chǎn)品型號MQ-7產(chǎn)品類型半導(dǎo)體氣敏元件標準封裝塑封檢測氣體一氧化碳檢測濃度10-1000ppmCO標準電路條件回路電壓Vc10V DC加熱電壓VH5

33、.0V0.2V ACorDC（高）1.5V0.1V ACorDC（低）加熱時間TL601S（高）901S（低）負載電阻RL可調(diào)標準測試條件下元件特性加熱電阻RH313（室溫）加熱功耗PH350mW敏感體表面電阻Rs2K-20K(in100ppmCO)靈敏度SRs(in air)/Rs(100ppmCO)5濃度斜率0.6(R300ppm/R100ppm CO)標準測試條件溫度、濕度202；65%5%RH標準測試電路Vc:5.0V0.1V； VH（高）: 5.0V0.1V； VH（低）: 1.5V0.1V預(yù)熱時間不少于48小時敏感體功耗（Ps）值可用計算下式：Ps=Vc2Rs/(Rs+RL)2傳感

34、器電阻（Rs），可用下式計算： Rs=(Vc/VRL-1)RL（5）結(jié)構(gòu)，外形 部件材料1氣體感應(yīng)區(qū)二氧化錫（SnO2）2電極金（Au）3測量電極引線鉑（Pt）4加熱器鎳鉻合金（Ni-Cr）5陶瓷管三氧化二鋁6過濾層活性炭顆粒7卡環(huán)鍍鎳銅材（Ni-Cu）8基座塑料或尼龍9針狀管腳鍍鎳銅材（Ni-Cu）圖3.4 MQ-7氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形MQ-7氣敏元件的內(nèi)部構(gòu)造如圖3.4所示,由微型Al2O3陶瓷管、SnO2敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，為了改善傳感器的選擇性，傳感器氣室用活性炭過濾層與外界隔開。加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有

35、只針狀管腳，其中個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。3.1.2單片機的選擇 單片機作為燃氣泄漏報警器的核心部件，一方面它要接收來自傳感器的氣體濃度的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對兩種信號分別進行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作。在單片機實現(xiàn)的功能中，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號做數(shù)字濾波，再進行線性化處理，這一過程的軟件實現(xiàn)，需要單片機有較快的運算速度，使儀表監(jiān)測人員能夠觀測到并進行相應(yīng)處理。同時，在能夠滿足報警器設(shè)計的計算速度及接口數(shù)的要求的同類型單片機中，要考慮選擇價格低廉且體積輕巧的機型，在保證了報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎(chǔ)上，能夠不提高成本，縮小體積5。AT89C51是Atmel公

36、司生產(chǎn)的一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable ReadOnly Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。其中AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系

37、統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。6本設(shè)計用的AT89C51是一個低功耗高性能單片機，8位數(shù)據(jù)總線，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，六個中斷源，兩層中斷優(yōu)先級，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。另外，AT89C51是以靜態(tài)邏輯運行到零頻率的方式設(shè)計的，并且支持兩種可利用軟件選擇的掉電保護模式。休眠模式停止CPU運行，但允許數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)運行。掉電模

38、式保存數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容，但停止了晶振，是其他所有芯片停止工作直到下一次復(fù)位為止。AT89C51其工作電壓范圍為2.76V（實際使用+5V供電），片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和128Kbytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C51提供了高性價比的解決方案。3.1.3 AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu)AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu)如圖所示7圖3.5基本結(jié)構(gòu)圖由圖可見，89C51單片機主要由以下部分組成：（

39、1）CPU系統(tǒng) 8位CPU和閃爍存儲器；時鐘電路；總線控制邏輯。（2）存儲器系統(tǒng) 4KB的程序存儲器（ROM/EPROM/Flash）；128KB數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。（3）I/O口和其他動能單元4個并行I/O口；2個16位定時/計數(shù)器；,2個全雙工串行通信口；中斷系統(tǒng)（5個中斷源） 3.1.4 AT89C51單片機的引腳8圖3.6 AT89C51 的引腳排列1、引腳的分類（1）主電源及時鐘引腳：VCC、GND等。（2）編程電源：VPP。（3）控制口線：PSEN（片外取指控制）、ALE（地址鎖存控制）、EA(片外存儲器選擇)、RST（復(fù)位控制）。（4）I/O控制：P0、P1、P2、P3共四個8

40、位口線，2、引腳詳細說明VCC：供電電壓，接+5V。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，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，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第

41、八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入

42、“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉緣故。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間9。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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。在平時，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目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOV

43、C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。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，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，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，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）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來

44、自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度10。3.1.5 AT89C51單片機的時鐘電路采用內(nèi)部時鐘方式利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳XTALl和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路。外接晶振時，Cl和C2的值通常選擇為30pF左右；Cl、C2對頻率有微調(diào)作用，晶振或

45、陶瓷諧振器的頻率范圍可在1.2MHz12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機引腳XTALl和XTAL2靠近。圖3.7單片機的時鐘電路圖3.1.6 AT89C51單片機的復(fù)位電路在整個燃氣報警系統(tǒng)中，要進行實驗，必須對整個系統(tǒng)先復(fù)位。復(fù)位是單片機的初始化操作。單片機系統(tǒng)在上電啟動運行時，都需要先復(fù)位。其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，因而，復(fù)位是一個很重要的操作方式。但單片機本身是不能自動進行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實現(xiàn)。單片機的外部復(fù)位電路有上電復(fù)位和上電和按鍵均有效的

46、復(fù)位兩種。我們在設(shè)計單片機復(fù)位時，選用上電復(fù)位。上電復(fù)位利用電容器的充電實現(xiàn)。圖3.8是AT89C51單片機的上電復(fù)位電路。圖中給出了復(fù)位電路參數(shù)。上電要求接通電源后，單片機實現(xiàn)自動復(fù)位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復(fù)位操作。該電路典型的電容參數(shù)為：晶振為12MHZ，電容值為10uF。圖3.8單片機復(fù)位電路圖 3.2 外圍接口電路的設(shè)計3.2.1 ADC0808轉(zhuǎn)換器的介紹 ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，

47、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進行A/D轉(zhuǎn)換。11（1）主要特性：1、8路輸入通道，8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 2、具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 3、轉(zhuǎn)換時間為100s 4、單個5V電源供電 5、模擬輸入電壓范圍05V，不需零點和滿刻度校準。 6、工作溫度范圍為-4085攝氏度 7、低功耗，約15mW。（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)：ADC0808是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型DA轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 （3）外部特性（引腳功能）ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能。圖3.9

48、ADC0808芯片的引腳圖IN0IN7：8路模擬量輸入端。 2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 START：AD轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。 EOC：AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于

49、640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基準電壓。 Vcc：電源，單一5V。 GND：接地。3.2.2 ADC0808轉(zhuǎn)換器和AT89C51單片機的接口電路A/D轉(zhuǎn)換器把0-5V電壓信號轉(zhuǎn)換成8位的二進制數(shù)輸入單片機，電壓信號為0V時轉(zhuǎn)換器為00000000（00H），電壓信號為5V時轉(zhuǎn)換器為11111111（FFH）在設(shè)計仿真中電壓大于3.0V時啟動報警電路報警。A/D轉(zhuǎn)換器電路圖如下所示圖3.10 AD轉(zhuǎn)換器與AT89C51的接口電路圖3.2.3 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路圖如圖所示。單片機的P1口控制數(shù)碼管的顯示，P20-P23控制數(shù)碼管的四個位，可顯示采集到的氣體濃度值。圖3.1

50、1 數(shù)碼管與AT89C51的接口電路圖3.2.4 聲音報警電路聲音報警電路圖如圖所示。報警裝置采用蜂鳴器較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適用于家用燃氣報警器的報警聲音源。當單片機AT89C51的P3.7置1時，蜂鳴器報警12。圖3.11聲音報警電路圖3.2.4 燈光報警電路燈光報警電路圖如圖所示。和電源指示電路連在一起，正常情況下P36為高電位，P37為低電位，此時紅燈熄滅，綠燈亮起，表示電源接通，當氣體濃度大于設(shè)定濃度時，P36為低電位，P37為高電位，此時綠燈熄滅，紅燈亮起。表示環(huán)境中可燃煙霧濃度超過報警限值，提醒用戶盡快采取相應(yīng)安全措施13。圖3.12 燈光報警電路圖3.3 總電路設(shè)計根

51、據(jù)要求，設(shè)計中我們選用AT89C51單片機。AT89C51單片機的主控電路包括時鐘電路、復(fù)位電路。兩電路的接法在前面分別做了介紹，這里不再贅述。而傳感器是將非電量需要轉(zhuǎn)換成與非電量有一定關(guān)系的電量。當今信息時代，隨著電子計算機技術(shù)的非速發(fā)展，自動檢測，自動控制技術(shù)顯露非凡的能力，而大多數(shù)設(shè)備只能處理電信號，也就需要把被測，被控非電量的信息通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號?？梢?，傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。沒有傳感器對原始信息進行精確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，就沒有現(xiàn)代自動檢測和自動控制系統(tǒng)。沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。設(shè)計中，傳感器我們選擇的是MQ-7型氣體傳感器連接在A/D轉(zhuǎn)換器的輸

52、入接口。我們將主控電路和外圍接口電路（AT89C51與A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路、數(shù)碼管顯示電路、AT89C51與聲光報警電路）連接起來，就得到了基于AT89C51的氣體報警總電路圖。當外部環(huán)境（氣體濃度）達到一定值時，氣體傳感器就會產(chǎn)生模擬電壓，將它作為輸出的模擬信號經(jīng)ADC0808轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為AT89C51單片機所能識別的數(shù)字電壓量。通過檢測信號。當有信號輸入時，經(jīng)程序設(shè)定就會驅(qū)動AT89C51單片機的P1口和P35、P36、P37。而P1口和P35、P36、P37是與顯示電路、聲光報警電路相連接的。綜上所述，得出總電路圖如圖所示：圖3.13燃氣報警系統(tǒng)總電路圖第四章 燃氣泄漏報警系統(tǒng)的軟件部

53、分設(shè)計4.1 主程序選擇與程序流程圖C語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，它支持當前程序設(shè)計中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進行程序設(shè)計已成為軟件開發(fā)的一個主流。用C語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)，用C語言進行

54、單片機程序設(shè)計是單片機開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。所以作為一個技術(shù)全面并涉足較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機開發(fā)人員最好能夠掌握基本的C語言編程。使用C 語言肯定要使用到C 編譯器，以便把寫好的C 程序編譯為機器碼，這樣單片機才能執(zhí)行編寫好的程序。主程序流程圖如圖所示。首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因為MQ-7型半導(dǎo)體電阻式氣體傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時間預(yù)熱。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。本論文的主程序設(shè)計先對傳感器預(yù)熱三分鐘，預(yù)熱同時，對傳感器加熱絲故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。 AT89C51單片機對傳感器檢測的氣體濃度信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將濃度值與報警限設(shè)定值相比較，判斷是否報警。主程序還包括狀態(tài)指示燈及聲音報警功能設(shè)置，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。系統(tǒng)初始化程序開始采集傳感器電壓處理傳感器電壓判斷然氣濃度是否超標發(fā)出聲光報警數(shù)碼管濃度顯示圖4.1主程序流程圖4.2 系統(tǒng)仿真4.2.1 Proteus和keil uVision軟件簡介Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不