畢業(yè)論文-家用可燃?xì)怏w報(bào)警器的設(shè)計(jì)

1、 PAGE V 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目：家用可燃?xì)怏w報(bào)警器的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 學(xué)科門(mén)類(lèi) 專(zhuān) 業(yè) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 2015 年 1 月 12 日摘 要家用危險(xiǎn)氣體報(bào)警器依據(jù)A/D轉(zhuǎn)換原理，將氣體濃度這一被測(cè)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并在LCD顯示屏上顯示出測(cè)量結(jié)果。本設(shè)計(jì)使用ADC0809對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，89C51單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后驅(qū)動(dòng)液晶顯示器顯示最終的數(shù)據(jù)結(jié)果，將數(shù)值與設(shè)定值比較，控制聲光報(bào)警以及電磁繼電器的吸合。系統(tǒng)可自行設(shè)定上限報(bào)警值。Keil提供了包括 C 語(yǔ)言編譯器、連接器、宏匯編、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真器等在內(nèi)的完整解決方案，并通過(guò)uViSio

2、n集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)將這些部分組合在一起。Proteus是一款運(yùn)行在PC機(jī)上的，可以進(jìn)行仿真、分析各種模擬器件和集成電路，是具有單片機(jī)和高級(jí)電路分析等多重功能的仿真軟件。Proteus軟件功能強(qiáng)大，具有形象直觀、硬件投入少、系統(tǒng)資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際過(guò)程中，我們使用Proteus來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路，用Keil來(lái)編寫(xiě)系統(tǒng)所需要的軟件語(yǔ)言，完成編譯后，將生成的HEX文件導(dǎo)入Proteu硬件電路中進(jìn)行仿真。本頁(yè)為中文摘要樣版關(guān)鍵詞： ADC0809 本頁(yè)為中文摘要樣版AbstractHousehold hazardous gas alarm use A/D conversion principle, t

3、o convert the measured quantity into digital quantity, and show the result on the LCD screen. We use the ADC0809 to transform the analog signal to digital signal in this design, using 89C51 single-chip to operate and process the result of the conversion, at last driving the LCD screen to show the di

4、gital signal, and compare the data to the pre-set data, control the light and voice alerting and the running of electromagnetic relay. We can set the alert line of the system. The Keil software provide a complete solution program which include C compiler, connectors, macro assembler, database manage

5、ment and a powerful debugger, through an integrated development platform the uVision will get these parts together. Proteus is an emulational software which can emulate and analyze different analog items and integrated circuit, with the function of single chip and advanced circuit analysis. The Prot

6、eus has powerful function, with the advantage of visual in image, less of hardware inputting and abundant system resource. During the real process, we use the Proteus to design the systems circuit, and using the Keil to compile systems program, after compiling, we put the generated HEX file to Prote

7、us to start emulation.Key Words： 89C51 ADC0809本頁(yè)為本頁(yè)為英文摘要樣版目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc416135500 1緒 論 PAGEREF _Toc416135500 h 7 HYPERLINK l _Toc416135501 1.1 課題研究的目的意義 PAGEREF _Toc416135501 h 7 HYPERLINK l _Toc416135502 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc416135502 h 8 HYPERLINK l _Toc416135503 1.2.1 一氧化

8、碳檢測(cè)的現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc416135503 h 8 HYPERLINK l _Toc416135504 1.2.2 我國(guó)一氧化碳檢測(cè)的發(fā)展 PAGEREF _Toc416135504 h 8 HYPERLINK l _Toc416135505 1.2.3 各國(guó)一氧化碳檢測(cè)的發(fā)展 PAGEREF _Toc416135505 h 8 HYPERLINK l _Toc416135506 2總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc416135506 h 10 HYPERLINK l _Toc416135507 2.1系統(tǒng)的功能要求 PAGEREF _Toc416135507 h 10 HY

9、PERLINK l _Toc416135508 2.2 氣體警報(bào)器控制系統(tǒng)的技術(shù)要求 PAGEREF _Toc416135508 h 10 HYPERLINK l _Toc416135509 2.3 系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc416135509 h 10 HYPERLINK l _Toc416135510 3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc416135510 h 12 HYPERLINK l _Toc416135511 3.1 氣體濃度采集模塊 PAGEREF _Toc416135511 h 12 HYPERLINK l _Toc416135512 3.1.1 MQ

10、-7氣敏傳感器 PAGEREF _Toc416135512 h 12 HYPERLINK l _Toc416135513 3.1.2 ADC0809 PAGEREF _Toc416135513 h 14 HYPERLINK l _Toc416135514 3.2 按鍵模塊 PAGEREF _Toc416135514 h 15 HYPERLINK l _Toc416135515 3.3最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc416135515 h 16 HYPERLINK l _Toc416135516 3.4 LCD顯示模塊 PAGEREF _Toc416135516 h 17 HYPERLINK

11、l _Toc416135517 3.5 聲光報(bào)警模塊 PAGEREF _Toc416135517 h 18 HYPERLINK l _Toc416135518 3.5.1 燈光提示電路 PAGEREF _Toc416135518 h 18 HYPERLINK l _Toc416135519 3.5.2 聲音報(bào)警電路 PAGEREF _Toc416135519 h 19 HYPERLINK l _Toc416135520 3.6 負(fù)載控制電路 PAGEREF _Toc416135520 h 20 HYPERLINK l _Toc416135521 4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc416

12、135521 h 20 HYPERLINK l _Toc416135522 4.1 主程序模塊 PAGEREF _Toc416135522 h 20 HYPERLINK l _Toc416135523 4.2顯示模塊 PAGEREF _Toc416135523 h 22 HYPERLINK l _Toc416135524 4.3報(bào)警模塊 PAGEREF _Toc416135524 h 22 HYPERLINK l _Toc416135525 4.4按鍵模塊 PAGEREF _Toc416135525 h 24 HYPERLINK l _Toc416135526 5 聯(lián)調(diào)與調(diào)試 PAGEREF

13、_Toc416135526 h 25 HYPERLINK l _Toc416135527 5.1 仿真調(diào)試 PAGEREF _Toc416135527 h 25 HYPERLINK l _Toc416135528 5.2 實(shí)物調(diào)試 PAGEREF _Toc416135528 h 26 HYPERLINK l _Toc416135529 6 總 結(jié) PAGEREF _Toc416135529 h 28 HYPERLINK l _Toc416135530 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc416135530 h 29 HYPERLINK l _Toc416135531 附 錄 PAGEREF _T

14、oc416135531 h 30 HYPERLINK l _Toc416135532 附錄一（原理圖） PAGEREF _Toc416135532 h 30 HYPERLINK l _Toc416135533 附錄二(PCB圖) PAGEREF _Toc416135533 h 31 HYPERLINK l _Toc416135534 附錄三（焊接圖） PAGEREF _Toc416135534 h 32 HYPERLINK l _Toc416135535 附錄四（程序） PAGEREF _Toc416135535 h 33 PAGE VI PAGE 35緒 論1.1 課題研究的目的意義我們都知

15、道煤氣的主要成分是一氧化碳，而一氧化碳是一種有毒可燃性氣體，常溫下無(wú)色無(wú)味。相對(duì)密度略低于空氣，和人體可以直接接觸，適合監(jiān)測(cè)儀的探測(cè)。本設(shè)計(jì)的核心，就是檢測(cè)家庭環(huán)境中的一氧化碳。由于一氧化碳的無(wú)色無(wú)味特性，人們?cè)谥卸緯r(shí)幾乎感覺(jué)不到，而正是這樣的一種特性，使得一氧化碳變得更加危險(xiǎn)。一般情況下，一氧化碳被人吸入體內(nèi)后，會(huì)迅速的和血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白。而且它們結(jié)合后不易分離這就會(huì)讓人體內(nèi)的器官因載氧血紅蛋白不足而導(dǎo)致缺氧。嚴(yán)重的，還能奪走體內(nèi)的氧氣，腦及全身組織缺氧中毒而窒息。因此一旦空氣中的一氧化碳濃度超過(guò)了人體的警戒值，就會(huì)給人們帶來(lái)極大的生命威脅。一氧化碳很早就被確定為火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的

16、監(jiān)測(cè)氣體。傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警器大多是以溫度、煙霧以及火焰為檢測(cè)的關(guān)鍵特征，而這些特征卻幾乎都是發(fā)生在火災(zāi)出現(xiàn)之后，這就談不上對(duì)火災(zāi)的預(yù)警預(yù)報(bào)。另外，由于這些特征并不能作為火災(zāi)出現(xiàn)的關(guān)鍵性因素，也就使得錯(cuò)報(bào)、誤報(bào)的幾率大大增加，這極大地降低了火災(zāi)報(bào)警器的實(shí)用性。隨著近年來(lái)傳感器技術(shù)的發(fā)展，使用氣體傳感器的火災(zāi)報(bào)警器也開(kāi)始嶄露頭角。氣體傳感器的大小適中，靈敏度較高，重要的是，由于是檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生前的誘因，相比較傳統(tǒng)的物理特性檢測(cè)而言，具有真正意義的預(yù)警預(yù)報(bào)作用，特別是在當(dāng)今社會(huì)下，多數(shù)人的工作和休息由室外轉(zhuǎn)向室內(nèi)，室內(nèi)的安全問(wèn)題也越來(lái)越受到重視，空氣的質(zhì)量問(wèn)題首當(dāng)其沖。而隨著城市家用燃?xì)獾难杆倨占埃谎?/p>

17、化碳在為人們帶來(lái)潔凈的能源的同時(shí)，也為人們埋下了安全隱患，因此一氧化碳的檢測(cè)就顯得極為重要。所以為了人們的人身安全，在室內(nèi)裝備一個(gè)危險(xiǎn)氣體報(bào)警器是非常有必要的。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 CO檢測(cè)的現(xiàn)狀目前，一氧化碳傳感器主要采用的是基于三點(diǎn)定電位的電化學(xué)原電池傳感器。1975年左右，美國(guó)安特奎提克斯科技公司發(fā)明了基于三電極控制電位原理的一氧化碳敏感元件專(zhuān)利產(chǎn)品。而根據(jù)敏感元件電解質(zhì)性質(zhì)的不同，可以分為膠體、固體和液體三種電解質(zhì)一氧化碳敏感元件。分析方法上的分類(lèi)有：層析法、電化學(xué)法、熱導(dǎo)電氣法、半導(dǎo)電氣法、紅外吸收法以及紫外吸收法等。1.2.2 我國(guó)CO檢測(cè)的發(fā)展自上世紀(jì)初哈佛大學(xué)發(fā)明了

18、第一支一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)管之后，我國(guó)從1950年起也開(kāi)始使用氣體檢測(cè)管來(lái)檢測(cè)一氧化碳濃度。隨著氣體檢測(cè)管技術(shù)的日趨完善，氣體檢測(cè)管的適用范圍還在不斷擴(kuò)大。由于氣體檢測(cè)管檢測(cè)的快速和準(zhǔn)確，目前仍是氣體檢測(cè)的一個(gè)重要方法。在建國(guó)早期，國(guó)內(nèi)的有關(guān)單位如大連化學(xué)物理研究所主要是引進(jìn)并仿制德國(guó)的產(chǎn)品?？墒怯捎谑艿絿?guó)內(nèi)敏感元件材料的不足以及對(duì)其的加工技術(shù)水平限制，國(guó)產(chǎn)氣體檢測(cè)管的測(cè)量范圍小，使用壽命短、密封性差、合格率低，產(chǎn)品的性能與國(guó)際先進(jìn)水平還有很大的差距。目前，雖然國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)生產(chǎn)這種報(bào)警器，但是像敏感元件這類(lèi)關(guān)鍵器件仍由國(guó)外壟斷，這就導(dǎo)致報(bào)警器的價(jià)格偏高，自主生產(chǎn)的報(bào)警還存在技術(shù)水平相對(duì)滯后的問(wèn)

19、題，一些要求長(zhǎng)壽命的檢測(cè)報(bào)警儀仍需向國(guó)外進(jìn)口。國(guó)外從20世紀(jì)30年代開(kāi)始研究及開(kāi)發(fā)氣體傳感器，且發(fā)展迅速。日本于1963年5月完成開(kāi)發(fā)第一臺(tái)接觸燃燒式家用燃?xì)庑孤﹫?bào)警器。美國(guó)1996年2002年氣體傳感器年均增長(zhǎng)率為27%30%。我國(guó)在70年代初期開(kāi)始研發(fā)可燃性氣體報(bào)警器，之后報(bào)警器的型號(hào)也由少變多，應(yīng)用范圍由小極大，產(chǎn)品的數(shù)量也在不斷地增加，但多數(shù)產(chǎn)品都是在引進(jìn)國(guó)外領(lǐng)先的技術(shù)和精準(zhǔn)的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行研究，繼而逐漸形成自己的特色。近年來(lái)，在產(chǎn)品穩(wěn)定性和氣體選擇性上也有了很大的進(jìn)步。 羅學(xué)恒. 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,20101.2.3 各國(guó)CO檢測(cè)的發(fā)展目前市場(chǎng)上廣泛

20、使用的一氧化碳傳感器主要有電化學(xué)固體電解質(zhì)型、電化學(xué)固體高分子電解質(zhì)型和金屬氧化物半導(dǎo)體型等三種類(lèi)型。上世紀(jì)70年代中期，電化學(xué)一氧化碳傳感器問(wèn)世，由于其具有靈敏度高、選擇性比較自由、構(gòu)造簡(jiǎn)單以及使用和維護(hù)起來(lái)方便等特點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外的青睞和重視。目前國(guó)外電化學(xué)一氧化碳傳感器絕大多數(shù)使用的是鉑黑催化電極，液體酸性電解質(zhì)，以及電化學(xué)法中恒電位電解法來(lái)進(jìn)行一氧化碳的濃度檢測(cè)。近年來(lái)，美日德等國(guó)等對(duì)一氧化碳傳感器的研究發(fā)展較快。其中具有代表性的產(chǎn)品主要有：中美聯(lián)合研制Mini一氧化碳型電化學(xué)CO傳感器；日本CO-7型，CO-82型電化學(xué)傳感器；美國(guó)LD-145型電化學(xué)CO傳感器。隨著目前科學(xué)技術(shù)的不斷

21、發(fā)展以及人們對(duì)系統(tǒng)的易維修性、長(zhǎng)時(shí)工作穩(wěn)定性等方面的要求越來(lái)越高，一氧化碳檢測(cè)儀也正朝著智能多功能、微小集成和通用互聯(lián)網(wǎng)化的方向發(fā)展。如今，隨著MEMS技術(shù)和半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，紅外氣體分析器也將變得更加的微型化、便攜化?？傮w設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)煤氣（一氧化碳）濃度監(jiān)測(cè)以及超過(guò)上限時(shí)的報(bào)警及控制，下面分別對(duì)系統(tǒng)功能要求、系統(tǒng)技術(shù)要求及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案總體闡述。2.1系統(tǒng)的功能要求本系統(tǒng)的研制主要包括以下幾項(xiàng)功能：(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中一氧化碳的濃度值；(2)聲光報(bào)警功能：當(dāng)環(huán)境一氧化碳的濃度超過(guò)設(shè)定的上限值時(shí)，蜂鳴器要進(jìn)行聲音報(bào)警，紅色LED燈進(jìn)行燈光警示，同時(shí)吸和繼電器，排氣扇工作，降低當(dāng)前周?chē)?/p>

22、環(huán)境中一氧化碳的濃度。2.2 氣體警報(bào)器控制系統(tǒng)的技術(shù)要求了解這個(gè)系統(tǒng)的工作原理以及功能之后，就可以基本確定系統(tǒng)的技術(shù)要求。系統(tǒng)采用的是低成本的單片機(jī)，可以滿足批量生產(chǎn)和各類(lèi)工程的需求。對(duì)于完整的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)而言，為提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該有著體積小、功耗低、數(shù)據(jù)傳輸性能可靠和成本低廉等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。具體指標(biāo)和參數(shù)如下:(1)體積小：探測(cè)器的體積要盡可能的小，這樣才能減少占用的空間，使用和更換就會(huì)方便很多；(2)功耗低：本系統(tǒng)可以使用5v電源供電或三節(jié)5號(hào)干電池供電。(3)可靠性高:由于在于系統(tǒng)工作環(huán)境中可能有不確定的電磁干擾，為了保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的可靠工作，同時(shí)減少誤報(bào)次數(shù)，可以選擇多指示燈

23、，用來(lái)指示不同的狀態(tài)。2.3 系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要由一氧化碳傳感器電路、STC89C51單片機(jī)、燈光報(bào)警電路、負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路，顯示電路等硬件部分和控制程序和編解碼程序等軟件部分組成。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大致可看成：氣體濃度檢測(cè)模塊采集氣體濃度的模擬數(shù)據(jù)，經(jīng)由AD轉(zhuǎn)換器交給單片機(jī)處理，經(jīng)分析判定之后再由LCD模塊顯示濃度，超過(guò)設(shè)定值時(shí)聲光報(bào)警。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，考慮到煤氣（一氧化碳）的有毒屬性，我在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候添置了一個(gè)小風(fēng)扇，使得在一氧化碳濃度較高時(shí)的檢測(cè)能夠迅速稀釋濃度，以保證不至于一氧化碳濃度高時(shí)出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如下： 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 氣體濃度采集模塊如圖3.1所示，在

24、這個(gè)電路中，有兩個(gè)部分，主要是CO傳感器檢測(cè)氣體濃度，將電壓信號(hào)給ADC0809，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)再讀取相應(yīng)的數(shù)值和處理。圖3.1 氣體濃度采集模塊電路3.1.1 MQ-7氣敏傳感器MQ-7型氣體傳感器用于以CO為主要成分的氣體的測(cè)量，而且它抗干擾能力強(qiáng)，受水蒸氣、煙等干擾氣體的影響小。MQ-7型氣敏元件具有以下特點(diǎn)：獨(dú)立供電，功耗低，僅0.7W左右；使用燒結(jié)半導(dǎo)體所形成的敏感燒結(jié)體，具有穩(wěn)定的R值(即器件在純潔空氣中的阻抗)，從而保證了長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性；對(duì)檢測(cè)氣體有極高的靈敏度和快速的響應(yīng)恢復(fù)。器件的靈敏度：S=Ro/Rx為1030。常見(jiàn)為QM系列的S值僅

25、8左右。Rx為器件在CO濃度為0.2%時(shí)的阻抗。器件的主要參數(shù)如下:加熱電壓：V=5+0.2V；加熱功率：:約0.7W；響應(yīng)時(shí)間：Tr10s；恢復(fù)時(shí)間：Tn60s；工作環(huán)境：溫度-10+50 濕度85%RH抗干擾能力：CO濃度在0.2%時(shí)，在濕度小于85%RH溫度處于-10+40之間不會(huì)引起誤報(bào)。 MQ-7型氣敏元件在CO濃度不到0.6%時(shí)有極高的靈敏度。通電80s后，元件進(jìn)入穩(wěn)定待測(cè)工作狀態(tài)。 朱越. 低成本可燃性氣體泄漏報(bào)警器J. 電子設(shè)計(jì)工程. 2010(06)廣泛的探測(cè)范圍；驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。3.1.2 ADC0809ADC0809有28個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝，是一種逐次逼近的8位開(kāi)關(guān)

26、樹(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器。下面是它的工作原理。輸入三位地址后使ALE（地址鎖存允許輸入線）為高電平，把地址存到地址鎖存器中。此地址通過(guò)譯碼選通器的一個(gè)模擬輸入端到比較器。這時(shí)START上升沿就會(huì)逐次逼近寄存器并復(fù)位。復(fù)位后，下降沿開(kāi)始啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，EOC輸出信號(hào)開(kāi)始慢慢變低，指示轉(zhuǎn)換仍在進(jìn)行，直到A/D轉(zhuǎn)換完成之后，EOC就會(huì)轉(zhuǎn)為高電平，此時(shí)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，數(shù)據(jù)結(jié)果保存至鎖存器。當(dāng)VOE=1（即輸出允許信號(hào)）時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換之后的量將會(huì)輸出到數(shù)據(jù)總線上。 趙新民. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器與P之接口(續(xù))J. 電測(cè)與儀表. 1983(05)A/D轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)會(huì)傳給單片機(jī)來(lái)處理。但是，如何確定轉(zhuǎn)換已完成才是

27、數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵所在，因?yàn)橐坏┐_定了轉(zhuǎn)換已完成，那么就可以接著進(jìn)行傳送。為此可以使用以下三種方式。（1）查詢(xún)方式A/D轉(zhuǎn)換芯片在完成轉(zhuǎn)換時(shí)有一個(gè)狀態(tài)信號(hào)。因此可以利用查詢(xún)方式來(lái)測(cè)試狀態(tài)信號(hào)的狀態(tài)來(lái)確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，并繼續(xù)來(lái)傳送數(shù)據(jù)。（2）中斷方式用表明轉(zhuǎn)換完成的那個(gè)狀態(tài)信號(hào)標(biāo)記為中斷請(qǐng)求信號(hào)，用中斷方式來(lái)傳送數(shù)據(jù)。（3）定時(shí)傳送方式轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)于某一確定型號(hào)的轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，這個(gè)值是固定不變的。由此可以設(shè)計(jì)一個(gè)Delay子程序，ADC0809啟動(dòng)后即可調(diào)用該子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換即已完成，也就可以傳送數(shù)據(jù)了。但是一旦完成了轉(zhuǎn)換，不管使用上述哪種方式，都可以通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。3

28、.2 按鍵模塊本設(shè)計(jì)采用按鍵接低的方式來(lái)讀取按鍵，單片機(jī)初始時(shí)，因?yàn)闉楦唠娖剑?dāng)按鍵按下的時(shí)候，會(huì)給單片機(jī)一個(gè)低電平，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。單片機(jī)鍵盤(pán)有矩陣式鍵盤(pán)和獨(dú)立鍵盤(pán)兩種：矩陣式鍵盤(pán)式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的I/O少，可以給其他設(shè)備挪出不必要的接口；而獨(dú)立鍵盤(pán)每一個(gè)I/O 口上只接一個(gè)按鍵，按鍵的另一端接地，這種接法程序比較簡(jiǎn)單而且系統(tǒng)也更加穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)中只有三個(gè)按鍵，電路結(jié)構(gòu)也不是很復(fù)雜，沒(méi)有太多的外界單元，所以就選擇了獨(dú)立鍵盤(pán)。獨(dú)立式鍵盤(pán)的實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)讀取單片機(jī)I/O口的電平高低來(lái)判斷是否有按鍵動(dòng)作。將按鍵的一端接I/O口，另一常開(kāi)端接地，初始情況下I/O的電平為高，若有按鍵動(dòng)

29、作時(shí)，則該I/O的電平由高轉(zhuǎn)向低，動(dòng)作結(jié)束后，單片機(jī)的上拉電阻又會(huì)使I/O的電平變高，這就完成了一個(gè)完整的按鍵動(dòng)作；若無(wú)按鍵動(dòng)作，則I/O會(huì)保持在原先的高電平狀態(tài)。在不了解是否有過(guò)按鍵動(dòng)作時(shí)，我們只需在程序中查尋該I/O口的電平狀態(tài)就可以了。在使用單片機(jī)對(duì)鍵盤(pán)處理的過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)鍵盤(pán)抖動(dòng)。鍵盤(pán)抖動(dòng)是一種信息的干擾。當(dāng)鍵盤(pán)在未按到按下的臨界區(qū)而產(chǎn)生不穩(wěn)定的電平時(shí)，我們稱(chēng)之為鍵盤(pán)抖動(dòng)，這是一種正常的現(xiàn)象，但卻無(wú)法通過(guò)改變按鍵而讓抖動(dòng)消失。這種抖動(dòng)一般在會(huì)有10200ms?？梢酝ㄟ^(guò)硬件和軟件兩種方法消除。硬件去抖動(dòng)就是用一個(gè)簡(jiǎn)易電路來(lái)處理抖動(dòng)部分使之消除抖動(dòng)；軟件去抖動(dòng)是在檢測(cè)到第一個(gè)電平發(fā)生變化

30、后，延時(shí)一段時(shí)間之后再來(lái)檢測(cè)電平狀態(tài)，通過(guò)延時(shí)過(guò)程將抖動(dòng)忽略掉。出于成本的考慮，本設(shè)計(jì)采用了軟件去抖動(dòng)，具體的做法是當(dāng)按鍵出現(xiàn)低電平時(shí)立即延時(shí)上述時(shí)間來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)，延時(shí)結(jié)束后重新讀一次I/O 口的值，如果是1 ，表示低電平的時(shí)間不到10200ms，那這就是干擾信號(hào)。當(dāng)讀出值為0時(shí)，則表示有按鍵按下，應(yīng)調(diào)用相應(yīng)的處理程序。鍵盤(pán)的硬件電路如圖3.5所示：圖3.2 按鍵電路3.3最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由兩個(gè)部分構(gòu)成復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。單片機(jī)的復(fù)位是把電路回歸到一個(gè)確定的、初始的狀態(tài)，通常是空狀態(tài)。復(fù)位電路是在單片機(jī)的復(fù)位引腳上外接一個(gè)電阻和一個(gè)電容。接上電源后，按下開(kāi)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位功能。復(fù)位電平

31、的存在時(shí)間必須要大于或等于兩個(gè)機(jī)器周期，否則復(fù)位無(wú)效。復(fù)位的具體時(shí)間常數(shù)可由RC電路計(jì)算得出。晶振電路雖然很簡(jiǎn)單，但是晶振的作用很大，沒(méi)有晶振提供的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)就無(wú)法完成所有的指令執(zhí)行，也就不能達(dá)到我們所需要的功能，因此每個(gè)單片機(jī)都少不了晶振電路。它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率，晶振提供的時(shí)鐘頻率和運(yùn)行速度是呈正相關(guān)的，頻率越高，運(yùn)行速度越快。在一般情況下，晶振的頻率精度都比較高，高級(jí)一點(diǎn)的晶振精度有可能更高。在一定范圍內(nèi)，晶振頻率允許讓外加電壓調(diào)整的，稱(chēng)之為壓控振蕩器。為了能在共振的狀態(tài)下工作，晶振所使用的晶體是可以將電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的，這樣可以提供精準(zhǔn)的振蕩頻率。晶振的

32、主要作用就是為系統(tǒng)提供穩(wěn)定統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)。一般情況下，一個(gè)系統(tǒng)只使用一個(gè)晶振，這樣便于系統(tǒng)各部分的時(shí)鐘保持同步。晶振在工作時(shí)通常要配合使用鎖相環(huán)電路來(lái)提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，那么可以在一個(gè)晶振上來(lái)連接不同的鎖相環(huán)以保證產(chǎn)生不同頻率的時(shí)鐘。瞿生輝,馮毛官單片機(jī)原理與應(yīng)用瞿生輝,馮毛官單片機(jī)原理與應(yīng)用M西安：西安電子科技大學(xué)出版社,1989STC89C51使用11.0592MHz的晶振作為振蕩源，由于C51單片機(jī)內(nèi)部已有振蕩電路，晶振電路也比較簡(jiǎn)單，由一個(gè)晶振和兩個(gè)電容組成，電容一般在15pF至50pF之間。最小系統(tǒng)硬件圖如下：圖3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.4 LC

33、D顯示模塊液晶（Liquid Crystal Display）是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的有機(jī)化合物，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，改變液晶分子的形態(tài)，就可以顯示出圖形?；诒?、低功耗、適用于LSI直接驅(qū)動(dòng)以及低輻射等特點(diǎn)，LCD顯示屏已被廣泛使用于包括PC、DV這些數(shù)碼設(shè)備在內(nèi)的眾多領(lǐng)域。LCD1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，最多能夠同時(shí)顯示16x02 即32個(gè)字符（16列2行）。在單片機(jī)的視覺(jué)信息交流界面中，一般的交流介質(zhì)有以下幾種：發(fā)光二極管點(diǎn)陣、LCD顯示器、LED數(shù)碼管。發(fā)光二極管和LED數(shù)碼管比較常用，并且軟硬件相對(duì)簡(jiǎn)單。冉莉冉莉,王民. 基于單片機(jī)的液晶顯示模塊硬軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)J.

34、 科技廣場(chǎng). 2011(05)在單片機(jī)系統(tǒng)中液晶顯示器有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：在觀看過(guò)老式的“大箱”電視之后，大家肯定會(huì)有這樣一個(gè)感覺(jué)：電視機(jī)的屏幕不停地在刷新，雖然這種刷新頻率很快，但還是很難受，而液晶顯示屏則會(huì)恒定發(fā)光不會(huì)出現(xiàn)屏幕閃爍。因此，液晶顯示器的顯示畫(huà)質(zhì)好，界面顯示穩(wěn)定且不會(huì)閃爍。人們通過(guò)改變顯示器上的電場(chǎng)來(lái)控制液晶分子的排列狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到顯示目的的，相比傳統(tǒng)的CRT顯示器而言，省去了笨重的陰極管腔體，顯得更加的輕便。同時(shí)，由于LCD顯示器是數(shù)字式輸出，和單片機(jī)的接口的連接不需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，顯示起來(lái)就很方便迅速，沒(méi)有遲滯?？偟膩?lái)說(shuō)，液晶顯示器的功耗相比一些其他的顯示器來(lái)說(shuō)很低，電能的消

35、耗主要集中在其內(nèi)部電極和驅(qū)動(dòng)IC上。圖3.4 液晶顯示電路設(shè)計(jì)3.5 聲光報(bào)警模塊3.5.1 燈光提示電路LED的特點(diǎn)非常明顯， HYPERLINK /view/395463.htm 壽命長(zhǎng)、 HYPERLINK /view/400822.htm 光效高、 HYPERLINK /view/2121.htm 輻射低與功耗低。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)LED已是第四代光源的代表，LED因其高亮低熱、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)毒環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被稱(chēng)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色照明光源。近幾年來(lái)LED的制造工藝不斷進(jìn)步，在原有的材料基礎(chǔ)上也相繼開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了一些新的半導(dǎo)體發(fā)光材料，如熒光粉以及氮化物晶體等這類(lèi)物質(zhì)。同時(shí)超高亮度的LED

36、進(jìn)展也有了很大的突破，發(fā)光效率比最早一代的LED提高了近1000倍，色度方面也已覆蓋了所有可見(jiàn)光的顏色，值得一提的是超高亮度白光LED的出現(xiàn)，這極大可能地促成LED的應(yīng)用領(lǐng)域拓展至低耗高光照明市場(chǎng)。 本設(shè)計(jì)利用不同顏色的LED指示不同的煙霧濃度報(bào)警，綠色表示濃度在上限之內(nèi)，紅色表示超出上限值。圖3.5燈光提示電路3.5.2 聲音報(bào)警電路蜂鳴器是一種結(jié)構(gòu)單一的電子響音器，使用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。一般電路圖中常表示的“H”或“HA”指的就是蜂鳴器。蜂鳴器主要分為壓電式和電磁式兩種類(lèi)型，其中壓電式占據(jù)了市場(chǎng)的大多數(shù)份額。壓電式蜂鳴器主要由壓電蜂鳴片、多諧振蕩器、阻抗匹配器及

37、外殼、共鳴箱等組成。多諧振蕩器由集成電路或晶體管構(gòu)成。接入1.5到15V 的直流工作電壓后,多諧振蕩器即可振動(dòng),輸出音頻信號(hào)可達(dá)1.5k至2.5kHZ，壓電蜂鳴片在阻抗匹配器的推動(dòng)下發(fā)聲。常見(jiàn)的壓電蜂鳴片材料可由PZT或PMN兩種壓電陶瓷材料制成。陶瓷片的兩面鍍有銀電極，經(jīng)過(guò)極化跟老化處理之后，和不銹鋼片或黃銅片粘在一起。電磁式蜂鳴器由磁鐵、電磁線圈、振動(dòng)膜片、振蕩器及外殼等五個(gè)部分組成。接上電源后，振蕩器的模擬音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，并在線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在線圈和磁鐵的疊加作用下就會(huì)發(fā)生周期性的振動(dòng)。蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)比較簡(jiǎn)單，一般由三極管、蜂鳴器、限流電阻三個(gè)部分構(gòu)成。蜂鳴器是發(fā)

38、聲元件，在兩端施加直流電壓或者方波就可以發(fā)聲，一般有緣蜂鳴器使用方直流電源，無(wú)緣蜂鳴器使用方波。主要參數(shù)是尺寸、發(fā)聲方向、電壓、頻率、電流、驅(qū)動(dòng)方式等。本設(shè)計(jì)使用的是有源蜂鳴器。三極管Q1有開(kāi)關(guān)作用，其基極的低電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關(guān)閉，使得蜂鳴器停止工作。蘭冰芯,蘭冰芯,諶海云,陳東,吉寧. 基于單片機(jī)的PM2.5測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2014(11)圖3.6 聲音報(bào)警電路3.6 負(fù)載控制電路電磁繼電器是一種由鐵芯、銜鐵、線圈、觸點(diǎn)以及簧片等組成的電子控制器件，在電路中常常起到保護(hù)、轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)的作用。在線圈兩端加上一定的電壓后，線圈里就會(huì)產(chǎn)

39、生電流，也就會(huì)形成電磁效應(yīng)，線圈就會(huì)產(chǎn)生電磁力，而銜鐵就會(huì)在電磁力的作用下和鐵芯吸合在一起，從而使得銜鐵的兩個(gè)觸點(diǎn)（一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)，一個(gè)靜觸點(diǎn)）吸合。線圈斷開(kāi)電源后，電磁力也會(huì)隨著電磁作用的消失而消失，銜鐵就會(huì)返回到初始的位置，使之前吸合的兩個(gè)觸點(diǎn)釋放。電磁繼電器正是通過(guò)這樣的原理才達(dá)到變換電路的通斷的目的。我們把在繼電器未通電時(shí)處于斷開(kāi)時(shí)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)作常開(kāi)觸點(diǎn)，處于接通時(shí)的靜觸點(diǎn)叫做常閉觸點(diǎn)。周志敏. 淺析繼電器的應(yīng)用選型J. 電氣開(kāi)關(guān). 2003(02)大多數(shù)繼電器都會(huì)有兩個(gè)電路，一個(gè)是高壓工作電路和另一個(gè)是低壓控制電路。電路中繼電器室通過(guò)PNP型三極管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)閥值超過(guò)設(shè)定時(shí)，單片機(jī)周志敏. 淺

40、析繼電器的應(yīng)用選型J. 電氣開(kāi)關(guān). 2003(02)圖3.7繼電器控制負(fù)載電路系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊和按鍵模塊等四大模塊4.1 主程序模塊主程序的主要功能是顯示當(dāng)前CO濃度數(shù)值、讀出并處理氣敏傳感器的檢測(cè)值，按鍵控制CO的濃度上限值，當(dāng)檢測(cè)的值超過(guò)上限時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。程序框圖如下： 圖4.1 主程序框圖顯示模塊顯示數(shù)據(jù)子程序的主要功能就是把檢測(cè)到濃度值經(jīng)由單片機(jī)處理完畢后顯示在液晶顯示屏上。程序框圖如下：圖4.2 顯示模塊框圖報(bào)警模塊報(bào)警子程序的主要功能是在一氧化碳濃度值超過(guò)設(shè)定上限值時(shí)，能夠使蜂鳴器發(fā)聲、警示燈發(fā)光，從而達(dá)到報(bào)警的目的。程序框圖如下:

41、圖4.3 報(bào)警模塊框圖按鍵模塊本設(shè)計(jì)中按鍵主要用于設(shè)置檢測(cè)的濃度上限值。當(dāng)按下按鍵1時(shí)，計(jì)入設(shè)置模式，按下按鍵2時(shí)，提高上限值；按下按鍵3時(shí)，降低上限值，再按下按鍵1，設(shè)置結(jié)束。按鍵模塊框圖如下:圖4.4 按鍵模塊框圖5 聯(lián)調(diào)與調(diào)試5.1 仿真調(diào)試在進(jìn)行實(shí)物的焊接之前，我們先在PC機(jī)上用軟件進(jìn)行了仿真測(cè)試。我在Proteus上做出了整個(gè)報(bào)警器的電路仿真圖，仿真圖如下：圖5.1 電路仿真圖5.2 實(shí)物調(diào)試 在仿真的時(shí)候，考慮到一氧化碳?xì)怏w是有毒氣體，我把報(bào)警閾值設(shè)定在了一個(gè)較低的濃度，濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，報(bào)警器報(bào)警，液晶顯示器的上欄顯示的是環(huán)境一氧化碳濃度，下欄顯示的是設(shè)定的閾值濃度，界面如圖：圖

42、5.3 報(bào)警圖要模擬在正常情況下的報(bào)警器工作狀態(tài)，我就將報(bào)警閾值設(shè)定在了一個(gè)比較高的值，要使模擬環(huán)境濃度低于閾值，先按下實(shí)物面板右下三個(gè)按鈕的上鍵，以進(jìn)入設(shè)定值設(shè)定步驟，中間的鍵是上調(diào)鍵，下方的鍵是下調(diào)鍵，調(diào)整完畢后開(kāi)始運(yùn)行，界面如下：圖5.4 運(yùn)行圖6 總 結(jié)本設(shè)計(jì)從貼近實(shí)際的角度出發(fā)，在要求不高的情況下基本完成了課題要求的檢測(cè)和報(bào)警兩項(xiàng)主要任務(wù)。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)中，由于自身的水平有限和考慮不周，有些比較人性化和更高級(jí)一點(diǎn)的功能暫時(shí)無(wú)法添加，不過(guò)我會(huì)在以后的工作學(xué)習(xí)中逐步完善。經(jīng)過(guò)了近5個(gè)月的時(shí)間的準(zhǔn)備，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)總算是完成了。在這段時(shí)間里，通過(guò)翻閱資料，我了解到了許多有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)的一些基礎(chǔ)知

43、識(shí)，也通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)去鞏固了大學(xué)四年的一些專(zhuān)業(yè)知識(shí)。同時(shí)，也是利用畢業(yè)設(shè)計(jì)這樣一個(gè)機(jī)會(huì)去把課本上所學(xué)到的知識(shí)完整地、正確地運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中。收集資料的同時(shí)，即是對(duì)所學(xué)知識(shí)的回顧和溫習(xí)。除此之外，遇到不懂的難點(diǎn)，翻閱資料也使得自己有更加開(kāi)闊的視野。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我要感謝所有幫助過(guò)我的導(dǎo)師和同學(xué)，是你們?cè)谖蚁萑肜щy的時(shí)候給我指點(diǎn)明津，讓我得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文的定稿。謝謝大家！參考文獻(xiàn)1 羅學(xué)恒. 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,20102 朱越. 低成本可燃性氣體泄漏報(bào)警器J. 電子設(shè)計(jì)工程. 2010(06)3 趙新民. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器與P之接口(續(xù))J. 電測(cè)與儀表.

44、1983(05)4 瞿生輝,馮毛官單片機(jī)原理與應(yīng)用M西安：西安電子科技大學(xué)出版社,19895 周正,卜麗,陳明. - 信息與電腦(理論版)- 20116 冉莉,王民. 基于單片機(jī)的液晶顯示模塊硬軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)J. 科技廣場(chǎng). 2011(05)7 劉鑫；才智, 2010年31期附 錄附錄一（原理圖）附錄二(PCB圖)附錄三（焊接圖）附錄四（程序）/程序頭函數(shù)#include /顯示函數(shù)#include /宏定義#define uint unsigned int #define uchar unsigned char#define Data_ADC0809 P1 /管腳聲明sbit LED_R= P

45、22;/紅燈sbit LED_G= P20;/綠燈sbit FENG = P25;/蜂鳴器sbit san=P34; /風(fēng)扇控制（選配）/ADC0809sbit ST=P33;sbit EOC=P36;sbit OE=P32;/按鍵sbit Key1=P26; /設(shè)置鍵sbit Key2=P27; /加按鍵sbit Key3=P37; /減按鍵bit bdata flag; /報(bào)警標(biāo)志位uchar set; /設(shè)置狀態(tài)/函數(shù)聲明extern uchar ADC0809();extern void Key();/酒精含量變量uchar temp=0;uchar WARNING=25; /報(bào)警值v

46、oid init() /初始化函數(shù)TMOD=0 x01; /工作方式 TL0=0 xb0; TH0=0 x3c; /賦初值（12MHz晶振的50ms） EA=1; /打開(kāi)中斷總開(kāi)關(guān)ET0=1; /打開(kāi)中斷允許開(kāi)關(guān) TR0=1; /打開(kāi)定時(shí)器開(kāi)關(guān)void main() /主函數(shù)Init1602();/初始化顯示init(); /初始化定時(shí)器while(1) /進(jìn)入循環(huán)temp=ADC0809(); /讀取酒精濃度值if(set=0) /只有在非設(shè)置狀態(tài)時(shí)，Display_1602(temp,WARNING); /才刷新顯示實(shí)時(shí)濃度值if(tempWARNING&set=0) /非設(shè)置時(shí)當(dāng)濃度值大于報(bào)警值時(shí)flag=1; /報(bào)警標(biāo)志位置1Key(); /掃描按鍵/ADC0809讀取信息uchar ADC0809()uchar temp_=0 x00;/初始化高阻太OE=0;/轉(zhuǎn)化初始化ST=0;/開(kāi)始轉(zhuǎn)換ST=1;ST=0;/外部中斷等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束while(EOC=0)/讀取轉(zhuǎn)換的AD值OE=1;temp