AT89C51单片机在家用煤气报警器中的应用

国家职业资格全省（或市）统一鉴定家用电子产品维修工 论文(国家职业资格II级)论文题目： AT89C51单片机在家用煤气报警器中的应用 姓 名： 身份证号： 准考证号： 所在省市： 所在单位： AT89C51单片机在家用煤气报警器中的应用周摘 要：家用煤气报警器主要用传感器检测煤气浓度，经A/D转换后送到AT89C51单片机内部进行控制，并用数码管显示煤气的浓度，单片机的所设定的值与所显示的值进行比较，从而实现自动报警功能.全文用单片机控制电路比较简单，价格便宜，可靠性好。 关键词：煤气 A/D转换器 单片机 气敏传感器 1、引言随着西气东输工程，不管是罐装煤气还是管道的，在我们日常生活中越来越不可替代，但由于使用不当而发生的煤气泄漏时有发生，每年因煤气泄漏而发生的火灾时常发生，危害人们的身体健康，并造成严重的财产损失，随之而来的安全隐患也让我们不得不考虑；如果煤气泄漏发现不及时，长时间处于煤气泄漏的状态下，吸入过多的有害气体轻者昏迷；严重者可能危及自己的生命。所以家用煤气报警器能有效的预警煤气泄漏。2、工作原理气敏传感器检测煤气的浓度，输出量为模拟信号，经信号放大器进行放大，再利用A/D转换器将气敏传感器输出的模拟信号转换为数字信号送给单片机内部；进行数字化处理，然后利用电压信号转换成相应的浓度值通过数码管进行显示。3、组成元器件介绍3.1 AT89C51单片机1）硬件特性单片机集成度高。单片机包括CPU、4KB容量的ROM（8031无）、128B容量的RAM、2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口。2）单片机工作条件（1）正确的电源条件。51系列单片机第40脚接电源+5V，第20脚接地；电压过高或过低均会引起单片机CPU不工作。（2）时钟电路。单片机指令执行是在时钟脉冲控制下进行的，时钟脉冲信号是由单片机内部时钟及18脚、19脚外接晶振和电容组成的时钟电路产生的。（3）复位电路。复位是单片机的初始化操作，单片机启动运行时，都需要先复位。其作用是使CPU和其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而复位是一个很重要的操作，但51系列单片机本身不能自动进行复位，必须配合相应的外部电路才能实现。89C51单片机工作条件接线图如图1所示：图1单片机工作条件接线图3.2A/D转换的相关知识A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号，常用的A/D转换器有逐次渐近行，双积分型。其中逐次渐近型A/D转换器以转换精度高，转换速度快的优点，获得了较为广泛的应用。3.3气敏传感器传感器技术是目前迅猛发展起来的高新技术之一，是现代科技的开路锋，也是当代科学技术发展的重要标志之一。传感器可分为光敏传感器，声敏传感器，气敏传感器，化学传感器，压敏、温敏、流体传感器，其中气敏传感器气体检测，气体报警中的应用比较广泛。气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分，气体传感器包括：半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器等。其中半导体气体传感器的应用是非常广泛，它的成本很低、使用的寿命长、恢复的时间和响应的时间比较快以及灵敏度很高。4硬件设计本电路采用89C51单片机实现的家用煤气报警器如下图所示，该电路主要采用呢气敏传感器，信号放大器，A/D转换电路，单片机电路，数码管显示，声音报警电路。硬件设计主框图如图2所示：气敏传感器信号放大器A/DAT89C51数码管显示声音报警电路晶振图2硬件框图4.1 信号采集和放大电路信号采集和放大电路组成如下图所示，传感器输出来的信号Vi经过运算放大器LM324的同相输入端，但是为了保证引入的是负反馈，输出端电压Vo通R4接到反相输入端，同时，反相输入端通过电阻R3接到参考电压V。信号采集和放大电路如图3所示：图3信号采集和放大电路4.2 数码管显示电路 报警器的浓度显示采用数码管，P0接两个数码管（共阴接法），P2.0接数码管的十位，P2.1接数码管的个位，数码管其结构如图4所示: 图4数码管结构图4.3 A/D转换电路经放大器放大后的煤气信号Vo送人A/D转换电路,最后将信号送人单片机内部。A/D转换电路如图5所示：图5 A/D转换电路4.4 声音报警电路声音报警电路如下图所示，当煤气的浓度达到8051单片机内部程序所设定的值时，报警电路中的喇叭将会发出刺耳的声音，将房屋中的煤气浓度下降到安全值以下，声音报警将会自动解除报警，等待下一次报警。声音报警电路如图6所示： 图6声音报警电路5软件设计5.1主程序设计流程图 开始程序初始化AD转化数据处理是否超过报警值报警锁定，等待复位浓度显示5.2 报警电路程序设计开始读取气显示体浓度是否大于报警值返回报警状态启动报警器 #include#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit adrd=P37; /IO口定义sbit adwr=P36;sbit csad=P35;sbit wei_g=P20;sbit wei_s=P21;sbit bjq=P13;unsigned char j,k,adval;void delay(unsigned char i)/延时程序 for(j=i;j0;j-) for(k=125;k0;k-);uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void display(uchar sh_c,uchar g_c)/显示程序 wei_g=1; wei_s=0; P0=tableg_c; delay(5); wei_g=0; wei_s=1; P0=tablesh_c; delay(5);void main()/主程序uchar a,A1,A2; while(1) csad=0; /选通ADCS adwr=0; _nop_(); adwr=1; csad=1; /关闭ADCS delay(10); for(a=20;a0;a-) display(A1,A2); /送去显示各位。 P1=0xff; /读取P1口之前先给其写全1 csad=0; /选通ADCS adrd=0; /AD读使能 adval=P1;/AD数据读取赋给P1口 adrd=1; csad=1; /关闭ADCS adwr=0; adval=adval/0.25; /数据处理 if(adval51) /判断报警浓度大于20%报警 delay(20); if(adval51) bjq=1; while(1) ; /报警控制,等待复位 A1=adval/10;/分出十，和个位 A2=adval%10; ;6、小结新型家用煤气报警器采用呢从整体到部分，通过查阅资料详细介绍呢家用煤气报警器；在智能方面，运用了AT89C51作为控制核心，既体现单片机小系统的灵活性，又体现出智能控制。详细介绍呢几个比较重要部分，并给出了程序，综合运用了数字电路，模拟电路，单片机技术等主要基础知识。具有较高的技术含量，本设计具有运行稳定可靠，灵敏度高，市场价值比较大。在现代电子不断发展的过程中，电子产品更新换代越来越快，小型化，集成化已经成为当代发展的一种趋势，这就要求我们能使用更精密的仪器。本设计所使用的89C51芯片只是当代科技发展的一般产物，随着科技水平的不断提高，体积更小，密度更高，