《论文_可燃气体警报器(定稿)》

1、摘要家庭使用液化气、燃气等可燃气体作燃料的越来越多，但是这些气体有害、 易爆炸，隐患事故多，如气体泄漏时不能及时发现和处理，会给家庭及邻居带来 灾难性危害。本次设计内容包括可燃气体报警电路的结构及其工作原理。此报警 屯路以气敏半导体传感器为主要组成部分，气敏半导体传感器检测到可燃气体时 通过电导率的改变来控制多谐振荡器及正反馈振荡器间歇工作，通过报警电路从 而达到报警的h的。随着石汕化工行业的发展，易燃、易爆气休的种类和使用范围都随之增加。 这些气体在使用过程中一旦发生泄漏，与空气混合后将会引发火灾。由于气体本 身存在的扩散性，发生泄漏之后，在外部风力作用下，可燃气体会沿地表面迅速 扩散，扩大

2、危害区域。一日发生可燃气体泄漏事故，及时可靠地探测空气中可燃 气体的含量，及时采取有效措施进行补救，采取正确的处置方法，减少泄漏引发 的事故，是避免造成重大财产和人员伤亡的必耍条件。该报警器以at89c51单片机为核心，采用高精度敏感元件mci 12,测屋乩斯 浓度值，采用ad623新型集成运算放大器、icl7109模数转换器，是一种电路设 计新颖、参数测量准确、结构简单、成本低、控制能力强、操作方便的瓦斯浓度 报警器。该报警黠具有以下特点：测量范围宽、精度高、可检测的瓦斯浓度为0. 00% 2. 00%；具有设定报警下限值和声、光报警功能；仪器输出为低功耗，t作电压 稳定等优点。关键词：可燃

3、气；单片机；报警器；浓度abstractfamily use liquefied petroleum gas, such as fuel gas of flammable gas, but the more harmful gases, explosive, hidden accidents, such as gas leak cannot find and deal with family and neighbors, catastrophic damage. this design content including flammable gas alarm circuit structur

4、e and work principle. this alarm circuit with gas sensor as the main component of semiconductor, gas sensors detect flammable gas semiconductor when the change control by conductivity more harmonic oscillator and the positive feedback oscillator, through the alarming circuit intermittent and alarm.w

5、ith the development of petrochemical industry, flammable, explosive gas type and scope of use are increased. these gases in the course of the event of a leak, and air mixture will cause a fire. as the gas diffusion inherent nature of the leak, the effect of external wind, gas experience can spread r

6、apidly along the surface, expanding hazard area. once the combustible gas leakage accident occurred, timely and reliable detection of combustible gases in air content, in time to take effective measures to remedy, to take the correct disposal methods to reduce the leakage caused by accident, is to a

7、void a major property and casualty essential.this alarm with at89c51, mq-412 sensitive components with high precision measuring gas density, use, tl062 new integrated operational amplifier, adc0809 , is a kind of circuit design is novel, the parameter measurement accuracy, simple structure, low cost

8、, strong ability to control, convenient operation of gas concentration alarm.this alarm has the following features: wide measuring range, high precision, and can detect the gas concentration for 0.00% 2.00%, has set alarm limit, light alarm functions, harmony, instrument for low-power, output voltag

9、e stability, etc.keywords: combustible gas;mcu;alarm;concentration目录摘要iabstractii第章绪论11.1对燃气的性质：11.2设计目的：11.3可燃气体报警器的工作原理：2第2章总体设计方案321系统框图32.2可燃气体探测器上要功能以及技术要求： 3第3章报警器换件设计53.1检测电路设计53.1.1检测电路的作用53.1.2 mq412传感器特点53.1.3检测故障电路元件63.2单片机及其外围电路设计7321 at89c51 介绍7322管脚说明：8323震荡器介绍103.3a/d转换电路设计12331 adc08

10、09 主要特性12332内部结构133.3.3外部特性（引脚功能）143.3.4adc0809的工作过程153.3.5 mcs51单片机与adc0809的接口15336 a/d转换应川举例193.4声光报警器203.5蜂鸣器介绍213.6电源部分:233.7 h检电路243.8手动按钮控制：253.9继电器：253.10报警器总体框图26第4章报警器软件设计284.1主程序设计284.2 了程序设计304.3显示程序334.4 a/d转换及数据处理34第五章系统调试385.1电源调试385.2电磁阀駆动调试385.3按钮误动作调试385.4气敏元件报警调试39总结40参考文献41致谢42第一章

11、绪论1.1可燃气的性质：易燃易爆气体为可燃气，可燃气分多种，例如：一氧化碳、氧气、油 气、乙块、甲烷、或乙醇等等都是可燃气。可燃气没有固定的限值，任何 气体都可变成可燃气，当然都需要有氧气的存在的情况下。甲烷是天然气的 主要成分，约占了 87%。在标准压力的室温环境中，甲烷无色、无味；在一大气 压力的环境中，甲烷的沸点是-161 ° co空气中的瓦斯含量只要超过5%15% 就十分易燃。甲烷並非毒气；然而，其具有高度的易燃性，和空气混合時也可能 造成爆炸。甲烷同峙也是一种窒息剂，在密闭空间内可能会取代氧气。若氧气被 甲烷取代后含量低于19.5%时可能导致窒息。因此会给我们生活及生产屮带

12、来麻 烦和危险，我们应提前检测和预防1.2设计目的：在人们的工业生产和日常生活中，随着生活水平的提高和经济发展迅猛的形 式下，可燃气应用的范围越來越广泛，然而近几年來，关于可燃气体爆炸，泄漏 窒息等事故屡见不鲜，在这些事故中80%是人们的疏忽没有提前检测到造成的。 即使有一定的危险性，但是人们在最近儿年乃至儿十年内，对可燃气的需求都会 源源不断的。当然人们在工业生产和h常生活屮，生命和财产才是重屮z重，可 燃气体报警器就是因此而设计的。顾名思义气体报警器就是气体泄露检测报警仪 器。家用燃气报警器能实时监测可燃气体的泄露情况，一旦发生泄露，即空气屮 可燃气体达到一定浓度，则报警器立即进行声、光报

13、警，有效防止事故的发生， 满足人们对燃气安全的需要。本设计的任务就是开发一种以性能、参数稳定的气 体传感器为探测器并采用89c51单片机进行控制的可燃气体探测报警器。当空气 中有可燃气体在挥发且气体浓度达到或超过设定值时，探测器即产生与空气中被 测气体浓度成线性关系的电压信号，该信号经过处理后传至控制器并显示气体浓 度值，随即发出声、光报警信号，述可以输入相关控制信号，启动相应控制装置, 避免重大事故发生。1.3可燃气体报警器的工作原理:报警仪选用半导体陶瓷式可燃气体敏感器件及微控制器为报警器的控制核 心。半导体陶瓷式可燃性气体敏感器件对以烷类气体为主的多种可燃性气体有良 好敏感特性的广谱型半

14、导体敏感器件。该器件灵敏度适中，响应与恢复特性好， 初期恢复特性快，长期t作稳运性、重现性、抗环境气氛影响及抗温湿度影响等 性能均优，系高质量、高可靠性、价钱便宜的气敏器件，广泛地应用于各种报警 装置。传感器送來的可燃性气体浓度对应的微小信号经过放大，送入微控制器， 经a/d转换、浓度比较，线性化数据处理，转化成相应的十进制浓度值，把实 际可燃性气体浓度及各路状态送显，当可燃气体报警器浓度超出设定的限定值 时，发出声光报警并锁定时间。由于气体传感器需要在加热状态下工作，温度越 高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时间，保证传感器准确 地、稳定地工作，可燃气体报警器需要向气体传感器

15、持续输出-个5v的电压。 为了保证其可靠性，在输出5v的电压的同时，进行故障监测。当传感器加热丝、 或电缆线和传感器断线、或接触不良时，进行故障报警。可燃气体报警器主要山探测器与报警控制器构成。探测器的主要作用是将检测到的环 境屮的可燃气体浓度转换为电信号。第2章总体设计方案2.1系统框图系统主要由单片机电路、检测电路、报警电路和应急处理电路组成，其结构 如图1所示。当有燃气泄漏时，检测电路产生“气一一电”信号送单片机，单 片机控制蜂鸣器发出预报警信号，经延时、判断，确认为事故泄漏后，发岀红光 报警，同时启动应急处理程序，关闭阀门，切断气源，并开启排风扇排除室内被 污染的空气；若检测到气敏元件

16、损坏，系统关闭阀门并点亮黄色报警灯，提示用 户更换气敏传感器。考虑到要实现现场气体浓度显示，超限预警及自动处理等功 能，确沱可燃气体报警器的总体框架如图1所示。检测电路报警电路4. 正常工作：绿灯闪烁，蜂鸣器不报警。5. 可燃气体浓度范i韦i报警应满足：在报警范围内，实行声和警示灯双重报警。在报警器移到干净空气区，30秒内应恢复正常显示。6. 故障报警：传感器短路，短路时应发出与可燃气体浓度超范围报警有叨显区 别的声，光报警。7. 芦、光设置手动自检功能。8. 浓度超限报警时，应能启动输出控制功能。第3章报警器硬件设计报警器主要芯片选用atmel公司生产的at89c51o at89c51是高性

17、能8位单 片机，是一个低电压，高性能cmos 8位单片机，片内含可反复擦写的只读flash 程序存储器和128 b的随机存取数据存储器(ram),该器件采用atmel公司的高 密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统，片内置通用8位屮 央处理器和flash存储单元，功能强大。a/d转换器选择了 adc0809。各部分的 特性及实现方法将在以下内容详细介绍。3.1检测电路设计3.1.1检测电路的作用作为一款有效的安全防护用品，可燃气体报警器的作用不可置疑，甚至相比 灭火器更需要进入家庭。可燃气体报警器的使用从根木上解决了煤气屮毒和煤气 爆炸的隐患，成为人们家庭屮的“保护神”。据上

18、海市消防部门统计，2008年因 为热水器废气屮毒及灶具溢熄、橡皮管老化脱落引起的燃气泄館造成屮毒死亡的 共计86人，占全部燃气中毒死亡人数的84%；而且据消防部门数据显示，上海 市300万的燃气用户中，安装可燃气报警器和有毒气体报警器的仅占不到10%, 因此家庭中安装可燃气体报警器和有毒气体报警器已经刻不容缓。如何预防，这 就要靠一些技术上的手段来实现了，孕育而生了可燃气体报警器和可燃气监测系 统等技术支持。木报警器屮的可燃性气体传感器选择太原电子厂的可燃气体气敏 元件mq412作为本设计的气体传感器。3.1.2 mq412传感器特点可检测天然气、煤气、液化气、氢气等多种可燃性气体。加热电压为

19、+5v, 通电电流为150ma,由7805输出直接提供，测量电圧选5vo该传感器具有长期的稳定性，对可燃性气体由较高的灵敏度、良好的抗温性、 良好的重复性;测量范围宽，为10010000ppm；对可燃性气体响应时间10s, 从可燃性气体区移到洁净区域恢复时间30s；加热电压为5v,测量电压范围为 510v；在洁净空气屮的测量电阻大于50kq；测量可燃性气体浓度和测量端电 阻成线性变化。传感器的测量电路图如图所示，vb为加热电压，va为测量电压。图2传感髀的测量电路图3.1.3检测故障电路元件气敏元件发生短路时，气敏元件检测点直接连到+5v,为高电平。气敏元件 发生断路时，气敏元件输出接近0v,

20、为低电平，而正常t作及可燃气体浓度超 过浓度设定值的气敏元件输出范围为0. 34. 0.根据这一设计要求，选择双运放 tl062作为短路和断路的电压比较器。断路比较器基准电压为0. 5v,短路比较器 基准电压为4. 9votl062 (a)作断路比较器。2脚为基准电压输入。基准电压由+5v经电阻分 压提供，取r20为10kq, r21为1 kq ,则断路电压基准为5/(10+1) 05v。 3脚为断路检测输入点。tl062 (b)作短路比较器。6脚为基准电压输入。基准电压曲5v经电阻分圧捉供取r231 k qr2d * 47 kq则愆昭由圧基准询(5/ (47+1 衲7接故障检测4图3故障检测

21、电路3.2单片机及其外围电路设计由集成运放7650输出的电压值就是要智能化处理的信号，将此值送入控制 部分。控制部分的主要黠件是at89c51,所有的智能化处理都是基于at89c51的 控制，此处选用at89c51,下而进行详细的说明。3.2.1 at89c51 介绍at89c2051是一种带2k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片 机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用atmel高密度非易失存 储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多 功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel的at89c51是-种高效微 控制器，at89c

22、2051是它的一种精简版本。at89c单片机为很多嵌入式控制系统 提供了一种灵活性高且价廉的方案。同时at89c51的时钟频率可以为零，即具备 可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醜方式有ram、定时/计数器、串行口 和外屮断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。省电模式屮，片内ram将被冻结, 时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硕件复位方可继续运。1. at89c51的存储器：一般微型计算机只有一个存储空间，程序存储器和数据存储器统一编址，访 问时用统一指令，这种结构称为普林斯顿型结构。at89c51单片机的存储器的结 构特点是，将程序存储器和数据存储器分开，二者有各自的存储空间和访问指

23、令, 这种结构称为哈佛型结构。at89c51单片机内集成有一定容量的程序存储器和数据存储器，并具有较大 的外部存储器扩展能力。程序存储器（rom）是指：在写入信息后不易改写的存 储器，断电后，期屮的信息保留不变；用来存放固定的程序或数据，如系统监控 程序、常数表格等。数据存储器（ram）是指：cpu在运行时能随时进行数据的 写入和读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失；它用来存放暂时性的输 入输出数据、运放的中间结果或用做堆栈。2. at89c51指令系统：共有指令111条，分为如下5大类：数据传送类指令（29）0算术运算类指令（24）。逻辑运算及移位类指令（24）。控制转移类指令（17）

24、。位操作类指令（17）。322管脚说明:vcc：供电电压。gnd：接地。p0 口： p0 口为一个8位漏级开路双向i/o 口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储 器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入 口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。p1 口： p1 口是一个内部捉供上拉电阻的8位双向i/o 口，p1 口缓冲器能接 收输岀4ttl门电流。p1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在f

25、lash3a i 23 1编程和校验时，pl 口作为第八位怖+|僦旳ea/vpp10p11p12p13p14p15p16p1731p2 口: p2 口为一个内喝上输出4个ttl n电流，当p2j1： 为输入。并因此作为输入时2p7 内部上拉的缘故。p2 口当用香夕存取时，p2 口输出地址的帮m当对外部八位地址数据存储機龙p2 口在flash编程和校验h、积p3 : p3 口管脚是8个门电流。当p3 口写入后，18 入，曲于外部下拉为低电平，p：209 ivccpooto1p02po3po4po5p06p07p2op21p22p23p24p25p26p27ale/prxd txd into in

26、ti tot1xtal1 psen图所示wrxtal2rdgndreset4039噂口， p2 口缓冲器可接收,會割内部上拉电阻拉高，且作 弔甬氐，将输出电流。这是由于321&m立地址外部数据存储器进行221230比它利用内部上拉优势，24输裁其特殊功能寄存器的内容。矯摩制信号。.12/0 口 ,可接收输出4个ttl忖底电平，并用作输入。作为输iu7）这是由于上拉的缘故。如图4 at89c51引脚图p3 口也可作为at89c51的一些特殊功能口，如下表所示:p3. 0 rxd （串行输入口）p3. 1 txd （串行输出口）p3. 2 /into （外部中断0）p3. 3 /1nt1

27、（外部中断1）p3.4 to （记时器0外部输入）p3. 5 t1 （记时器1外部输入）p3.6 /wr （外部数据存储器写选通）p3. 7 /rd （外部数据存储器读选通）p3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电 平时间。ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不 变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外 部输出的脉冲或用于定时h的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时

28、， 将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时，ale 只有在执行movx, movc指令是ale才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果 微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无效。psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机 器周期两次psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的psen信号将不出现。输入。xtal2ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh）, 不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，ea将内部锁定为reset；当 ea端保持高电平时，此间内部程序存储器。在fla

29、sh编程期间，此引脚也用于xt al 向放大器可以配置为 如采用外部时钟源驱 gnd 输入至内部时钟信号 p宽无任何要求，但必1.内部方式图5片内振荡器信号gnd2.外部方式图6片外振荡器74ls373是八d锁存器（3s,锁存允许输入有凹环特性），常应用在地址锁存 及输出口的扩展中。简耍说明：sn74ls373, sn74ls374常用的8d锁存器，常用作地址锁存和i/ 。输出.可以用74hc373代换.74ls373是低功耗肖特基ttl8d锁存器，74h373 是高速cmos器件，功能与74ls373相同，两者可以互换。74ls373内有8个相 同的d型（三态同相）锁存器,由两个控制端（11

30、脚g或en； 1脚out、cont、oe） 控制。当0e接地时,若g为高电平，74ls373接收由ppu输出的地址信号;如 果g为低电平，则将地址信号锁存。工作原理：74ls373的输出端0007可直接与总线相连。当三态允许控制端0e 为低电平时，00、07为止常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当0e为高电平 时，0007呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑 操作不受影响。当锁存允许端le为高电平时，0随数据d而变。当le为低电平时，0被锁存在 已建立的数据电平。3.3a/d转换电路设计a/d转换器（adc）的作用就是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行 处理。随着超

31、人规模集成电路技术的飞速发展，a/d转换器的新设计思想和制造 技术层出不穷。为了满足各种不同的检测及控制任务的需耍，大量结构不同、性 能各异的a/d转换器芯片应运而生。本设计采用adc0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模 数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存 译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行a/d转换。3.3.1 ad(2in£inxinoadda addb addc ale d7 d6 d5 d4 do '/ ef(->图8 adc0809引脚图adc0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面

32、说明各引脚功能。in?ino模拟量输入通道ale地址锁存允许信号。对应ale上跳沿，a、b、c地址状态 送入地址锁存器中。start转换启动信号。start ±升沿时，复位adc0809； start k降 沿时启动芯片，开始进行a/d转换；在a/d转换期间，start应保持低电平。 木信号有时简写为st.a、b、c地址线。通道端口选择线，a为低地址，c为高地址，引脚图 中为adda, addb和addc。其地址状态与通道对应关系见表9-1。clk时钟信号。adc0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提 供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500khz的时钟信号。eoc转换

33、结束信号。eooo,正在进行转换；eoc=1,转换结束。使用屮该 状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。山d。数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接 相连。d。为最低位,d?为最高0e输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数 据。0e二0,输出数据线呈高阻；0e二1,输出转换得到的数据。vcc+5v电源。vref参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近 的基准。其典型值为+5v(vrefw=+5v, vref->=-5v).3.3.4adc0809的工作过程首先输入3位地址，并使ale",将地址存入地址

34、锁存器中。此地址经 译码选通8路模拟输入之一到比较器.start上升沿将逐次逼近寄存器复位。 下降沿启动a/d转换，z后e0c输出信号变低，指示转换正在进行。直到 a/d转换完成，e0c变为高电平，指示a/d转换结束，结果数据已存入锁 存器，这个信号可用作中断申请。当0e输入高电平时，输出三态门打开， 转换结果的数字量输出到数据总线上。3.3.5 mcs-51 单片机与 adc0809 的接口adc0809与mcs-51单片机的连接如图9所示。电路连接主要涉及两个问题。一是8路模拟信号通道的选择，二是a/d转换完成后转换数据的传送。xtal1xtal2p1.6wr地址储存如图a2 即(po.

35、0、po. 1' 的地址为ofef； 电路连接如图1ale位地址a。、ai、!'j 8路模拟通道言号，这一部分a/d启动start 寄存器清“0”图11信号的时间配合从图屮可以看到，把ale信号与start信号接在一起了，这样连接使得 在信号的前沿写入(锁存)通道地址，紧接着在其后沿就启动转换。图9.19是 有关信号的时间配合示意图。启动a/d转换只需要一条movx指令。在此之前，要将匕。清零并将最低 三位与所选择的通道好像对应的口地址送入数据指针dptr中。例如要选择1汕 通道时，可采用如下两条指令，即可启动a/d转换：mov dptr , #feooh ；送入 0809 的

36、 口地址movx dptr , a ；启动 a/d 转换(in0) 注意：此处的a与a/d转换无关，可为任意值。2.转换数据的传送a/d转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关 键问题是如何确认a/d转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此 可采用下述三种方式。(1) 定时传送方式对于一种a/d转换其來说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固 定的。例如adc0809转换时间为128u s,相当于6mhz的mcs-51单片机共64个 机器周期。可据此设计一个延时子程序，a/d转换启动后即调用此子程序，延迟 时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。(2) 查

37、询方式a/d转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如adc0809的eoc端。 因此可以用查询方式，测试eoc的状态，即可却只转换是否完成，并接着进行数 据传送。(3) 屮断方式把表明转换完成的状态信号(eoc)作为中断请求信号，以中断方式进 行数据传送。不管使用上述那种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传 送。首先送出口地址并以融信号有效时，0e信号即有效，把转换数据送上数据 总线，供单片机接受。不管使用上述那种方式，只要一旦确认转换结束，便可通过指令进行数据传 送。所用的指令为movx读指令，仍以图9-17所示为例，则有mov dptr , #feoo1imovx a , dp

38、tr该指令在送岀有效口地址的同时，发出更有效信号，使0809的输出允许 信号oe有效，从而打开三态门输出，是转换后的数据通过数据总线送入a累 加器中。这里需要说明的示，adc0809的三个地址端a、b、c即可如前所述与 地址线相连，也可与数据线相连，例如与dod2相连。这是启动a/d转换的指 令与上述类似，只不过a的内容不能为任意数，而必须和所选输入通道号in() in?相一致。例如当a、b、c分别与do、di、d?相连时，启动in?的a/d转换 指令如下：mov dptr, sfeooh ；送入 0809 的 口地址mov a , #07h ； d2d1d0二111 选择 in7 通道mov

39、x dptr, a ；启动 a/d 转换3.3.6 a/d转换应用举例设有一个8路模拟量输入的巡回监测系统，采样数据依次存放在外部ram 0 aoh0a7h单元中，按图9. 10所示的接口电路，adc0809的8个通道地址为0fef 8h0feffh.其数据采样的初始化程序和小断服务程序(假定只采样一次)如门(1)初始化程序:loop:mov ro, #0a0h;数据存储区首地址mov r2, #08h:8路计数器setb it);边沿触发方式setb ea；中断允许setb ex|；允许外部中断1中断mov dptr, #0fef8h:d/a转换器地址movx dptr, a；启动a/d转换

40、here:cjne r2,#0, here;等待中断clr ex 1;8通道采样结束，禁ii：外部中断1sjmp $:落入陷阱(2)中断服务程序:adint:movx a,dptr；数据采样movx r0, a；保存数据inc dptr；指向下一模拟通道inc ro；指向数据存储区下一单元dec r2；通道数一1movx dptr, a;启动f次转换reti34声光报警器:单片机at89c2051的p1 口、p3 口低电平时的吸收电流可达20ma,不需要外 接驱动电路，可直接驱动发光二极管，所以选用led双色(红、绿)共阳极发光 二极管bt311057,经限流电阻直接连到单片机引脚；led (

41、light emitting diode),发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为 光。led的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是 负极，另一端连接电源的止极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体 晶片由两部分组成，一部分是p型半导体，在它里面空穴占主导地位，另(a)共阴极0oooo0oo a b c d ef bodp(b)共阳极图12 led显示器5v的时候, ? 1勺时候， 三的形式 i是由形空常用的,e, f,13的是共 甘，发光3.5蜂鸣器介纟蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电 磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器由

42、振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外 壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈 产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。pe510kc8550lsie配器及共鸣箱、外壳 原后（1.515v直流工 h阻抗匹配器推动压-speaker图13蜂鸣器电路图蜂鸣器用來作为报警指示，选用直流型fm12-5v型号。蜂鸣器工作电压为+5v,工作电流在20iiia以上。单片机的販动电流不够，不能育接驱动，必须外接功率驱动。i 的电阻取2k 声光报外pl1来完成£ 而控制工作勺 此时三极管 表不断路；i仏c 绿 dj乙夕黄 d/乙夕红 r w. _

43、r vt2 _kvit蜂鸣器与基极相连$:态的控制由i的通断，从二将pl. 3置,亮蜂鸣器响a 丫丿pll|p1 2 ',p1. 3ri & r3图13声光报警电路由于对发光颜色有不同要求，所以选择led双色共阳极发光二极管作为光 源。绿色指示灯点亮，表明智能可燃气体探测控制器正常工作。当检测到可燃气体浓度大于浓度设定值时，单片机对应引脚输出低电平，绿 灯灭，报警。当气敏元件发生短路或断路故障时，单片机对应引脚全部输出低电平，黄灯 或红灯常亮，发出有明显区别的声光报警。如下图：声、光工作状态表类型指示灯继电器蜂鸣器正常工作绿灯亮不动作不报警短路故障黄灯常亮不动作报警浓度超限绿灯

44、灭动作报警断路故障红灯常亮不动作报警图14声光工作状态图表3.6电源部分：本设计是在传统的可燃气体报警器基础上进行技术革新的，因此采用 原有的开关电源。-1- ' n 、丨 m r r xi f 宀" / zr 十l、 亠 、* 八 j i< i z-dl 一 /“ i 4-1 亠 、* f.l v l z a nrr jullm7805o-svinouto.lpfgnd0. sspfo gnd图15 lm7805电路图3.7自检电路:自检电路通过按钮触点的闭合和松开来实现的，按钮选用不互锁的ka8型 号。按钮常开触点一端接电源+5v,另一端连到单片机输入端并通过电阻接

45、地。 电阻值取100 q,电阻两端并联电容以保证开关信号输入的稳定。因此按钮按下时接+5v,松开时接低电平。单片机通过对应端的电平变化可检测自检电路的按 键变化，通过程序实现口检功能。3.8手动按钮控制:在可燃气体浓度测量正常范i韦i内，按一下，自检可燃气体浓度超范i韦i故障, 发出声、光报警，关闭起源阀门。再按一下，自检恢复正常绿灯闪烁。长时间按 住3秒钟，自检发光二极管和蜂鸣器处于工作状态，不关闭起源阀门，正常显示, 绿灯闪烁，计时5秒，可燃气体浓度超范围发出声光报警，计时5秒，气敏元件 短路和断路故障发出声、光报警，计时5秒。39继电器:继电器是感性元件，驱动电流较人，单片机不能直接驱动

46、，必须经过电路的 转换。继电器选用srs-05dc-sl型号，用直流+5v供电。三极管选用常用的pnp 型9012、npn型9013作为继电器的功率开关。继电器的常开触电一端接7805 稳压电源的输入端+8v,另一端接电磁阀。单片机对应引脚输出低电平，三极管v3、v4导通，继电器常开触点吸合， 供给外界电磁阀直流+8v电压。接着，电磁阀动作，电磁阀常开触点闭合，关闭 气源。二极管d6选用1n4007型号，在电路屮起续流作用，保护三极管不被继电 器反电势击穿。由磁湖早咸粧政刽由拓饴十 由磁爾；牛lh rvirttrtq开县 苹出古图16继电器控制电路图17可燃气体报警器总电路图报警器软件设计该报

47、警器的单片机汇编程序釆用伟福公司生产的伟福g6仿真器完成开发设 计，全部采用汇编语言编写，根据设计功能要求，采用模块化结构程序设计方法 将软件划分成若干个功能相对独立的模块，为每一个模块设计算法和程序流程, 然后由流程图编制程序，并将各个模块程序调试成功后，再连接在一起进行总调 试。软件设计要求(1) 气敏元件开始工作时，在没有遇到可燃性气体时，其电阻值也会増加， 经过5min左右，其电阻值下降到一个稳定值，这时才可以使用，所以，程序有 一个预热过程，预热时间为5min。(2) 按钮检测中采用软件延时方法执行按键的去抖动。(3) 电磁阀的驱动电压取之于开关变压器二次侧整流的输出。采用脉冲驱动

48、方式，脉冲时间为20ms o(4) 正常工作绿灯闪烁时间定义如下：秒循环显示。1秒钟内，绿灯点亮600ms, 熄灭400mso(5) 可燃气体浓度超限：红灯常亮，秒循环显示。1秒钟内，蜂鸣器报警750ms, 不报警250mso(6) 故障报警：黄灯常亮，200ms循环。200ms内蜂鸣器报警100ms,不报警 loomso4j主程序设计报警器上电后，开始初始化，对单片机内部寄存器初始化，屮断初始化，定 时器初始化，串口初始化。完成初始化后，单片机进入主程序，如有屮断，则转 去执行中断程序。主程序：org 0000hajmp mainorg oo23hajmpserverorg 4000hmai

49、n:mov40h,#07hmov41h,#obhmov 42h,#0dhmov 43h,#0ehmov 44h,#4ehmov 45h,#27hmov 46h,#47hmov 47h,#87hmov48h,#2bhmov 49h,#4bhmov 4ah,#8bhmov 4bh,#2dhmov 4ch,#4dhmov 4dh,#8dhmov 4eh,#2ehmov 4fh,#8ehmov 60h,#00hmaino:mov sp,#68hmov ro,#61hmlo:mova,#oohmov r0,aina rocjne r0,#65h,ml0ml1:mov r0,#64hmov r3,#00h

50、acalladcacallbcdtacall displayajmp ml2主程序流程图如图18所示。单片机各接口的工作方式、寄存器进行初始化。 启动电源开关，传感器的电压反馈信号和单片机的调整和控制以及开关屯源电路 组成闭环反馈冋路。程序的另一分支再执行报警器上电延时，以避开传感器的上电脉冲带来的误 报警。气体传感器信号处理主要采収数字平滑滤波，以去除不合格的数值或干扰, 将气体传感器的信号处理后以电压输出和转换为气体浓度输出。报警器组成网络 报警系统，可以扩充气体泄漏报警器的使用范围和领域。如果环境屮存在气体泄 漏达到报警浓度时，气体传感器的输岀将会超过报警门限设定值，单片机执行报 警程序

51、，有醒h标志显示，并有报警声响发出。图18软件设计流程图4.2子程序设计(1) 整个程序延时地方较多，因此设立10ms、200ms延时子程序，程序如下:delay 10ms:mov r7,#10;延时 10msdelay 10_1:mov r6,#200delay 10_2:nopnopnopdjnz r6,delay 10_2djnz r7,delay10_lretdelay200ms： mov r7,#200 :延时 200msdelay4_1： mov r6,#200delay4_2:nopnopnopdjnz r6, delay4_2djnz r7, delay4_1ret(2) 程序

52、选用了一个to定时中断，中断一次定时时间为5mso设计中断是为 了保证计时的精确，定时中断中对计时的误差进行了修正，修正程序如2clr tromov a,tl0图20断路和短路流程图4.3显示程序led数码管显示分为静态显示和动态显示。本文使用的数码管是集成的3位数码管，只能采用动态显示。当扫描到“0”，就能判断哪个键按下，然后执行相 应的程序。本程序段使用显示缓冲区为内部ram中的64h、63h、62h、61h。流程图如图21所不。display： mov dptr, ttnumtabshow：setb cmovr7,#ofehmovro,#64hmovr4,#04hmova,r0movc

53、a,a+dptrmov pl, adelay:delay1:nl'mtab:movmovmovdjdemorlmo叮re1)bdbdbdb图21显示程序流程图4.4 a/d转换及数据处理adc:mov pl, #0ffhsetb p30setb p34jb p30, errorwait:jnb p34, waitclr p31mov 6oh,p1setb p31clr p32mov 61h,p1setb p32mov a, 61hand a, #ofhmov 6111, aend由a/d转换器转换的8位二进制反应的是adc0809的输入电压的对应关系， 而要显示可燃气浓度，就要根据它们

54、z间的对应关系转换为反映可燃气浓度的 bci）码。当可燃气浓度变化1%时，测试电路输出16mv电压，再经过tl062放大, mq412传感器对可燃气气体检测的最大浓度为2,因此，调节tl062的放人倍数, 使可燃气浓度为2时经tl062放大后输出为+5v的直流电压。mq412传感器对于 可燃气的检测呈线性变化，因此，adc0809输出的数字信号与可燃气浓度存在线 性关系。a/d转换流程图为如下图：等待转换结图22 a/d转换流程图为了实时地显示可燃气浓度，采用中断的形式对adc0809转换的数据进行采 集。过程如下：程序初始化时，首先微处理器执行一条传送指令，在该指令的执 行过程中，微处理器在

55、控制总线的同时产生cs1、wr1低电平信号，启动a/d转 换器,adc0809将输入的模拟信号转换为数字信号存于输岀存储器屮，并在1ntr 屮断产生低电平表示转换结朿，通知微处理器取数。当jlntr为低电平时微处理 器立即产生中断，然后执行输入指令，以产生cs、ri)2低电平信号到达adc0809 相应引脚，将数据取出并存入存储器中。整个数据采集过程由微处理器有序地执 行若干指令完成。数据处理：16位二进制数转换为十进制bcd码bcdt：mov r5, #16mov r6, 60hmov r7, 61hclr amov r2, amov r3, aloop：mov r4, aclr cmov a, r7rlc amov r7, amov a, r6rlc amov r6, amov a