可燃?xì)怏w泄露無線報警裝置設(shè)計(jì)

陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）I可燃?xì)怏w泄露無線報警裝置設(shè)計(jì)任 超（陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 通信工程專業(yè) 1203，陜西 漢中 723003）指導(dǎo)教師：李翠華 摘要 本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)對于可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行檢測并且可以及時報警的無線報警裝置。該系統(tǒng)由 MQ-2傳感器采集可燃?xì)怏w濃度信號，系統(tǒng)建立濃度與電壓關(guān)系并且進(jìn)行濃度電壓之間的相互轉(zhuǎn)換，通過 LCD1602 液晶顯示屏將檢測到的濃度及設(shè)定值顯示出來，當(dāng)系統(tǒng)檢測到可燃?xì)怏w濃度超過設(shè)定值時，就能發(fā)出聲光報警信號且開啟換氣裝置，同時實(shí)現(xiàn)發(fā)送短信的無線報警，能及時避免由于可燃?xì)怏w泄漏所引起的安全事故。關(guān)鍵詞 可燃?xì)怏w 單片機(jī) 顯示 無線報警 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）IIThe design of combustible gas alarm systemRenchao(Grade2012,Class3,Major of Communication Engineering，School of Physics and Telecommunication Engineering , Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,Shaanxi)Tutor: LiCuihuaAbstract: This design is the use of single-chip microcomputer for the detection of combustible gas concentration and timely alarm of the wireless alarm device. The system combustibles gas concentration signal, the setting-up of the system concentration and voltage relationship and mutual conversion between concentration and voltage by the sensor mq-2 acquisition and displays the detected concentration and setting values through the LCD1602.When the system detects that the combustible gas concentration exceeds the set value,it will send out sound and light alarm signal,open the ventilation device and send text messages to the wireless alarm in time in order to avoid the security incidents caused by the gas leakage. Keywords：combustible gas microcontroller display wireless alarm陜西理工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）III目 錄1.緒論 .11.1 研究的目的及其意義 .11.2 國內(nèi)外情況及其發(fā)展趨勢 .11.3 論文結(jié)構(gòu) .12.系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .22.1 方案論證及選擇 .22.1.1 方案論證 .22.1.2 方案選擇 .22.2 傳感器部分的設(shè)計(jì) .22.2.1 可燃?xì)怏w傳感器的概述 .22.2.2 MQ-2 傳感器及其主要特點(diǎn) .32.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .42.4 顯示電路設(shè)計(jì) .62.5 報警電路設(shè)計(jì) .82.5.1 繼電器 .82.5.2 聲光報警 .92.5.3 無線報警 .103.軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .144.裝配與調(diào)試 .174.1 硬件與軟件調(diào)試 .174.2 測試結(jié)果 .175.總結(jié) .19致謝 .20參考文獻(xiàn) .21附錄 A .22附錄 B .30附錄 C .31附錄 D .32陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 0 頁 共 40 頁1.緒論1.1 研究的目的及其意義隨著工業(yè)的快速發(fā)展，液化石油氣、天然氣等含有甲烷類、烴類、烯類、醇類及一氧化碳等成分是易燃易爆的氣體。其中天然氣作為一種新型清潔型高效型能源得到廣泛普及并且已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。有的可燃?xì)怏w是無色無味或者在濃很小的情況下很難被人們發(fā)現(xiàn)。正是由于這一原因，所以煤氣中毒和礦井中的瓦斯爆炸時常發(fā)生，給人的生活帶來了生命和財產(chǎn)安全的危害?，F(xiàn)在國內(nèi)許多已經(jīng)安裝的可燃?xì)怏w的檢測器由于使用年度過久，器件老化，原有的技術(shù)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)以及技術(shù)落后未淘汰而一直在使用的產(chǎn)品，所以研究新型、性能穩(wěn)定并且能準(zhǔn)確檢測可燃?xì)怏w的簡易裝置勢在必行。家用智能天然氣檢測報警系統(tǒng)是預(yù)防天然氣泄漏的一種家用的自動檢測報警控制系統(tǒng)，一般都是應(yīng)用高靈敏度的氣敏元件作為氣電轉(zhuǎn)換元件并配以聲光報警，當(dāng)泄漏的氣體達(dá)到設(shè)定值時報警器就會發(fā)生鳴響和聲光報警。 本設(shè)計(jì)主要針對可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，使用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)控制，LCD1602 顯示屏顯示測量值和設(shè)定值，GSM 實(shí)現(xiàn)無線通信。并且還增加了超出安全值時自動開啟排風(fēng)扇裝置，這樣使得人們的財產(chǎn)安全和生命安全得到進(jìn)一步的保障。而且本系統(tǒng)成本低，安全性能好，能夠監(jiān)控可燃?xì)怏w的濃度，顯示測量結(jié)果，并對當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)做出判斷，發(fā)出報警信息。1.2 國內(nèi)外情況及其發(fā)展趨勢隨著社會的發(fā)展，綠色環(huán)保的觀念越來越成為人們生活中不可缺少的一部分。沼氣是一種清潔、高效的可再生能源，可以替代天然氣。但是無論沼氣還是天然氣，在人們的使用過程中若不注意，就會出現(xiàn)安全隱患，造成財產(chǎn)安全和人身事故。因此，對于可燃?xì)怏w的檢測是安全生產(chǎn)生活中的一個非常重要的環(huán)節(jié)。而我國經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展，國家對于安全及環(huán)保也越來越重視，相關(guān)政策和法規(guī)陸續(xù)出臺，極大地刺激了可燃?xì)怏w檢測儀器儀表行業(yè)市場的迅速擴(kuò)大。然而，現(xiàn)在大多數(shù)可燃?xì)怏w泄漏檢測儀器儀表絕大多數(shù)都是常規(guī)有線儀表，只有少數(shù)采用無線。有線儀器在安裝時要考慮信號電纜的鋪設(shè)，這就限制了可燃?xì)怏w檢測儀器儀表的適用范圍，在一些場合就不能安裝固定的可燃?xì)怏w監(jiān)測裝置。所以可以通過在不同地方放置便攜式進(jìn)行時時檢測與報警。目前，世界各國已經(jīng)開始將沼氣用作燃料和用于照明。用沼氣代替汽油、柴油，發(fā)動機(jī)器的效果也很好。將它作為農(nóng)村的能源，具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，修建一個平均每人 1.2 平方米左右的發(fā)酵池，就可以基本解決一年四季的燃柴和照明問題；人、畜的糞便以及各種作物秸稈、雜草等，通過發(fā)酵后，既產(chǎn)生了沼氣，還可作為肥料，而且由于腐熟程度高使肥效更高，糞便等沼氣原料經(jīng)過發(fā)酵后，絕大部分寄生蟲卵被殺死，可以改善農(nóng)村衛(wèi)生條件，減少疾病的傳染?，F(xiàn)在，沼氣的應(yīng)用正在各國廣大農(nóng)村推廣，沼氣能源的開發(fā)利用的普及等方面，已經(jīng)取得了較好的成績。1.3 論文結(jié)構(gòu)論文主要從技術(shù)概述、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖以及制作與調(diào)試等幾大方面來介紹可燃?xì)怏w報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作過程。其中方案論證及選擇是從兩種可以實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)報警功能的方案中選出一個能及時報警、易操作、系統(tǒng)性能較高的方案。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)包括：單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、LCD1602 顯示電路、GSM 模塊電路、天然氣檢測電路、繼電器控制電路、聲光報警電路等。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)單片機(jī)進(jìn)行控制以及處理數(shù)據(jù)所需的相關(guān) C語言程序。最后對是系統(tǒng)整體的調(diào)試，將硬件電路與軟件程序相結(jié)合，調(diào)整相關(guān)參數(shù)，使得系統(tǒng)的各個模塊都能實(shí)現(xiàn)所要的功能并且達(dá)到最優(yōu)。陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 1 頁 共 40 頁2.系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1 方案論證及選擇2.1.1 方案論證方案一：基于藍(lán)牙的可燃?xì)怏w無線報警系統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)是一種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其以低成本、短距離無線連接為基礎(chǔ)，可用于替代數(shù)字設(shè)備和計(jì)算機(jī)外設(shè)間的電纜連線以實(shí)現(xiàn)數(shù)字設(shè)備間的無線組網(wǎng)。首先由單片機(jī)通過藍(lán)牙模塊接收數(shù)據(jù)，然后將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入 LCD 屏進(jìn)行顯示，同時單片機(jī)對收集的可燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將其與設(shè)定值進(jìn)行比較。當(dāng)其濃度高于設(shè)定值時，系統(tǒng)立刻發(fā)出報警，開啟排氣設(shè)備。方案二：基于 SIM900A 的天然氣報警系統(tǒng)。基于 SIM900A 的火災(zāi)報警系統(tǒng)，傳感器采集數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并與設(shè)定值進(jìn)行比較， 當(dāng)測量值大于設(shè)定值時，SIM900A 進(jìn)行無線報警。SIM900A 屬于雙頻 GSM/GPRS 模塊，采用 SMT 封裝形式，其性能穩(wěn)定，性價比高，可以滿足打電話，發(fā)短息的基本功能。SIM900A采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，工作頻率為 GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。2.1.2 方案選擇方案一：藍(lán)牙的通訊速率不是很高，并且受距離的遠(yuǎn)近影響較大，而且應(yīng)用成本很高，普及難度大，并且只適用于進(jìn)程通訊，不能達(dá)到遠(yuǎn)程的目的。故排除方案一。方案二：目前手機(jī)以及全面普及，GSM 網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋面積廣、網(wǎng)絡(luò)接入靈活、無需布線，打破了距離的限制，從而可以實(shí)現(xiàn)全國乃至全球漫游監(jiān)控 。短消息(SMS)利用信令信道傳輸，直接把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心，由服務(wù)中心再發(fā)給終端。短消息容量有限（每條短信內(nèi)容最多 140 個字節(jié)），適于傳輸小流量的數(shù)據(jù)；由于建立時間較長，傳送過程要受短消息服務(wù)中心服務(wù)器繁忙程度的影響，因而適于非連續(xù)性和實(shí)時性要求不太高的傳輸場合。短消息傳輸具有實(shí)現(xiàn)簡單，通信成本低的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的是基于短消息方式，簡單、方便使用、價格低廉的實(shí)用性系統(tǒng)，因此我們選擇 SIM900A。2.2 傳感器部分的設(shè)計(jì)2.2.1 可燃?xì)怏w傳感器的概述可燃?xì)怏w傳感器是氣-電轉(zhuǎn)換元件，它能將可燃?xì)怏w濃度信息轉(zhuǎn)化為模擬信號，然后通過 A/D轉(zhuǎn)換單元將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送微處理器執(zhí)行相應(yīng)的操作。所以可燃?xì)怏w傳感器是系統(tǒng)的一個很關(guān)鍵的部分，它將直接影響到系統(tǒng)的性能，所以選擇經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、精確的可燃?xì)怏w傳感器是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的首要任務(wù)?？扇?xì)怏w檢測報警設(shè)備的核心部件是能對可燃?xì)膺M(jìn)行檢測的可燃?xì)怏w檢測?？扇?xì)怏w的傳感器主要有半導(dǎo)體傳感器，固體電解質(zhì)氣體傳感器，接觸燃燒氣體傳感器，高分子氣體傳感器，電化學(xué)式氣體傳感器等，由于可燃?xì)怏w的種類很多，一種類型的氣體傳感器往往不能檢測所有的可燃?xì)怏w。接觸燃燒式氣體傳感器可分為直接接觸燃燒式傳感器和催化接觸燃燒式傳感器。其工作原理是氣敏材料在通電狀態(tài)下可燃性氣體氧化燃燒或者在催化劑作用下氧化燃燒，燃燒使電熱絲升溫,從而使其電阻值發(fā)生變化。半導(dǎo)體氣體傳感器是以恒定的直流電源對半導(dǎo)體器件加熱，當(dāng)無可燃?xì)怏w存在時，半導(dǎo)體兩極間呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，傳感器無信號輸出。當(dāng)空氣中有可燃?xì)怏w存在并吸附在氧化物燒結(jié)體上，引起半導(dǎo)體電導(dǎo)率或熱導(dǎo)率的變化，使其阻值變小，從而將被測氣體的濃度信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 2 頁 共 40 頁由于接觸燃燒式氣體傳感器是利用可燃性氣體氧化燃燒使電熱絲升溫來達(dá)到檢測可燃?xì)怏w的目的，因此這種類型傳感器對不燃燒氣體不敏感，不會造成其他氣體的交叉感染。而且傳感器受環(huán)境溫度濕度的影響比較小，性能穩(wěn)定。催化燃燒式氣體傳感器采用電橋原理構(gòu)成檢測電路，其線性度及靈敏度比較好。而半導(dǎo)體氣體傳感器則是裸露在環(huán)境中進(jìn)行高溫檢測，故對氣體造成的干擾很難克服，易出現(xiàn)誤檢誤報的情況，同時易受溫度濕度的影響，離散性比較大。氣敏式傳感器從檢測方式上分，該傳感器可分為表面電阻控型。表面電阻控制型有氧化錫、氧化鋅等金屬氧化物，其原理是當(dāng)氣敏半導(dǎo)體加熱到 200時，其表面可以吸附可燃?xì)怏w從而改變電阻值來檢測可燃?xì)怏w濃度。其優(yōu)點(diǎn)是對微量的可燃?xì)怏w較為敏感，結(jié)構(gòu)簡單成本低。但是當(dāng)濃度較大時，其選擇性和線性較差，所以氣敏式傳感器多用于可燃?xì)怏w的檢測報警，基本不會用于井下瓦斯爆炸。MQ-2 氣體傳感器的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫。當(dāng)傳感器檢測到可燃?xì)怏w時，傳感器的導(dǎo)電率會隨著空氣中可燃?xì)怏w的濃度的增大而增大。在通過模數(shù)轉(zhuǎn)化將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榕c該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。并且 MQ-2 氣體傳感器對液化氣體、丙烷、氫氣的林敏度較高，對于天然氣和其他可燃?xì)怏w的檢測也很理想，在交寬的濃度范圍內(nèi)對可燃?xì)怏w有良好的靈敏度，有簡單的驅(qū)動電路，低成本，壽命長。所以可以被用于家庭用氣氣體泄漏報警器、工業(yè)可燃?xì)怏w報警器以及便攜式氣體檢測器MQ-2 氣體傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化。若氣濃度發(fā)生變化，其阻值也將隨之變化。根據(jù)這一變化，可以從阻值的變化得出吸附氣體的種類和濃度。2.2.2 MQ-2 傳感器及其主要特點(diǎn)MQ-2 的 主 要 特 點(diǎn) ：(1)具有電源指示和 TTL 信號輸出指示；(2)具有 D0 開關(guān)信號（TTL）輸出和 AO 模擬信號輸出；(3)TTL 輸出有效信號為低電平。（當(dāng)輸出為低電平時信號燈亮，可直接單片機(jī)或繼電器模塊）；(4)模擬量輸出電壓隨濃度的越高電壓越高；(5)快速的響應(yīng)恢復(fù)特性；(6)具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；(7)對液化氣，天然氣，城市煤氣，煙霧有較好的靈敏度；(8)輸入電壓為 DC5V，功耗電流為 150mA；(9)DO 輸出 TTL 數(shù)字量 0 和 1（0.1 和 5V）；(10)AO 輸出 0.1-0.3V（相對無污染），最高濃度電壓是 4V 左右；當(dāng)傳感器通電后需要預(yù)熱 20S 左右，測量的數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定。傳感器內(nèi)部有電熱絲，發(fā)熱屬于正?，F(xiàn)象，但是燙手就不正常；MQ-2 模塊的 VCC 接 5V 電源正極，GND 接電源負(fù)極，AO 為模擬信號輸出，DO 為 TTL 信號輸出；MQ-2 天然氣傳感器實(shí)物圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 MQ-2 煙霧傳感器實(shí)物圖陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 3 頁 共 40 頁MQ-2 傳感器原理圖如圖 2.2 所示。圖 2.2 MQ-2 傳感器原理圖其引腳表如表 2.1 所示表 2.1 MQ-2 天然氣傳感器引腳功能引腳 功能VCC 5V 工作電壓GND 外接 GNDD0 小板數(shù)字開關(guān)輸出接口（0 和 1）A0 小板模擬量輸出接口一般情況下，傳感器的電導(dǎo)率是隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增大而增大，再通過外圍電路就將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)變成與氣體濃度變化相對應(yīng)的電信號。由于傳感器輸出的信號會比較弱并且還有不可避免的干擾，所以要對輸出信號放大并要求很好的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗的放大電路。將傳感器的輸出信號依次經(jīng)過放大、濾波、整流后輸入到單片機(jī)。天然氣傳感器是氣-電變換器，它屬于氣敏傳感器，它將空氣中天然氣和甲烷氣體的含量(即濃度)轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電壓或者電流信號，傳感器作為天然氣和甲烷報警器的信號采集部分，是整個系統(tǒng)的核心組成部分之一。2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必須的基本電路，主要由單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路組成。具體電路圖如圖 2.3 所示。電路主要包括：單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路。陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 4 頁 共 40 頁122 22 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 098765432 33 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 44 03 93 83 73 63 5P 1 . 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 0 . 0E A / V P PA L E / P R O GP 2 . 0X T A L 1P 3 . 0 / R X DR S T / V P DP 3 . 6 / W RP 3 . 5 / T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 1 / T X DG N DX T A L 2P 3 . 7 / R DP 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 7P 2 . 6V C CP 0 . 7P S E NP 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 13 0 p F11.0592MHZ+R1 0 KC10uFV C CV C CS T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2123456789C O MR 1R 2R 3R 4R 5R 6R 7R 8V C C3 0 p F圖 2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖(1)單片機(jī)芯片STC12C5A60S2 單片機(jī)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令和輸出管腳相兼容的芯片，是一個低功耗，高性能的 CMOS 8 位單片機(jī) STC15 系列增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)集成了上電復(fù)位電路與高精準(zhǔn) R/C 振蕩器。主要有特性包括用戶可直接啟動的應(yīng)用程序有 8K 字節(jié)、6 時鐘/機(jī)器周期和 12 時鐘/機(jī)器周期課任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 80C51 單片機(jī)，工作電壓寬度達(dá) 3.3V-5.5V，工作頻率范圍為 0-40MHz，但實(shí)際工作頻率可以達(dá)到 48MHz，芯片上有 512 字節(jié)大小的 RAM，通用 I/O 口有 32 個，P0口是漏極開路輸出，在作總線擴(kuò)展時，不用加上拉電阻，作 I/O 口時要加上拉電阻。STC12C5A60S2單片機(jī)還集成了大容量的程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器以及 EEPRM、集成 MAX810 專用復(fù)位電路,2 路PWM，8 路高速 10 位 A/D、集成了 PWM、SPI 等高功能接口部件，并且簡化最小系統(tǒng)的外圍電路，讓設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更加簡捷，使系統(tǒng)性能更加高效、可靠。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)內(nèi)部自帶 A/D 轉(zhuǎn)換口在 P1 口，有 8 路 10 位高速 A/D 轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá) 250KHz。8 路電壓輸入型 A/D，可做溫度檢測，電池電壓檢測，按鍵掃描等。上電后 P1 口為弱上拉型 IO 口，用戶可以自己設(shè)置 8 路中的任何一路為 A/D 轉(zhuǎn)化，不作 A/D 接口用的可以繼續(xù)作IO 口用。單片機(jī) ADC 由多路開關(guān)、比較器、逐次比較寄存器、10 位 DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器以及ADC_CONTER 構(gòu)成。該單片機(jī)是逐次比較型的 ADC,由一個比較器和 D/A 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，通過逐次比較邏輯，從最高位開始，順序的對每一輸入電壓與內(nèi)置 D/A 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行比較，經(jīng)過多次比較，使轉(zhuǎn)換所得數(shù)字量逐次逼近輸入模擬量對應(yīng)值，逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器具有度高速，低功耗等優(yōu)點(diǎn)。需要作為 AD 使用的端口要先將 P1ASF 特殊功能寄存器中的相應(yīng)位置為1，將相應(yīng)端口設(shè)為模擬功能。（2）復(fù)位電路單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位兩種復(fù)位方式。51 系列單片機(jī)復(fù)位信號都陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 5 頁 共 40 頁是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在 RST 引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平使單片機(jī)復(fù)位。如果需要單片機(jī)上電源就可以復(fù)位，則需在單片機(jī)外圍加一個復(fù)位電路，其功能是在系統(tǒng)上電時為單片機(jī)提供復(fù)位信號，直到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，再撤銷復(fù)位信號。為了防止電源開關(guān)閉合引起的抖動對復(fù)位的影響，在電源穩(wěn)定后要經(jīng)過一定的延時再撤銷復(fù)位信號。單片機(jī)在啟動時要進(jìn)行復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機(jī)器周期(24 個振蕩周期)以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。(3) 時鐘電路STC12C5A60S2 單片機(jī)的工作頻率在 0-48M，芯片內(nèi)部是一個反相放大器的輸入和輸出端，通常用于連接晶體振蕩器，其外接晶體的引腳為 XTAL1 和 XTAL2。外接的晶體與電容組成并聯(lián)諧振回路，構(gòu)成一個自激振蕩器向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。振蕩器的頻率可以在 4MHz-48MHz 之間選擇，振蕩器的頻率取決于晶體的振蕩頻率，晶體選擇 11.0592MHz；電容對時鐘頻率有微調(diào)作用，常在 5-100pF 之間選擇，通常取 47pF 左右的瓷片電容。2.4 顯示電路設(shè)計(jì) 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示屏作為輸出器件，顯示質(zhì)量高，體積小，質(zhì)量輕，功耗低的特點(diǎn)。液晶顯示屏每一個點(diǎn)在收到信號后就一直保持其顏色和亮度，恒定發(fā)光，不像陰極射線管顯示器要不斷刷新亮點(diǎn)，所以，液晶顯示屏的畫質(zhì)高。液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的連接更加方便、可靠，更易操作。液晶顯示屏的功耗主要消耗在其內(nèi)部電極和驅(qū)動 IC 上，所以其耗電量比較小。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對顯示區(qū)域進(jìn)行控制，通電就會有相應(yīng)的顯示。而且液晶顯示屏具有厚度薄、適用大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動，易實(shí)現(xiàn)全色彩顯示的特點(diǎn)。一個字符由 6*8 或 8*8 點(diǎn)陣組成，所以用 LCD 顯示一個字符比較困難。但是 LCD602 內(nèi)部自帶字符發(fā)生器，所以字符顯示就相對來說比較簡單。LCD602 是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式 LCD。LCD602 的基本參數(shù)及引腳功能，其基本參數(shù)如圖 2.4。圖 2.4 LCD1602 外形尺寸LCD1602 顯示屏的主要技術(shù)參數(shù)：(1)顯示容量為 16*2 個字符（不能顯示漢字）；(2)芯片工作電壓為女 4.5V-5.5V；(3)工作電流為 2mA（5V）；(4)模塊最佳工作電壓為 5V；(5)字符尺寸為 2.95*4.35(W*H)mm；LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳或 16 腳接口，各個引腳接口說明如表 2.2。陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 6 頁 共 40 頁表 2.2 LCD1602 各引腳功能編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù)2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù)3 V0 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù)4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù)5 R/W 讀寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù)6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù)7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 本光源負(fù)極在 16 個引腳中，V0 為液晶顯示屏對比度調(diào)整端，接電源正極時對比度最弱，接電源地時對比度最高，對比度告示會產(chǎn)生陰影方格，使用時可以通過