畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）室內(nèi)環(huán)境煙霧測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、室內(nèi)環(huán)境煙霧測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要我國(guó)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程，其智能化程度也越來(lái)越高。目前國(guó)內(nèi)廠家多偏重用于大型倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)、高級(jí)寫字樓、賓館等場(chǎng)所大型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報(bào)警控制方式，其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。而在居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位，需要設(shè)置一種單環(huán)保的、廉價(jià)實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警裝置，因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的智能火災(zāi)報(bào)警器是非常必要的?，F(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)報(bào)警器通過(guò)對(duì)傳感器火情信息的檢測(cè)，當(dāng)報(bào)警器監(jiān)測(cè)到火情信息后，產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的操作。使用at89s51單片機(jī)，選用傳感器mq-7作為敏感元件，利用多傳感器信息融合技

2、術(shù)，開發(fā)了可用于小型單位火災(zāi)報(bào)警的智能報(bào)警系統(tǒng)。本課題研制的用于小型防火單位的智能火災(zāi)報(bào)警器具有以下特點(diǎn)： (1)能對(duì)室內(nèi)煙霧(co2，co)突變進(jìn)行報(bào)警(聲光報(bào)警)。 (2)如果出現(xiàn)硬件故障(如傳感器遺落、內(nèi)部元器件損壞等)，能發(fā)出故障報(bào)警。 (3)如果有煙霧參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過(guò)大)，能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào)，令值班人員到現(xiàn)場(chǎng)處理。 現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)安全可靠，誤報(bào)率低。該課題設(shè)計(jì)的意義在于可以實(shí)現(xiàn)對(duì)普通環(huán)境中煙霧濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，以減少煙霧有毒氣體對(duì)人體的傷害，通過(guò)報(bào)警來(lái)警示人們所處環(huán)境的煙霧濃度過(guò)高，并通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制環(huán)境的有毒氣體濃度，如本設(shè)計(jì)完成開風(fēng)扇通風(fēng)、切斷有毒氣體來(lái)源等由

3、單片機(jī)控制的部分。當(dāng)然，本設(shè)計(jì)也完成了對(duì)外部有毒氣體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。現(xiàn)在家具產(chǎn)品多種多樣，智能化、小型化的節(jié)能、綠色、安全產(chǎn)品越來(lái)越受到普通大眾的青睞。該設(shè)計(jì)以其小型化、智能化并且設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)簡(jiǎn)潔明了、電路構(gòu)成簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)能夠廣泛的應(yīng)用于居民、企事業(yè)單位等多方面的安全防范。因此該設(shè)計(jì)具有相當(dāng)廣闊的前景！關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)；傳感器；信號(hào)處理design of smoke concentration monitoring system abstractin our county, fire alarm control system from scratch, from sim

4、ple to complex development process, the increasingly high level of intelligence. more emphasis on domestic factories for large warehouses, shopping malls, office buildings, hotels and other places the development of large fire alarm systems, alarm control their centralized regional approach, the sys

5、tem complexity and higher cost. in residential areas, plant rooms, offices and other small fire units need to set a single environmentally friendly, cheap and practical automatic fire detection and alarm devices, therefore, to develop a simple, low-cost intelligent fire alarm system is necessary . o

6、n-site fire alarm information through the fire detection sensor, when the alarm monitoring to fire information, generate sound and light alarm signals, and the corresponding operation. use at89s51 microcontroller, mq-7 use sensors as sensitive element, using multi-sensor information fusion technolog

7、y, developed for small units of intelligent fire alarm alarm system. the topic for the small fire developed intelligent fire alarm unit has the following characteristics: (1) can smoke (co2, co) mutation alarm (sound and light alarm). (2) if there is a hardware failure (such as sensor the lost, dama

8、ged internal components, etc.), fault alarm can be issued. (3) if there is smoke, abnormal parameters (such as the concentration of too much smoke), to an abnormal alarm signal, so that officers on duty to handle it. field experiments show that the system is safe, reliable, low false positives. the

9、significance of the subject design is that it can achieve the common environment for real-time detection of smoke concentration, smoke, toxic gases to reduce the harm to the human body, through the alarm to alert people to the environment in which the smoke concentration is too high, and the microco

10、ntroller to control the environment by toxic gas concentrations, such as the design of the ventilation fans are completed, cut off the sources of toxic gases controlled by the mcu part. of course, this design also completed the toxic gas to external data acquisition system design. furniture products

11、 are diverse, intelligent, miniaturized energy saving, green, more and more security products, the general public of all ages. the design with its small, intelligent and straightforward design of electrical systems, circuitry is simple, easy to maintain, practicable and can be widely used in people,

12、 enterprises and other aspects of security. therefore, the design is very bright prospects!keywords: microcontroller; sensor; signal processing目 錄引 言隨著“信息時(shí)代”的到來(lái)，作為獲取信息的手段單片機(jī)技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，對(duì)其要求越來(lái)越高，需求越來(lái)越迫切。單片機(jī)技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。因此，了解并掌握各類單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。 為了提高對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)和了解，尤其是對(duì)煙霧傳感器

13、的深入研究以及其用法與用途，基于實(shí)用、廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。本文利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)而開發(fā)設(shè)計(jì)了這一煙霧報(bào)警系統(tǒng)。目前，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，各大中城市都側(cè)重于興建大型豪華賓館酒店、辦公樓、購(gòu)物商場(chǎng)等公共場(chǎng)所，在一定程度上，就加大了防火滅火的困難，迫切需要在智能建筑中設(shè)計(jì)一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)火災(zāi)隱患，肩負(fù)安全防范重任，是智能建筑中建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)（cbs）的重要組成部分。智能建筑中的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先必須符合gb50116-98火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，同時(shí)也要適應(yīng)智能建筑的特點(diǎn)，合理選配產(chǎn)品，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系

14、統(tǒng)有區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)，集中報(bào)警系統(tǒng)和控制中心報(bào)警系統(tǒng)三種基本形式，具體采用何種報(bào)警，可根據(jù)工程建設(shè)規(guī)模，保護(hù)對(duì)象的性質(zhì)，區(qū)域劃分和消防管理機(jī)構(gòu)等因素綜合分析后確定。本設(shè)計(jì)采用集中報(bào)警系統(tǒng)，將所監(jiān)視的若干區(qū)域內(nèi)的傳感器輸入的電壓信號(hào)，以聲、光形式顯現(xiàn)出來(lái)，將著火區(qū)域和該區(qū)域的具體著火部位顯示在屏幕上。隨著人們對(duì)火災(zāi)初期特征研究和火災(zāi)探測(cè)技術(shù)研究的不斷深入，一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)的研究與產(chǎn)品開發(fā)十分重視。早在20世紀(jì)80年代，日本、美國(guó)、英國(guó)、瑞士、德國(guó)、澳大利亞等國(guó)家就開始投入大量的科研經(jīng)費(fèi)、科技力量進(jìn)行技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。對(duì)于易燃、易爆場(chǎng)所，一旦爆炸起火，火勢(shì)蔓延速度之快，難以控制等特

15、點(diǎn)，人們開發(fā)研制了在火災(zāi)爆炸事故之前，從可燃?xì)怏w濃度方面進(jìn)行故障和火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性等方面預(yù)測(cè)的線型可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。它采用光學(xué)原理利用不同氣體在光譜特性的差別進(jìn)行氣體濃度探測(cè),從根本上解決了點(diǎn)型可燃?xì)怏w傳感元件中毒、穩(wěn)定性差、壽命短等缺陷,用于大面積可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警時(shí),性能價(jià)格比較高,其原理可擴(kuò)展用于其他場(chǎng)所氣體泄漏的監(jiān)測(cè)?；馂?zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)可靠性的提高體現(xiàn)在用智能技術(shù)處理傳感器提供的火災(zāi)信息。人們建立了多種火災(zāi)探測(cè)算法、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式，也有從事研究非火災(zāi)探測(cè)的模式。而各種單一傳感器提供的火災(zāi)信息均混雜非火災(zāi)信息,給從傳感器提供的火災(zāi)信息上判別火災(zāi)增加了難度。于是人們開始探索新型探測(cè)原

16、理的傳感器件(如氣體氣味傳感器等)和復(fù)合探測(cè)器，取得顯著成效的是對(duì)火災(zāi)過(guò)程的多參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的復(fù)合傳感器。它對(duì)火災(zāi)產(chǎn)生的多種參數(shù)進(jìn)行多種信息的分析，排除干擾，確定火災(zāi)，從而提高了判斷火災(zāi)的準(zhǔn)確性。而與之配套的硬件則采用復(fù)合多傳感等傳感方式，為判斷火災(zāi)提供更加充分的火災(zāi)信息。成熟的產(chǎn)品有溫、煙復(fù)合型智能火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，并已用于實(shí)際工程。本課題采用氣敏傳感器、單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中煙霧濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，通過(guò)led數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示。本課題設(shè)計(jì)了人機(jī)對(duì)話環(huán)節(jié)，通過(guò)鍵盤來(lái)根據(jù)具體情況設(shè)定空氣中氣體濃度的上限值，當(dāng)檢測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度時(shí)，氣體濃度超過(guò)閾值時(shí)，通過(guò)聲光報(bào)警功能，來(lái)提示可能存在的危險(xiǎn)情況，并打開通風(fēng)

17、風(fēng)扇來(lái)降低危險(xiǎn)的發(fā)生。而且這一氣敏傳感器對(duì)其他危險(xiǎn)氣體也有效，可以用與檢測(cè)煤氣、甲烷等氣體的能力。目前煙霧報(bào)警器的普及率還很低,但它確是今后重要的安全儀器之一。本方案所設(shè)計(jì)的煙霧濃度測(cè)量報(bào)警裝置是應(yīng)用于居民家庭和企事業(yè)單位對(duì)煙霧濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警,它可大大降低由煙霧所引起的中毒、火災(zāi)、爆炸等事故的發(fā)生率。本報(bào)測(cè)量警器系統(tǒng)的研制,可為廣大居民家庭和企事業(yè)單位提供一個(gè)準(zhǔn)確、可靠的煙霧濃度檢測(cè)手段,使人們能及時(shí)發(fā)現(xiàn)煙霧濃度的超標(biāo),從而保障了人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。第1章：概述 1.1 課題設(shè)計(jì)背景隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的巨大的隱患由于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活而產(chǎn)生。為了早期發(fā)現(xiàn)和通報(bào)火災(zāi)，防止和減

18、少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全。保衛(wèi)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，防止火災(zāi)引起燃燒、爆炸等事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及生命安全。 為了減少這類事故的發(fā)生，就必須對(duì)煙霧進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，采用先進(jìn)可靠的安全檢測(cè)系統(tǒng)，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)環(huán)境中煙霧的濃度， 及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取有效措施，避免事故發(fā)生，才能確保工業(yè)安全和 家庭生活安全。因此，研究煙霧的檢測(cè)方法與研制煙霧報(bào)警 器就成為傳感器技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。我們知道煙霧（煙霧）氣體是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)刺激、無(wú)法用五官感知的有毒氣體，能抑制血液的攜氧能力。煙霧的毒性主要是影響氧氣的供給與利用，煙霧與血紅細(xì)胞的親和力比氧氣與血紅細(xì)胞的親和力大300倍以上，造成

19、人體組織缺氧。當(dāng)吸入煙霧氣體后，煙霧進(jìn)入肺部搶先與血紅細(xì)胞結(jié)合，使血紅細(xì)胞喪失運(yùn)輸氧氣的能力，造成人體多個(gè)器官缺氧，導(dǎo)致組織受損甚至死亡。一般人在意外中毒時(shí)無(wú)法自我察覺，往往被發(fā)現(xiàn)時(shí)已進(jìn)入昏迷狀態(tài)，釀成重大傷害甚至死亡。因此稱之為家庭中的“隱形殺手”，一點(diǎn)也不過(guò)分。煙霧的產(chǎn)生：煙霧是由燃料（如汽油、柴油、煤、木炭、煤氣、液化氣、天然氣等）燃燒不充分產(chǎn)生的。家中產(chǎn)生煙霧的主要原因：天然氣、煤氣、液化氣、燃油、煤炭的不完全燃燒；熱水器安裝不當(dāng)，廢氣回流；煙筒、排氣管堵塞；密閉空間開著發(fā)動(dòng)機(jī)、生火取暖，如在車庫(kù)開著發(fā)動(dòng)機(jī)、冬天緊閉門窗生爐子取暖等等。有些國(guó)家對(duì)工作場(chǎng)所的煙霧 允許體積分?jǐn)?shù)都做了規(guī)定。

20、煉鋼廠工作人員、消防人員、高速公路收費(fèi)員、礦坑工作從業(yè)人員較可能暴露在高體積分?jǐn)?shù)煙霧 環(huán)境中;在生活中,堵塞的交通、在密閉房間內(nèi)抽煙、甚至煤氣、瓦斯等不完全燃燒的室內(nèi)、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)等,均可能使空氣中的煙霧 體積分?jǐn)?shù)超過(guò)允許標(biāo)準(zhǔn)。因此,對(duì)生活,工作環(huán)境中的煙霧 體積分?jǐn)?shù)實(shí)施準(zhǔn)確而有效地檢測(cè)與報(bào)警是一個(gè)與人類生態(tài)和工作環(huán)境相關(guān)的重要問(wèn)題。煙霧的濃度與健康成年人中毒的可能癥狀空氣中煙霧的濃度 大致的吸入時(shí)間和出現(xiàn)的癥狀：50ppm健康成年人在八小時(shí)內(nèi)可以承受的最大濃度200ppm 2-3小時(shí)后，輕微頭痛、乏力400ppm 1-2小時(shí)內(nèi)前額痛；3小時(shí)后威脅生命800ppm 45分鐘內(nèi)，眼花、惡心、痙攣；2

21、小時(shí)內(nèi)失去知覺；2-3小時(shí)內(nèi)死亡1600ppm 20分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心；1小時(shí)內(nèi)死亡3200ppm 5-10分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心；25-30分鐘內(nèi)死亡6400ppm 1-2分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心；10-15分鐘死亡12800ppm 1-3分鐘內(nèi)死亡應(yīng)該注意的是：上述中的煙霧中毒癥狀，是對(duì)健康成年人而言，對(duì)于高危、脆弱人群，其反應(yīng)不同。因此本設(shè)計(jì)再預(yù)設(shè)報(bào)警器的上限值時(shí)應(yīng)以200ppm。為了解決煙霧這種對(duì)人體有毒害又不易被人們所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,避免更多事故的發(fā)生,一個(gè)高效實(shí)用的煙霧報(bào)警器將是較好的解決方案。同時(shí)，伴隨著各種天然氣、煤制氣、液化氣的開發(fā)和使用各種可燃性氣體散發(fā)在工作場(chǎng)所和人們生活中

22、，因此連續(xù)、直接檢測(cè)工作環(huán)境和生活環(huán)境中有毒氣體、可燃性氣體有著極其重要的意義。1.2 任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容1、本論文以電阻式煙霧傳感器和單片機(jī)技術(shù)為核心并與其他電子技術(shù)相結(jié)合， 設(shè)計(jì)出一種技術(shù)水平較好的煙霧報(bào)警器。其中選用mq-7型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器實(shí)現(xiàn)煙霧的檢測(cè)，具有靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng)。選用的at89s51單片機(jī)，其整合了硬件乘法器、硬件脈寬調(diào)制器等資源，具 有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，是目前同類技術(shù)中性價(jià)比較高的產(chǎn)品。以at89s51單片機(jī)和mq-7型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器為核心設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、故障自診斷、濃度顯示、

23、報(bào)警限設(shè)置、延時(shí)報(bào)警及與上位機(jī)串口通信等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能 穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的煙霧報(bào)警器。具有一定的實(shí)用價(jià)值。 2、本課題研究的主要內(nèi)容有：采用mq-7型煙霧氣敏傳感器、mcu為核心、采用鍵盤對(duì)報(bào)警濃度進(jìn)行預(yù)置、具有l(wèi)ed數(shù)碼顯示等功能進(jìn)行氣體濃度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要包括采集放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、鍵盤、顯示電路和單片機(jī)控制等電路的軟、硬件設(shè)計(jì)。3、課題旨在研制生產(chǎn)、實(shí)踐過(guò)程中所需的氣體濃度報(bào)警裝置。本報(bào)測(cè)量警器系統(tǒng)的研制,可為廣大居民家庭和企事業(yè)單位提供一個(gè)準(zhǔn)確、可靠的煙霧濃度檢測(cè)手段,使人們能及時(shí)發(fā)現(xiàn)煙霧濃度的超標(biāo),從而保障了人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。4、主要實(shí)現(xiàn)的

24、功能：對(duì)煙霧氣體濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和顯示，并能對(duì)高濃度的煙霧氣體進(jìn)行報(bào)警。1.3 設(shè)計(jì)方案的選用在我們的實(shí)際生活中雖然測(cè)量氣體濃度的測(cè)量產(chǎn)品非常多，但要完成對(duì)外界氣體濃度測(cè)量，其一般原理是將外部的氣體濃度的模擬量用傳感器進(jìn)行采集，然后再將采集到的信號(hào)，通過(guò)必要的轉(zhuǎn)換器電路，輸送至微機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行分析處理以達(dá)到對(duì)氣體濃度的測(cè)量。由于本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成對(duì)外界環(huán)境中煙霧濃度的顯示和監(jiān)測(cè)，因此根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，設(shè)計(jì)中采取以單片機(jī)為控制核心，在符合本次設(shè)計(jì)要求的前提下，本次設(shè)計(jì)增加了對(duì)最高濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)進(jìn)行濃度顯示、報(bào)警和排風(fēng)等一些應(yīng)急控制功能。根據(jù)設(shè)計(jì)所要達(dá)到的要求。在本次設(shè)計(jì)中我們有兩種

25、方案可供選擇：方案一：根據(jù)mq-7型氣敏傳感器技術(shù)參數(shù)可知mq-7型氣敏傳感器能夠在常溫環(huán)境中對(duì)煙霧氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)并不需要做溫度補(bǔ)償，它是由微型al2o3陶瓷管、sno2 敏感層,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件制成的半導(dǎo)體傳感器。將煙霧的濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。其思路是煙霧報(bào)警器主要由采集模塊、放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和單片機(jī)控制模塊組成。本報(bào)警器的工作過(guò)程大致如下:在開啟電源前，根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)鍵盤鍵入安全值和氣體濃度的危害值。開通電源由兩類傳感器(氣體傳感器和溫度傳感器-輔助作用)將所需的外界模擬信號(hào)

26、采集放大后傳送給a/d轉(zhuǎn)換器,a/d轉(zhuǎn)換器經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號(hào)傳送至at89s51單片機(jī),再由單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理,最終判斷是否需要啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警和開啟排風(fēng)風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)，并顯示實(shí)時(shí)濃度，當(dāng)環(huán)境濃度下降到安全線以下時(shí)就通過(guò)單片機(jī)的控制關(guān)閉風(fēng)扇。方案二：選擇集成溫度傳感器ad590和氣體傳感器tgs202用作采集系統(tǒng)的敏感元件。 ad590是美國(guó)analog devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。由于ad590是電流型溫度傳感器，他的輸出同絕對(duì)溫度成正比，即1a/k，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片adc0809的輸入要求是電壓量，所以在ad590的負(fù)極接出一個(gè)10 k的電阻r1和一個(gè)100的

27、可調(diào)電阻w，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿隺dc0809。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，便可在輸出端vt獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量，即10 mv/k。 火災(zāi)中氣體煙霧主要是co2和co。tgs202氣體傳感器能探測(cè)co2，co，甲烷、煤氣等多種氣體，他靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測(cè)。當(dāng)tgs202探測(cè)到co2或co時(shí)，傳感器的內(nèi)阻變小，va迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度(如co濃度達(dá)到006)時(shí)，va端獲得適當(dāng)?shù)碾妷?設(shè)為3 v)。 具體判斷方法如下： (1)對(duì)溫度和煙霧進(jìn)行了兩次數(shù)據(jù)采集與判斷 溫度100，溫度異常，置標(biāo)志位為1，否則為0；煙霧(co，co2)濃度006，

28、煙霧濃度異常，置標(biāo)志位為1，否則為0。 (2)根據(jù)溫度和煙霧的異常標(biāo)志位判斷現(xiàn)場(chǎng)情況 2個(gè)標(biāo)志位均為0，表示情況正常；2個(gè)中僅有1個(gè)為1，表示情況異常；2個(gè)均為1，表示有火災(zāi)發(fā)生，。 (3)綜合兩次情況做最后判斷，并予以報(bào)警 若53h和56h中數(shù)據(jù)不相同，說(shuō)明是誤報(bào)，調(diào)故障報(bào)警子程序；否則按該單元中的數(shù)據(jù)調(diào)相應(yīng)的報(bào)警子程序。報(bào)警器具有以下特點(diǎn)： (1)能對(duì)室內(nèi)煙霧(co2，co)及溫度突變進(jìn)行報(bào)警(聲光報(bào)警)。 (2)如果出現(xiàn)硬件故障(如傳感器遺落、內(nèi)部元器件損壞等)，能發(fā)出故障報(bào)警。 (3)如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過(guò)大或是溫度較高)，能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào)，令值班人員到現(xiàn)場(chǎng)處理。 (

29、4)如果煙霧和溫度同時(shí)出現(xiàn)異常，則說(shuō)明有火災(zāi)，發(fā)出火災(zāi)警報(bào)。測(cè)量對(duì)象mq-7半導(dǎo)體傳感器放大調(diào)理模數(shù)轉(zhuǎn)換器單片機(jī)排風(fēng)風(fēng)扇蜂鳴報(bào)警器顯示電路鍵 盤其他控制電路 圖1-1由半導(dǎo)體傳感器構(gòu)成的氣體測(cè)量及報(bào)警器總體設(shè)計(jì)框圖電化學(xué)傳感器溫度 傳感器放大調(diào)理放大調(diào)理多路開關(guān)模數(shù)轉(zhuǎn)換器單片機(jī)測(cè)量對(duì)象蜂鳴報(bào)警器鍵 盤濃度顯示排風(fēng)風(fēng)扇圖1-2由電化學(xué)傳感器構(gòu)成的氣體測(cè)量及報(bào)警器總體設(shè)計(jì)框圖根據(jù)以上兩方案的比較：方案一：首先傳感器選用mq-7型半導(dǎo)體煙霧氣敏傳感器，其在常溫條件工作時(shí)，不需要溫度補(bǔ)償電路，因此選此傳感器省去了設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償電路的麻煩。放大調(diào)理電路也可用一般放大電路代替，顯示采用led動(dòng)態(tài)顯示電路，選

30、用led顯示器是它便宜方便簡(jiǎn)單，它較指針式顯示要準(zhǔn)確，比液晶顯示價(jià)格便宜而且晚上亮度高。按鍵電路采用獨(dú)立按鍵，它適合于按鍵比較少的情況。復(fù)位電路采用看門狗上電復(fù)位，可以防止程序“跑飛”現(xiàn)象。單片機(jī)采用at89s51單片機(jī)為控制核心，完成數(shù)據(jù)的處理工作。a/d轉(zhuǎn)換采用adc0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此可得到該方案的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示。復(fù)位電路可以采用典型的上電復(fù)位或者是按鍵復(fù)位電路，單片機(jī)采用at89s51單片機(jī)為核心，完成數(shù)據(jù)的處理工作。方案二：選擇集成溫度傳感器ad590和氣體傳感器tgs202用作采集系統(tǒng)的敏感元件。 ad590是美國(guó)analog devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端

31、溫度傳感器。但由于選用集成溫度傳感器ad590和氣體傳感器tgs202作為敏感元件，利用多傳感器信息融合技術(shù)，開發(fā)了可用于室內(nèi)煙霧環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)。此傳感器需要溫度補(bǔ)償電路，以溫度傳感器采集的溫度信號(hào)送入單片機(jī)處理來(lái)對(duì)氣敏傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，放大調(diào)理電路采用一般放大電路，顯示電路有三種方式可以選擇指針式顯示、用液晶顯示或用led顯示器，按鍵采用矩陣式按鍵，編程比較復(fù)雜。在實(shí)際操作中使用性不大，較為麻煩。所以本設(shè)計(jì)中使用性不大。因此，綜合考慮成本、易操作性、系統(tǒng)性能等因素，選擇方案一較為合理。第二章：硬件設(shè)計(jì)部分本設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器裝置的硬件電路設(shè)計(jì)原理框圖如第1章圖1-1所示，主要由采集模塊、放大模

32、塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和單片機(jī)控制模塊組成。其中采集模塊與數(shù)據(jù)處理及單片機(jī)的控制模塊是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處?，F(xiàn)在我們來(lái)第一節(jié)：數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)2.1 傳感器的選擇根據(jù)以上方案的討論，本設(shè)計(jì)的傳感器的選擇有兩種方案，方案一是選用美國(guó)華瑞科學(xué)儀器公司生產(chǎn)的集成溫度傳感器ad590和氣體傳感器tgs202。方案二是選用深圳商斯達(dá)實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的mq-7型半單體式煙霧傳感器。2.1.1 集成溫度傳感器ad590和氣體傳感器tgs202的選擇火災(zāi)傳感器按其結(jié)構(gòu)和作用原理不同，可分為感溫探測(cè)器，感煙探測(cè)器，感光探測(cè)器，可燃?xì)怏w探測(cè)器等，它們分別適用于不同場(chǎng)合。為了準(zhǔn)確的進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，針對(duì)商場(chǎng)，選用合適的溫度和煙

33、霧傳感器是準(zhǔn)確報(bào)警的前提，綜合考慮各種因素，本系統(tǒng)選擇集成溫度傳感器ad590和氣體傳感器tgs202用作采集系統(tǒng)的敏感元件。ad590是美國(guó)analog devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。電路如圖4所示。ad590測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合。由于ad590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。ad590是一種電流型溫度傳感器。它的主要特性如下：圖：ad590傳感器示意圖1. 流過(guò)器件的電流（ma）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：ma/k 式中： 流過(guò)器件

34、（ad590）的電流，單位為ma； t熱力學(xué)溫度，單位為k。2. ad590的測(cè)溫范圍為-55+150。3. ad590的電源電壓范圍為4v30v。電源電壓可在4v6v范圍變化，電流 變化1ma，相當(dāng)于溫度變化1k。ad590可以承受44v正向電壓和20v反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。4. 輸出電阻為710mw。5. 精度高。ad590共有i、j、k、l、m五檔，其中m檔精度最高，在-55+150范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3。由于ad590是電流型溫度傳感器，它的輸出同絕對(duì)溫度成正比，即1ua/k,而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ad0809的輸入要求是電壓量，所以在ad590的負(fù)極接出一個(gè)10

35、k歐的電阻r1和一個(gè)100歐的可調(diào)電阻w，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿隺dc0809。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，便可在輸出端vt獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量，即10mv/k。由于在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)木材、纖維、紙張等大量材料的燃燒?；馂?zāi)中氣體煙霧主要是co2和co。tgs202氣體傳感器都能探測(cè)co2，co，甲烷，煤氣等多種氣體，它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測(cè)，具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。鑒于以上情況，本次設(shè)計(jì)中的另一個(gè)氣體傳感器采用tgs202型氣敏傳感器。如圖所示，當(dāng)tgs202探測(cè)到co2或co時(shí)，傳感器的內(nèi)阻變小，va迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度（如

36、co濃度達(dá)到0.06%）時(shí)，va端獲得適當(dāng)?shù)碾妷海ㄔO(shè)為3v）。符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件tao 使用溫度-20-50as 儲(chǔ)存溫度-20-50rh 相對(duì)濕度小于 95%rho2 氧氣濃度21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特性 表1 tgs202環(huán)境條件表 因此該方案的要用到兩種傳感器，氣敏傳感器和溫度傳感器。該方案的設(shè)計(jì)能夠很好的檢測(cè)出環(huán)境中一氧化碳的濃度并能進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。但依據(jù)課題的使用范圍而言，該設(shè)計(jì)過(guò)于繁瑣設(shè)計(jì)難度高并且不夠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。2.1.2 mq-7型半導(dǎo)體煙霧傳感器的選擇特點(diǎn)：在較寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)可燃?xì)怏w有良好的靈敏度 對(duì)液化氣、丙烷、氫氣 的靈敏度較高 長(zhǎng)壽命、低成本 簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電

37、路即可 應(yīng)用：家庭用氣體泄漏報(bào)警器工業(yè)用可燃?xì)怏w報(bào)警器便攜式氣體檢測(cè)器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)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。mq-7氣體傳感器對(duì)煙霧的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。圖1是傳感器典型的靈敏度特性曲線。圖中縱坐標(biāo)為傳感器的電阻比（rs/ro），橫坐標(biāo)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100

38、0ppm 空氣中的電阻值圖一：靈敏度特性曲線圖2：傳感器的溫度、濕度特性曲線圖2圖中縱坐標(biāo)是傳感器的電阻比（rs/ro）。rs表示在含1000ppm 丙烷、不同溫/濕度下傳感器的電阻值ro表示在含1000ppm 丙烷、20/65%rh環(huán)境條件下傳感器的電阻值。+5vaba or bhhv55555vrlvout 圖3：傳感器的基本測(cè)試電路該傳感器的工作電路圖如圖3所示a b之間接+5v電源對(duì)傳感器加熱，傳感器的表面電阻rs，是通過(guò)與其串聯(lián)的負(fù)載電阻rl上的有效電壓信號(hào)vrl輸出而獲得的。二者之間的關(guān)系為： rs/rl = (vc-vrl) / vrl 根據(jù)上述關(guān)系式我們可以根據(jù)電壓與氣體濃度的

39、關(guān)系來(lái)計(jì)算出電壓和所測(cè)氣體一一對(duì)應(yīng)的濃度值通，通過(guò)傳感器外界氣體進(jìn)行采集獲得的電壓值，經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行查表程序處理，得出氣體濃度的對(duì)應(yīng)值，并通過(guò)單片機(jī)對(duì)所取得的實(shí)時(shí)濃度值進(jìn)行判斷，以此來(lái)由單片機(jī)對(duì)外圍的顯示電路來(lái)顯示實(shí)時(shí)濃度或報(bào)警、開排風(fēng)風(fēng)扇。規(guī)格：a. 標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注 vc 回路電壓24vdc vh加熱電壓5.0v±0.2vacordc rl負(fù)載電阻可調(diào) rh加熱電阻31±3室溫 ph加熱功耗900mw b. 環(huán)境條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注 tao使用溫度-1050 tas儲(chǔ)存溫度-2070 r相對(duì)濕度小于95% r o2氧氣濃度21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)氧氣

40、濃度會(huì)影響靈敏度特性最小值大于 c. 靈敏度特性 符號(hào)參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù) 備注 rs敏感體表面電阻 2k-20k (2000ppm c3h8 )適用范圍：300-10000ppm丙烷、丁烷、氫氣 (r3000ppm/r1000ppm c3h8)濃度斜率 0.6標(biāo)準(zhǔn)工作條件 溫度： 20±2 vc:5.0v±0.1v 相對(duì)濕度： 65%±5% vh: 5.0v±0.1v預(yù)熱時(shí)間 不少于4分鐘敏感體功耗（ps）值可用下式計(jì)算： 傳感器電阻（rs），可用下式計(jì)算：ps=vc2×rs/(rs+rl)2 rs=(vc/vrl-1)×rl結(jié)構(gòu)，外

41、形mq-7氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖4所示(結(jié)構(gòu) a 或 b), 由微型al2o3陶瓷管、sno2 敏感層,測(cè)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)，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只針狀管腳，其中個(gè)用于信號(hào)取出，個(gè)用于提供加熱電流。 2.2 單片機(jī)的選型2.2.1 at89s51單片機(jī)簡(jiǎn)介at89s51是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)

42、及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89s51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。at89s51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外，at89s51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷

43、系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。2.2.2 at89s51單片機(jī)的主要特性 8031 cpu與mcs-51 兼容 4k字節(jié)可編程flash存儲(chǔ)器(壽命：1000寫/擦循環(huán)) 全靜態(tài)工作：0hz-24khz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 128*8位內(nèi)部ram 32條可編程i/o線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 6個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2.2.3 管腳說(shuō)明at89s51單片機(jī)的引腳圖如下：ale/prog21傳感器

44、182071vcct2/p1.0t2ex/p1.1ea/vppp0.0/ad0p0.1/ad1p0.2/ad2p0.4/ad4p0.5/ad5p0.6/ad6p0.7/ad7psenp2.7/a15mosi/p1.5miso/p1.6sck/p1.7rstp2.4/a12p2.3/a11p2.2/a10p2.1/a9rxd/p3.0txd/p3.1int0/p3.2int1/p3.3t0/p3.4t1/p3.5wr/p3.6rd/p3.7p1.2p1.3p1.4xtal2xtal1gndp2.5/a13p2.6/a14p0.3/ad3211109854319161514121713628272

45、625242322373635343332313040393829p2.0/a8 圖2-6 at89s51的外部引腳圖各引腳功能如下：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)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，p

46、1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)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(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，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(shí)，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(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制

47、信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如表3-1所示。端口引腳第二功能p3.0red（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/into（外中斷0）p3.3/int1（外中斷1）p3.4t0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）p3.5t1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）p3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）表 p3口的第二功能i/o口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式即所

48、謂的讀端口與讀引腳讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器cpu將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)以完成不同的操作這是由硬件自動(dòng)完成的不需要我們操心1然后再實(shí)行讀引腳操作否則就可能讀入出錯(cuò)為什么看上面的圖如果不對(duì)端口置1端口鎖存器原來(lái)的狀態(tài)有可能為0q端為0q為1加到場(chǎng)效應(yīng)管柵極的信號(hào)為1該場(chǎng)效應(yīng)管就導(dǎo)通對(duì)地呈現(xiàn)低阻抗,此時(shí)即使引腳上輸入的信號(hào)為1也會(huì)因端口的低阻抗而使信號(hào)變低使得外加的1信號(hào)讀入后不一定是1若先執(zhí)行置1操作則可以使場(chǎng)效

49、應(yīng)管截止引腳信號(hào)直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入由于在輸入操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作所以這類i/o口被稱為準(zhǔn)雙向口89c51的p0/p1/p2/p3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口接下來(lái)讓我們?cè)倏戳硪粋€(gè)問(wèn)題從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別除了p1口外p0p2p3口都還有其他的功能 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于

50、定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)，ale只有在執(zhí)行movx，movc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(wú)效。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平

51、時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。本芯片比其他系列芯片有很大的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：at89s51 是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，采用此單片機(jī)作為

52、本設(shè)計(jì)的主控模塊，能夠多次修改燒寫的程序而不浪費(fèi)資源。采用at89s51而不采用at89c51，原因在于at89s51與at89c51相比，外型管腳完全相同，at89c51的hex程序無(wú)須任何轉(zhuǎn)換可直接在at89s51運(yùn)行，結(jié)果一樣。at89s51比at89c51新增了一些功能，支持在線編程是其主要特點(diǎn)1。 它們之間主要區(qū)別在于以下幾點(diǎn)：1.引腳功能：管腳幾乎相同，變化的有，在at89s51中p1.5、p1.6、p1.7具有第二功能，即這3個(gè)引腳的第二功能組成了串行isp編程的接口。2.編程功能：at89c51僅支持并行編程，而at89s51不但支持并行編程還支持isp再線編程。在編

53、程電壓方面，at89c51的編程電壓除正常工作的5v外，另vpp需要12v，而at89s51僅僅需要4-5v即可。3.燒寫次數(shù)更高：at89s51標(biāo)稱燒寫次數(shù)是1000次，實(shí)為1000-10000次，這樣更有利開始學(xué)習(xí)者反復(fù)燒寫，降低學(xué)習(xí)成本。4.工作頻率更高：at89c51極限工作頻率是24mhz，而at89s51最高工作頻率是33mhz，(at89s51芯片有兩中型號(hào)，支持最高工作頻率分別為24mhz和33mhz)從而具有更快的計(jì)算速度。5.電源范圍更寬：at89s51工作電壓范圍，達(dá)4-5.5v，而at89c51在底于4.8v和高于5.3v的時(shí)侯則無(wú)法正常工作。6.抗干擾性更強(qiáng)：at89

54、s51內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器(watchdog timer)，而at89c51需外接看門狗計(jì)時(shí)器電路，或者用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器構(gòu)成軟件看門狗來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件抗干擾。2.3 檢測(cè)電路 檢測(cè)電路包括煙霧氣體濃度檢測(cè)電路和氣敏元件損壞檢測(cè)電路兩部分，原理電路如圖2-5所示。氣敏傳感器選用mq-7型，這是由金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成的“氣電”轉(zhuǎn)換器件。當(dāng)氣敏器件在含有煙霧的氣體中時(shí)，其表面會(huì)發(fā)生化學(xué)吸附，使本身電阻下降，且煙霧氣體濃度越高，電阻下降越多，通過(guò)電阻rl端的電壓輸出即可獲得“氣電”信號(hào)，并送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理完成氣體濃度的檢測(cè)。 圖 檢測(cè)電路氣敏傳感器在使用中，其熱絲可能燒斷，但難

55、以發(fā)現(xiàn)，致使用戶在毫不知情的情況下繼續(xù)使用已失效的氣體報(bào)警器。為能及時(shí)發(fā)現(xiàn)傳感器的損壞，本系統(tǒng)特別設(shè)計(jì)了氣敏元件自檢電路（由r3r7、vt2、vt3等組成），元件正常時(shí)，r3上有電壓信號(hào)，如熱絲燒斷，該信號(hào)為0，vt3集電極輸出低電平至單片機(jī)，點(diǎn)亮黃燈報(bào)警，能使用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，氣敏傳感器不直接焊入電路，而是通過(guò)七腳電子管座與電路連接，若損壞可方便地從管座中撥出換新，從而解決了更換難的問(wèn)題。根據(jù)圖2-2傳感器的參數(shù)和圖2-5的電路可依據(jù)基本的換算公式得出輸出電壓與煙霧濃度的關(guān)系式，并得出輸出電壓與煙霧濃度的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。2.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，at89s51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩方式。在引腳xtal1和xtal2外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱