多功能警報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)多功能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)商學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明本人重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 年 月 日XLVII / 49容摘要目前，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大、中、小城市，燃?xì)馄张c率很高，人們的生活質(zhì)量得到了極大的改善，然而燃?xì)獾目蓳]發(fā)性，致使可燃性氣體的可燃性與爆燃性存在著極大的安全隱患，火

2、災(zāi)與煤氣中毒等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，危害很大。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人類社會(huì)不斷進(jìn)步，社會(huì)財(cái)富不斷積累和人民生命價(jià)值不斷提高的今天，如何防止火災(zāi)和煤氣泄露等事故對(duì)社會(huì)財(cái)富和人民生命安全造成危害是當(dāng)前社會(huì)管理者的一大課題。同時(shí)，研制性能好、可靠性高的報(bào)警器對(duì)預(yù)防火災(zāi)、煤氣泄露等事故對(duì)社會(huì)生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義。整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)合理，性能安全可靠。首先論述多功能報(bào)警器的現(xiàn)有技術(shù)、發(fā)展趨勢(shì)以與研制該多功能報(bào)警器的意義，引出研制多功能報(bào)警器的必要性和可行性。第二，探討研制該多功能報(bào)警器的實(shí)現(xiàn)方案，通過比較和綜合考慮后選擇其中的一種方案來實(shí)現(xiàn)該多功能報(bào)警器。第三，確定方案后，論述利用這種方案實(shí)現(xiàn)該多功能

3、報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分。最后，總結(jié)本設(shè)計(jì)的不足，并通過認(rèn)識(shí)到的不足之處從而提出可改進(jìn)與可創(chuàng)新的地方。關(guān)鍵詞煙霧傳感器；一氧化碳傳感器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器；單片機(jī)；PC機(jī)；聲光報(bào)警ABSTRACTAt present, the rate of gas that using in the large,mediumand small economy developed cities is very hige.the peoples quality of life has been greatly improved,but the volatile of gas makes the danger

4、of flammablegas instructed the flammability of deflagrationis possibile.Fire and gas poisoning, andother phenomena occur from time to time witch cause great harm.Today with the development of science and technology,human society also maks great progresses, the accumulation of socialwealth and the va

5、lue of peoples lives improve constantly,how to prevent fire and gas leak incidengts, andother incidents on the social wealth and peoples livesand safety from hazarding caused by the current social managementbecome a one major issue. At the same time, developt a goodperformance, high reliability alar

6、m system on theprevention of fires, gas leak, and other incidents in social life and property caused serious losses is of greatsignificance.The whole system hardware circuit design is reasonable and reliable performance.First-alarm on theexisting technology, development trends and the developmentof

7、the multi-function alarm significance, leads to thedevelopment of multi-function alarm necessity and feasibility.Secondly, discuss the realization of the programme on thedevelopment of the multi-function alarm, by comparison,and comprehensive consideration choose one of the programmesto achieve the

8、multi-functionalarm.Thirdly, identify options, the use of such programmes on therealization of multi-function alarm some of the hardware design andsoftware design part.Finally, summing up the inadequacies of this design, and throughawareness to the inadequacy of the proposed improvement tobe innovat

9、ive and place.In addition, this issue also provids thehardware circuit design and software design for referencein the appendix.KeywordsSmoke sensors, Carbon monoxide sensors, A/D Converter ,SCM, Computer, Sound and Light alarm.多功能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.緒論隨著我國(guó)燃?xì)獾淖兏锱c西氣東輸工程的進(jìn)行，煤氣或天燃?xì)庖殉蔀槎鄶?shù)家庭的燃 料。每年，因煤氣泄露造成的煤氣中毒事故中，因使用

10、熱水器不當(dāng)或產(chǎn)品本身的質(zhì)量問 題,造成的一氧化碳中毒事故，全國(guó)均有不少事例.更有甚者,因室煤氣濃度過高，引起煤 氣爆炸的事故也不少見。所以怎樣防止煤氣中毒與爆炸已成為人們的迫切需要。為此我們開發(fā)研制了智能煤氣報(bào)警系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的普與和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們己不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對(duì)家庭與住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地發(fā)展起來人們對(duì)居住環(huán)境要求的日見增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。煤氣泄漏自動(dòng)報(bào)警實(shí)現(xiàn)智能化勢(shì)在必行。在社會(huì)信息化進(jìn)程日益發(fā)展的今天，信息技術(shù)應(yīng)用己滲透到人類生存、活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，在建筑領(lǐng)域，人們的現(xiàn)代生活、工作對(duì)居住要求舒適健康、安全

11、可靠、高效便利。這時(shí)候氣體燃料的應(yīng)用也越來越廣泛。目前家用煤氣，液化器、天然氣作為氣體燃料，已用與家庭旅館，深入人民的生活之中。氣體燃料的應(yīng)用和普與，伴之而來的是氣體泄 漏造成的中毒、爆炸、火災(zāi)等事故也時(shí)有發(fā)生。其中由于一氧化碳泄漏中毒死亡尤為嚴(yán)重。眾多周知由于CO與血液中的血紅素的結(jié)合能力是氧的240倍,因此,當(dāng)它進(jìn)入人體血液循環(huán)系統(tǒng)后,就會(huì)大量取代氧而與血紅素結(jié)合,抑制血液中氧氣的釋放,從而導(dǎo)致發(fā)生頭痛、耳鳴、嘔吐、血壓降低等不同程度的癥狀發(fā)生。如果CO中毒嚴(yán)重,輕者于康復(fù)過程 中可能會(huì)頭昏眼花、喪失記憶或引起視覺與神經(jīng)上的障礙,嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致腦部受損甚至發(fā)生死亡。這就對(duì)煤氣自動(dòng)報(bào)警的器的設(shè)

12、計(jì)更加迫切。為了預(yù)防一氧化碳的泄漏，人們采用了各種措施。家用智能煤氣報(bào)警器是為了預(yù)防氣體中毒的一種家用的自動(dòng)報(bào)警器，也是一種高靈敏度的氣體探測(cè)器，一般都是應(yīng)用高靈敏度的氣敏元件作氣電轉(zhuǎn)換元件，并配以電路和聲光報(bào)警部分組成。當(dāng)泄漏的氣體達(dá)到危險(xiǎn)極限值時(shí)報(bào)警器就會(huì)發(fā)生鳴響和聲光報(bào)警。1.1 課題研究的意義測(cè)控技術(shù)與儀器儀表技術(shù)已經(jīng)是現(xiàn)在社會(huì)不可缺少的重要組件。從今天進(jìn)入信息 科技時(shí)代來看，儀器儀表是實(shí)現(xiàn)信息的獲取、轉(zhuǎn)換、存貯和揭示物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的必備工具，是當(dāng)今普遍稱之為時(shí)代標(biāo)志的信息科技的三大支柱（信息獲取與處理、信息傳 輸與通信、電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)）的必要手段，也是新技術(shù)革命的一項(xiàng)重要容。 在現(xiàn)代化建

13、設(shè)中，人們對(duì)儀器儀表所能起到的監(jiān)控作用，在技術(shù)上有著高層次的要求，因而儀器儀表工業(yè)是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)行技術(shù)改造，提高 勞動(dòng)生產(chǎn)率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，開發(fā)與節(jié)約能源和材料的先導(dǎo)工業(yè)。儀器儀表的裝備水平在很大程度上反映出一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化水平。 隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，測(cè)試技術(shù)與儀表專業(yè)的趨勢(shì)越來越向智能化轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軆x表。1.2 研究容本設(shè)計(jì)主要研究并設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的煤氣報(bào)警系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)AD數(shù)據(jù)的采集和聲光的報(bào)警控制?？刂葡到y(tǒng)主要是由MCS-52系列單片機(jī)電源、以AT89S52作為中央處理器，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制操作，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的傳感器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、

14、單片機(jī)電路、聲光報(bào)警電路并在上位PC機(jī)進(jìn)行顯示的報(bào)警器。2. 報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1方案論證報(bào)警器一般由報(bào)警控制器(簡(jiǎn)稱“控制器”)、探測(cè)器兩大部分組成?！疤綔y(cè)器十控制器，這是在工業(yè)裝置上和生產(chǎn)過程中使用最多的檢測(cè)儀器。這種儀器大都裝設(shè)在油庫(kù)、乙炔站、液化氣站和煤氣站等易燃易爆的危險(xiǎn)場(chǎng)所。探測(cè)器安裝在可能發(fā)生危險(xiǎn)的現(xiàn)場(chǎng)，控制器放在值班室等有人值守的地方，二者采用屏蔽電纜線連接。當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)器探測(cè)到危險(xiǎn)信號(hào)之后，通過屏蔽電纜線將信號(hào)傳到控制器，控制器發(fā)出聲光報(bào)警。目前，對(duì)于“探測(cè)器+控制器”這一系列產(chǎn)品，主要采用以下三大實(shí)現(xiàn)方案:方案一，通過傳感器感受到可燃性氣體，降低自身的阻值，來增大電流

15、，并且驅(qū)動(dòng) 蜂鳴器報(bào)警。電路簡(jiǎn)單、可靠但是靈活性和實(shí)用性差。 方案二，可以通過傳感器感知信號(hào)多級(jí)放大電路，并用電位器調(diào)節(jié)得到固定的電壓 值，當(dāng)?shù)玫娇扇夹詺怏w信號(hào)時(shí)，電阻值立刻變小，放大器的放大倍數(shù)增加，電壓也就隨 著增加，驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通報(bào)警電路。該方案有一定的靈活性和可執(zhí)性，但是電路比較復(fù)雜，智能性差。方案三，通過51系列單片機(jī)作為主控單元，并且能夠通過傳感器把模擬信號(hào)通過 A/D 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且讀取和顯示出來。鍵盤可以通過不同的應(yīng)用場(chǎng)合和針對(duì) 不同氣體做出不同的濃度設(shè)定，并且儲(chǔ)存報(bào)警的上限和報(bào)警時(shí)間，方便查詢和日后的工作調(diào)查。 綜合考慮，由于使用單片機(jī)設(shè)計(jì)靈活性更強(qiáng)、用途更寬廣，所

16、以本設(shè)計(jì)采用方案三。2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該多功能報(bào)警器的主要功能是檢測(cè)環(huán)境中的煙霧和一氧化碳濃度,并將濃度通過單片機(jī)的串行口上傳給上位PC機(jī)顯示，如果濃度超出安全圍則報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警信息,報(bào)警器主要由煙霧傳感器、一氧化碳傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)通信接口、上位PC機(jī)等部分組成.煙霧傳感器一氧化碳傳感器AD轉(zhuǎn)換器單片機(jī)通信接口模塊上位PC機(jī)聲光報(bào)警裝置圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖3.報(bào)警器硬件電路設(shè)計(jì)3.1 主控器設(shè)計(jì)3.1.1芯片介紹該報(bào)警器的中央處理器選用AT89S51單片機(jī)，它是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片含4k Bytes ISP(In-system programma

17、ble)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)與80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片集成了通用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)：4k Bytes Flash片程序存儲(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,1個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片時(shí)鐘振蕩器，此外，AT89S5

18、1是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計(jì)的，其工作頻率可以下降到0HZ,并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式空閑方式和掉電方式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式下，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)。AT89S51采用雙列直插式封裝，40個(gè)引腳，其引腳圖如下圖3.1所示，圖3.1 AT89S51引腳圖 在該系統(tǒng)中AT89S51的資源分配如下：P0口：數(shù)據(jù)、地址總線P1.0、P1.1、P1.2、P1.3：聲光報(bào)警位，P1.5：ADC0809的地址鎖存以與啟動(dòng)信號(hào)P1.4: ADC0809轉(zhuǎn)換完成后的允許輸出位P2.5、P2.6:A

19、DC0809通道地址選擇信號(hào)。RXD（P3.0）、TXD（P3.1）：與MAX232連接實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位PC機(jī)的通信。INT0（P3.2）：ADC0809轉(zhuǎn)換完成的中斷位，與ADC0809的EOC相連，當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換完成后EOC由0變1，經(jīng)反相后給INO，通知單片機(jī)讀娶轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)字量，INO的觸發(fā)方式為電平觸發(fā)方式，即當(dāng)IN0上的電平為0時(shí)產(chǎn)生中斷信號(hào).XTAL1：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在片它是震蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。XTAL2：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。RESET：該引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)

20、時(shí)鐘振蕩周期）的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。另外單片機(jī)中的定時(shí)器1用作波特率發(fā)生器，工作在方式2下，初值為0XE6E6.定時(shí)器0用于產(chǎn)生一氧化碳與煙霧循環(huán)檢測(cè)的時(shí)間間隔T=1s,工作在方式1下.由于定時(shí)器中斷一次最多只能定時(shí)65.536ms,因此1s的定時(shí)分兩次產(chǎn)生中斷，即定時(shí)器初值設(shè)為0X3CB0每次產(chǎn)生50ms的定時(shí)，設(shè)置times為定時(shí)器0中斷次數(shù)標(biāo)志位，定時(shí)器0每中斷一次則times加1，直到times=20時(shí)才表示1s時(shí)間到，從而進(jìn)行相應(yīng)的處理，并使times=0,因此單片機(jī)應(yīng)設(shè)置的寄存器設(shè)置為：TCON=0X00;PCON=0X00;TMOD=0X21;TH0=0X3C;TL0=

21、0XB0;TH1=0xe6;TL1=0xe6;SCON=0X50;IE=0X93.3.1.2振蕩電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的XTAL1與XTAL2兩端跨接石英晶體與兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容C1、C2取30pF，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩器有微調(diào)作用。在該單片機(jī)中晶振采用12MH頻率的石英晶體。振蕩電路圖下圖3.2所示圖3.2 AT89S51的振蕩電路3.1.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。圖3.3 上電自動(dòng)復(fù)位 圖3.4 按鍵電平復(fù)位（1）上電自動(dòng)復(fù)位上電自動(dòng)復(fù)位是在加電瞬間電容通過充電來實(shí)現(xiàn)。其電路圖如圖3.3所示。在通電瞬間，電容C通過電阻R充電，RST端出現(xiàn)正脈沖

22、，用以復(fù)位。只要電源VCC的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。在振蕩穩(wěn)定后應(yīng)保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間（即正脈沖寬度）大于2個(gè)機(jī)器周期，由于該系統(tǒng)采用12M的晶振，因此取C=10uF,R=1K.在該系統(tǒng)中采用手動(dòng)復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位組合，其電路圖如圖3.4所示通過以上對(duì)主控器單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì)，單片機(jī)小系統(tǒng)電路如下圖3.5所示圖3.5 單片機(jī)外圍電路3.1.4 電源電路電源采用直流電源變壓器輸出 12V 的電壓，其電源連接電路如圖 3-9 所示，并由去 耦電容、開關(guān)、7085 穩(wěn)壓器與電源指示燈組成。直流 12V 再經(jīng)過電容濾波，7805 集成穩(wěn) 壓

23、器穩(wěn)壓成為穩(wěn)定的+5V 電源，用一個(gè)發(fā)光二極管指示燈指示電源狀態(tài)。電路安全穩(wěn)定 可靠，測(cè)試電壓為+5V，并且在 12V 和 5V 電路中引線排針，以供日后使用。3.2 傳感器設(shè)計(jì)傳感器部分包括煙霧傳感器和一氧化碳傳感器，分別用于檢測(cè)煙霧和一氧化碳濃度。對(duì)于煤氣報(bào)警器的實(shí)現(xiàn)，感應(yīng)器的選擇也相當(dāng)?shù)闹匾?是系統(tǒng)重要的組成部分之一， 其性能對(duì)于系統(tǒng)的精確度和實(shí)現(xiàn)圍有這相當(dāng)大的影響，也是體現(xiàn)煤氣監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀的 標(biāo)志?？扇?xì)怏w的危險(xiǎn)性主要視其爆炸極限，爆炸下限數(shù)值越小、爆炸下限與上 限之間的圍越大，越危險(xiǎn)。有許多可燃?xì)怏w同時(shí)具有毒性。3.2.1煙霧傳感器煙霧傳感器采用MQ-2型煙霧傳感器, 它探測(cè)圍廣、

24、靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)速度快、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單.探測(cè)濃度圍為100ppm-10000ppm符合系統(tǒng)要求，但是MQ-2型氣敏元件對(duì)不同種類、不同濃度的氣體有不同的電值。因此，在使用此氣敏元件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的?？梢杂?000ppm氫氣或1000ppm丁烷校準(zhǔn)傳感器。同時(shí)當(dāng)精確測(cè)量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)考慮溫度的影響.其技術(shù)參數(shù)如下表3.1、表3.2、和圖3.6所示表3.1 MQ-2的工作條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Vc 回路電壓15VAC or DCVH加熱電壓5.0V0.2 VAC or DCRL負(fù)載電阻可調(diào)RH加熱電阻313室溫PH加熱功耗900mW表3.2 MQ-2的靈敏度特

25、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3K-30K(1000ppm 異丁烷 )探測(cè)濃度圍100ppm-10000ppm(3000/1000)異丁烷濃度斜率0.6標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度： 202 Vc:5.0V0.1V相對(duì)濕度： 65%5% Vh: 5.0V0.1V預(yù)熱時(shí)間不少于24小時(shí)圖3.6 MQ-2型氣敏元件的靈敏度特性。 注： 其中 溫度：20、相對(duì)濕度：65%、氧氣濃度：21% 、RL=5k、Rs：元件在不同氣體不同下電阻值R0: 元件在潔凈空氣中的電阻值。3.2.2 一氧化碳傳感器1）傳感器基本結(jié)構(gòu)： 氣體傳感器由工作電極、對(duì)電極、參比電極、電解質(zhì)、液體保持材料、過濾干擾氣 體物質(zhì)、

26、貴金屬引線、接線柱等組成，使用的典型電極材料包括鉑、金、銀、銠、碳、 釕、鈀等，傳感器信號(hào)通過引線傳導(dǎo)到外部電路，通過放大等處理進(jìn)行顯示， 如圖 3-22 所示。為了提高對(duì)被測(cè)氣體的選擇性，通常在傳感器通氣孔位置設(shè)置過濾劑，以消除干 擾氣體造成的不準(zhǔn)確信號(hào) 。（2） 電化學(xué)氣體傳感器優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)于氣體的濃度能夠線形輸出信號(hào)重現(xiàn)性好2）對(duì)被測(cè)氣體具有良好選擇性，不受溫濕度的影響 3） 空氣中的輸出值漂移小，可以獲得穩(wěn)定的輸出信號(hào) 4）功耗低，電池即可驅(qū)動(dòng)器工作 5）體積小，重量輕，作為便攜式儀器首選 6）本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能穩(wěn)定 電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器基本特點(diǎn)： 本質(zhì)特征：NAP-505 型

27、電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器屬工業(yè)級(jí)別產(chǎn)品，通過成熟的電 極制備處理技術(shù)與傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有長(zhǎng)壽命、高靈敏度、液體密閉性良好等技 術(shù)特點(diǎn)。傳感器與外部電路連接部位通過接插元件完成，利于傳感器與電子線路的兼容 與互換。產(chǎn)品組裝工藝簡(jiǎn)化，有利的降低了產(chǎn)品成本。 用途：工廠一氧化碳濃度檢測(cè)儀器；氣體計(jì)量器具；空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器；氣體變送器； 便攜式儀器配套元件等等。 NAP-505 的工作與保存條件： 工作溫度 -2050 工作濕度 1590%RH保存環(huán)境溫度 020 工作氣壓 1atm 10% 檢知對(duì)象氣體 一氧化碳 測(cè)定圍 01000ppm 輸出電流 4010nAppm 重復(fù)性誤差 2% 響應(yīng)時(shí)間

28、(t90) 30 秒 基準(zhǔn)線位移(-2050) 100ppm3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，它由8路模擬信號(hào)分時(shí)采集信號(hào)，片有8路模擬選通開關(guān)，以與相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s左右。芯片封裝形式為28引腳雙列直插式，其引腳排列見圖3.9。圖3.9 ADC0809引腳圖模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的電路連接主要涉與兩個(gè)問題。一是8路模擬信號(hào)通道的選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。下面是關(guān)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)之間的接口介紹。IN7IN0：模擬量輸入通道，這8路模擬量輸入通道由地址鎖存與譯碼電路對(duì)A、B、C 3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼得到通道的選擇，

29、它們共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。ALE：地址鎖存允許信號(hào)，對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。因此將ALE與單片機(jī)的P1.5相連，先給P1.5引腳賦0，再給它賦1使ALE上產(chǎn)生一個(gè)正跳變，這時(shí)，便可以將A、B、C的地址送入地址鎖存器中。START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809；START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換只需要一條指令將START引腳置高電平即可啟動(dòng)A/D0809轉(zhuǎn)換，在此連接電路中將START與P1.4相連，因此先將所選擇的通道對(duì)應(yīng)的口地址送

30、入數(shù)據(jù)指針DPTR中，再使P1.5引腳產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，即可以啟動(dòng)芯片轉(zhuǎn)換，例如要選擇IN0通道時(shí)，可采用“XBYTIE9FFFH=0”指令即可啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換A、B、C：地址線。 通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。不同編碼選擇相應(yīng)的通道。通道選擇如下表所示。表3.5 ADC0809通道選擇ABC選擇通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7其中INO為一氧化碳傳濃度檢測(cè)的輸入通道，與一氧化碳傳感器相連。IN1為煙霧濃度檢測(cè)的輸入通道，與煙霧傳感器相連。因此一氧化碳檢測(cè)通道的地址為0X9FFF；

31、煙霧檢測(cè)通道的地址為0XAFFF。CLK：時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)，在該系統(tǒng)中時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的ALE經(jīng)4分頻后提供。OE：輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)中使OE與單片機(jī)的P1.4引腳相連，當(dāng)要讀取數(shù)據(jù)使只要將P1.4引腳置高電平即可讀取數(shù)據(jù)。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。在該系統(tǒng)中采用中斷請(qǐng)求，

32、將轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)未轉(zhuǎn)換之前EOC為低電平，當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后EOC變?yōu)楦唠娖?，單片機(jī)的外部中斷0設(shè)置為邊沿觸發(fā)，因此將EOC接反向器后與INTO相連，只要A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后立即產(chǎn)生中斷信號(hào)，通知單片機(jī)接收數(shù)據(jù)。D7D0：數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線直接相連。D0為最低位，D7為最高。Vcc： +5V電源。 Vref：參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V).通過上面對(duì)ADC0809引腳的介紹，ADC0809與AT89

33、S51單片機(jī)的連接如圖3.10所示圖3.10 ADC0809與AT89S51的連接3.4數(shù)據(jù)處理模塊在許多需要用 A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足 A/D 轉(zhuǎn) 換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。本設(shè)計(jì) 中涉與到多個(gè)傳感器，而且每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)不一，有些是輸出電壓信號(hào)，有些是輸出電流信號(hào)（工業(yè)用） ，所以本設(shè)計(jì)中采用不同的方法作為信號(hào)處理。 工業(yè)模式所輸出的是 4-20mA，可通過精密電阻 250 歐變成 1-5v 的電壓信號(hào)，再經(jīng) 過阻容濾波的電壓信號(hào)傳

34、給 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。這就需要兩個(gè)基準(zhǔn)電壓，+5v 和+1v。而本設(shè) 計(jì)的 NAP-505 是輸出 0-50uA，則可通過精密電阻 100k 來解決。電壓信號(hào)輸出時(shí)，需要采用放大器，才能夠正常給 A/D 芯片使用。本設(shè)計(jì)采用的是 LM358 放大器。 LM358（圖 3-19）部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器， 適合于電源電壓圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。它的使用圍包括 傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。3.5 聲光報(bào)警模塊報(bào)警電路采用發(fā)光二極管做為光報(bào)警信號(hào)，蜂鳴器作為聲報(bào)警信號(hào)，發(fā)光二極管選用三種不同的顏色來區(qū)分各種狀

35、態(tài)，當(dāng)只有P1.0引腳上的綠色指示燈亮?xí)r表示一氧化碳與煙霧的濃度均正常；當(dāng)只有P1.1引腳上的紅色指示燈亮?xí)r表示一氧化碳的濃度超出安全圍，同時(shí)P1.3引腳上的蜂鳴器響；當(dāng)只有P1.2引腳上的黃色指示燈亮?xí)r表示煙霧的濃度超出安全圍，同時(shí)P1.3引腳上的蜂鳴器響；當(dāng)引腳P1.1與P1.2引腳上的紅色指示燈與黃色指示燈都亮?xí)r表示一氧化碳與煙霧的濃度均超出了安全圍，同時(shí)P1.3引腳上的蜂鳴器響。報(bào)警電路如下圖3.11所示圖3.11 報(bào)警電路3.6 通信接口設(shè)計(jì)串行通信接口基本功能是:在發(fā)送時(shí),把CPU送來的并行碼轉(zhuǎn)換成串行碼, 逐位地依次發(fā)送出去;在接收時(shí),把發(fā)送過來的串行碼逐位接收,組裝成并行碼,并

36、行地發(fā)送給CPU 去處理。這種串行到并行的轉(zhuǎn)換功能當(dāng)然可以用軟件來實(shí)現(xiàn), 但是這樣會(huì)降低CPU的利用率，所以常用硬件電路來實(shí)現(xiàn)這一功能, 這種硬件電路叫做串行通信接口。普通的單片機(jī)都是通過RS- 232C串行口信號(hào)線與計(jì)算機(jī)相連。RS一232C標(biāo)準(zhǔn)說明的是DTE與DCE 之間的連接規(guī)定,包括兩設(shè)備接口電路的機(jī)械特性、信號(hào)線功能描述以與電信號(hào)特性。在輸入過程中，數(shù)據(jù)從外部設(shè)備通過傳輸數(shù)據(jù)線逐位進(jìn)入接口的移位寄存器。當(dāng)接收完一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)就從移位寄存器送到輸入寄存器，再等CPU來取走。輸出過程與輸入過程類似，在輸出過程中，數(shù)據(jù)輸出寄存器和并行輸入/串行輸出移位寄存器配對(duì)使用。當(dāng)CPU往數(shù)據(jù)輸

37、出寄存器輸出一個(gè)數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)便并行傳輸?shù)揭莆患拇嫫?，然后一位一位地通過輸出線傳送外設(shè)。3.6.1 PC機(jī)的串行接口設(shè)計(jì)PC機(jī)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS-232串行口,其電平采用的是EIA電平。PC機(jī)的可編程串行接口芯片部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，它除了包括數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀寫控制邏輯和波特率發(fā)生器外，還有組成單元模塊：收發(fā)模塊、線路模塊、Modem控制模塊、中斷模塊和除法器模塊。并有多個(gè)控制寄存器控制串行口通信。（1）FIFO控制寄存器FIFO控制寄存器用來控制接收FIFO緩沖區(qū)和發(fā)送FIFO緩沖區(qū)，該寄存器各位的定義如圖3.12：圖3.12 FIFO控制寄存器格式 FIFO寄存器的地址為0X3FA，由于本系統(tǒng)是采

38、用FIFO方式控制，且在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)前應(yīng)該使發(fā)送器和接收器都復(fù)位，因此可以設(shè)置FIFO的容為0X0F，即可以寫成outportb(0X3FA,0X0F).（2） 線路模塊線路模塊包含線路控制寄存器和線路狀態(tài)寄存器。線路控制寄存器用來存放CPU寫入的命令字，其格式如圖3.13：圖3.13 線路控制寄存器格式線路控制寄存器的地址為0X3F8，當(dāng)要設(shè)置波特率時(shí)，就要訪問除數(shù)寄存器，此時(shí)必須設(shè)置線路控制寄存器的最高位為1允許訪問除數(shù)寄存器。當(dāng)波特率設(shè)置完成后，又應(yīng)該使線路控制寄存器的最高位為0禁止訪問除數(shù)寄存器。在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通信格式采用1位停止位、8位數(shù)據(jù)位、無校驗(yàn)，因此最終線路控制寄存器應(yīng)該設(shè)

39、置為0X03。線路狀態(tài)寄存器則用來記錄串行數(shù)據(jù)發(fā)送與接收的狀態(tài)，以便CPU查詢。線路狀態(tài)寄存器的格式如圖3.14：圖3.14 線路狀態(tài)寄存器格式（3） Modem控制模塊可編程串行接口芯片多控制模塊由Modem控制寄存器和Modem狀態(tài)寄存器組成。Modem控制寄存器的地址為0X3FC，Modem狀態(tài)寄存器地址為0X3FE。Modem控制寄存器功能是用來設(shè)置可編程串行接口芯片與通信設(shè)備之間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，其格式如圖3.15：圖3.15 Modem控制寄存器格式Modem控制寄存器的自檢控制位LOOP設(shè)置為1時(shí)，數(shù)據(jù)輸出腳SOUT設(shè)置高電平，數(shù)據(jù)輸入腳SIN與芯片斷開，而發(fā)送移位器與接收移位器部直接

40、連接，Modem控制輸入引腳CTS、DSR、RI、RLSD與可編程串行接口芯片部邏輯斷開，Modem控制輸出引腳信號(hào)RTS、DTR、在芯片部與對(duì)應(yīng)輸入引腳連接。這樣，發(fā)送的串行數(shù)據(jù)立即被接收，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自收，從而可驗(yàn)證芯片發(fā)送與接收功能的正確性。Modem狀態(tài)寄存器用來存放芯片與通信設(shè)備之間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)輸入線的狀態(tài)與變化情況，其格式如圖3.16：圖3.16 Modem狀態(tài)寄存器格式Modem狀態(tài)寄存器高4位分別反映通信設(shè)備輸入信號(hào)的狀態(tài)。若某位為1，表示該位的輸入信號(hào)有效。如DCD=1，表示引腳RLSD輸入低電平；RI=1；表示引腳R1輸入有效信號(hào)低電平；DSR=1，表示引腳=輸入有效信號(hào)低電平；

41、CTS=1，表示引腳CTS輸入有效信號(hào)低電平。Modem狀態(tài)寄存器低4位則分別反映這4個(gè)輸入信號(hào)自上次CPU讀取Modem狀態(tài)寄存器后，相應(yīng)位發(fā)生變化。這低4位中任一位為1，將產(chǎn)生一個(gè)Modem狀態(tài)中斷請(qǐng)求。（4）中斷模塊可編程串行接口芯片的中斷模塊由中斷允許寄存器、中斷標(biāo)識(shí)寄存器和中斷邏輯組成。中斷允許寄存器的地址為0X3F9，中斷標(biāo)識(shí)寄存器的地址為0X3FA，中斷允許寄存器功能是用來設(shè)置可編程串行接口芯片的某些部件或禁止中斷，其格式如圖3.17圖3.17 中斷允許寄存器格式可編程串行接口芯片的四種中斷源通過一條中斷請(qǐng)求信號(hào)線INTRPT輸出，需要使用中斷標(biāo)識(shí)寄存器來識(shí)別當(dāng)前請(qǐng)求的中斷類型，

42、其格式如圖3.18：圖3.18 中斷標(biāo)識(shí)寄存器格式（5）波特率發(fā)生器和除數(shù)寄存器可編程串行接口芯片使用18.432MHz的基準(zhǔn)輸入時(shí)鐘，分頻后產(chǎn)生的部基準(zhǔn)時(shí)鐘作為接收器和發(fā)送器的同步時(shí)鐘，以控制接收移位寄存器和發(fā)送移位寄存器的移位操作。發(fā)送或接收串行數(shù)據(jù)時(shí)使用的時(shí)鐘頻率是數(shù)據(jù)傳輸波特率的16倍。因此，當(dāng)設(shè)定串行數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)，需根據(jù)其使用的波特率確定分頻器的系數(shù)值。這個(gè)系數(shù)值將被寫入除數(shù)寄存器。系數(shù)值可由如下公式求出：系數(shù)值=18.432MHz /（波特16） 表3.6 波特率與除數(shù)寄存器的系數(shù)值關(guān)系波特率系數(shù)值波特率系數(shù)值11010473960012030038001920060120092

43、0384003024004805760020480024011520010在該系統(tǒng)中波特率采用19200b/s,因此在出發(fā)寄存器中應(yīng)設(shè)置系數(shù)為0X60，但是當(dāng)要設(shè)置除數(shù)寄存器時(shí)先要使線路控制模塊最高位為1允許訪問除數(shù)寄存器，即指令為outportb(0X3FB,0x80);outportb(0X3F8,0X60).因此PC機(jī)寄存器的設(shè)置如下：outportb(port+3,0x80); outportb(port,0x60); outportb(port+1,0x00); outportb(port+3,0x03); outportb(port+4,0x03); outportb(port+2

44、,0x0f); outportb(port+1,0x00);3.6.2 單片機(jī)串行接口設(shè)計(jì)AT89S51 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口UART,利用RXD和TXD與外界進(jìn)行通信,其部有2個(gè)物理上完全獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF,可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。所以單片機(jī)和PC機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。單片機(jī)串口有3條引線: TXD (發(fā)送據(jù)) 、RXD (接收數(shù)據(jù))和GND(信號(hào)地) 。因此在通信距離較短時(shí)可采用零MO2DEM方式,簡(jiǎn)單三連線結(jié)構(gòu)。而MCS251單片機(jī)的串行通信是TXD (發(fā)送數(shù)據(jù))和RXD (接收數(shù)據(jù))來進(jìn)行全雙工通信的,它們的電平是TTL電平。AT89S5串行口是可編程接口，

45、對(duì)它初始化編程只用兩個(gè)控制字分別寫入特殊功能寄存器SCON和電源控制寄存器PCON中即可。AT89S51串行通信的方式選擇，接收和發(fā)送以與串行口的狀態(tài)標(biāo)志等均由特殊功能寄存器SCON控制和指示，其控制字格式如表3.7所示:表3.7 SCON控制字格式SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI工作方式控制工作方式控制多機(jī)通信1：允許；0：不允許接收控制1：允許；0：不允許發(fā)送數(shù)據(jù)第九 位接收數(shù)據(jù)第九位發(fā)送中斷標(biāo)志接收中斷標(biāo)志串行口工作方式選擇位。兩個(gè)選擇位對(duì)應(yīng)4種通信方式如表3.8所示 表3.8 串行口工作方式SM0 SM1工作方式說明波特率0 0方式0同步移位寄存器Fosc/120 1方式1

46、10位異步收發(fā)由定時(shí)器控制1 0方式211位異步收發(fā)Fosc/32或 Fosc/641 1方式311位異步收發(fā)由定時(shí)器控制該系統(tǒng)中單片機(jī)與上位PC機(jī)的串行通信采用方式一,即傳輸格式為:一個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、一個(gè)停止位，波特率由定時(shí)器1產(chǎn)生。由于單片機(jī)不用接受外來的數(shù)據(jù)，因此REN設(shè)為0禁止接收。由于不用多機(jī)通信，因此SM2設(shè)為0禁止多機(jī)通信.PCON中的SMOD位為波特率的加倍位，當(dāng)SMOD=1是，方式1、方式2、方式3的波特率加倍，在該系統(tǒng)的通信中波特率不需要加倍，因此可設(shè)置SCON=0X40，PCON=0X00.3.6.3 單片機(jī)與PC機(jī)的接口電路 該系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)要傳送給

47、上位PC機(jī)從而顯示，由于單片機(jī)輸入輸出電平為TTL電平，而PC機(jī)配置的是RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，二者的電氣規(guī)不一致，因此如果要完成PC機(jī)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信的話，必須進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。在該系統(tǒng)中采用MAX232單芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)也PC機(jī)的RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口電路。MAX232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的、包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的IC芯片，適用于各種EIA-232C和V.28/V.24的通信接口。MAX232芯片部有一個(gè)電源電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的+5V電源電壓變換成RS-232C輸出電平所需的+10V電壓。MAX232的主要特點(diǎn)1、單5V電源工作 2、LinBiCMOSTM 工藝技術(shù)3、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器與

48、兩個(gè)接收器4、30V 輸入電平5、 低電源電流：典型值是8mA6、符合甚至優(yōu)于 ANSI 標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA-232-E 與 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn) V.28 7、ESD保護(hù)大于MIL-STD-883（方 法 3015）標(biāo)準(zhǔn)的 2000V 下圖為 MX232 雙串口的連接圖，可以分別接單片機(jī)的串行通信口或者實(shí)驗(yàn)板的其 它串行通信接口。采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源就可以了。MAX232實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信的連接如下圖3.19所示圖3.19 MAX232實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信的電路連接由圖可得， MAX232的一個(gè)接收輸入端R1 IN與RS-232接口引腳第3腳相連； MAX23

49、2的一個(gè)發(fā)送輸出端T1 OUT與RS-232接口引腳第2腳相連相連. MAX232的一個(gè)接收輸出端R1 OUT與單片機(jī)RXD引腳相連； MAX232的一個(gè)發(fā)送輸入端T1 IN與單片機(jī)TXD引腳相連相連.即單片機(jī)的發(fā)送和接收端、PC機(jī)的發(fā)送和接收端都與MAX232相連，單片機(jī)與PC之間的不同電平通過MAX232轉(zhuǎn)換 。4.報(bào)警器軟件設(shè)計(jì) ADC0809對(duì)兩個(gè)傳感器的檢測(cè)采用定時(shí)循環(huán)檢測(cè)方式，每隔1S檢測(cè)一次，由定時(shí)器0定時(shí)。數(shù)據(jù)讀取采用中斷方式，ADC0809的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)志經(jīng)反向器后接IN0，當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完后轉(zhuǎn)入中斷程序讀取數(shù)據(jù)，單片機(jī)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)值比較，如果大于設(shè)定值則產(chǎn)生聲光

50、報(bào)警，并把數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)顯示濃度值，如果小于設(shè)定值，則只傳送給上位機(jī)顯示而不報(bào)警。因此，該報(bào)警器的軟件分為主程序、定時(shí)循環(huán)檢測(cè)程序、模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀取程序、通信程序、聲光報(bào)警程序、上位機(jī)顯示程序等。4.1 主程序設(shè)計(jì)在主程序中主要包括定時(shí)器、波特率、串口寄存器、中斷寄存器等相關(guān)初始值的設(shè)定。其中定時(shí)器0用做定時(shí)循環(huán)檢測(cè)的定時(shí)器，定時(shí)器1作為波特率發(fā)生器，外部中斷0用作ADC0809數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀取。另外，在主程序中還判斷檢測(cè)的相應(yīng)濃度值是否超出設(shè)置的最大值，如果超出最大值則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，如果沒有超出最大值則顯示正常狀態(tài)。設(shè)置一個(gè)標(biāo)志信號(hào)flag指示正在處理的信號(hào)是一氧化碳還是煙霧的

51、濃度。如果flag=0,表示檢測(cè)到的信號(hào)是一氧化碳的濃度，從而對(duì)一氧化碳的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行判斷，并發(fā)出相關(guān)信息。如果flag=1，表示檢測(cè)到的信號(hào)是煙霧的濃度，從而對(duì)煙霧的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行判斷，并發(fā)出相關(guān)信息。主程序的程序流程圖如圖4.1所示圖4.1 主程序流程圖4.2 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì) 當(dāng)ADC0809轉(zhuǎn)換完成后，將產(chǎn)生相應(yīng)的中斷信號(hào)進(jìn)入中斷程序，在中斷程序中主要是讀取數(shù)據(jù)，當(dāng) flag=0時(shí)，讀取轉(zhuǎn)換后一氧化碳的濃度值，當(dāng)flag=1時(shí)，讀取轉(zhuǎn)換后的煙霧濃度值，數(shù)據(jù)讀取完成后，再將濃度值發(fā)送給上位機(jī)顯示，首先發(fā)送標(biāo)志信號(hào) flag,通知上位機(jī)準(zhǔn)備接受哪個(gè)對(duì)象的濃度值，再發(fā)送相應(yīng)的濃度值給上位機(jī)進(jìn)行

52、顯示。其流程圖如圖4.2所示圖4.2 數(shù)據(jù)采集程序流程圖4.3 定時(shí)程序設(shè)計(jì) 定時(shí)器0用于循環(huán)檢測(cè)的定時(shí)信號(hào)，定時(shí)為1秒鐘，定時(shí)器初值設(shè)為50ms，因此定時(shí)器0要中斷20次才能達(dá)到1S，由此設(shè)置一個(gè)標(biāo)志信號(hào)times,定時(shí)器0中斷一次，則times加1，當(dāng)times=20時(shí)，使times為0，并使flag 取反。其流程圖如圖4.3所示圖4.3 定時(shí)程序流程圖4.4 上位機(jī)顯示程序設(shè)計(jì)上位PC機(jī)接收單片機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示，由于單片機(jī)發(fā)送過來的有兩個(gè)對(duì)象一氧化碳和煙霧，并且每個(gè)對(duì)象有兩個(gè)參數(shù)，即標(biāo)志值和濃度值。因此可以設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)志n,當(dāng)n為0時(shí)表示PC正要接收的數(shù)據(jù)是標(biāo)志值，當(dāng)n為1時(shí)表

53、示PC機(jī)正要接收的數(shù)據(jù)是單片機(jī)發(fā)送過來的與標(biāo)志值相對(duì)應(yīng)的濃度值。其程序流程圖如圖4.4所示圖 4.4 上位機(jī)顯示程序流程圖結(jié)合單片機(jī)與PC機(jī)的通信，報(bào)警器在上位機(jī)上顯示的結(jié)果如下圖1.5所示圖 上位機(jī)顯示結(jié)果如上圖所示，在type欄中顯示報(bào)警器檢測(cè)元素的種類，在chroma欄中顯示該元素在環(huán)境中的濃度值，經(jīng)過判斷其濃度值是否超出安全圍，如果超出安全圍，則在state欄中提示dangerous,如果沒有超出安全圍，表示環(huán)境中該元素的濃度值正常，則在state欄中顯示natural,同時(shí)在time欄中顯示檢測(cè)的時(shí)間，在address欄中顯示檢測(cè)的地點(diǎn)。因此，通過這幾項(xiàng)功能顯示，我們可以很清楚的得知

54、，是否有火災(zāi)和煤氣泄漏的危險(xiǎn)事件發(fā)生，在什么地點(diǎn)、什么時(shí)候發(fā)生了火災(zāi)或者煤氣泄漏事件，并且能通過濃度的顯示得知這種危險(xiǎn)事件的嚴(yán)重性。結(jié)束語本課題考慮到家居生活的安全因素，由于在家庭中使用煤氣和液化氣的比較多，而由此產(chǎn)生的煤氣、液化氣泄露、火災(zāi)等災(zāi)難嚴(yán)重?fù)p害了家庭成員的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此結(jié)合這兩種比較常見的危險(xiǎn)因素，研制一款集檢測(cè)煤氣泄露、火災(zāi)危險(xiǎn)信號(hào)于一體的報(bào)警器。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的功能要求分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，其中硬件電路設(shè)計(jì)部分主要包括傳感器信號(hào)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、通信模塊等，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分主要包括：主程序，中斷服務(wù)子程序，數(shù)據(jù)采集子程序，顯示子程序等程序設(shè)計(jì)。最后經(jīng)過調(diào)試，所設(shè)計(jì)的報(bào)警器能夠檢測(cè)環(huán)境中一氧化碳和煙霧的濃度，傳給上位PC機(jī)顯示，并且當(dāng)檢測(cè)的濃度值超過預(yù)先