基于單片機(jī)的塑料廠房氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化專業(yè)

本科論文目錄15874摘要 I1133Abstract II27109引言 3111391系統(tǒng)總體架構(gòu) 5317551.1需求分析與方案設(shè)計(jì) 5184261.2系統(tǒng)器件選擇 5293251.3系統(tǒng)架構(gòu) 6130242系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6123382.1繪制電路板概述 6169102.2單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 7248152.2.1STC89C52單片機(jī)介紹 7289592.2.2STC89C52單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 8316252.3LCD1602液晶顯示電路設(shè)計(jì) 10263772.3.1LCD1602液晶顯示器介紹 1044142.3.2LCD1602液晶外圍電路設(shè)計(jì) 11260322.4傳感器與AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 12254922.5電機(jī)電路設(shè)計(jì) 13232782.6按鍵系統(tǒng) 14147842.7調(diào)試電路 15181383系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì) 16313093.1程序架構(gòu) 1623963.2LCD顯示程序設(shè)計(jì) 17294143.3按鍵控制程序設(shè)計(jì) 19310564系統(tǒng)驗(yàn)證 22182834.1焊接與調(diào)試 22311694.2程序燒錄與調(diào)試 232749結(jié)論 259734參考文獻(xiàn) 2622244附錄1元器件清單 2713258附錄2源程序清單 2810117致謝 44本科論文摘要目前，在社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中，火災(zāi)不斷的增多，而在塑料廠房中大部分火災(zāi)都是因?yàn)樯a(chǎn)塑料的機(jī)器不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致機(jī)體周圍的溫度不斷升高，超過了可燃?xì)獾娜键c(diǎn)，或者是生產(chǎn)塑料的機(jī)器昌盛的可燃?xì)膺^多，從而導(dǎo)致了很多不安全因素的發(fā)生。為了對(duì)火災(zāi)進(jìn)行預(yù)警，避免災(zāi)害的發(fā)生，本文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的塑料廠房可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)?；趩纹瑱C(jī)的塑料廠房可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)通過傳感器對(duì)當(dāng)前環(huán)境的可燃?xì)怏w濃度值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后送交給單片機(jī)進(jìn)行處理；可以通過外部按鍵來對(duì)系統(tǒng)的判決門限即最高濃度值進(jìn)行設(shè)置；單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理后，與設(shè)定的最高濃度值進(jìn)行比較，若是大于該濃度值，則輸出信號(hào)控制蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；整個(gè)過程中的探測(cè)值、設(shè)定值均由LCD液晶來進(jìn)行顯示。本文首先分析了基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，完成了系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)，液晶顯示外部電路設(shè)計(jì)，MQ傳感器與AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)，電機(jī)外部電路設(shè)計(jì)，開關(guān)電路設(shè)計(jì)。在完成硬件電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了軟件流程設(shè)計(jì)，包括對(duì)LCD液晶顯示控制程序，讀取AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，按鍵控制程序。經(jīng)過調(diào)試與驗(yàn)證，基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初始的應(yīng)用需求，可以對(duì)系統(tǒng)所在環(huán)境的濃度值進(jìn)行判斷，并通過按鍵對(duì)濃度值進(jìn)行調(diào)整，在超過門限值的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等報(bào)警功能，有著很強(qiáng)的可靠性與實(shí)用性。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；LCD；聲光報(bào)警；可燃?xì)怏w；

AbstractAtpresent，withthecontinuousdevelopmentofthepaintmarket，thedemandformixingequipmentishigherandhigher.Inordertoreducethecostofcoatingproduction，reducealargenumberofhumanandmaterialresourcesandimprovetheworkefficiencythroughthedesignofanewtypeofcoatingagitator，anautomaticmixingsystembasedonsinglechipmicrocomputerisdesignedinthispaper.Theautomaticmixingsystembasedonsingle-chipmicrocomputercanbecontrolledbyexternalkeys.Theinternalsingle-chipmicrocomputerrespondstotheexternalkeysandthencontrolsthemotor.Itcanadapttotheneedsofmixingmaterialsindifferentsituations，andcancarryoutpositiveandnegativerotation，speedadjustment，timingmixingandotherfunctions.Thispaperfirstanalyzesthedesignrequirementsoftheautomaticstirringsystembasedonsinglechipmicrocomputer，andcompletesthesystemarchitecturedesign.Theperipheralcircuitdesignofsinglechipmicrocomputer，theexternalcircuitdesignofliquidcrystaldisplayandtheexternalcircuitdesignofmotorarecompleted.Onthebasisofhardwarecircuitdesign，thesoftwareflowisdesigned，includingLCDdisplayprogram，motortimingandspeedcontrolprogram，keycontrolprogram.Theexperimentalresultsshowthattheautomaticmixingsystembasedonsingle-chipmicrocomputercanadjusttheworkingmodeflexiblyandrealize"onesetofequipment，onemachinewithmultiplefunctions，onestepinplace".Keywords:MCU;LCD;Soundandlightalarm；CombustibleGas；引言目前，在社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中，火災(zāi)可以說是一個(gè)重大的隱患，尤其是在封閉的工業(yè)，如若發(fā)生火災(zāi)需要處理更是難上加難，所以我們需要早發(fā)現(xiàn)早預(yù)防，我是在一個(gè)塑料廠房參加的實(shí)習(xí)工作，塑料制品本身就屬于可燃易燃難熄滅的種類，而且在一個(gè)大的密閉廠房?jī)?nèi)部，機(jī)器融化塑料需要極高的溫度，所以必須控制好廠房?jī)?nèi)部可燃?xì)怏w的濃度。姚美玲等設(shè)計(jì)了基于NB-LOT的智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，主要包括以下設(shè)計(jì)，首先是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)上線，報(bào)警器自動(dòng)上電并與NB-LOT連接；第二步是在出現(xiàn)情況的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)上報(bào)，指示燈閃爍，蜂鳴器響；第三個(gè)部分是關(guān)于故障上報(bào)，當(dāng)報(bào)警器有問題的時(shí)候可以通過上報(bào)。該系統(tǒng)可以避免布局布線的復(fù)雜度，可以降低成本，但是其維護(hù)比較困難。安徽師范大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了基于電磁導(dǎo)航的巡查機(jī)器人。該機(jī)器人利用電磁導(dǎo)航進(jìn)行定位，此外該機(jī)器人還配備有紅外報(bào)警，可燃?xì)怏w檢測(cè)，火焰報(bào)警，OLED等，故其可以檢測(cè)明火、可燃?xì)怏w、是否有外來人員等，并可以通過無線傳輸將信息實(shí)時(shí)送交給使用者。其功能十分強(qiáng)大，機(jī)器人可以在設(shè)定的區(qū)域內(nèi)不停的巡邏，傳感器也很齊全，可以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)功能。但是，由于其主要傳感器安置在機(jī)器人的前端，也就是說無法兼顧側(cè)面及背后的情況，同時(shí)機(jī)器人的持久巡航能力也值得考慮。劉廣瀠設(shè)計(jì)了基于激光式的可燃?xì)怏w探測(cè)器，主要是結(jié)合相關(guān)氣體對(duì)特定波長(zhǎng)的光信號(hào)有吸收作用，在結(jié)合光譜來確定當(dāng)前環(huán)境的濃度。設(shè)備持續(xù)不斷的向環(huán)境發(fā)射光信號(hào)，當(dāng)環(huán)境中有可燃?xì)怏w的時(shí)候，返回的光信號(hào)由于被氣體吸收，則會(huì)強(qiáng)度衰弱，由此可判斷當(dāng)前環(huán)境是否有可燃?xì)怏w。該方法只是在特定的場(chǎng)合即油田區(qū)域運(yùn)用，激光會(huì)對(duì)人體的眼睛造成損傷。本次所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的塑料廠房可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)，主要需要實(shí)現(xiàn)以下一些功能?；趩纹瑱C(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)通過傳感器對(duì)當(dāng)前環(huán)境的可燃?xì)怏w濃度值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后送交給單片機(jī)進(jìn)行處理；可以通過外部按鍵來對(duì)系統(tǒng)的判決門限即最高濃度值進(jìn)行設(shè)置；單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理后，與設(shè)定的最高濃度值進(jìn)行比較，若是大于該濃度值，則輸出信號(hào)控制蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)陀谠撝档臅r(shí)候，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，蜂鳴器不響；整個(gè)過程中的探測(cè)值、設(shè)定值均由LCD液晶來進(jìn)行顯示。1系統(tǒng)總體架構(gòu)1.1需求分析與方案設(shè)計(jì)為了防止塑料廠房?jī)?nèi)火災(zāi)的發(fā)生，就需要檢測(cè)廠房?jī)?nèi)部可燃?xì)怏w的濃度，本文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的塑料廠房可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)?；趩纹瑱C(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)通過傳感器對(duì)當(dāng)前環(huán)境的可燃?xì)怏w濃度值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后送交給單片機(jī)進(jìn)行處理；可以通過外部按鍵來對(duì)系統(tǒng)的判決門限即最高濃度值進(jìn)行設(shè)置；單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理后，與設(shè)定的最高濃度值進(jìn)行比較，若是大于該濃度值，則輸出信號(hào)控制蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；整個(gè)過程中的探測(cè)值、設(shè)定值來進(jìn)行顯示。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，可以有兩種方案：第一種是利用激光探測(cè)器，對(duì)光譜的吸收來判斷是否有可燃?xì)怏w。第二種方案是利用單片機(jī)作為處理器，結(jié)合外部傳感器來對(duì)當(dāng)前環(huán)境的可燃?xì)怏w濃度值進(jìn)行收集、計(jì)算，外部使用者可以通過相關(guān)操作來對(duì)系統(tǒng)的判決門限進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)濃度值超過濃度值，則輸出信號(hào)控制蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。依據(jù)方案設(shè)計(jì)的復(fù)雜度、智能性、可操作性等原因，我們選擇第二種方案，即基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)。1.2系統(tǒng)器件選擇結(jié)合上文的系統(tǒng)需求分析，首先為了檢測(cè)，采用MQ-2傳感器來對(duì)塑料廠房?jī)?nèi)部可燃?xì)怏w濃度值進(jìn)行檢測(cè)，為了便于單片機(jī)處理，利用AD芯片來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為了接收外部對(duì)系統(tǒng)工判決門限的控制與改變，在基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中使用按鍵電路來實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行都依靠單片機(jī)來進(jìn)行操控，不同的單片機(jī)類型功能也不一樣，經(jīng)過仔細(xì)考慮和結(jié)合實(shí)際情況，采用的是8052內(nèi)核的STC89C52單片機(jī)。因?yàn)榇顺绦虻拇a不是十分的繁多，所以為了節(jié)約成本沒有采用比較復(fù)雜成本比較昂貴的STM32或者是MSP430等單片機(jī)，而去采用528kb的內(nèi)存單片機(jī)。顯示部分用LCD1602液晶來顯示當(dāng)前的信息，相比于數(shù)碼管顯示，LCD1602顯示的字符量更多，彌補(bǔ)信息量比較少，顯示內(nèi)容有限的缺陷，它可以顯示文字、數(shù)字還可以顯示特殊的符號(hào)。1.3系統(tǒng)架構(gòu)圖1.1為基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)框圖，系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)作為中央處理器。系統(tǒng)工作頻率由外部晶振提供，開關(guān)按鍵可以來對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的判決門限進(jìn)行調(diào)整；由MQ-2傳感器來對(duì)當(dāng)前環(huán)境的氣體濃度值進(jìn)行不斷檢測(cè)，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后，數(shù)據(jù)將會(huì)送交給單片機(jī)；單片機(jī)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，與外部輸入的門限值進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)大于門限的情況，則輸出相應(yīng)的信號(hào)控制報(bào)警系統(tǒng)：蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；整個(gè)工作過程的結(jié)果將會(huì)由LCD1602進(jìn)行顯示。圖1.1基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)結(jié)合第一章的系統(tǒng)需求分析，我們首先需要結(jié)合對(duì)基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中的各個(gè)模塊的硬件電路完成設(shè)計(jì)。2.1繪制電路板概述本次對(duì)基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的是AltiumDesigner軟件完成電路板的繪制，包含以下一些步驟：（1）新建空的原理圖與PCB圖；（2）依據(jù)基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能選擇器件，繪制原理圖；（3）繪制元器件庫(kù)，如果現(xiàn)有庫(kù)文件沒有相關(guān)器件，我們需要自己進(jìn)行補(bǔ)充，也可以方便下次設(shè)計(jì)；（4）PCB封裝；（5）生成PCB；（6）進(jìn)行合理的元器件布局，需要充分考慮走線是否方便、散熱等問題；（7）布線，要充分考慮系統(tǒng)電流大小，過孔，焊盤大小等等；（8）送去加工，找廠家進(jìn)行板子的制作2.2單片機(jī)電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)選用主控制器型號(hào)是STC89C52的單片機(jī)。它的內(nèi)部ROM存儲(chǔ)器：8K；RAM：256K；定時(shí)器：2個(gè)（ROM：是程序存放指令代碼和一些固定數(shù)值，程序運(yùn)行后不可改動(dòng)；RAM：用于程序運(yùn)行中數(shù)據(jù)的隨機(jī)存取，掉電后數(shù)據(jù)消失。）單片機(jī)對(duì)各種傳感器和外設(shè)進(jìn)行控制，對(duì)外部輸入的數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行收集計(jì)算，并進(jìn)行相應(yīng)的操作，是工業(yè)生產(chǎn)中的大腦。我們首先需要完成對(duì)單片機(jī)外圍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.2.1STC89C52單片機(jī)介紹STC89C52有32個(gè)I/O口可以連接更多的外設(shè)和傳感器，8K字節(jié)的FLASH存儲(chǔ)器可以進(jìn)行更多的計(jì)算緩存，521字節(jié)的RAM大大提高的反應(yīng)速度。STC89C52單片機(jī)的燒錄也非常簡(jiǎn)單，通過TX和RX口，采用對(duì)應(yīng)的編譯器就可以將程序燒錄進(jìn)去。是一款便宜、簡(jiǎn)單和高性能的單片機(jī)。圖2.1STC89C52單片機(jī)封裝引腳圖2.1為STC89C52單片機(jī)封裝引腳，完成基于單片機(jī)的塑料廠房氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前首先需要對(duì)管腳進(jìn)行了解。VCC：供電電壓。GND：接地。P0、P1、P2、P3：I/O引腳，可以在本次設(shè)計(jì)中作為輸入輸出端口，用以接收GPS的位置信息或者向LCD液晶輸出信息等。P3口特殊功能口，具體如表2.1所示：RXD即可在本系統(tǒng)中用以接收GPS傳來的位置信息，TXD即可在本系統(tǒng)中用向短信模塊發(fā)送位置信息；表2.1P3口的第二功能引腳位置第二功能符號(hào)功能P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0記時(shí)器0外部輸入P3.5T1記時(shí)器1外部輸入P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)；RST：復(fù)位輸入；PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)；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：來自反向振蕩器的輸出。2.2.2STC89C52單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)根據(jù)第一章對(duì)基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)需求分析，結(jié)合單片機(jī)所完成的具體工作以及單片機(jī)的管腳介紹，最終總結(jié)單片機(jī)外圍電路需要進(jìn)行幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)。單片機(jī)供電及晶振部分為保證單片機(jī)正常運(yùn)作，首先根據(jù)芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)中的管腳定義，完成對(duì)單片機(jī)的供電設(shè)計(jì)即對(duì)應(yīng)管腳接電源和地。單片機(jī)外部晶振如圖2.2:本次設(shè)計(jì)中，單片機(jī)使用外部的11.0592MHz晶振，本次設(shè)計(jì)18管腳是外部晶振的輸入端，讓19管腳其接地。圖2.2晶振電路報(bào)警電路：基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)工作時(shí)，若檢測(cè)到的可燃?xì)怏w濃度值超過我們所設(shè)定的門限值，那么意味著此時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)火災(zāi)或有爆發(fā)的危險(xiǎn)。此時(shí)需要通過報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，而后電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，向外排放氣體降低環(huán)境內(nèi)的可燃?xì)怏w濃度值。圖2.3聲光報(bào)警電路報(bào)警的時(shí)候分為兩個(gè)部分來提醒使用者，第一個(gè)是LED燈亮，第二個(gè)是蜂鳴器響（本次設(shè)計(jì)中使其0.5s一次）。電路圖如圖2.3所示，將LED和蜂鳴器正極接在VCC，負(fù)極并聯(lián)到三極管的發(fā)射極，而三極管的基極連接到單片機(jī)的P1.4口。這樣，在正常情況下，單片機(jī)P1.4口輸出高電平，三極管沒有導(dǎo)通，二級(jí)管不亮，蜂鳴器不響；在單片機(jī)判斷可燃?xì)怏w濃度值超過我們所設(shè)定的門限值，就由P1.4口輸出低電平，從而二極管與蜂鳴器導(dǎo)通，二極管燈亮、蜂鳴器響起。二極管工作的時(shí)候電流不能太大，一般是5mA左右，在LED正常導(dǎo)通的時(shí)候，其兩端的的電壓一般是1.7V，為了保護(hù)二極管，外接了一個(gè)1KΩ電阻。讀取內(nèi)部存儲(chǔ)器依據(jù)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，單片機(jī)的31管腳在接高電平時(shí)，單片機(jī)使用內(nèi)部存儲(chǔ)器。結(jié)合上一節(jié)介紹，系統(tǒng)中所使用的STC89C52單片機(jī)有內(nèi)部ROM，因此在本次設(shè)計(jì)中，將該管腳一直接高電平。2.3LCD1602液晶顯示電路設(shè)計(jì)2.3.1LCD1602液晶顯示器介紹本著實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，方便觀察氣體檢測(cè)結(jié)果的原則，我采用了LCD1602的液晶顯示器，LCD1602液晶顯示器可以清晰的顯示出當(dāng)前塑料廠房?jī)?nèi)部某點(diǎn)的氣體濃度值以及自己設(shè)計(jì)的氣體的預(yù)警值，而且LCD1602的顯示質(zhì)量高。LCD1602液晶顯示器作為輸出顯示器具有體積小、重量輕、低功耗等特點(diǎn)，數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。如表2.2所示為L(zhǎng)CD1602數(shù)據(jù)手冊(cè)給出的芯片接口定義。是我在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)以及后續(xù)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示過程中的重要依據(jù)。表2.2LCD1602芯片接口定義編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地2VDD電源正極3VL液晶顯示偏壓信號(hào)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）5R/W讀/寫選擇端（H/L）6E使能信號(hào)7D0DateI/O8D1DateI/O9D2DateI/O10D3DateI/O11D4DateI/O12D5DateI/O13D6DateI/O14D7DateI/O15BLA背光源正極16BLK背光源負(fù)極芯片的32到39管腳即P0口是單片機(jī)的8個(gè)I/O口，本次基于單片機(jī)的塑料廠房氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，液晶需要顯示的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的當(dāng)前氣體濃度檢測(cè)值、設(shè)定的告警值（及其單位）等相關(guān)數(shù)據(jù)由這個(gè)8個(gè)端口送交給LCD液晶顯示，由于單片機(jī)的P0口沒有上拉電阻，是高阻狀態(tài)，因此外接一個(gè)10KΩ的排阻；同時(shí)依據(jù)液晶顯示的數(shù)據(jù)手冊(cè)，對(duì)液晶顯示進(jìn)行操作還需要涉及三個(gè)控制管腳，因此在單片機(jī)P2.5，P2.6和P2.7三個(gè)端口給出三個(gè)控制信號(hào)。2.3.2LCD1602液晶外圍電路設(shè)計(jì)液晶需要顯示的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的當(dāng)前氣體濃度檢測(cè)值、設(shè)定的告警值（及其單位）等相關(guān)數(shù)據(jù)。上面一行顯示當(dāng)前濃度值：“NOWGAS：數(shù)值PPM”，下面一行顯示設(shè)定的報(bào)警門限：“Warning：數(shù)值PPM”。結(jié)合對(duì)整個(gè)可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)檢的工作設(shè)計(jì)，LCD1602液晶顯示外圍電路設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)部分。液晶供電部分結(jié)合LCD1602液晶顯示的數(shù)據(jù)手冊(cè)，為了在基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中使的液晶正常工作，需要完成供電設(shè)計(jì)。與單片機(jī)之間的通信依據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)，7到14號(hào)管腳是其數(shù)據(jù)口，在基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中，液晶需要通過這個(gè)8個(gè)數(shù)據(jù)口從單片機(jī)接收信息再進(jìn)行顯示。(3)液晶顯示的控制為了保證與單片機(jī)的通訊，還有三個(gè)控制管腳。依據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)，液晶的6管腳為使能端口，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，高電平有效，連接單片機(jī)的P2.5口;5管腳為讀寫選擇端，將其連接到單片機(jī)的P2.6口，接受單片機(jī)給出的控制信號(hào);4管腳為數(shù)據(jù)/命令選擇端，連接單片機(jī)的P2.7口。(3)液晶顯示的對(duì)比度調(diào)節(jié)：依據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)，LCD1602液晶的3管腳是調(diào)節(jié)顯示對(duì)比度的端口，考慮到工人群體對(duì)顯示屏亮度比較敏感或者有不同喜好，在電路設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的使用者可對(duì)顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)。最終，圖2.4即為基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中LCD液晶顯示電路。圖2.4LCD1602液晶顯示電路圖2.4傳感器與AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)MQ-2型傳感器對(duì)天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對(duì)烷類煙霧更為敏感具有良好的抗干擾性，可準(zhǔn)確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息。MQ-2型傳感器具有良好的重復(fù)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間短，長(zhǎng)時(shí)間工作性能好。需要注意的是：在使用之前必須加熱一段時(shí)間，否則其輸出的電阻和電壓不準(zhǔn)確。其檢測(cè)可燃?xì)怏w與煙霧的范圍是100~10000ppm。MQ-2的4腳輸出隨煙霧濃度變化的直流信號(hào)，被加到\t"/qq_40276310/article/details/_blank"比較器U1A的2腳，Rp構(gòu)成\t"/qq_40276310/article/details/_blank"比較器的\t"/qq_40276310/article/details/_blank"門檻電壓。當(dāng)煙霧濃度較高輸出電壓高于\t"/qq_40276310/article/details/_blank"門檻電壓時(shí)，\t"/qq_40276310/article/details/_blank"比較器輸出\t"/qq_40276310/article/details/_blank"低電平（0v），此時(shí)LED亮報(bào)警；當(dāng)濃度降低\t"/qq_40276310/article/details/_blank"傳感器的輸出電壓低于\t"/qq_40276310/article/details/_blank"門檻電壓時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)輸出\t"/qq_40276310/article/details/_blank"高電平（Vcc），LED熄滅。調(diào)節(jié)Rp，可以調(diào)節(jié)比較器的門檻電壓，從而調(diào)節(jié)報(bào)警輸出的靈敏度。R1串入\t"/qq_40276310/article/details/_blank"傳感器的加熱回路，可以保護(hù)\t"/qq_40276310/article/details/_blank"加熱絲免受冷上電時(shí)的沖擊。圖2.5為傳感器與AD轉(zhuǎn)換電路圖圖2.5傳感器與AD轉(zhuǎn)換電路圖2.5電機(jī)電路設(shè)計(jì)可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中，當(dāng)單片機(jī)判斷此時(shí)檢測(cè)到的可燃?xì)怏w濃度大于了所設(shè)定的門限值，表明此時(shí)有風(fēng)險(xiǎn)，需要打開風(fēng)扇電機(jī)，排放氣體，需要設(shè)計(jì)一個(gè)由單片機(jī)控制的電機(jī)電路電機(jī)電路如圖2.6所示，單片機(jī)與電機(jī)之間通過一個(gè)三極管連接，單片機(jī)的P3.6口連接到三極管的基極，電機(jī)的正極接電源負(fù)極接在發(fā)射級(jí)，集電極接地。這樣，在正常情況即沒有任何風(fēng)險(xiǎn)的情況下，由單片機(jī)P3.6口始終輸出一個(gè)高電平，三極管不能導(dǎo)通，電機(jī)無法轉(zhuǎn)動(dòng)；在系統(tǒng)判斷有風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候，由單片機(jī)的P3.6口輸出低電平，此時(shí)三極管導(dǎo)通，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。所以電機(jī)電路在本設(shè)計(jì)中的作用是作為用電的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。圖2.6電機(jī)電路設(shè)計(jì)2.6按鍵系統(tǒng)首先需要設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān)K1，用來控制整個(gè)可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。由于單片機(jī)的復(fù)位端口RST高電平有效，我們將開關(guān)K1一端接高電平一端連接到單片機(jī)的復(fù)位端口RST，這樣在開關(guān)按下的時(shí)候復(fù)位端口將會(huì)感知電平發(fā)生變化。復(fù)位電路如圖2.7所示。圖2.7復(fù)位電路實(shí)際工程應(yīng)用中，不同的環(huán)境對(duì)氣體濃度的指標(biāo)也會(huì)不同，為了保證可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)能夠靈活適應(yīng)各種場(chǎng)景，其內(nèi)部的告警值也應(yīng)當(dāng)能夠通過外部認(rèn)為輸入調(diào)整，避免誤報(bào)等情況的出現(xiàn)。圖2.8按鍵控制電路為了實(shí)現(xiàn)外部對(duì)氣體檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)作的控制，我們選擇按鈕開關(guān)來進(jìn)行控制，為了簡(jiǎn)化后續(xù)程序設(shè)計(jì)復(fù)雜度，每個(gè)開關(guān)負(fù)責(zé)一個(gè)功能。按鍵控制電路如圖2.8所示，我們?cè)O(shè)計(jì)了2個(gè)開關(guān)K2與K3，考慮到同時(shí)單片機(jī)的I/O口既可以做輸出也可以作輸入，為了對(duì)開關(guān)按鍵進(jìn)行響應(yīng)，將K2和K3分別通過一個(gè)排阻連接到單片機(jī)的P3.4和P3.5口，另一端供地，此時(shí)I/O口作為輸入，這樣在開關(guān)按下的時(shí)候，對(duì)應(yīng)的單片機(jī)端口就為低電平，程序再對(duì)端口的電平進(jìn)行判斷及后續(xù)執(zhí)行相應(yīng)的處理操作，即可完成對(duì)開關(guān)的判別與響應(yīng)。氣體檢測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)開關(guān)按鍵的功能分配如下K2：告警值加，按下以后設(shè)定的告警值加1，若持續(xù)按鍵，則持續(xù)增加；K3：告警值減，按下以后設(shè)定的告警值減1，若持續(xù)按鍵，則持續(xù)減小；（具體實(shí)現(xiàn)在程序設(shè)計(jì)中作詳細(xì)介紹）。2.7調(diào)試電路在完成可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)以及完成后續(xù)程序設(shè)計(jì)之后，需要將程序完成燒錄，進(jìn)行功能的調(diào)試，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)試口，調(diào)試口的收發(fā)分別接到單片機(jī)的P3.0（RXD）和P3.1（TXD），還有一端接地。調(diào)試口電路如圖2.9所示圖2.9調(diào)試電路最終，圖2.10即為基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中STC89C52單片機(jī)外部電路。圖2.10STC89C52單片機(jī)外部電路設(shè)計(jì)3系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)結(jié)合系統(tǒng)需求分析，在完成了系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)以后，系統(tǒng)的主要功能還需要通過軟件實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行相關(guān)軟件流程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)預(yù)定的相關(guān)功能。軟件流程設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，即在程序編寫之前，首先結(jié)合基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路以及系統(tǒng)需求對(duì)程序進(jìn)行功能模塊化，再編寫各個(gè)模塊的程序，使程序易于編寫、調(diào)試和修改。程序設(shè)計(jì)過程中的軟件開發(fā)環(huán)境選用Keil軟件。3.1程序架構(gòu)基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)程序架構(gòu)如圖3.1所示，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先是各個(gè)部分的初始化，由于系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)是否按下的檢測(cè)，還需要完成包括單片機(jī)的中斷設(shè)置等。圖3.1程序架構(gòu)初始化完成以后，MQ-2傳感器開始工作，同時(shí)將檢測(cè)到的物理量送交給AD轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)對(duì)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)不斷進(jìn)行讀取，而后經(jīng)過計(jì)算可得到當(dāng)前氣體的濃度值。在此過程中，系統(tǒng)不斷對(duì)開關(guān)按鍵進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到開關(guān)按下時(shí)，需要對(duì)設(shè)定的濃度值執(zhí)行加或者減，長(zhǎng)加或者長(zhǎng)減。單片機(jī)對(duì)計(jì)算得到的濃度值與設(shè)定的濃度值進(jìn)行一個(gè)比較，并將檢測(cè)到的濃度值實(shí)時(shí)顯示。倘若當(dāng)前濃度值已經(jīng)超過了設(shè)定的門限，則表明處于危險(xiǎn)狀態(tài)，單片機(jī)控制蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。3.2LCD顯示程序設(shè)計(jì)在基在基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中，為了便于使用者直觀了解系統(tǒng)目前的工作狀態(tài)，液晶需要顯示的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的當(dāng)前氣體濃度檢測(cè)值、設(shè)定的告警值（及其單位）等相關(guān)數(shù)據(jù)。上面一行顯示當(dāng)前濃度值：“NOWGAS：數(shù)值PPM”，下面一行顯示設(shè)定的報(bào)警門限：“Warning：數(shù)值PPM”。如圖3.2為L(zhǎng)CD1602子程序流程圖。圖3.2LCD1602子程序流程圖根據(jù)LCD1602的數(shù)據(jù)手冊(cè)，在使用LCD1602之前需要進(jìn)行初始化，初始化需要完成2個(gè)工作，通過程序?yàn)長(zhǎng)CD1602寫入相關(guān)設(shè)置指令。如圖3.3所示為L(zhǎng)CD1602內(nèi)部的RAM地址映射圖。圖3.3地址映射圖如圖3.4所示為L(zhǎng)CD1602寫操作時(shí)序。圖3.4LCD1602寫操作時(shí)序?qū)懭霐?shù)據(jù)需要以下幾個(gè)步驟：首先需要通過RS信號(hào)確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令，因?yàn)閷憯?shù)據(jù)是指顯示什么內(nèi)容，寫命令是寫入地址這些。第二步：R/W端口輸入一個(gè)低電平；第三步：將數(shù)據(jù)從單片機(jī)的I/O口輸送給液晶的數(shù)據(jù)端口；第四步：在E端口給一個(gè)持續(xù)高電平，即可完成寫操作。3.3按鍵控制程序設(shè)計(jì)在基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中，單片機(jī)需要控制電機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間。持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間就由單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器設(shè)定，當(dāng)計(jì)數(shù)記滿以后產(chǎn)生一個(gè)中斷，并產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)以控制電機(jī)的EN端口，控制電機(jī)停止或轉(zhuǎn)動(dòng)。本次基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中，單片機(jī)外界11.0592MHz的晶振，通過計(jì)算可得單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期為：同時(shí)單片機(jī)最多可計(jì)數(shù)65535個(gè)，因此中斷溢出一次的時(shí)間約為65ms。而在實(shí)際使用系統(tǒng)的過程中，對(duì)電機(jī)的定時(shí)通常應(yīng)是設(shè)定時(shí)間在分秒量級(jí)，比如1分10秒，為了程序設(shè)計(jì)中取整數(shù)倍比較方便，我們?cè)O(shè)定定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間為10ms。如此，中斷一百次以后，就是時(shí)間過去了1秒。同時(shí)在程序設(shè)計(jì)中，判斷中斷為100次以后，則計(jì)數(shù)參數(shù)減1，即為電機(jī)還需要運(yùn)行的時(shí)間少1秒。當(dāng)計(jì)數(shù)參數(shù)為0，也就是計(jì)數(shù)時(shí)間減少為0的時(shí)候，通知單片機(jī)的P3.4口輸出恒為低電平的信號(hào)，控制電機(jī)的EN端口，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)速控制程序設(shè)計(jì)，在基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)中，為了對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，我們需要通過與電機(jī)PWM相連的P3.7端口輸出不同占空比的PWM波形。占空比是高電平持續(xù)時(shí)間占一個(gè)周期的百分比，占空比越大，也就是P3.7口輸出的高電平時(shí)間越長(zhǎng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快。單片機(jī)輸出PWM波的時(shí)候，通常有下列辦法：第一個(gè)是利用軟件延時(shí)，當(dāng)設(shè)定的時(shí)間到，對(duì)輸出的高低電平取反，。第二個(gè)是利用定時(shí)器對(duì)高低電平時(shí)間進(jìn)行控制。第三個(gè)是PWM控制器。為了便于程序設(shè)計(jì)，基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，我們選用上述第二種方案，即單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)對(duì)高低電平的持續(xù)時(shí)間控制。結(jié)合方案的介紹，我們可以首先需要確定一個(gè)恒定的周期（50ms），實(shí)現(xiàn)方法即可通過計(jì)數(shù)器，我們?yōu)榱吮ＷC步長(zhǎng)足夠小，設(shè)定中斷時(shí)間為10微秒，本次設(shè)計(jì)中，中斷次數(shù)用參數(shù)usCnt來表示，最大計(jì)數(shù)次數(shù)為5000次，即usCnt最大值為5000，達(dá)到5000以后置0。而后我們更改對(duì)計(jì)數(shù)的判決門限（用參數(shù)rCnt來表示）來設(shè)置不同長(zhǎng)度的高電平。然后計(jì)算定時(shí)器的初值N：根據(jù)計(jì)算得到的初值，計(jì)算裝入TH1和TH2的數(shù)最終裝入的初值為255（0xFF）和246（0xF6）。單片機(jī)每產(chǎn)生中斷一次，就對(duì)此時(shí)的中斷計(jì)數(shù)值usCnt進(jìn)行判斷，若是大于5000則置0，同時(shí)對(duì)rCnt和usCnt來作比較，若rCnt的值大于usCnt的值，則控制P3.7口輸出高電平，控制電機(jī)的PWM端口，否則P3.7口輸出低電平，如此形成了一個(gè)PWM信號(hào)，送交給電機(jī)的PWM口，控制轉(zhuǎn)速。在設(shè)計(jì)中將開關(guān)一端接在單片機(jī)的P1.0口，另外一端接地，這樣通過對(duì)單片機(jī)的P1.0口的高低電平進(jìn)行判斷，即可知道外部開關(guān)按鍵是否按下。圖3.5按鍵程序流程圖由于開關(guān)按鍵連接到單片機(jī)的P1.0口，為了方便操作，我們首先對(duì)P1.0口進(jìn)行聲明，即將P1.0端口定義為Key，后續(xù)程序中不斷的對(duì)Key值進(jìn)行檢測(cè)判斷即可再執(zhí)行相關(guān)的指令。根據(jù)電路設(shè)計(jì)，理論上在Key值為0時(shí)，表明開關(guān)被按下，但由于手動(dòng)按下開關(guān)再釋放的這個(gè)過程有一定的抖動(dòng)現(xiàn)象，因此我們判斷Key值為0以后加上一個(gè)去抖操作，通常加上一個(gè)10ms的延時(shí)即可，延時(shí)過后再次對(duì)Key值進(jìn)行判斷，如果Key值仍為0，即表明開關(guān)按下，單片機(jī)需要進(jìn)行發(fā)送短信的相關(guān)操作處理。然后判斷Key值是否恢復(fù)到1，如果為1表明按鍵被釋放，再次回到程序入口，不斷檢測(cè)Key值是否為0，判斷開關(guān)是否按下，如果Key為0則繼續(xù)等待。根據(jù)基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)在開關(guān)按下的時(shí)候需要設(shè)定的濃度判決門限進(jìn)行調(diào)整，分別有濃度加1或減1，濃度長(zhǎng)加或長(zhǎng)減。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，進(jìn)行按鍵控制程序設(shè)計(jì)，如圖3.5為按鍵檢測(cè)程序流程。以下分別結(jié)合電路中的開關(guān)K2和K3進(jìn)行介紹。K2：復(fù)位由于開關(guān)按鍵連接到單片機(jī)的復(fù)位端口P3.4口，為了方便操作，我們首先對(duì)P3.4口進(jìn)行聲明，即將P3.4端口定義為Key1，后續(xù)程序中不斷的對(duì)Key1值進(jìn)行檢測(cè)判斷即可再執(zhí)行相關(guān)的指令。根據(jù)電路設(shè)計(jì)，理論上在Key1值為0時(shí)，表明開關(guān)被按下，但由于手動(dòng)按下開關(guān)再釋放的這個(gè)過程有一定的抖動(dòng)現(xiàn)象，因此我們判斷Key1值為0以后加上一個(gè)去抖操作，通常加上一個(gè)10ms的延時(shí)即可，延時(shí)過后再次對(duì)Key1值進(jìn)行判斷，如果Key1值仍為0，即表明開關(guān)按下，單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，整個(gè)程序重新執(zhí)行。然后判斷Key1值是否恢復(fù)到1，如果為1表明按鍵被釋放，再次回到程序入口，不斷檢測(cè)Key值是否為0，判斷開關(guān)是否按下，如果Key為0則繼續(xù)等待。在此過程中由于涉及到了延時(shí)以及需要判斷開關(guān)是否是長(zhǎng)按，在程序設(shè)計(jì)中要增加一個(gè)定時(shí)器中斷，當(dāng)中斷產(chǎn)生一次則對(duì)開關(guān)進(jìn)行判斷。單片機(jī)外界11.0592MHz的晶振，通過計(jì)算可得單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期為：同時(shí)單片機(jī)最多可計(jì)數(shù)65535個(gè)，因此中斷溢出一次的時(shí)間約為65ms。而在實(shí)際使用系統(tǒng)的過程中，對(duì)電機(jī)的定時(shí)通常應(yīng)是設(shè)定時(shí)間在分秒量級(jí)，為了程序設(shè)計(jì)中取整數(shù)倍比較方便，我們?cè)O(shè)定定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間為10ms。如此，中斷一百次以后，就是時(shí)間過去了1秒。我們可以首先需要確定一個(gè)恒定的周期（50ms），實(shí)現(xiàn)方法即可通過上文的計(jì)數(shù)器，我們?yōu)榱吮ＷC步長(zhǎng)足夠小，設(shè)定中斷時(shí)間為10微秒，本次設(shè)計(jì)中，中斷次數(shù)用參數(shù)usCnt來表示。然后計(jì)算定時(shí)器的初值N：根據(jù)計(jì)算得到的初值5000，計(jì)算裝入TH0和TL0的數(shù)最終裝入的初值為0x3c和0xB0。每產(chǎn)生一次中斷，即對(duì)Key1進(jìn)行判斷，若檢測(cè)的長(zhǎng)按時(shí)間到達(dá)20次中斷，則對(duì)門限值持加。（2）K3：由于開關(guān)按鍵連接到單片機(jī)的P3.5口，為了方便操作，我們首先對(duì)P3.5口進(jìn)行聲明，即將P3.5端口定義為Key2，后續(xù)程序中不斷的對(duì)Key2值進(jìn)行檢測(cè)判斷即可再執(zhí)行相關(guān)的指令。Key2值為0以后加上一個(gè)去抖操作，通常加上一個(gè)10ms的延時(shí)即可，延時(shí)過后再次對(duì)Key2值進(jìn)行判斷，如果Key2值仍為0，即表明開關(guān)按下，每產(chǎn)生一次中斷，即對(duì)Key2進(jìn)行判斷，若檢測(cè)的長(zhǎng)按時(shí)間到達(dá)20次中斷，則對(duì)門限值持續(xù)減。4系統(tǒng)驗(yàn)證4.1焊接與調(diào)試在完成基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)以后，生成PCB，而后進(jìn)行封裝，布線等一系列流程以后，將樣板送交給廠家進(jìn)行繪制。并完成系統(tǒng)中所需要元器件的采購(gòu)。當(dāng)電路板原理圖繪制完成后，確認(rèn)各個(gè)模塊功能沒有錯(cuò)誤，根據(jù)文章附件中的相關(guān)器件，進(jìn)行采購(gòu)和測(cè)試。在確定原理圖沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下我們開始進(jìn)行焊接，使用市場(chǎng)上比較常用的萬能板進(jìn)行焊接。最終得到的實(shí)物圖如圖4.1所示。圖4.1系統(tǒng)實(shí)物圖4.2程序燒錄與調(diào)試當(dāng)單片機(jī)焊接好之后，將STC89C52單片機(jī)和各個(gè)模塊都插上去，給系統(tǒng)12V供電。按下啟動(dòng)鍵以后，電源燈會(huì)常亮，屏幕的初始值：上面一行顯示當(dāng)前濃度值：“NOWGAS：數(shù)值PPM”，下面一行顯示設(shè)定的報(bào)警門限：“Warning：數(shù)值PPM”。為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，我們?cè)趥鞲衅髋赃呌么蚧饳C(jī)模擬，可以發(fā)現(xiàn)，在點(diǎn)燃火機(jī)的時(shí)候，探測(cè)到的濃度值迅速提高，依據(jù)LCD顯示，可以發(fā)現(xiàn)在瞬間達(dá)到一千多，同時(shí)蜂鳴器響，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。我們按下開關(guān)K2，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)定的濃度值每按一下會(huì)加1，在長(zhǎng)按的時(shí)候，設(shè)定的濃度值持續(xù)加1；按下開關(guān)K3，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)定的濃度值每按一下會(huì)減1，在長(zhǎng)按的時(shí)候，設(shè)定的濃度值持續(xù)減1。經(jīng)過調(diào)試與驗(yàn)證，基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初始的應(yīng)用需求，可以對(duì)系統(tǒng)所在環(huán)境的濃度值進(jìn)行判斷，并通過按鍵對(duì)濃度值進(jìn)行調(diào)整，在超過門限值的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等報(bào)警功能，有著很強(qiáng)的可靠性與實(shí)用性。

結(jié)論為了對(duì)火災(zāi)進(jìn)行預(yù)警，避免災(zāi)害的發(fā)生，本文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)?；趩纹瑱C(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)通過傳感器對(duì)當(dāng)前環(huán)境的可燃?xì)怏w濃度值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后送交給單片機(jī)進(jìn)行處理；可以通過外部按鍵來對(duì)系統(tǒng)的判決門限即最高濃度值進(jìn)行設(shè)置；單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理后，與設(shè)定的最高濃度值進(jìn)行比較，若是大于該濃度值，則輸出信號(hào)控制蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；整個(gè)過程中的探測(cè)值、設(shè)定值均由LCD液晶來進(jìn)行顯示。本文首先分析了基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，完成了系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)，液晶顯示外部電路設(shè)計(jì)，MQ傳感器與AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)，電機(jī)外部電路設(shè)計(jì)，開關(guān)電路設(shè)計(jì)。在完成硬件電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了軟件流程設(shè)計(jì)，包括對(duì)LCD液晶顯示控制程序，讀取AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，按鍵控制程序。經(jīng)過調(diào)試與驗(yàn)證，基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初始的應(yīng)用需求，可以對(duì)系統(tǒng)所在環(huán)境的濃度值進(jìn)行判斷，并通過按鍵對(duì)濃度值進(jìn)行調(diào)整，在超過門限值的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)蜂鳴器響、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等報(bào)警功能，有著很強(qiáng)的可靠性與實(shí)用性。參考文獻(xiàn)[1]

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附錄1元器件清單標(biāo)號(hào)型號(hào)數(shù)量標(biāo)號(hào)B25V風(fēng)扇+XH-2A白底座1B2C110uF電解電容1C1C2，C330p瓷片電容2C2，C3C19104瓷片電容1C19J1電源接口1J1K1，K2，K3輕觸按鍵3K1，K2，K3L13mm紅色LED1L1LS1蜂鳴器1LS1P1LCD1602液晶屏+16P排座1P1P44P排針1P4PR18位10K排阻1PR1Q7，Q98550三極管2Q7，Q9R13K電阻1R1R210K電阻1R2

附錄2源程序清單#include<REGX52.H>#include<intrins.h>#include"LCD1602.h"#include"ADC0832.h"#include"eeprom52.h"#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitkey1=P3^4; //按鍵sbitkey2=P3^5; sbitbeep=P1^7; //蜂鳴器sbitFan=P3^6; //風(fēng)扇bitkey1_flag=0; //按鍵標(biāo)志位 bitkey2_flag=0;sbitLED0=P1^6; //指示燈sbitLED1=P1^4; ucharsec=0;sec1=0; //長(zhǎng)按標(biāo)志位uchars0=0，temp，temp1，ms;//濃度值，定時(shí)時(shí)間，濃度上限uintValue=0;uinttemp_h;bitSend_flag=0;bitflag=1;//>GSM相關(guān)變量ucharphone[11]=;//手機(jī)號(hào)數(shù)組//>Uart1AndGSMDefinitionunsignedcharxdataUart1_Buff[50];//串口1緩沖數(shù)組unsignedcharUart1_Count=0;//串口1累加變量unsignedcharQuest_flag=1; //初始化標(biāo)志位unsignedintGSM_Send_Time=0; //GSM延時(shí)變量unsignedcharGSM_Num=0; //發(fā)送指令變量unsignedcharGSM_Send=0; //發(fā)送標(biāo)志位unsignedcharGSM_Send_Num=0;//發(fā)送具體短信內(nèi)容變量bitmemory_flag=0;voiddelay(uintT) //延時(shí)程序{ while(T--);}voidmemory() //掉電存儲(chǔ){unsignedcharq=0; if(memory_flag) { memory_flag=0; SectorErase(0x2000); byte_write(0x2000，temp_h/256); byte_write(0x2001，temp_h%256); for(q=0;q<11;q++) { byte_write(0x2100+q，phone[q]); } }}voidread_memory() //上電讀存儲(chǔ){unsignedcharq=0; temp_h=byte_read(0x2000)*256+byte_read(0x2001);for(q=0;q<11;q++){phone[q]=byte_read(0x2100+q);} if(temp_h>255||temp_h<0) { temp_h=20; }}voidtimer_init() //定時(shí)器初始化{ TMOD=0x01; //定時(shí)器0，方式1 TH0=0x3c; //初值50ms TL0=0XB0; TR0=1; ET0=1; EA=1;}voiddisplay() //顯示函數(shù){ LCD1602_write(0，0x80); LCD1602_writebyte("NOWGAS:"); if(temp/100==0) { LCD1602_writebyte(""); if(temp%100/10==0) { LCD1602_writebyte(""); } else { LCD1602_write(1，'0'+temp%100/10); } LCD1602_write(1，'0'+temp%10); LCD1602_writebyte("PPM"); } else { LCD1602_write(1，'0'+temp/100); LCD1602_write(1，'0'+temp%100/10); LCD1602_write(1，'0'+temp%10); LCD1602_writebyte("PPM"); } LCD1602_write(0，0xc0); LCD1602_writebyte("WARNING:"); if(temp_h/100==0) { LCD1602_writebyte(""); if(temp_h%100/10==0) { LCD1602_writebyte(""); } else { LCD1602_write(1，'0'+temp_h%100/10); } LCD1602_write(1，'0'+temp_h%10); LCD1602_writebyte("PPM"); } else { LCD1602_write(1，'0'+temp_h/100); LCD1602_write(1，'0'+temp_h%100/10); LCD1602_write(1，'0'+temp_h%10); LCD1602_writebyte("PPM"); }}voidkeyscan() //按鍵掃描{ if(!key1) { if(key1_flag) { key1_flag=0; if(temp_h<255)temp_h++; } if(sec==0) { key1_flag=0; if(temp_h<255)temp_h++; } memory_flag=1; } else { key1_flag=1; sec=2; } if(!key2) { if(key2_flag) { key2_flag=0; if(temp_h>0)temp_h--; } if(sec1==0) { key2_flag=0; if(temp_h>0)temp_h--; } memory_flag=1; } else { key2_flag=1; sec1=2; }}voidTimer2_Uart(){ T2CON=0x34; RCAP2H=0xFF; RCAP2L=0xDC; TH2=0xFF; TL2=0xDC; TR2=1; SCON=0x50; ES=1; EA=1;}voidUart1Data(unsignedchardat)//發(fā)送一個(gè)字節(jié){ SBUF=dat; while(!TI); TI=0;}voidUartData_Byte(char*s)//發(fā)送一串?dāng)?shù)據(jù){while(*s!='\0'){Uart1Data(*s++);}}voidGSM_Init2(){unsignedcharG_Tab[20]=0;if(Quest_flag==1)//開始查詢GSM狀態(tài)//此時(shí)還沒有初始化完成，首先，先初始化，發(fā)AT，能夠響應(yīng)上，關(guān)回顯，設(shè)置短信處理方式 { switch(GSM_Num) { case0:UartData_Byte("AT\r\n");break;//AT case1:UartData_Byte("ATE1\r\n");break;//關(guān)回顯 case2:UartData_Byte("AT+CNMI=3，2，2，0，1\r\n");break;//設(shè)置 case3:UartData_Byte("AT+CMGF=1\r\n");break;//配制 case4:UartData_Byte("AT+COPS?\r\n");break;//查詢網(wǎng)絡(luò) case5:Quest_flag=0;GSM_Num=0;break;//初始化徹底結(jié)束 } GSM_Send_Time=10; } else { GSM_Send_Time=40; if(GSM_Send==1)//發(fā)送短信標(biāo)志 { if(GSM_Send_Num==0)//Num是短信編號(hào)，就是發(fā)送哪條短信，這個(gè)是返回SetEnd的 { switch(GSM_Num) { case0:UartData_Byte("AT+CMGF=1\r\n");break; case1:UartData_Byte("AT+CMGS=\""); Uart1Data(phone[0]); Uart1Data(phone[1]); Uart1Data(phone[2]); Uart1Data(phone[3]); Uart1Data(phone[4]); Uart1Data(phone[5]); Uart1Data(phone[6]); Uart1Data(phone[7]); Uart1Data(phone[8]); Uart1Data(phone[9]); Uart1Data(phone[10]); UartData_Byte("\"\r\n");break;//AT+CMGS= case2:UartData_Byte("SetEnd");GSM_Num=3;break; case3:G_Tab[0]=0x1a; Uart1Data(G_Tab[0]);break; case4:GSM_Num=0;GSM_Send=0;Quest_flag=1;break; } } elseif(GSM_Send_Num==1) { switch(GSM_Num) { case0:UartData_Byte("AT+CMGF=0\r\n");break; case1:UartData_Byte("AT+CMGS=41\r\n");break; case2:UartData_Byte("0011000D9168");G_Tab[0]=phone[1]; G_Tab[1]=phone[0]; G_Tab[2]=phone[3]; G_Tab[3]=phone[2]; G_Tab[4]=phone[5]; G_Tab[5]=phone[4]; G_Tab[6]=phone[7]; G_Tab[7]=phone[6]; G_Tab[8]=phone[9]; G_Tab[9]=phone[8]; G_Tab[10]='F'; G_Tab[11]=phone[10]; UartData_Byte(G_Tab); UartData_Byte("0008A91A");//末尾兩位數(shù)是發(fā)送的短信長(zhǎng)度，每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)（18個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)16進(jìn)制為12）UartData_Byte("67095BB36C144F536D535EA68FC79AD8FF0C8BF76CE8610FFF01");//有害氣體濃度過高，請(qǐng)注意！GSM_Num=3; break; case3:G_Tab[0]=0x1a; Uart1Data(G_Tab[0]);break; case4: UartData_Byte("AT+CMGF=1\r\n"); delay(666);delay(666); GSM_Send=0; GSM_Num=0; Quest_flag=1; break; } } } elseGSM_Num=0; }}voidSend_message(){ if(Send_flag==1) { if(GSM_Send==0&&GSM_Num==0) { GSM_Send=1; GSM_Send_Num=1; Send_flag=0; } }}voidpolice() //超限報(bào)警{ if(temp>=temp_h) { if(s0) beep=0; elsebeep=1; Fan=0; if(flag) { flag=0; Send_flag=1; } LED0=0; LED1=1; } else { beep=1; Fan=1; flag=1; LED0=1; LED1=0; }}voidmain() //主函數(shù){ ucharnum=0; temp_h=20; //上限賦初值 LCD1602_cls(); //液晶1602初始化 timer_init(); //定時(shí)器初始化 Timer2_Uart(); read_memory(); //讀存儲(chǔ)數(shù)據(jù) num=0; while(1) { if(num<80) { Value+=A_D(); num++; } else { num=0; temp=temp*0.5+(Value/80)*0.5; Value=0; } memory(); display(); police(); Send_message(); if(GSM_Send_Time==0)GSM_Init2(); }}voidtimer()interrupt1{ TH0=0x3c; TL0=0XB0; ms++; if(GSM_Send_Time!=0)GSM_Send_Time--; keyscan(); if(ms%10==0) { s0=~s0; } if(ms%20==0) { if(sec!=0)sec--; if(sec1!=0)sec1--; }}voidUart1()interrupt4{uchari=0;if(RI){ RI=0; Uart1_Buff[Uart1_Count]=SBUF; Uart1_Count=(Uart1_Count+1)%50; Uart1_Buff[Uart1_Count]=0; if(Quest_flag==1)//說明此時(shí)在初始化 { if(GSM_Num==0||GSM_Num==1||GSM_Num==2||GSM_Num==3)//這里都是返回的OK { if(Uart1_Count>=4&&Uart1_Buff[Uart1_Count-1]=='\n'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-2]=='\r'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-3]=='K'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-4]=='O') { GSM_Num++; GSM_Send_Time=10; } } elseif(GSM_Num==4)//+COPS:0，0，"CHINAMOBILE" { if(Uart1_Count>=25&&Uart1_Buff[Uart1_Count-1]=='\n'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-2]=='\r'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-3]=='"'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-4]=='E'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-11]=='A') { GSM_Num++; GSM_Send_Time=10; } } } else { if(GSM_Num==0||GSM_Num==2||GSM_Num==3)//這里都是返回的OK { if(Uart1_Count>=4&&Uart1_Buff[Uart1_Count-1]=='\n'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-2]=='\r'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-3]=='K'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-4]=='O') { GSM_Num++; GSM_Send_Time=10; } if(Uart1_Count>=7&&Uart1_Buff[Uart1_Count-1]=='\n'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-2]=='\r'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-3]=='R'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-7]=='E') {//ERROR if(GSM_Num==3) { GSM_Num=0; GSM_Send_Time=10; } } } elseif(GSM_Num==1)//> { if(Uart1_Count>=1&&Uart1_Buff[Uart1_Count-1]=='>') { GSM_Num++; GSM_Send_Time=10; } } } if(Uart1_Count>=2&&Uart1_Buff[Uart1_Count-2]=='\r'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-1]=='\n')//接收到回車符 { //PHONESMS:12345678911 if(Uart1_Count>=23&&Uart1_Buff[Uart1_Count-23]=='P'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-19]=='E'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-15]=='S'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-14]==':') { for(i=0;i<11;i++) //保存到單片機(jī)中的手機(jī)號(hào) { phone[i]=Uart1_Buff[(Uart1_Count-13)+i]; } GSM_Send=1; GSM_Send_Num=0; memory_flag=1; } Uart1_Count=0; } }}#ifndef_LCD1602_H_#define_LCD1602_H_#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineLCD1602_datP0 //數(shù)據(jù)并行口宏定義sbitLCD1602_rs=P2^5;//IO定義sbitLCD1602_rw=P2^6;sbitLCD1602_e=P2^7;voidLCD1602_delay(uintT) //延時(shí)函數(shù){ while(T--);}/*********************************************************************名稱:LCD1602_write(ucharorder，dat)*功能:1602寫如數(shù)據(jù)函數(shù)*輸入:order為數(shù)據(jù)/命令切換變量//0是命令1是數(shù)據(jù)* :dat為數(shù)據(jù)/命令的發(fā)送數(shù)據(jù)*輸出:無***********************************************************************/voidLCD1602_write(ucharorder，dat) //1602一個(gè)字節(jié)處理{LCD1602_e=0;LCD1602_rs=order;LCD1602_dat=dat;LCD1602_rw=0;LCD1602_e=1;LCD1602_delay(1);LCD1602_e=0; }/*********************************************************************名稱:LCD1602_writebye(uchar*prointer)*功能:1602寫入數(shù)據(jù)函數(shù)指針式*輸入:輸入需要顯示的內(nèi)容*輸出:無***********************************************************************/voidLCD1602_writebyte(uchar*prointer) //1602字符串處理{while(*prointer!='\0'){LCD1602_write(1，*prointer);prointer++;}}/*********************************************************************名稱:LCD1602_cls()*功能:初始化1602液晶*輸入:無*輸出:無***********************************************************************/voidLCD1602_cls() //1602初始化{ LCD1602_write(0，0x01);//1602清屏指令 LCD1602_delay(1500); LCD1602_write(0，0x38);//功能設(shè)置8位、5*7點(diǎn)陣 LCD1602_delay(1500); LCD1602_write(0，0x0c);//設(shè)置光標(biāo)不顯示開關(guān)、不顯示光標(biāo)、字符不閃爍 LCD1602_write(0，0x06); LCD1602_write(0，0xd0); LCD1602_delay(1500);}#endif/*****************************************************功能：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)***************************************************/sbitADC0832_CS=P1^2;sbitADC0832_CLK=P1^0;sbitADC0832_DIO=P1^1;unsignedintA_D(){unsignedchari，dat;ADC0832_CS=1;//一個(gè)轉(zhuǎn)換周期開始ADC0832_CLK=0;//為第一個(gè)脈沖作準(zhǔn)備ADC0832_CS=0;//CS置0，片選有效ADC0832_DIO=1;//DIO置1，規(guī)定的起始信號(hào)ADC0832_CLK=1;//第一個(gè)脈沖ADC0832_CLK=0;//第一個(gè)脈沖的下降沿，此前DIO必須是高電平ADC0832_DIO=1;//DIO置1，通道選擇信號(hào)ADC0832_CLK=1;//第二個(gè)脈沖，第2、3個(gè)脈沖下沉之前，DI必須跟別輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道，這里選通道CH0ADC0832_CLK=0;//第二個(gè)脈沖下降沿ADC0832_DIO=0;//DI置0，選擇通道0ADC0832_CLK=1;//第三個(gè)脈沖ADC0832_CLK=0;//第三個(gè)脈沖下降沿ADC0832_DIO=1;//第三個(gè)脈沖下沉之后，輸入端DIO失去作用，應(yīng)置1ADC0832_CLK=1;//第四個(gè)脈沖for(i=0;i<8;i++)//高位在前{ADC0832_CLK=1;//第四個(gè)脈沖ADC0832_CLK=0;dat<<=1;//將下面儲(chǔ)存的低位數(shù)據(jù)向右移 dat|=(unsignedchar)ADC0832_DIO; //將輸出數(shù)據(jù)DIO通過或運(yùn)算儲(chǔ)存在dat最低位}