基于單片機的煤氣報警器設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 制”信號輸入端 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些 控制信號 。 RST：復位輸入。該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期高，而振蕩器運行復位設備。該引腳驅動高看門狗超時后的 98 個振蕩器周期。在默認狀態(tài)下， 復位高輸出功能位已啟用。 ALE/PROG：地址鎖存使能（ ALE）是一個輸出脈沖鎖存地址低字節(jié)訪問外部存儲器。大連海洋大學畢業(yè)設計（論文） 第三章 硬件設計 8 該引腳也是在 閃存 編程脈沖輸入（ PROG）編程。在正常操作中， ALE 是在一個恒定的速率1/6 振蕩器的頻率發(fā)射并可能用于外部定時或定時的目的。但是，請注意，一個 ALE 脈沖被跳過每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。如果需要，可以禁止 ALE 操作通過設置位 0 SFR 位置 8EH。隨著位設置， ALE 是活躍僅在 MOVX 或 MOVC 指令。否則，該引腳微弱拉高。 設置的 ALE 禁止位微控制器有沒有效果，如果是在外部執(zhí)行模式。 /PSEN： 片外程序存儲器的選通，當單片機需要從片外 ROM 讀取內(nèi)容時，此段將輸出低電平，已控制片外 ROM 進行輸出。 /EA/VPP： 外部訪問啟用。 EA必須綁到 GND 為了使設備來代碼從 0000H 開始上升到FFFFH 的外部程序存儲器位置。但是請注意，如果鎖定位 1編程， EA 將在內(nèi)部上 鎖存應綁 VCC 內(nèi)部程序執(zhí)行。該引腳還收到 12伏的編程使能在閃存編程電壓（ VPP）。 XTAL1輸入到反相振蕩放大器和輸入到內(nèi)部時鐘工作電路。 XTAL2從反相振蕩放大器的輸出 振蕩器特性 : XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 石晶 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部 時鐘源 驅動器件， XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部 時鐘信號 要通過一個二分頻 觸發(fā)器 ，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 單片機管腳圖 圖 管腳圖 單片機的中斷與復位 大連海洋大學畢業(yè)設計（論文） 第三章 硬件設計 9 中斷的概念 當 CPU 正在處理一個事件，當事件發(fā)生時，外面快的 CPU 來處理請求，使 CPU 暫停當前的工作，轉去處理事件。中斷服務處理了事件，然后再返回到原來的地方繼續(xù)中止原來的工作，這樣的過程被稱為一個中斷。 89C51 的中斷系統(tǒng) AT89S51 總共有 5 個中斷向量：兩個外 部中斷（ INT0 和 INT1），兩個定時器中斷（定時器 0 和 1），和串口中斷。這些中斷源可以單獨啟用或禁用通過設置或清除位在特殊功能寄存器 IE。 IE 瀏覽器中還包含了一個全局禁止位，例如 EA，禁用所有中斷一次。請注意， 和 位的位置是未實現(xiàn)的。用戶軟件不應該寫 1s 這些位的位置，因為他們可能會在未來 AT89 產(chǎn)品中使用。定時器 0 和定時器 1 旗幟， TF0 和 TF1，定于 S5P2 其中定時器周期溢出。的值在下一個周期中的電路，然后由調查。 （ 1） 內(nèi)部中斷源： TF1：當 T1 計數(shù)產(chǎn)生溢出時，由硬件置位 TF1， 定時器 T1 的溢出中斷標記 ,。當 CPU響應中斷后，再由硬件將 TF1 清 0。 TF0：與 TF1 類似。 TI、 RI：串行口發(fā)送、接收中斷。 （ 2） 中斷源： 外部中斷請求源：即外中斷 0 和 1， 通過 INT0、 INT1 單片機上有兩個引腳 的 經(jīng)由外部引腳引入的也就是 、 這兩個引腳。 外部中斷與內(nèi)部 TCON 中有四位 有關。 IT1： INT1 觸發(fā)方式控制位， IT1=0， INT1 為低電平觸發(fā)， IT1=1， INT1 為負跳變觸發(fā)。 IE1： INT1 中斷請求標志位。當有外部的中斷請求時，這位就會 由 0 跳變成 1，在 CPU響應中斷后，由硬件 將 IE1 清 0。 IT0、 IE0 的用途和 IT IE1 相同。 （ 3） 中斷寄存器 IE 中斷的允許或禁止是由片內(nèi)可進行位尋址的 8 位中斷允許寄存器 IE 來控 制的。 有 EX0 EX1 ES ET0 ET1 EA 等 其中 EA 是總開關，如果它等于 0，則所有中斷都不允許。 ES－串行口中斷允許 ET0－定時器 0 中斷允許， EX0－外中斷 0 中斷允許。 ET1－定時器 1 中斷允許， EX1－外中斷 1 中斷允許。 (4)中斷服務入口與自然優(yōu)先級 外中斷 0： 0003H； 定時器 0： 000BH； 外中斷 1： 0013H； 定時器 1： 001BH 串口 ： 0023H 器有限及順序為由高到低 。 通過 IP 來確定優(yōu)先級的高低 ， 若對應的中斷為低優(yōu)先級則將 IP 設置為 0， 同理若是高優(yōu)先級則將 IP 設置為 1。 大連海洋大學畢業(yè)設計（論文） 第三章 硬件設計 10 單片機復位電路 將單片機初始化為 OOOOH，是執(zhí)行新程序的必要條件，此操作叫做單片機的復位。當程序運行 出現(xiàn) bug 或 由于某些 操作 失誤 系統(tǒng)處于 崩潰 時 ，對單片機進行復位可以解決此類問題。 在本次的設計中必須對單片機復位，再繼續(xù)進行設計。每次要使用單片機時都要對其進行復位初始化。復位是第一步也是最重要的一步，其目的是使單片機和處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。單片機要想通過復位必須結合其 外部復位電路來完成，而只靠自己本身無法完成，通過電復位和按鍵復位才可以有效完成復位。我們在設計單片機復位時，有不同的選擇，而上電復位可以利用電容器的充放電來實現(xiàn)，是我們選擇的首要方式 ,上電復位利用電容器的充電實現(xiàn)。一般來說電容參數(shù)為：電容值為 1uF，晶振為 12MHZ。圖中給出了復位電路參數(shù)。上電要求接通電源后，單片機實現(xiàn)自動復位操作。通過 RST 的高電平保持一段時間，使得單片機復位，上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。 同時單片機的的個別引腳信號同時也受到了復位操作的 影響同時一些寄存器也受復位影響 。 單片機復位時工作正確的第一步，也是最重要的一步，采用按鍵電平復位方式，雖然簡單但是必不可少，同樣對于以后的實驗也要首先對單片機進行復位。 氣體傳感器模塊 隨著我國燃氣的巨大發(fā)展及西氣東輸工程的持續(xù)進行，煤氣或天然氣已成為多數(shù)家庭的燃料。但每年都有關于由于可燃性氣體泄漏而造成的生產(chǎn)生活夫人安全問題，造成了巨大的人員傷亡與財產(chǎn)損失。一氧化碳（ CO）化學性質穩(wěn)定，常態(tài)下和空氣沒有區(qū)別，且沒有氣味，密度較空氣要輕，單位體積下溶于水的量有限。當含碳元素不完全燃燒時，可產(chǎn)生大量一氧 化碳，高濃度一氧化碳對人體有巨大危害，或即使長時間吸收較低濃度的一氧化碳，也有一定幾率造成急性中毒。氧分子和血紅蛋白的結合能力是一氧化碳與血紅蛋白結合能力超過的 倍之間，當 CO 與血紅蛋白結合形成的碳氧血紅蛋白含量達到 5%時，就會對人體產(chǎn)生慢性損害，吸入一定量的一氧化碳會導致昏迷，嚴重者會死亡。當一氧化碳進入人體，最終到達血液循環(huán)系統(tǒng)后，就會大量取代氧分子而與血紅蛋白相結合。若是 CO 中毒嚴重，輕者于康復過程中可能會發(fā)生視覺聽覺功能失調、喪失記憶等病癥或引起視覺及神經(jīng)上的問題，嚴重者會導致大 腦皮層受損甚至發(fā)生死亡。甚至，因室內(nèi)可燃性氣體濃度過高而造成的爆炸不能忽視的，氣體檢測器則是重中之重。 所謂氣體檢測器是一種裝置，檢測各種氣體的存在下在一個區(qū)域內(nèi)，通常作為安全設備的重要組成以及這種類型的設備是用于檢測氣體的泄漏和接口與控制系統(tǒng)的處理，以便可以自動關閉。氣體檢測儀可以在發(fā)生泄漏的地方運營商敲響了警鐘，讓他們有機會離開該地區(qū)。這種類型的設備是很重要的，因為有許多氣體，可能是有害的有機生活，如人或動物。氣體探測器，可用于探測可燃，易燃和有毒氣體，和氧氣耗盡。這種類型的設備被廣泛使用在工業(yè) 中可以找到的各種地點，如石油鉆井平臺，監(jiān)視制造過程的和正在出現(xiàn)的技術，例如光電它們也可用于消防。 氣體探測器通常是電池供電。他們傳送的聲音和可視信號，如報警和閃爍的燈光，檢測到危險水平時，燃氣蒸汽通過一系列的警告。作為探測器測量的氣體濃度，該傳感器響應校大連海洋大學畢業(yè)設計（論文） 第三章 硬件設計 11 準氣體，作為參考點或零點規(guī)模。由于傳感器的檢測超過預先設定的報警級別，報警或信號將被激活。作為單位，氣體探測器作為便攜式或固定設備。最初，產(chǎn)生檢測器檢測到一個單一的氣體，但現(xiàn)代的單元可檢測一些有毒或可燃氣體，或者這兩種類型的組合。支持歐洲共同體稱為 MINIGAS 協(xié)調的項目，該項目由芬蘭 VTT 技術研究中心的研究。該研究項目旨在開發(fā)新型基于光子氣體傳感器，并支持創(chuàng)建較小的儀器具有同等或更高的速度和靈敏度比傳統(tǒng)的實驗室級氣體探測器。 氣體傳感器 可以分為氣體檢測器，氣體檢測器是兩種主要類型：便攜設備和固定式氣體檢測器的操作機構（半導體，氧化，催化，紅外等）。第一個是用來監(jiān)視人員周圍的氣氛，并在衣物上，或在皮帶 /線束被穿戴。氣體探測器的第二個不同的是固定型的，它可用于檢測一個或多個氣體類型。固定式探測器通常安裝在靠近過程領域的工廠或控制室。一般來說，它們 都安裝上固定式鋼結構溫和的和電纜連接到 SCADA 系統(tǒng)進行持續(xù)監(jiān)督和跳閘連鎖緊急情況下可以激活的探測器。較新的氣體分析儀可以向上突破的分量信號，在復雜的氣體中，同時確定了幾個氣體。 燃氣報警器可分為民用可燃氣體報警器、復合型可燃性氣體報警器、有毒有害氣體報警器三大系列產(chǎn)品 [6]。 (1)居民家庭用的燃氣報警器一般為民用可燃氣體報警器 ,一般安裝在廚房煤氣管道上，遇燃氣泄漏到一定量時，報警器有數(shù)字顯示或同時伴聲光報警，同時聯(lián)動其它外部設備 ,有的報警器在報警時可自動關閉燃氣閥門，以防燃氣繼續(xù)泄漏；有的報警器則可自動 開啟風扇，把燃氣趕出室外 [6]。 (2)復合型可燃性氣體報警器及有毒有害氣體報警器工業(yè)用可燃性氣體報警器及有毒有害氣體報警器的區(qū)別只是存在于檢測探頭，而在原理和應用中都很相近，根據(jù)檢測環(huán)境的不同可將工業(yè)用燃氣報警器及有毒氣體報警器，分為探測器、控制器和檢漏儀 [7]。 任何一個完整的氣體傳感器都必須具備以下條件： 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是在整個工作時間的傳感器的響應取決于零點漂移間隔漂移的基本穩(wěn)定，并且能選擇性地檢測某種單一氣體，而對共存的其它氣體不響應或低響應。好在沒有目標氣體傳感器的輸 出變化的響應在整個工作時間則成為零點漂移。在理想的情況下，在連續(xù)運行條件下的傳感器，每個零點漂移小于 10％。對檢測信號響應速度快，重復性高的情況下也要使其零點漂移穩(wěn)定，且長期工作穩(wěn)定性好。 選擇性 選擇性亦稱為交叉靈敏度，在對于多種氣體檢測的過程中是十分重要的。可確定由所述傳感器測量的響應，這等同于一定濃度的目標氣體所產(chǎn)生的傳感器的響應產(chǎn)生的干擾氣體的濃度。交叉靈敏度降低了測量的可重復性和可靠性，較高的靈敏度，和一定的穩(wěn)定性，對于商用氣體傳感器是必不可少的條件。 生物學，化學是傳感器的主要設 計參考依據(jù)，而其靈敏度主要由所使用的技術所決定的。傳感器結構是指傳感器的輸出變化量與所測得的輸入的變化的比率。對被測氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的氣體濃度。首先要考慮的是選擇一個確定的方法，檢測大連海洋大學畢業(yè)設計（論文） 第三章 硬件設計 12 目標氣體的爆炸下限的百分比或閥限制有足夠的靈敏度。 耐腐蝕性 耐腐蝕性對于傳感器的使用壽命有著重要意義，眾所周知，許多待檢測的氣體有很強的腐蝕性，若耐腐蝕的能力不強這會造成探針老化，當氣體濃度非常大的時候，嚴重影響傳感器的使用壽命。探頭應能夠承受所需的氣體體積分數(shù)為 10~20 倍，在自然工作時， 氣體傳感器的零點漂移是要越小越好。 氣體傳感器的靈敏度，選擇性和穩(wěn)定性，是根據(jù)本身的材料所確定的，以確定選擇合適的材料。同時新材料發(fā)展的特性，使傳感器處于最佳工作狀態(tài)。再者就是要求使用壽命長；制造成本低，使用與維護方便。 氣體報警器的實現(xiàn)，與不同傳感器之間的選擇是很重要的，是該系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能反映瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的精度和范圍。易燃氣體的危險，爆炸下限的值越小，爆炸極限，爆炸下限和上限之間的范圍內(nèi)，更危險。有許多可燃氣體也具有一定的毒性。 其中 CO 的氣體毒性是對人體有非常大的傷害的， 見下表 1。 表 1 CO 對人體的有害程度 空氣中一氧化碳的濃度 吸入時間和中毒癥狀 200ppm 23小時前頭部輕度頭痛 400ppm 12前頭痛惡心 800ppm 45 分鐘頭暈眼花 2小時精神失 1600ppm 20分鐘頭暈、頭痛眼花 2 小時死亡 3200ppm 510 分鐘頭暈、頭痛、眼花 30 分鐘死亡 6400ppm 12分鐘頭暈、頭痛、眼花 1015分鐘死亡 12800ppm 1