基于单片机的有毒气体检测系统的设计样本.doc

本科毕业设计（论文）基于单片机有毒气体检测系统设计袁博燕 山 大 学6月本科毕业设计（论文）基于单片机有毒气体检测系统设计学 院： 专 业： 学生 姓名： 学 号：0 指引 教师： 答辩日期：6月17日 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：里仁学院 系级教学单位：电子工程系 学号学生姓名专 业班 级0 题目题目名称基于单片机有毒气体检测系统设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.文管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容熟悉掌握89C52单片机，AD转换器，显示模块功能及硬件设计；熟悉掌握C语言编程办法，对实际设计一款产品有一种清晰结识；基本要求规定设计出一种具备多路一氧化碳实时检测功能并可以进行超限判断，发出声光报警，并实时显示详细是哪路传感器报警检测装置。参考资料1张志良，单片机原理及控制技术M.，北京：机械工业出版社，。2侯国章，测试与传感技术M.，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，。周 次第 1 3 周第 4 7 周第8 11 周第1214周第1518周应完成内容查阅有关资料，做基本需求分析。进行系统整体架构设计。进行系统详细设计；系统实现与调试，撰写论文。完善系统及论文。指引教师：卢辉斌职称：专家 3月1 日系级教学单位审批：练秋生 3月 5日摘要煤矿中具有CO(一氧化碳)等有毒气体，是煤矿下重要危害源之一，是导致重大事故因素；家庭中，煤气泄漏将在短时间内产生大量一氧化碳，危及人生安全。对一氧化碳气体检测仪表研究和开发也始终是人们关注问题。本系统运用51单片机做核心控制模块，运用MQ-7一氧化碳传感器探测一氧化碳。实时监控多处一氧化碳浓度变化，如果某处一氧化碳浓度过高，系统将发出声音报警，并显示报警传感器号码，提示人们及时抢险。本系统可用于家庭环境，也合用于工业环境。由于单片机成本低廉，自动控制功能比较强大，运营稳定，环境适应性好，因此本系统采用单片机做控制核心元件。MQ-7一氧化碳传感器对一氧化碳敏捷度高；长寿命，低成本；简朴驱动电路即可。因而，很合用于家庭一氧化碳检测。数码管能清晰显示报警房间号码，虽然在光线较暗时，因此选用数码管做显示模块。本文重要论述了基于单片机有毒气体检测系统设计全过程，涉及硬件电路设计、软件设计、电脑仿真和实物制作。核心词一氧化碳；单片机；检测；报警AbstractContaining CO (carbon monoxide) and other toxic gases in coal mines，is one of the source of the hazards in the coal，leading to a major accident factors；family，a gas leak in a short time to produce large amounts of carbon monoxide，endangering the life safety. Research and development of the carbon monoxide gas detection instruments have been an issue of concern.The system uses 51 microcontroller to do the core control module，the use of the MQ-7 CO sensor to detect carbon monoxide. Real-time monitoring of multiple carbon monoxide concentration changes，if somewhere in the carbon monoxide concentration is too high，the system will sound an alarm，and alarm sensor number to remind people to rescue in a timely manner. This system can be used to the family environment，and also applies to the industrial environment.Single-chip low-cost，automatic control function is more powerful，stable operation，environmental adaptability，so this system is a core component of the microcontroller as a control.MQ-7 CO sensor has high sensitivity carbon monoxide；long life，low cost；can simple drive circuit. Therefore，it is suitable for industrial and household carbon monoxide detector.Digital tube to clear the alarm number is displayed，even in low light，so use the digital control to do the display module.This paper describes a microcontroller-based toxic gas detection system design process，including hardware design，software design，computer simulation and physical production.Keywordscarbon monoxide；MCU；test；alarm目 录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题研究背景及意义11.2国内外研究现状21.3本文重要内容及章节安排4第2章硬件系统设计52.1硬件总体设计52.2单片机最小系统72.2.1单片机简介72.2.2时钟电路和复位电路92.3A/D转换电路112.3.1ADC0809重要特性112.3.2ADC0809引脚功能阐明122.3.3ADC0809工作过程122.4一氧化碳传感器简介132.5显示电路152.6声音报警电路162.7本章小结17第3章软件系统设计193.1软件总体设计思想193.2AD转换函数203.3比较判断函数213.3显示报警函数213.3声音报警函数223.3本章小结22第4章实验过程234.1软件仿真234.1.1软件简介234.1.2绘制电路原理图234.1.3编写程序244.1.4仿真调试244.2实物制作274.2.1绘制布线图并焊接电路板274.2.2下载程序进行实物测试284.3本章小结29结论31参照文献33道谢35附录137附录241附录345附录449第1章绪论1.1课题研究背景及意义随着石油化学工业发展，易燃、易爆、有毒气体种类和应用范畴都得到了增长。这些气体在生产、运送、使用过程中一旦发生泄漏，将会引起中毒、火灾甚至爆炸事故，严重危害人民生命和财产安全。由于气体自身存在扩散性，发生泄漏之后，在外部风力和内部浓度梯度作用下，气体会沿地表面扩散，在事故现场形成燃烧爆炸或毒害危险区，扩大危害区域。例如，1995 年 7 月，四川省成都市化工总厂液氯车间发生氯气泄漏，当场导致 3 人死亡， 6 人受伤，仅约一小时左右，市区范畴数十平方公里范畴内都能闻到刺激性氯气味。因而，此类事故具备突发性强、扩散迅速、救援难度大、危害范畴广等特点。一旦发气愤体泄漏事故，必要尽快采用相应办法进行处置，才干将事故损失减少到最低水平。及时可靠地探测空气中某些气体含量，及时采用有效办法进行补救，采用对的处置办法，减少泄漏引起事故，是避免导致重大财产和人员伤亡必要条件。这就对气体检测和监测设备提出了较高规定。作为一种重要气体探测器，气体传感器近年来得到了很大发展。气体传感器发展。危险化学品要加强安全管理，完善安全办法、控制事故隐患。但是，不也许达到绝对安全，依然会浮现万有一失状况。因而，事故隐患检测报警，在危险化学品场合有害气体或液体(蒸汽)检测报警，是非常必要。对避免和控制事故具备重要意义。有害气体检测报警仪是专用安全卫生检测仪，用来检测化学品作业场合或设备内部空气中可燃或有毒气体含量并超限报警。危险化学品场合有害气体检测，重要有如下几种状况：(1)泄漏检测：设备管道有害气体或液体(蒸汽)现场合泄漏检测报警，设备管道运营检漏。(2)检修检测：设备检修置换后检测残留有害气体或液体(蒸汽)，特别是动火前检测更为重要。(3)应急检测：生产现场浮现异常状况或者解决事故时，为了安全和卫生要对有害气体或液体(蒸汽)进行检测。(4)进入检测：工作人员进入有害物质隔离操作间，进入危险场合下水沟、电缆沟或设备内操作时，要检测有害气体或液体蒸汽。(5)巡回检测：安全卫生检查时，要检测有害气体或液体蒸汽。随着人类社会进步、生产发展，人们生活水平不断提高，随之带来了环境空气污染问题。工厂排放废气、烟道氧、汽车排放废气、内燃机等排放气体对空气环境导致污染日益严重。一氧化碳虽然不会使酸雨现象严重，但是对人们身体健康有影响。一氧化碳是一种无色、无味气体，它与血液中血红素结合能力是氧 240 倍，它与血红素形成稳定络合物，使血红蛋白丧失了输送氧气能力，从而导致组织低氧症，甚至死亡。一氧化碳浓度高低是评价空气质量好坏重要指标之一，也是工厂、煤矿井下与否发生自燃火灾重要标志之一。为了保证人们身体健康和环境干净，世界各国都纷纷致力于防止空气污染产生。国家工业卫生原则规定，生产现场一氧化碳浓度不容许超过 50ppm 。国内环保大气污染监测和工厂矿井中都规定有持续、自动化现场检测仪。1.2国内外研究现状在应用方面，当前最广泛是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，从工厂公司到居民家庭，应用十分广泛。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。美国工业科学公司(ISC)一台携带式气体监控仪可实现4种气体监测，采用了统一软件，只需要换气体传感器，即可实现对特定气体监测。美国国际传感器技术(IST)公司应用一种“MegaCas传感器和微程序控制单元，可检测100种以上毒性气体和可燃性气体，通过其“气体检索”功能扫描，能不久拟定是哪一种气体。(1)气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展国外气体传感器发展不久，一方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒服性规定提高；另一方面是由于传感器市场增长受到政府安全法规推动。因而，国外气体传感器技术得到了较快发展，据关于记录预测，美国1996年气体传感器年均增长率为(2730)。当前，气体传感器发展趋势集中体现为：一是提高敏捷度和工作性能，减少功耗和成本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器始终追求目的。如日本费加罗公司推出了检测(0.110)106硫化氢低功耗气体传感器，美国IST提供了寿命达以上气体传感器，美国FirstAlert公司推出了生物模仿型(光化反映型)低功耗CO气体传感器等。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展MEMS技术，发呈现场合用变送器和智能型传感器。如美国GeneralMonitors公司在传感器中嵌入微解决器，使气体传感器具备控制校准和监视故障状况功能，实现了智能化；尚有前已涉及美国IST公司具备微解决器“MegaGas”传感器实现了智能化、多功能化。(2)国内现状与差距气敏元件传感器作为新型敏感元件传感器在国家列为重点支持发展状况下，国内已有一定基本。其现状是：烧结型气敏元件仍是生产主流，占总量90以上；接触燃绕式气敏元件已具备了生产基本和能力；电化学气体传感器有了试制产品；在工艺方面引入了表面掺杂、表面覆膜以及制作表面催化反映层和修隔离层等工艺，使烧结型元件由广谱性气敏发展成选取性气敏；在构造方面研制了补偿复合构造、组合差动构造以及集成化阵列构造；新研究开发32OAl气敏材料、石英晶体和有机半导体等也开始用于气敏材料；低功耗气敏元件(如一氧化碳，甲烷等气敏元件)已从产品研究进入中试；国内气敏元件传感器产量已超过“九五”初期400万支。产量超过20万支重要厂家有5家，黑龙江敏感集团、太原电子厂、云南春光器材厂、天津费加罗公司(合资)、北京电子管厂(特种电器厂)，其中前四家都超过100万支，据行业协会记录，1998年全国气敏元件总产量已超过600万支。总看来，国内气敏元件传感器及其应用技术有了较快进展，但与国外先进水平仍有较大差距，重要是产品制造技术、产业化及应用等方面差距，与日本比较仍要落后。1.3本文重要内容及章节安排本文重要讲述基于单片机毒气检测系统设计全过程，涉及硬件电路设计、软件设计、电脑仿真和实物制作。论文详细章节安排如下：第1章简介了本次课题课题背景、国内外研究现状、课题研究意义。第2章重要讲述了系统硬件设计，涉及最小系统、AD转换模块、显示模块、声音报警模块和传感器模块。第3章重要简介了本次设计软件某些，涉及主程序、AD转换程序、时钟产生程序；第4章重要简介了本次设计实行过程，涉及绘图、编程、仿真和焊接实物。第2章硬件系统设计2.1硬件总体设计单片机应用系统构造分三个层次：(1)单片机：普通指应用系统主解决机，即所选取单片机器件。(2)单片机系统：指按照单片机技术规定和嵌入对象资源规定而构成基本系统，如时钟电路、复位电路和扩展存储器等与单片机构成了单片机系统。(3)单片机应用系统：能满足嵌入对象规定所有电路系统。在单片机系统基本上加上面向对象接口电路，如前向通道、后向通道、人机交互通道(键盘、显示屏、打印机等)和串行通行口(RS232)以及应用程序等。单片机应用系统三个层次关系如图2-1：图2-1 单片机应用系统三个层次关系以此理解，一氧化碳报警器同样具备单片机应用系统三个层次。其中以AT89C51单片机为核心构成单片机系统。在此系统中，检测信号进入单片机进行运算解决。为了更好理清设计思路，将整个系统细分为三某些加以设计阐明。整个报警器由三个某些构成，分为三大模块：浓度检测模块、主控模块和报警模块。在本次设计中，使用核心器件是单片机和一氧化碳传感器。为了保重整个系统可靠运营，设计中必要明确三大某些实际联系：以单片机为中心，其她各大模块一一展开。其中，浓度检测及显示模块所实现功能是将房间中一氧化碳浓度值转换成为单片机可以解决数字信号，并且浓度值显示出来：主控模块以单片机为主，对其她模块运营进行控制；报警模块是此系统外部电路，它功能是实现报警。系统框图如图2-2所示。图2-2 系统框图下面就对各个模块功能和实现形式做简朴简介(1)气体浓度检测模块一氧化碳报警器重要采用高稳定一氧化碳气体传感器MQ-7检测房间气体浓度，检测成果送入模/数转换芯片ADC0809中进行转换后，将得到数字信号送入单片机进行分析解决。(2)主控模块主控模块即单片机最小系统。用是MCS-51单片机，MCS-51单片机是美国Intel公司1980年推出一种高性能8为单片微型计算机。内带4K字节内存和程序保护系统，使用于程序调试修改和保密。它重要功能既是将通过ADC0809解决后检测成果进行数据分析。依照数据分析成果决定与否报警，若报警，则驱动报警系统工作。(3)报警模块此模块重要有蜂鸣器、LED数码管构成，在气体浓度过大，超过安全值时，蜂鸣器工作，提供声音报警服务；同步，数码管显示报警传感器号。至此，本系统三大模块功能和设计思路已经确立，下文将简介整个硬件系统详细设计过程。并且给出设计电路。2.2单片机最小系统单片机最小系统原理图如下：图2-3 单片机最小系统原理图单片机最小系统是由构成单片机系统必须某些元件构成，除了单片机之外，还需要涉及电源供电电路、时钟电路、复位电路。单片机最小系统电路(单片机电源和地没有标出)如图2-2所示。2.2.1单片机简介本课题所用单片机采用8051核ISP(In System Programming)在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含4K Bytes可重复擦写1000次Flash只读程序存储器，器件兼容原则MCS-51指令系统，芯片内集成了通用8位中央解决器和ISP Flash存储单元，具备在系统可编程(ISP)特性，配合PC端控制程序即可将顾客程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，并且速度更快。STC89C52RC系列单片机是单时钟/ 机器周期(1T)兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗新一代8051 单片机，全新流水线/ 精简指令集构造,内部集成MAX810 专用复位电路。重要特性有：(1)增强型1T 流水线/ 精简指令集构造8051 CPU(2)工作电压：3.4V-5.5V (5V 单片机)/ 2.0V-3.8V (3V 单片机(3)工作频率范畴：0 -35 MHz，相称于普通8051 0420MHz.实际工作频率可达48MHz.(4)顾客应用程序空间12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K 字节(5)片上集成512 字节RAM(6)通用I/O 口(27/23个)，复位后为：准双向口/ 弱上拉(普通8051 老式I/O 口)可设立成四种模式：准双向口/ 弱上拉，推挽/ 强上拉，仅为输入/ 高阻，开漏每个I/O 口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA(7)ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载顾客程序，数秒即可完毕一片(8)EEPROM 功能(9)看门狗(10)内部集成MAX810 专用复位电路(外部晶体20M 如下时，可省外部复位电路)(11)时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器。顾客在下载顾客程序时，可选取是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟。常温下内部R/C 振荡器频率为：5.2MHz 6.8MHz。精度规定不高时，可选取使用内部时钟，由于有温漂，请选4MHz 8MHz(12)有2个16 位定期器/ 计数器(13)外部中断2 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒(14)PWM( 4 路)/ P C A(可编程计数器阵列)，也可用来再实现4个定期器或4个外部中断(上升沿中断/ 下降沿中断均可支持)(15)STC89Cc516AD具备ADC功能。10 位精度ADC，共8 路(16)通用异步串行口(UART)(17)SPI 同步通信口，主模式/ 从模式(18)工作温度范畴：0 -75/ -40 -+85(19)封装：PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20(超小封状，定货)振荡器特性:：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器输入和输出。该反向放大器可以配备为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一种二分频触发器，因而对外部时钟信号脉宽无任何规定，但必要保证脉冲高低电平规定宽度。12.2.2时钟电路和复位电路时钟电路和复位电路原理如下：1)时钟电路图2-4 时钟电路原理图单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必要在时钟信号控制下才干有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟。单片机时钟信号普通有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式。本课题采用内部时钟方式。在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一种晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内电路构成一种稳定自激振荡器。晶振频率取12 MHz。外接电容作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同步起到稳定频率作用，本课题选用33pF电容。易知：本单片机最小系统振荡周期=1/(12MHz)=1/12us，时钟周期=1/6us，机器周期=1us。2)复位电路图2-5 复位电路原理图无论是在单片机刚开始接上电源时，还是运营过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路状态恢复到一种拟定初始值，并从这个状态开始工作。单片机复位条件：必要使其RST引脚上持续浮现两个(或以上)机器周期高电平。单片机复位形式：上电复位、按键复位。本课题采用按键复位。在单片机启动0.1S后，电容C两端电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端电压接近于0V，RST处在低电平因此系统正常工作。当按键按下时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一种回路，电容被短路，因此在按键按下这个过程中，电容开始释放之前充电量。随着时间推移，电容电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。依照串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端电压为3.5V，甚至更大，因此RST引脚又接受到高电平。单片机系统自动复位。2.3A/D转换电路A/D转换电路原理图如下：图2-6 AD转换模块原理图本A/D转换电路以ADC0809芯片为核心，该芯片在单片机控制下把模仿信号转化为数字信号。(由于Proteus软件不能仿真ADC0809，因此用ADC0808代替。)传感器模仿电压信号通过IN0IM3通道进入ADC0809,，ADC0809数据输出接单片机P0口，从低位到高位一次相应P0.0P0.7。各个控制端口接到单片机P2口。依照ADC0809工作过程，通过软件控制ADC0809工作。2.3.1ADC0809重要特性(1)8路输入通道，8位A/D转换器，即辨别率为8位。(2)具备转换起停控制端。(3)转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s(时钟为500kHz时)。(4)单个+5V电源供电。(5)模仿输入电压范畴0+5V，不需零点和满刻度校准。(6)工作温度范畴为-40+85摄氏度。(7)低功耗，约15mW。2.3.2ADC0809引脚功能阐明IN0IN7：8路模仿量输入端。D0D7：8位数字量输出端。A、B、C：3位地址输入线，用于选通8路模仿输入中一路。ALE：地址锁存容许信号，输入，高电平有效，相应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START：AD转换启动信号，输入高电平有效，START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持 低电平。本信号有时简写为ST.。EOC：AD转换结束信号，输出，当AD转换结束时，此端输出一种高电平(转换期间始终为低电平)。OE：数据输出容许信号，输入，高电平有效。当AD转换结束时，此端输入一种高电平，才干打开输出三态门，输出数字量，用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到数据。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到数据。CLK：时钟脉冲输入端。规定期钟频率不高于640KHZ，EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询状态标志，又可作为中断祈求信号使用。REF(+)、REF(-)：基准电压，本课题中分别为+5V、0V。Vcc：电源，单一5V。GND：地。2.3.3ADC0809工作过程电路连接：ADC0809输出接单片机P0口，各个控制引脚及单片机P2口，参照电压REF(+)、REF(-)分别接+5V电源和地，引脚START和ALE相连。详细工作过程如下：一方面，在程序控制下，运用单片机定期器T0以及中断服务程序在P2.7输出一种方波信号，作为ADC0809工作时钟信号。并对其她控制引脚进行初始化。然后，单片机向ADC0809A、B引脚循环输出地址编号，C引脚接地(由于本课题仅用四个模仿通道)；每输入一种地址编号后，START和ALE变高电平，复位ADC0809并将地址锁存，通过恰当延时后，START和ALE变低电平，开始模数转换；P2.6接EOC引脚，当收到高电平时，阐明模数转换完毕，此时向OE引脚输出高电平，打开输出三态门，输出数字量到P0口，然后OE引脚变低电平，完毕一次模数转换。2.4一氧化碳传感器简介选取一氧化碳传感器重要考虑如下性能指标：(1)输入和输出之间成比例，直线性好、敏捷度高、辨别力强、测量范畴宽。 (2)滞后、漂移误差小 (3)动态特性好 (4)功耗小 (5)时间老化特性优良 (6)与被测体匹配良好，既不因接入传感器而使得被测对象受到影响，受被测量之外影响小。(7)体积小、重量轻、价格低廉。(8)故障率低，易于校准和维护。(9)由于传感元件输出信号一边比较小，为了便于可以驱动控制电路，在传感器电路中还应当涉及放大器。2鉴于以上选取要点，本文中用到传感器必要具备良好测量效果、功耗小、动态特性良好和体积小、重量轻、价格低廉等几种重要特性。为此咱们选取了MQ-7系列传感器。半导体一氧化碳传感器MQ-7所使用气敏材料是在清洁空气中电导率较低二氧化锡(SnO2)。采用高低温循环检测方式低温(1.5V加热)检测一氧化碳，传感器电导率随空气中一氧化碳气体浓度增长而增大，高温(5.0V加热)清洗低温时吸附杂散气体。使用简朴电路即可将电导率变化，转换为与该气体浓度相相应输出信号。MQ-7气体传感器对一氧化碳敏捷度高，这种传感器可检测各种含一氧化碳气体，是一款适合各种应用低成本传感器。重要特点及应用：l 对一氧化碳高敏捷度。l 长寿命，低成本。l 简朴驱动电路即可l 家用气体泄漏报警器l 工业用一氧化碳报警器l 便携式气体检测器MQ-7气敏元件构造和外形如图2-7所示，由微型Al2O3陶瓷管、SnO2敏感层，测量电极和加热器构成敏感元件固定在塑料或不锈钢制成腔体内，为了改进传感器选取性，传感器气室用活性炭过滤层与外界隔开。加热器为气敏元件提供了必要工作条件。封装好气敏元件有只针状管脚，其中个用于信号取出，个用于提供加热电流。图2-7 MQ-7实物图图2-8是传感器基本测试电路。该传感器需要施加2个电压：加热器电压(VH)和测试电压(VC)。其中VH用于为传感器提供特定工作温度。VC则是用于测定与传感器串联负载电阻(RL)上电压(VRL)。这种传感器具备轻微极性，VC需用直流电源。在满足传感器电性能规定前提下，VC和VH可以共用同一种电源电路。为更好运用传感器性能，需要选取恰当RL值。图2-8 MQ-7原理图2.5显示电路显示模块电路原理图如下：图2-5 显示模块原理图为了清晰明了显示报警房间号，采用数码管显示。Led数码管(LED Segment Displays)是由各种发光二极管封装在一起构成“8”字型器件，引线已在内部连接完毕，只需引出它们各个笔划，公共电极。Led数码管惯用段数普通为7段有另加一种小数点，Led数码管依照LED接法不同分为共阴和共阳两类，理解LED这些特性，对编程是很重要，由于不同类型数码管，除了它们硬件电路有差别外，编程办法也是不同。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。本课题选用共阳极七段红色数码管。4数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管各个段码，从而显示出咱们要数字，因而依照数码管驱动方式不同，可以分为静态式和动态式两类。本课题采用静态态驱动模式。静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管每一种段码都由一种单片机I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动长处是编程简朴，显示亮度高。图2-6 数码管显示原理图依照数码管显示原理，如图2-5连线，即可显示报警传感器号码。2.6声音报警电路声音报警电路原理图如下：蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声，因而需要一定电流才干驱动它，单片机IO引脚输出电流较小，单片机输出TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因而需要增长一种电流放大电路。S51增强型单片机实验板通过一种三极管C8550来放大驱动蜂鸣器。图2-6 声音报警原理图当某路或多路传感器报警时，蜂鸣器发出声音报警信号。2.7本章小结本章重要论述了基于单片机毒气检测系统硬件电路设计，涉及各个模块工作原理，各个模块与单片机链接。然后，将基于已有硬件电路编写软件程序，完毕系统整体设计第3章软件系统设计3.1软件总体设计思想基于已有电路，将采用C语言编写程序。总体思路是一方面定义有关硬件接口，然后进行初始化，涉及AD控制端和定期器初始化。初始化后开始无限无限循环，以保证24小时全天候检测一氧化碳浓度，及时发现险情并报警。无限循环中将依次调用AD转换函数、比较判断函数、声音报警函数和显示报警函数。主程序流程图如下：图3-1 主函数流程图下面简介本软件系统几种重要函数，对于硬件端口定义和初始化某些不做详细简介。3.2AD转换函数ADC0809芯片需要在单片机驱动下进行工作，AD转换函数既是用来驱动ADC0809程序。程序流程图如下：图3-2 AD转换函数流程图此外，ADC0809时钟信号也由单片机提供。运用单片机定期器和中断服务在P2.7产生时钟信号。ADC0809工作频率在500K如下即可。运用软件对定期器T0进行初始化，设定定期器T0工作于方式2，计数初值为250，开总中断和定期器中断，最后启动定期器。中断服务程序对CLK取反，3.3比较判断函数比较判断函数是将AD转换得到数据与门限值比较，依照比较成果设立报警数组相应位。程序流程图如下：图3-3 时钟程序流程图3.3显示报警函数显示报警函数依照报警数组控制相应数码管显示报警传感器号码。流程图如下：图3-4 显示报警函数流程图3.3声音报警函数声音报警函数将报警数组所有数值相加，若不等于4则报警，否则停止报警。流程图如下：图3-5 显示报警函数流程图3.3本章小结本章重要简介了软件系统整体设计，以及各个功能模块子程序设计思路。软件就像整个系统灵魂，担当这控制整个系统稳定、正常工作任务。并且，由于程序采用C语言编写，因此可移植性好，仅需更改软件中硬件接口某些。第4章实验过程本课题属于生产实际题目，涉及硬件实物制作。为了保证明物制作顺利进行，先运用软件仿真，仿真成功后再制作硬件。4.1软件仿真软件仿真大体分三步，一方面在Protues中画电路图，然后依照已有电路图在Keil中编写程序，程序编译成功后，将程序下载到Protues单片机中进行仿真调试。4.1.1软件简介本课题将用到两款软件：Protues和Keil，下面简朴简介这两款软件。Proteus软件是EDA工具软件。它不但具备其他EDA工具软件仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计。其解决器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，又增长了Cortex和DSP系列解决器，并持续增长其她系列解决器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等各种编译器。Keil C51是美国Keil Software公司出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、构造性、可读性、可维护性上有明显优势，因而易学易用。Keil提供了涉及C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一种功能强大仿真调试器等在内完整开发方案，通过一种集成开发环境(uVision)将这些某些组合在一起。4.1.2绘制电路原理图一方面，按照安装阐明安装并破解Protues软件，然后打开Protues软件中ISIS Professional。在ISIS Professional中一方面搜索元件，选中元件会显示在左边栏，然后逐个放置元件，并连线，最后完毕电路图如下：图4-1完整电路原理图4.1.3编写程序本次毕业设计使用Keil软件编程，过程如下：1)建立工程。2)选取单片机型号，考虑到兼容性问题，编程时选取Atmel 89C51单片机。3)新建C语言文献，并将文献添加到工程下。4)编写程序并调试，直至无语法错误。4.1.4仿真调试为了检测电路设计和软件设计与否对的，采用Proteus软件进行仿真。