燃气泄漏报警与应急系统的设计本科毕业论文(编辑修改稿)

燃气泄漏报警与应急系统的设计本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

输入） INT1 （外部中断 1 输入） T0 （定时器 /计数器 0 外部输入 ） T1 （定时器 /计数器 1 外部输入） WR （外部数据存储器写选通信号输出） RD （外部数据存储器读选通信号输出） P0口 的引脚是作为数码管的段选信号， — 端口分别定义为 Aa、 Ab、 Ac、Adp、 Ae、 Ag、 Af、 Ad的码段。 89C51有 40个引脚，如图 ： GND 89C51 RST C R1 R2 VCC 沈阳航空 航天大学北方科技学院 毕业设计（论文） 12 图 单片机引脚图 单片机的内 部结构框图如图 ： 图 单片机的基本组成框图 1． 中央处理器 (CPU) 中央处理器是整个单片机的核心部件，是 8位数据宽度的处理器，能处理 8位二进制数据或代码。 中央处理器负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 中断控制器 只读存储器 （ ROM） 随机存取存储器 （ RAM） 中央处理器 （ CPU） 振荡电路 输入输出口 （ I/O） 串行通信口 （ UART） 定时 /计数器 沈阳航空 航天大学北方科技学院 毕业设计（论文） 13 2． 随机存取存储器 (RAM) 89C51内部有 1280字节 8位用户数据存储单元和 1280字节专用寄存器单元，它们是统一编址的。 专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户 只能访问，而不能用于存放 用户数据。 3．只读存储器 (ROM)： 89C516RD+共有 8个 ROM存储器，用于存放用户程序，原始数据或表格。 4．定时 /计数器 89C51有两个 16位的可编程定时 /计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 5．输入输出 (I/O)端口 89C51共有 4组 8位 I/O口 (P0、 P P2和 P3)，用于对外部数据的传输。 6．中断控制器 89C51具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时 /计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2级的优先级别选择。 7． 振荡 电路： 振荡 电路给出的 时钟信号，使得由一大堆数字电路构成的单片机各个部件能够协同工作，并最终实现需要的功能。 89C51内置最高频率达 12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但需外置磁片电容。 A/D转换器的选择 温度控制系统的 A/D 转换器选用 ADC0809 八位逐次逼近式 A/D 转换器， ADC0809是采样分辨率为 8 位的、以逐次逼近原理进行模 — 数转换的器件。 其内部有一个 8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 1． ADC0809 的主要特性 1） 8 路输 入通道， 8 位 A／ D转换器，即分辨率为 8位。 沈阳航空 航天大学北方科技学院 毕业设计（论文） 14 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为 100μ s。 4）单个＋ 5V 电源供电。 5）模拟输入电压范围 0～＋ 5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为 40～＋ 85 摄氏度。 7）低功耗，约 15mW。 2． ADC0809 的内部结构 ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A／ D转换器，内部结构是由 8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、 8位开关树型 D／ A转换器、逐次逼近。 3． ADC0809 的外部特性及引脚功能 ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双 列直插式封装。 下面说明各引脚功能 :IN0～IN7： 8 路模拟量输入端。 21～ 28： 8 位数字量输出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址输入线，用于选通 8路模拟输入中的一路。 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A／ D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少 100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D 转换）。 EOC： A／ D 转换结束信号，输出，当 A／ D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。 当 A／ D转换结 束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。 要求时钟频率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基准电压。 Vcc：电源，单一＋ 5V。 GND：地。 ADC0809的引脚图如图 所示。 图 ADC0809的引脚图 沈阳航空 航天大学北方科技学院 毕业设计（论文） 15 的工作过程 首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中。 此地址经译码选通8 路模拟输入之一到比较器。 START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。 下降沿启动 A／D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。 直到 A／ D 转换完成， EOC 变为高电平，指示 A／ D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。 当 OE 输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 因为 ADC0809 具有较经济的价格，所以这里的数据采集电路选择 ADC0809。 在采集电路中，只要将放大滤波电路的输出端接入 0809 的某一通道，在这里选择 0 通道，即将 0809 的地址输入线 A,B,C 送入低电平，即可选通 0通道。 另外需要说明的是由于 ADC0809 片内无时钟，可利用单片机 89C51 提供的地址锁存允许信号 ALE 经 D 触发器二分频得到。 图 ADC0809与单片机接口电路 沈阳航空 航天大学北方科技学院 毕业设计（论文） 16 ADC0809 的通道选择如 表 ： 表 31 ADC0809通道选择 C B A 被选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 LED数码管 LED（ Light Emiting Diode）数码管是由发光二极管构成的。 常用的 LED显示器有 8段和 “米 ”字段之分。 这种显示器有共阴极和共阳极两种。 本设 计中所应用的是共阳极 LED数码管的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。 （ 0x28,0xF9,0x4C,0x58,0x99,0x1A,0x0A,0xF8,0x08,0x18） 是共阳极（ 0— 9）的码段。 动态扫描是将各个 LED数码管的起端字线并联使用 ,而每个数码管的公共端分别通过驱动器接 I/O的一个口线。 当轮流选通每个数码管的公共极时 ,则数码管将轮流显示有关字符。 动态扫描显示在智能化仪器中应用很广。 驱动器 4511的 A、 B、 C、 D四位分别接单片机 P0口的低四位和高四位，输入 BCD码4511就可以直接转换为段码，以驱动 LED显示数值。 显示的电路图如图 ： 沈阳航空 航天大学北方科技学院 毕业设计（论文） 17 图 LED的显示电路 数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元 选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 透过分时轮流控制各个 LED 数码管的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。 在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为 1～ 2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O埠，而且功耗更低。 18B20温度传感 器 图 18B20 温度传感器。 沈阳航空 航天大学北方科技学院 毕业设计（论文） 18 图 18B20引脚 1) 特性 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 简单的多点分布应用 可通过数据线供电 零待机功耗 测温范围 55~+125℃ ，以 ℃ 递增。 华 氏器件 67~+2570F，以 递增 温度以 9 位数字量读出 温度数字量转换时间 200ms（典型值） 用户可定义的非易失性温度报警设置 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统 MAXL813L芯片的介绍 1) 上电、掉电以及供电电压下降情况下的复位输出，复位脉冲宽度典型值200ms。 沈阳航空 航天大学北方科技学院 毕业设计（论文） 19 2) 独立的看门狗输出，如果看门狗输入在 内未被触发，其输出将由高电平变为低电平。 3) 门限值检测器，用于电源故障报警 、电池低电压检测。 4) 低电平有效的手动复位输入。 表 引脚介绍 引脚名称 引脚功能 /MR 当该段输入低电平保持 140ms 以上， MAX813 就输出复位信号，该输入端的最小输入脉宽要求可以有效的消除开关的抖动 VCC 工作电源，接 +5V 电压 GND 电源接地端 PFI 当该输入端电压小于 时， /PFO 引脚的输出电压由高电平变为低电平 /PFO 电源正常时，输出高电平，当电源电压变低或掉电时，输出由高电平变为低电平 WDI 程序正常运行时，必须在 的时间间隔内向该输入端发出一个脉冲 信号，以清除芯片内部的看门狗定时器。 若超过 该输入端收不到脉冲信号，则内部定时器溢出， WDO由高电平变为低电平 /RESET 上电时，自动产生 200ms 的复位脉冲；手动复位端输入低电平时，该端也产生复位信号输出 /WDO 正常工作时，输出保持高电平，看门狗输出时，该端输出信号由高电平变为低电平 工业环境中的干扰大多是以窄脉冲的形式出现，而最终造成微机系统故障的多数现象为“死机”。 究其原因是 CPU在执行某条指令时，受干扰的冲击，使它的操作码或地址码发生改变，致使该条指令出错。 这时， CPU执行随机拼 写的指令，甚至将操作数作为操作码执行，导致程序“跑飞”或进入“死循环”。 为使这种“跑飞”或进入“死循环”的程序自动恢复，重新正常工作，一种有效的办法是采用硬件“看门狗”技术。 用看门狗程序的运行。 若程序发生“死机”，则看门狗产生复位信号，引导单片机程序重新进入正常运行。 沈阳航空 航天大学北方科技学院 毕业设计（论文） 20 报警器电路 是由电源电路、传感器电路、压控振荡器电路及报警电路等组成。 220V市电经电源变压器 T1降压至 左右，不用整流、滤波直接作为气敏半导体传感器QM－ N10 的加热电压。 控制电路的供电则是由 U 全 桥整流、 C1滤波后供给的。 QM－ N10气敏半导体传感器在洁净空气中的阻值大约有几十 kΩ，接触到有害气体时，电导率增大，电阻值急剧下降，下降幅度与瓦斯浓度在 %以下成正比。 由与非门 IC1A、IC1B 构成一个门控电路， IC1C、 IC1D 组成一个多谐振荡器。 当 QM－ N10 气敏传感器未敏感到有害气体时，由于电导率极小， IC1A②脚处于低电位， IC1A 的①脚处于高。