智能化煤气检测毕业论文(编辑修改稿)

智能化煤气检测毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

接口 ） 集成在同一块芯片上，一片单片机芯片就具有组成计算机的全部功能。 从软件角度看：单片机指令系统有精单指令的特点，容易学习。 利用单片机指令编写的源程序短小精悍，使单片机应用产品即体积小又具有智能化。 发展前景：纵观单片机的发展过程，可以预见单片机的发展有着广泛的前景。 尤其在工业控制、智能仪器仪表、计算机网络和通信领域、家用电器、医用设备等领域中将有着广泛的 发展前景。 单片机的各种主要用途如下。 （ 1）在智能仪器仪表上的应用 （ 2）在工业控制中的应用 （ 3）在家用电器中的应用 （ 4）在计算机网络和通信领域中的应用 cpu 模块 显示模块 报警模块 检测模块 看门狗 吉林工程技术师范学院毕业论文 （ 5）单片机在医用设备领域中的应用 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。 单片机应用系统是一个工业测控系统，从这一观点出发，单片机应用于系统工程应满足下列要求： （ 1）控制接口，这只在测控接口及测控功能电路配置和要求与测控对象密切相关。 （ 2）必须适应现场环境要求。 计算机系统及接口电路设计，配置必须考虑到应用 系统安放环境要求。 INTEL公司推出的 MCS—48系列单片机，被称为第一代单片机。 由于 8048硬件结构相对简单，寻址能力也较弱，仅适用于一些简单实时控制场合。 MCS—51 系列单片机，称为第二代单片机与 8048 相比， 51 系列的硬件结构和指令系统均有很大改进，支持更大存储空间，很强的外部扩展功能，速度提高了 25 倍，可完成布尔运算等。 目前 8051 已成为第二代工业标准单片机。 近年来，又出现了十六位单片机，即 MCS—96 系列。 8096， 8098 是先进的十六位 “片上计算机 ”，芯片内含有 12020 个发光晶体管，速 度快，集成度高，适合于 I/O 端口密集场合的复杂实时控制，但设计过程较复杂，价格较高。 下面就以上三种单片机的各部分进行比较。 1． 三种系列 CPU 比较 MCS—48： 8 位 CPU，累加器为算术逻辑运算中心， 2 级工作寄存器，累加器可以寻址，定时，控制，条件分支测试逻辑，时钟速度 111MHZ. MCS—51： 8 位 CPU，累加器为算术逻辑运算中心， 4 级工作寄存器， B寄存器，具有寻址 64KB 数据存储器的位， DPTR 寄存器定时，控制逻辑，时钟速度 112MHZ。 MCS—96： 16 位 CPU 相当于一个 “累加器 ”，内部寄存器 阵列可进位操作，硬件实现乘除法，检测软硬件故障的定时器，定时与控制逻辑，时钟速率为112MHZ。 2． 三种系列 I/O 端口及中断比较 MCS—48： 2 个 8 位并行口， 1 个位定时器 /计数器， 2 路 8 位 A/D 转换器。 第二章方案论证 单级中断，两个中断器。 MCS —51： 4 个 8 位并行口， 1 个全双工串行口， 2 个 16 位定时器 /计数器。 它是二级中断， 5 个中断源。 MCS—96： 5 个 8 位并行口， 1 个全双工串行口， 2 个 16 位定时器 /计数器， 8 路十位 A/D 转换器。 它是可编程级中断逻辑， 20 个中断源。 89C51 是 INTEL 公司 MCS51 系列 单片机中基本的产品，它采用 ATMEL公司可靠的 CMOS 工艺技术制造的高性能 8 位单片机，属于标准的 MCS51的 HCMOS 产品。 它结合了 CMOS 的高速和高密度技术及 CMOS 的低功耗特征，它基于标准的 MCS51 单片机体系结构和指令系统，属于 89C51 增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。 89C51 内置 8 位中央处理单元、 256 字节内部数据存储器 RAM、 8k 片内程序存储器（ ROM） 32 个双向输入 /输出 （ I/O） 口、 3 个 16位定时 /计数器和 5 个两级中断结构，一 个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。 此外， 89C52 还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。 在空闲模式下冻结 CPU 而 RAM 定时器、串行口和中断系统维持其功能。 掉电模式下，保存 RAM 数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。 89C51 有 PDIP（ 40pin） 和 PLCC（ 44pin） 两种封装形式。 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8 个 TTL 门电流。 当 P0 口的管脚第一次写 “1”时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器 ，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4 个 TTL 门电流。 P1 口管脚写入 “1”后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电 流，当 P2 口被写 “1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是吉林工程技术师范学院毕业论文 由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。 当 P3 口写入 “1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口作为 AT89C51 的一些特殊功能口，管脚 备选功能， RXD（串行输入口）， TXD（串行输出口）， /INT0（外部中断 0）， /INT1（外部中断 1）， T0（计时器 0 外部输入）， T1（计时器 1 外部输入）， /WR（外部数据存储器写选通）， /RD（外部数据存储器读选通） RST：复位输入。 当振荡器复位器 件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理 器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。 EA/VPP ：当 /EA 保持 低电 平时 ，则 在此 期间 外 部程 序存 储 器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输 入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 第二章方案论证 外接石英晶体或者陶瓷谐振器以及电容 C C2 接在放大器的反馈回路（ AT89C52 内部有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大电路， XTALXTAL2 分别是该放大器的输入和输出端）中构成并联振荡电路。 为了使装置能够被外部时钟信号激活， XATL1 应该有效，而 XTAL2 应该被悬空。 由于输入到内部的时钟信号电路通过了一个二分频的信号，外部信号的工作周期比没有别的要求，但是最大值和最小值的大小可以在数据表上观察出来。 当正常工作时，外部振荡 器可以计算出 XTAL1 上的电容，最大可达到 100pF。 这是由于振荡器电容和反馈电容之间的相互作用。 当外部信号是标准高电平或者低电平时，电容不会超过 20pF。 用户的软件都可以调用空置模式。 当单片机出于这种模式，耗能就会自然降低。 特殊功能端和板子上的随机存储器在空置状态保持各自的电平。 但是处理器阻止装置执行指令。 空置模式会被激活如果端口处于复位状态或者中断系统有效。 根据上述， MCS—51 系列单片机在 I/O 端口功能、种类、数量及系统扩展和 CPU 处理上都有较高的性能。 MCS—51 系列可行性好，易扩展，控制功能强 ，可谓是性能价格比最佳的八位单片机，特别适合我国国情。 因此，本设计采用 MCS—51 系列单片机，根据设计要求，选取 MCS—51系列的 89c51 作为实际的单片机控制。 传感器选择 当泄漏的可燃性气体在空气中的浓度达到一定数值时，随时都可能发生爆炸火灾事故，威胁着人身与设备的安全。 为了保证安全生产，严密监测可燃性气体在空气中的浓度。 在生产现场容易泄漏可燃气体的地方安装可燃性气体报警器，当空气中的可燃性气体浓度达到允许超过报警设定点时，可燃性气体检测报警器便发出闪光和声响报警信号，以便及早采取必要的应 急措施，避免爆炸火灾事故的发生。 1．可燃性气体检测器的选用 可燃性气体检测器技术近年来发展很快，生产的厂家也很多，但其工作原理大致可分为催化燃烧法和半导体气敏元件法两种方式、每种方式又从使用型吉林工程技术师范学院毕业论文 式分为固定式和．便携式，从采样形式分为泵吸式和扩散式。 2. 半导体气敏元件检测原理 半导体气敏元件有氧化锡半导体和氧化锌半导体两种类型，检测电路见图22。 加热电源 B 输出 U0 B A Us 输出 Uo 加热电源 Us (a)氧化锡半导体式 (b) 氧化锌半导体式 图 22 半导体气敏元件检测原理图 在这两种电路中，以恒定的直流电源通过铂丝加热器进行加热，当空气中无可燃气体存在时，氧化锡半导体 A、 B 极间和氧化锌半导体源极 B 与加热铂丝间呈高阻状态，此对无信号输出，当空气中有可燃性气体存在着吸附在金属氧化物烧结体上引起电导率的变化，半导体器件阻值变小，从而将可燃气体浓度转变为电信号输出。 从有关资料及使用情况分析，催化燃烧式检测器全量程灵敏度高，精 度较高，响应时间快，示值的重复性及线性好，但它受硫化物，氯化物气体污染后失效。 半导体气敏式检测报警器，虽然综合性能均低于催化燃烧式检测器，但它能适用子含有少量硫化物、氯化物气体的场合，对微量泄漏较为敏感，仅需了解可燃气体是否存在，对其变化趋势的了解要求不高的场合较为适应。 3. 两种使用形式的应用情况 一般来说，便携式可燃气体检测报警仪适应于以下情况： （ 1）要求对可燃气浓度定时检测的场所； （ 2）临时处理可燃气体的场合检查容器内是否有残留气体； （ 3）阀门、法兰等处的微量泄漏； 第二章方案论证 （ 4）在有可燃气体泄漏或滞 留的场所临时作业时； （ 5）固定式可燃气体检测报警仪表因故短期停用的气体爆炸危险环境。 除此之外，所有需要连续监视是否有可燃气体泄漏及存在的场合，需重点监视的场合等都应使用固定式可燃气体检测报警器。 4． 两种采样型式的应用 生产现场较多采用扩散式检测器，它适用于区域监测，一般性的重点监测；泵吸引式检测器则用于泄漏点不易接近的场合，微量泄漏监测，特殊重点监测等场合。 因此，在设计使用可燃气体检测报警系统时，应根据气体条件及检测报警要求决定采用催化燃烧式还是半导体气敏元件式检测器，然后根据检测对象及环境，是否 需要配备便携式仪表，最后根据区域要求及测点条件等因素决定各处检测器采样样式，因此达到合理有。