基于单片机的煤气报警器设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的煤气报警器设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

制”信号输入端 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些 控制信号。 RST：复位输入。 该引脚上出现两个机器周期高，而振荡器运行复位设备。 该引脚驱动高看门狗超时后的 98 个振荡器周期。 在默认状态下， 复位高输出功能位已启用。 ALE/PROG：地址锁存使能（ ALE）是一个输出脉冲锁存地址低字节访问外部存储器。 大连海洋大学毕业设计（论文） 第三章 硬件设计 8 该引脚也是在 闪存 编程脉冲输入（ PROG）编程。 在正常操作中， ALE 是在一个恒定的速率1/6 振荡器的频率发射并可能用于外部定时或定时的目的。 但是，请注意，一个 ALE 脉冲被跳过每次访问外部数据存储器。 如果需要，可以禁止 ALE 操作通过设置位 0 SFR 位置 8EH。 随着位设置， ALE 是活跃仅在 MOVX 或 MOVC 指令。 否则，该引脚微弱拉高。 设置的 ALE 禁止位微控制器有没有效果，如果是在外部执行模式。 /PSEN： 片外程序存储器的选通，当单片机需要从片外 ROM 读取内容时，此段将输出低电平，已控制片外 ROM 进行输出。 /EA/VPP： 外部访问启用。 EA必须绑到 GND 为了使设备来代码从 0000H 开始上升到FFFFH 的外部程序存储器位置。 但是请注意，如果锁定位 1编程， EA 将在内部上 锁存应绑 VCC 内部程序执行。 该引脚还收到 12伏的编程使能在闪存编程电压（ VPP）。 XTAL1输入到反相振荡放大器和输入到内部时钟工作电路。 XTAL2从反相振荡放大器的输出 振荡器特性 : XTAL1和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 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 要通过一个二分频 触发器 ，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 单片机管脚图 图 管脚图 单片机的中断与复位 大连海洋大学毕业设计（论文） 第三章 硬件设计 9 中断的概念 当 CPU 正在处理一个事件，当事件发生时，外面快的 CPU 来处理请求，使 CPU 暂停当前的工作，转去处理事件。 中断服务处理了事件，然后再返回到原来的地方继续中止原来的工作，这样的过程被称为一个中断。 89C51 的中断系统 AT89S51 总共有 5 个中断向量：两个外 部中断（ INT0 和 INT1），两个定时器中断（定时器 0 和 1），和串口中断。 这些中断源可以单独启用或禁用通过设置或清除位在特殊功能寄存器 IE。 IE 浏览器中还包含了一个全局禁止位，例如 EA，禁用所有中断一次。 请注意， 和 位的位置是未实现的。 用户软件不应该写 1s 这些位的位置，因为他们可能会在未来 AT89 产品中使用。 定时器 0 和定时器 1 旗帜， TF0 和 TF1，定于 S5P2 其中定时器周期溢出。 的值在下一个周期中的电路，然后由调查。 （ 1） 内部中断源： TF1：当 T1 计数产生溢出时，由硬件置位 TF1， 定时器 T1 的溢出中断标记 ,。 当 CPU响应中断后，再由硬件将 TF1 清 0。 TF0：与 TF1 类似。 TI、 RI：串行口发送、接收中断。 （ 2） 中断源： 外部中断请求源：即外中断 0 和 1， 通过 INT0、 INT1 单片机上有两个引脚 的 经由外部引脚引入的也就是 、 这两个引脚。 外部中断与内部 TCON 中有四位 有关。 IT1： INT1 触发方式控制位， IT1=0， INT1 为低电平触发， IT1=1， INT1 为负跳变触发。 IE1： INT1 中断请求标志位。 当有外部的中断请求时，这位就会 由 0 跳变成 1，在 CPU响应中断后，由硬件 将 IE1 清 0。 IT0、 IE0 的用途和 IT IE1 相同。 （ 3） 中断寄存器 IE 中断的允许或禁止是由片内可进行位寻址的 8 位中断允许寄存器 IE 来控 制的。 有 EX0 EX1 ES ET0 ET1 EA 等 其中 EA 是总开关，如果它等于 0，则所有中断都不允许。 ES－串行口中断允许 ET0－定时器 0 中断允许， EX0－外中断 0 中断允许。 ET1－定时器 1 中断允许， EX1－外中断 1 中断允许。 (4)中断服务入口与自然优先级 外中断 0： 0003H； 定时器 0： 000BH； 外中断 1： 0013H； 定时器 1： 001BH 串口 ： 0023H 器有限及顺序为由高到低。 通过 IP 来确定优先级的高低 ， 若对应的中断为低优先级则将 IP 设置为 0， 同理若是高优先级则将 IP 设置为 1。 大连海洋大学毕业设计（论文） 第三章 硬件设计 10 单片机复位电路 将单片机初始化为 OOOOH，是执行新程序的必要条件，此操作叫做单片机的复位。 当程序运行 出现 bug 或 由于某些 操作 失误 系统处于 崩溃 时 ，对单片机进行复位可以解决此类问题。 在本次的设计中必须对单片机复位，再继续进行设计。 每次要使用单片机时都要对其进行复位初始化。 复位是第一步也是最重要的一步，其目的是使单片机和处于一个稳定的状态。 单片机要想通过复位必须结合其 外部复位电路来完成，而只靠自己本身无法完成，通过电复位和按键复位才可以有效完成复位。 我们在设计单片机复位时，有不同的选择，而上电复位可以利用电容器的充放电来实现，是我们选择的首要方式 ,上电复位利用电容器的充电实现。 一般来说电容参数为：电容值为 1uF，晶振为 12MHZ。 图中给出了复位电路参数。 上电要求接通电源后，单片机实现自动复位操作。 通过 RST 的高电平保持一段时间，使得单片机复位，上电瞬间 RST 引脚获得高电平，随着电容的充电， RST 引脚的高电平将逐渐下降。 同时单片机的的个别引脚信号同时也受到了复位操作的 影响同时一些寄存器也受复位影响。 单片机复位时工作正确的第一步，也是最重要的一步，采用按键电平复位方式，虽然简单但是必不可少，同样对于以后的实验也要首先对单片机进行复位。 气体传感器模块 随着我国燃气的巨大发展及西气东输工程的持续进行，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。 但每年都有关于由于可燃性气体泄漏而造成的生产生活夫人安全问题，造成了巨大的人员伤亡与财产损失。 一氧化碳（ CO）化学性质稳定，常态下和空气没有区别，且没有气味，密度较空气要轻，单位体积下溶于水的量有限。 当含碳元素不完全燃烧时，可产生大量一氧 化碳，高浓度一氧化碳对人体有巨大危害，或即使长时间吸收较低浓度的一氧化碳，也有一定几率造成急性中毒。 氧分子和血红蛋白的结合能力是一氧化碳与血红蛋白结合能力超过的 倍之间，当 CO 与血红蛋白结合形成的碳氧血红蛋白含量达到 5%时，就会对人体产生慢性损害，吸入一定量的一氧化碳会导致昏迷，严重者会死亡。 当一氧化碳进入人体，最终到达血液循环系统后，就会大量取代氧分子而与血红蛋白相结合。 若是 CO 中毒严重，轻者于康复过程中可能会发生视觉听觉功能失调、丧失记忆等病症或引起视觉及神经上的问题，严重者会导致大 脑皮层受损甚至发生死亡。 甚至，因室内可燃性气体浓度过高而造成的爆炸不能忽视的，气体检测器则是重中之重。 所谓气体检测器是一种装置，检测各种气体的存在下在一个区域内，通常作为安全设备的重要组成以及这种类型的设备是用于检测气体的泄漏和接口与控制系统的处理，以便可以自动关闭。 气体检测仪可以在发生泄漏的地方运营商敲响了警钟，让他们有机会离开该地区。 这种类型的设备是很重要的，因为有许多气体，可能是有害的有机生活，如人或动物。 气体探测器，可用于探测可燃，易燃和有毒气体，和氧气耗尽。 这种类型的设备被广泛使用在工业 中可以找到的各种地点，如石油钻井平台，监视制造过程的和正在出现的技术，例如光电它们也可用于消防。 气体探测器通常是电池供电。 他们传送的声音和可视信号，如报警和闪烁的灯光，检测到危险水平时，燃气蒸汽通过一系列的警告。 作为探测器测量的气体浓度，该传感器响应校大连海洋大学毕业设计（论文） 第三章 硬件设计 11 准气体，作为参考点或零点规模。 由于传感器的检测超过预先设定的报警级别，报警或信号将被激活。 作为单位，气体探测器作为便携式或固定设备。 最初，产生检测器检测到一个单一的气体，但现代的单元可检测一些有毒或可燃气体，或者这两种类型的组合。 支持欧洲共同体称为 MINIGAS 协调的项目，该项目由芬兰 VTT 技术研究中心的研究。 该研究项目旨在开发新型基于光子气体传感器，并支持创建较小的仪器具有同等或更高的速度和灵敏度比传统的实验室级气体探测器。 气体传感器 可以分为气体检测器，气体检测器是两种主要类型：便携设备和固定式气体检测器的操作机构（半导体，氧化，催化，红外等）。 第一个是用来监视人员周围的气氛，并在衣物上，或在皮带 /线束被穿戴。 气体探测器的第二个不同的是固定型的，它可用于检测一个或多个气体类型。 固定式探测器通常安装在靠近过程领域的工厂或控制室。 一般来说，它们 都安装上固定式钢结构温和的和电缆连接到 SCADA 系统进行持续监督和跳闸连锁紧急情况下可以激活的探测器。 较新的气体分析仪可以向上突破的分量信号，在复杂的气体中，同时确定了几个气体。 燃气报警器可分为民用可燃气体报警器、复合型可燃性气体报警器、有毒有害气体报警器三大系列产品 [6]。 (1)居民家庭用的燃气报警器一般为民用可燃气体报警器 ,一般安装在厨房煤气管道上，遇燃气泄漏到一定量时，报警器有数字显示或同时伴声光报警，同时联动其它外部设备 ,有的报警器在报警时可自动关闭燃气阀门，以防燃气继续泄漏；有的报警器则可自动 开启风扇，把燃气赶出室外 [6]。 (2)复合型可燃性气体报警器及有毒有害气体报警器工业用可燃性气体报警器及有毒有害气体报警器的区别只是存在于检测探头，而在原理和应用中都很相近，根据检测环境的不同可将工业用燃气报警器及有毒气体报警器，分为探测器、控制器和检漏仪 [7]。 任何一个完整的气体传感器都必须具备以下条件： 稳定性 稳定性是在整个工作时间的传感器的响应取决于零点漂移间隔漂移的基本稳定，并且能选择性地检测某种单一气体，而对共存的其它气体不响应或低响应。 好在没有目标气体传感器的输 出变化的响应在整个工作时间则成为零点漂移。 在理想的情况下，在连续运行条件下的传感器，每个零点漂移小于 10％。 对检测信号响应速度快，重复性高的情况下也要使其零点漂移稳定，且长期工作稳定性好。 选择性 选择性亦称为交叉灵敏度，在对于多种气体检测的过程中是十分重要的。 可确定由所述传感器测量的响应，这等同于一定浓度的目标气体所产生的传感器的响应产生的干扰气体的浓度。 交叉灵敏度降低了测量的可重复性和可靠性，较高的灵敏度，和一定的稳定性，对于商用气体传感器是必不可少的条件。 生物学，化学是传感器的主要设 计参考依据，而其灵敏度主要由所使用的技术所决定的。 传感器结构是指传感器的输出变化量与所测得的输入的变化的比率。 对被测气体具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的气体浓度。 首先要考虑的是选择一个确定的方法，检测大连海洋大学毕业设计（论文） 第三章 硬件设计 12 目标气体的爆炸下限的百分比或阀限制有足够的灵敏度。 耐腐蚀性 耐腐蚀性对于传感器的使用寿命有着重要意义，众所周知，许多待检测的气体有很强的腐蚀性，若耐腐蚀的能力不强这会造成探针老化，当气体浓度非常大的时候，严重影响传感器的使用寿命。 探头应能够承受所需的气体体积分数为 10~20 倍，在自然工作时， 气体传感器的零点漂移是要越小越好。 气体传感器的灵敏度，选择性和稳定性，是根据本身的材料所确定的，以确定选择合适的材料。 同时新材料发展的特性，使传感器处于最佳工作状态。 再者就是要求使用寿命长；制造成本低，使用与维护方便。 气体报警器的实现，与不同传感器之间的选择是很重要的，是该系统的重要组成部分，它的性能反映瓦斯监测系统的精度和范围。 易燃气体的危险，爆炸下限的值越小，爆炸极限，爆炸下限和上限之间的范围内，更危险。 有许多可燃气体也具有一定的毒性。 其中 CO 的气体毒性是对人体有非常大的伤害的， 见下表 1。 表 1 CO 对人体的有害程度 空气中一氧化碳的浓度 吸入时间和中毒症状 200ppm 23小时前头部轻度头痛 400ppm 12前头痛恶心 800ppm 45 分钟头晕眼花 2小时精神失 1600ppm 20分钟头晕、头痛眼花 2 小时死亡 3200ppm 510 分钟头晕、头痛、眼花 30 分钟死亡 6400ppm 12分钟头晕、头痛、眼花 1015分钟死亡 12800ppm 1。