可燃?xì)怏w檢測(cè)裝置論文講解

1、 摘要隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)成為安全方面的有力手段，許許多多安全方面的電子產(chǎn)品，是人們的生活的得力助手。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)建了一個(gè)可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器。當(dāng)環(huán)境中可燃?xì)怏w泄露時(shí)，當(dāng)氣體報(bào)警器檢測(cè)到可燃?xì)怏w濃度達(dá)到報(bào)警器設(shè)置的臨界點(diǎn)時(shí)，可燃?xì)怏w報(bào)警器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以提醒工作人員采取安全措施。本文首先簡(jiǎn)要介紹了設(shè)計(jì)可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器的主要方式以及單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)；然后詳細(xì)介紹了可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器的設(shè)計(jì)流程，以及硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并給出了硬件電路的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，包括各部分電路的走向、芯片的選擇以及方案的可行性分析等。本次設(shè)計(jì)采用MQ-4氣體傳感器作為

2、可燃?xì)怏w的信號(hào)采集工具，采集到的模擬電壓量經(jīng)過STC90C54AD單片機(jī)內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器為數(shù)字信號(hào)。單片機(jī)采集到的數(shù)字信號(hào)后經(jīng)過計(jì)算，如果可燃?xì)怏w濃度達(dá)到報(bào)警器設(shè)置的臨界點(diǎn)時(shí)單片機(jī)將蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在無(wú)可燃?xì)怏w的情況下，發(fā)生未知的危險(xiǎn)，報(bào)警器可以人為的控制按鍵發(fā)出報(bào)警信號(hào)提醒人們。關(guān)鍵詞MQ-4傳感器；STC90C54AD單片機(jī)；數(shù)碼管顯示；按鍵第一章功能要求及方案論證1.1選擇器件按系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用市場(chǎng)上很普遍的51單片機(jī)而且內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，A/D轉(zhuǎn)換速度完全可以達(dá)到本次設(shè)計(jì)的要求，顯示部分由LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，價(jià)格便宜，顯示醒目。1.2系統(tǒng)原理及基本框

3、圖根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求本次設(shè)計(jì)采用STC89C54AD單片機(jī)機(jī)內(nèi)部自帶模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易的可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，顯示部分由數(shù)碼管進(jìn)行顯示可燃?xì)怏w的濃度級(jí)別。該電路通過MQ-4傳感器檢測(cè)可燃?xì)怏w并發(fā)出0-5V的電壓信號(hào)并輸入到單片機(jī)內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器采樣模擬量電壓，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過單片機(jī)處理后進(jìn)行顯示。STC89C54AD單片機(jī)負(fù)責(zé)采樣傳感器的模擬信號(hào)和把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示，顯示可燃?xì)怏w濃度值。本系統(tǒng)有單片機(jī)最小系統(tǒng)及電源、數(shù)碼顯示、按鍵、可燃?xì)怏w檢測(cè)、報(bào)警電路組成?；驹砣鐖D1-1所示：STC90C54ADMQ-4傳感器LE

4、D顯示器按鍵上電復(fù)位報(bào)警電路USB供電圖1-1系統(tǒng)基本方框圖第二章主要元件介紹2.1STC90C54AD單片機(jī)2.1.1概述STC90C54AD單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的八位單片機(jī)。完全兼容STC89C51單片機(jī)的多有功能,STC90C54AD比STC89C51多了一個(gè)內(nèi)部集成的A/D模擬信號(hào)采集功能。在這一塊芯片上集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)主要部分。其中主要有CPU,存儲(chǔ)器，可編程I/O口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行口等，各部分通過內(nèi)部總線連接。STC90C54AD是一種帶16K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemo

5、ry)的低電壓，高性能COMOS8的微處理器。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。2.1.2引腳介紹和最小系統(tǒng)STC90C54AD芯片為40引腳雙列直插式封裝，其引腳排列如圖2-1-1所示。在40條引腳中，有2條用于電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制引腳，其它為I/O引腳。（T2）P1.0E12401Vcc（T2EK）F1.1L239FQ.O/kDOPl.233SP0.1/AELPl.3437P0.2/AE2Pl.4E5361P0.3/A.H3Pl.5L635JPQ.4/AD4Fl.6L734FQ.5/AD5Pl.7S33p

6、o.e/AreRESETE922P0.7/07RKD/P3.0E10311EA/VdpTKD/P3.1L1130ALE/PROtINT0/F3.2L1229fseSI1IT1/P3.3L1328P2.7/AD15T0/P3.41427P2.6/AE14T1/P3.51526P2.5/AE136L1&25P2.4/AD12M/F3.7L1724F2.3/ADUXTAL2LIS23F2.2/AD10XTAL1E19221P2.1/09PDIPVssE20211P2.0/kE8圖2-1-1STC90C54AD的引腳圖1、電源引腳Vss和VccVss(20)：接地；Vcc(40)：正常操作時(shí)接+5V電

7、源。2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)，XTAL1和XTAL2分別接在外接晶體兩端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘方式時(shí)，XTAL1接地，XTAL2接外來(lái)振蕩信號(hào)。3、控制引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/VppRST/VPD:當(dāng)晶體振蕩器正常運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)二個(gè)機(jī)器周期以上的高電平使單片機(jī)復(fù)位。Vcc掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)。當(dāng)Vcc下降到低于規(guī)定的電壓，而VPD在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，VPD接向內(nèi)部RAM提供備用電源。ALE/PROG(30):當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，由P2口送出地址的高8位，P0口送出地址的低8位，數(shù)據(jù)也是通過P0口傳送

8、。作為P0口某時(shí)送出的信息到底是低8位地址還是傳送的數(shù)據(jù)，需要有一信號(hào)同步的進(jìn)行分別。當(dāng)ALE信號(hào)(允許地址鎖存)為高電平(有效)，P0口送出低8位地址，通過ALE信號(hào)鎖存低8位地址。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6，因此可以做對(duì)外輸出的時(shí)鐘。對(duì)于有程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)在對(duì)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。PESN(29)：程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。51單片機(jī)可以外接程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它們的地址可以是重合的。51單片機(jī)時(shí)通過相應(yīng)的控制信號(hào)來(lái)區(qū)別到底是P2口和P0口送出的是程序存儲(chǔ)器還是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。從外部

9、程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，此時(shí)地址總線上送出地址程序存儲(chǔ)器地址；如果訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是靠RD及WR信號(hào)控制的，PSEN同樣可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL輸入。EA/Vpp（31）：當(dāng)EA保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（4KB）,但當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過OFFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器（從0000H開始），不管單片機(jī)內(nèi)部是否有程序存儲(chǔ)器。對(duì)于內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)在對(duì)內(nèi)部程序新學(xué)期編程期間，此引腳用于施加21V的編程電源（Vpp）。4、輸入輸出引腳

10、P0.0-P0.7：P0口時(shí)一個(gè)漏極開路型標(biāo)準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)切換的地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線，在訪問外部設(shè)備期間使用內(nèi)部的上拉電阻。在對(duì)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，它接收指令字節(jié)，而在驗(yàn)證內(nèi)部程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證內(nèi)部程序時(shí)，要求外接上拉電阻。P1.0-P1.7：P1口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O接口。在內(nèi)部程序存儲(chǔ)器編程和驗(yàn)證時(shí)，它接收8位地址。P2.0-P2.7：P2口時(shí)一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O接口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高8位地址。在對(duì)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器編程和驗(yàn)證期間，它接收高8位地址。P3.0-P3.7：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O

11、接口。在51單片機(jī)中，這8個(gè)引腳還兼有第二功能，這些功能見圖2-1-2.端口線第二功能P3.0RXD串行輸入P3.1TXD串行輸出P3.2INT0外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4T0定時(shí)器0外部輸入P3.5T1定時(shí)器1外部輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào)P3.7ED外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)圖2-1-2P3口的第二功能第二功能在單片機(jī)與外部設(shè)備接口方面具有非常重要的作用。單片機(jī)的最小系統(tǒng)由AT89S51、6M晶振、兩個(gè)20p電容、10K電阻、復(fù)位開關(guān)組成。如圖2-1-3所示：；XTAL1POPlP289S51圖2-1-3STC90C54AD的最小系統(tǒng)圖中電容器Cl和C2其穩(wěn)定

12、振蕩頻率、快速起振的作用，起電容值一般在15-30pF本次設(shè)計(jì)采用22pF電容。晶振頻率的典型值位12MHz,采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)際電路中使用比較多，本次設(shè)計(jì)采用12M晶體振蕩器。上電復(fù)位時(shí)利用RC充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按鍵復(fù)位又分為：按鍵電平復(fù)位，相當(dāng)于RST端通過電阻接高電平；按鍵脈沖復(fù)位，利用RC微分電路產(chǎn)生正脈沖。2.1.3定時(shí)器描述STC90C54AD單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器1(to)、定時(shí)器2(T1)、和定時(shí)器3(T2)它們都有定時(shí)或?qū)ν獠渴录?jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件檢測(cè)和計(jì)數(shù)等場(chǎng)合。定時(shí)器T0和T1兩個(gè)1

13、6位定時(shí)器實(shí)際上都是16位加1計(jì)數(shù)器。T0實(shí)際是由兩個(gè)8位專用寄存器TH0(8CH)和TL0(8AH)組成，T1是由TH1(8DH)和TL1(8BH)組成。每個(gè)定時(shí)器都可由軟件設(shè)置為定時(shí)工作方式或計(jì)數(shù)工作方式及其他靈活多樣的可控功能方式。這些都是由專用寄存器TMOD設(shè)置和TCON控制。在89S52單片機(jī)中，增加了一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2。T2和T0和T1有類似的功能即可以做定時(shí)器或計(jì)數(shù)器使用，同時(shí)還增加了捕捉等新的功能。它的功能比其它兩個(gè)定時(shí)器更強(qiáng)，使用也較復(fù)雜。在特殊功能寄存器組中有6個(gè)與T2有關(guān)的積存器，它們分別是：控制寄存器T2C0M、方式控制寄存器T2M0D、捕捉寄存器RCAP2L和

14、RCAP2H、定時(shí)/計(jì)數(shù)器TL2、TH2。它們?cè)谄瑑?nèi)存儲(chǔ)器中的地址依次從C8H至CDH。設(shè)置為定時(shí)方式時(shí)，定時(shí)器記數(shù)片內(nèi)震蕩器輸出經(jīng)12分頻后的脈沖（機(jī)器周期信號(hào)）。即每個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)器（TO或T1）的數(shù)值增加1直至計(jì)滿溢出。當(dāng)采用12MHZ晶體時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1US，計(jì)數(shù)頻率為1MHZ。設(shè)置為計(jì)數(shù)方式時(shí)，通過引腳TO（P3。4）和T1（P3。5）對(duì)外部脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入脈沖信號(hào)產(chǎn)生由1至0的下降沿時(shí)，定時(shí)器的值增加1。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣TO和T1腳的輸入電平，若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1,下一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0,則計(jì)數(shù)器加1。此后的機(jī)器周期53P1期間，新的數(shù)值裝入計(jì)數(shù)器

15、。所以，檢測(cè)一個(gè)1至0的跳變需要二個(gè)機(jī)器周期，故最高計(jì)數(shù)頻率為震蕩頻率的1/24。雖然對(duì)輸入信號(hào)的占空比無(wú)特殊要求，但為了確保某個(gè)電平在變化之前至少被采樣一次。要求電平保持時(shí)間至少是一個(gè)完整的機(jī)器周期。2.2STC90C54AD單片機(jī)內(nèi)部A/D模塊介紹2.2.1A/D轉(zhuǎn)換介紹STC9C54AD單片機(jī)自帶A/D轉(zhuǎn)換器介紹：STC9C54AD在P1口，有10位精度的高速A/D轉(zhuǎn)換器,P1.7-P1.0共8路電壓輸入型，可做按鍵掃描電池電壓檢測(cè)，頻譜檢測(cè)等。89個(gè)時(shí)鐘可完成一次轉(zhuǎn)換,如表1所示：表1A/D轉(zhuǎn)換器AddName765432101_ADC_EN97h允許P1.x成為ADC_ADC_P1A

16、DC_P15ADC_P1ADC_P1ADC_P1ADC_P1ADC_P1A/D口P17643210QC_CONT05hA/D轉(zhuǎn)換控制-ADC_SPADC_SPEADC_FLADC_STCHS2CHS1CHS0寄存器EED1ED0AGARTlDC_DATAC6hA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果-寄存器高8位DC_L0W2C7hA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器低2位P1_ADC_EN特殊功能寄存器：Pl.x作為A/D轉(zhuǎn)換輸入通道來(lái)用允許特殊功能寄存器相應(yīng)位為“1”時(shí)，對(duì)應(yīng)的Pl.x口作為A/D轉(zhuǎn)換使用,內(nèi)部上拉電阻自動(dòng)斷開。ADC_CONTR特殊功能寄存器：A/D轉(zhuǎn)換控制特殊功能寄存器。CHS2/CHS1/CHSO：模擬輸入通

17、道選擇，CHS2/CHS1/CHSO。CHS2CHS1CHS0模擬輸入通道選擇000選擇P1.0作為A/D輸入來(lái)用001選擇P1.1作為A/D輸入來(lái)用010選擇P1.2作為A/D輸入來(lái)用011選擇P1.3作為A/D輸入來(lái)用100選擇P1.4作為A/D輸入來(lái)用101選擇P1.5作為A/D輸入來(lái)用110選擇P1.6作為A/D輸入來(lái)用111選擇P1.7作為A/D輸入來(lái)用ADC_SPEED1/ADC_SPEED0：ADC轉(zhuǎn)換速度控制位ADC_SPEED1：ADC_SPEEDO=0,0完成1次A/D轉(zhuǎn)換需要89個(gè)時(shí)鐘（如果要取10位轉(zhuǎn)換結(jié)果，建議不要選擇最快轉(zhuǎn)換速度）ADC_SPEED1:ADC_SPE

18、EDO=0,1完成1次A/D轉(zhuǎn)換需要178個(gè)時(shí)鐘ADC_SPEED1:ADC_SPEEDO=1,0完成1次A/D轉(zhuǎn)換需要356個(gè)時(shí)鐘ADC_SPEED1:ADC_SPEED0=1,1完成1次A/D轉(zhuǎn)換需要534個(gè)時(shí)鐘模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算公式如下：如果要取8位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果：(ADC_DATA7:0)=256xVin/Vcc如果要取10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果：(ADC_DATA7:0,ADC_LOW21:0)=1024xVin/Vcc。Vin為模擬輸入通道輸入電壓，Vcc為單片機(jī)實(shí)際工作電壓，用單片機(jī)工作電壓作為模擬參考電壓。ADC_START：模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)啟動(dòng)控制位，設(shè)置為“1”時(shí)，開

19、始轉(zhuǎn)換ADC_FLAG：模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，ADC_FLAG=1。ADC_DATA特殊功能寄存器：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果特殊功能寄存器2.2.2A/D轉(zhuǎn)換的性能參數(shù)1、轉(zhuǎn)換精度通常用A/D轉(zhuǎn)換的最低有效位表示(LSB)2、轉(zhuǎn)換率完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間的倒數(shù)。如完成一次A/D需要lOOuS,則轉(zhuǎn)換率為10KHZ.3、分辨率對(duì)一個(gè)n位的A/D,分辨率為2n位2.2.3A/D轉(zhuǎn)換的方法和原理1、計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換2、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換前兩種速度慢,但是精度高。3、次逼近式A/D轉(zhuǎn)換2.3MQ-4傳感器MQ-4氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫（SnO?）

20、。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ-4氣體傳感器對(duì)液化氣、甲烷、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。MQ-4氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖2-3-1所示（結(jié)構(gòu)A或B）,由微型A12O3陶瓷管、SnO2敏感層,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流?；倦娐啡?/p>

21、圖2-3-2。B-BB部件材料1氣體敏感層二氧化錫2電極金（Au）3測(cè)量電極引線鉑（Pt）4加熱器鎳鉻合金（Ni-Cr）5陶瓷管三氧化二鋁6防爆網(wǎng)100目雙層不銹鋼（SUB316）7卡環(huán)鍍鎳銅材（Ni-Cu）8基座膠木或尼龍H109針狀管腳鍍鎳銅材（Ni-Cu） 圖2-3-1結(jié)構(gòu)和外形HE-B圖2-3-2MQ-4基本電路2.4數(shù)碼管LED數(shù)碼管分共陽(yáng)極與共陰極兩種，其工作特點(diǎn)是，當(dāng)筆段電極接低電平，公共陽(yáng)極接高電平時(shí)，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極（負(fù)極）短接后作為公共陰極。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平、端接低電平時(shí)，才能發(fā)光。LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的

22、PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)導(dǎo)通時(shí)，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向?qū)ㄖ?，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當(dāng)電壓超過開啟電壓時(shí)，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此，LED數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度L（單位是cd/m2）與正向電流IF有關(guān)，用公式表示：L=KIF即亮度與正向電流成正比。LED的正向電壓U,則與正向電流以及管芯材料有關(guān)。使用LED數(shù)碼管時(shí)，工作電流一般選10mA左右/段，既保證亮度適中，又不會(huì)損壞器件。COMdcfgdp圖2-4-1位數(shù)碼管的原理圖PIO=112P123DPY己f/T本實(shí)驗(yàn)的顯示模塊主要由一個(gè)4位一體的7段LED數(shù)碼管（SM

23、410564）構(gòu)成，用于顯示測(cè)量到的電壓值。它是一個(gè)共陽(yáng)極的數(shù)碼管，每一位數(shù)碼管的原理圖如圖2-4-1所示。每一位數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收STC89C52的P1口產(chǎn)生的顯示段碼。1,2，3,4引腳端為其位選端，用于接收STC89C52的P3口產(chǎn)生的位選碼。圖2-5-2分別為其實(shí)物圖和引腳圖。67土P16DPT7-SEGDP圖2-4-2數(shù)碼管的實(shí)物圖和引腳圖第三章電路各部分介紹3.1可燃?xì)怏w信號(hào)采集部分在本設(shè)計(jì)中，采用MQ-4傳感器作為信號(hào)采集器件，器件的1、3、4腳連接電源的正極（+5V）,2、5、6腳連接地。采集到的信號(hào)通過1k歐姆電阻后送到ADC

24、0804的模擬輸入端，R14用來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的大小。具體電路連接如圖3-1-1所示：圖3-1-1信號(hào)采集部分3.2顯示部分顯示模塊采用共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示。單片機(jī)P2口控制LED數(shù)碼管顯示。位選用PO口來(lái)控制。具體電路連接方式如圖3-2-1所示：rTCHCHAK圖3-2-1數(shù)碼管顯示部分3.3A/D轉(zhuǎn)換部分由MQ-4傳感器采集到的電壓信號(hào)接單片機(jī)P1.0。具體電路連接方式如圖3-3-1所示：圖3-3-1A/D轉(zhuǎn)換部分3.4報(bào)警顯示部分采集到的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)計(jì)算后如果可燃?xì)怏w濃度達(dá)到報(bào)警器設(shè)置的臨界點(diǎn)時(shí)，單片機(jī)將控制蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)LED亮。LED的正極接電源正極（+5V）,負(fù)極接1K歐姆電阻后

25、接單片機(jī)P2.0端。蜂鳴器采用NPN9013三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，三極管集電極接電源正極（+5V），基極接4.7k歐姆電阻后接P2.1端，發(fā)射極接蜂鳴器，通過蜂鳴器后接地。具體電路連接方式如圖3-4-1所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)接+5V電源；晶體振蕩器頻率為24MHz，晶振的兩個(gè)引腳分別連接在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2端，晶振的兩端再分別連接一個(gè)22pF電容后接地；復(fù)位電路經(jīng)電源正極（+5V）接10uF電容后接10k歐姆電阻接地，單片機(jī)復(fù)位端RST接在電容和電阻之間。本次設(shè)計(jì)電路中加入4個(gè)按鍵，用于人為報(bào)警和設(shè)置報(bào)警的上限值。按鍵分別接單片機(jī)P1.1、P1.2、P1.3、P1.4端。S1是設(shè)置鍵，S2是數(shù)字鍵加

26、，S3是數(shù)字鍵減，當(dāng)按下S4時(shí)蜂鳴器報(bào)警，LED亮；再次按下S4用來(lái)取消報(bào)警。具體電路連接方式如圖3-5-1所示：P1P1P1P1P1P1F1圖3-5-1最小體統(tǒng)及按鍵第四章整體電路134RI11DD1k165I07IR6R7R8R9R5CCQ21KU0Q3NQ4BB“卜AA1716T1ToX1X2gdp98(43勺gfedcba歸二）三=30293938373615343332R21KD11一一空C110uF21a22b23至d25e互f2728VCCPOWERSPEAKERVCC10K10KVCC10K10KVCCR10VCCNPNVCCNPNEA/VP10K10uFVCC22PRESET

27、9RESETWRPSENSTC90C54ADTitleSizeNumberRevisionINT1INTORXDTXDQ1NPNP10/TP11/TP12P13P14P15P16P17Date:File:P(X)P01P02P03P04P05P06P07Q6.NPNQ5NPNP20P21P22P23P24P25P26P274.7KR4VCC，.|IC211_X122PY1丁IL_jiJ_IX23324M21RESETFllfe計(jì)的作品MQ-4甲烷、天然氣傳感器塊；-4甲烷、天然氣傳感器模塊DDB351312=14X119X2181DjLED_圖4-1-1系統(tǒng)整體圖4.3軟件設(shè)計(jì)部分4.3.1軟

28、件設(shè)計(jì)流程圖4.3.2單片機(jī)程序設(shè)計(jì)見附錄。第五章總結(jié)經(jīng)過近一個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)集成電路的使用有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解，要想學(xué)好它要重在實(shí)踐，通過實(shí)踐，我也發(fā)現(xiàn)我的很多不足之處，把所學(xué)習(xí)到的知識(shí)融合到一塊還不是想象中的那么簡(jiǎn)單，其中涉及了單片機(jī)、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、protel99se等學(xué)科知識(shí)，要學(xué)好這門課程還需要更多的努力。通過實(shí)踐的學(xué)習(xí)，使我對(duì)整體的電路設(shè)計(jì)有了一個(gè)更全面的了解，鍛煉了重全局考慮局部的能力。深刻體會(huì)了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，從老師提出設(shè)計(jì)要求到完成設(shè)計(jì)報(bào)告，不斷的完善自己的設(shè)計(jì)和電路。在圖書館查資料到寫出具體的實(shí)施方案、畫出電路圖都要認(rèn)真考慮，尋找最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案

29、。經(jīng)過多次修改最終于實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。參考文獻(xiàn)ISBN7-81077-517-0,李光飛，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)，-1版，-北京，-北京航空航天大學(xué)出版社，2004ISBN7-81077-368-2，馬忠梅，單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，-3版，-北京，-北京航空航天大學(xué)出版社，2003ISBN978-7-5084-4302-7，張道德，單片機(jī)接口技術(shù)：C51版，-1版，-北京，-中國(guó)水利水電出版社，2007ISBN7-900101-08-X，夏路易，電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程protel99se,-1版，-北京，-北京希望電子出版社，2002附錄單片機(jī)程序：/載入頭文件/簡(jiǎn)化變量定義方法/定義全

30、局變量#include#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuintnum,aa,bb,adval;uinttable10=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;/數(shù)組用于數(shù)碼管顯示0-9sbitwr=P30;sbitrd=P3l;sbitcsad二P32;sbitled=P20;sbitbeep二P2l;sbitkeyO二P37;sbitkey1=P3飛；/位定義ADwr腳/位定義ADrd腳/位定義ADcs腳/位定義LED/位定義蜂鳴器/位定義按鍵0/位定義按鍵1voidinit();/子函數(shù)聲明voidstart();/子函數(shù)聲明voidread();/子函數(shù)聲明voiddelay(uintz)/延時(shí)子函數(shù)zmsuintt1,y;/定義局部變量tl.for(t1=z;t10;t1-)for(y=110;y0;y-);voidmai