參考論文-基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w報(bào)警器

單片機(jī)和MQ2可燃?xì)怏w傳感器，系統(tǒng)先將傳感器輸出的信號通過A/D2 31.1可燃性氣特濃度檢測儀的背景 31.2可燃性氣體濃度檢測儀現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 31.3本課題實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 3二、設(shè)計(jì)方案和元器件選擇 4 4 4 52.3、MQ-2傳感器 5 5 6 72.4數(shù)模轉(zhuǎn)換器 7 82.5.11602介紹 8 三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 193化學(xué))、半導(dǎo)體型、氣體色譜分析型、紅外線型、比技術(shù)的家庭可燃?xì)怏w濃度檢測儀在市面上是一個(gè)空缺，我們彌補(bǔ)了這一塊的空只是對結(jié)果進(jìn)行預(yù)警、低報(bào)、高報(bào)三限報(bào)警點(diǎn)設(shè)置。并不適用于家庭，在LCD45P10P30EA/2.3傳感器2.3.1MQ-2的概述6HB0B2.3.3MQ-2的計(jì)算7阻值R與空氣中被測氣體的濃度C的計(jì)算關(guān)系式常數(shù)n:與氣體檢測靈敏度有關(guān)，除了隨傳感器材料和氣體種類不同而變化常數(shù)m:表示隨氣體濃度而變數(shù)的傳感器的靈敏度(也稱作為氣體分離率)。對于可燃性氣體來說，m的值多數(shù)介于1/2至1/3之間。實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的基本方法很多，有計(jì)數(shù)法、逐轉(zhuǎn)換法。由于逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換具有速度，分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，而且包括1個(gè)比較器、一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、1個(gè)逐次逼近寄存器(SAR)和1個(gè)邏輯控制單元。逐次逼近型是將采樣信號和已知電壓不斷進(jìn)行比較，一個(gè)時(shí)鐘周期完成1率是相互牽制的，優(yōu)點(diǎn)是分辨率低于12位時(shí)，價(jià)格較低，采樣速率也很好。STC89C52模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換、輸入輸出電平與816*1,16*2,20*2和40*2行等的模塊。本設(shè)計(jì)采用的液晶顯示器為1602字符型液晶顯示第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。9圖2.101602液晶顯示器尺寸圖每8列對應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯(00FH)=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是表3.21602液晶模塊控制指令表序號指令100000000012光標(biāo)返回000000001*300000001S4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5000001**600001NF冰*700018001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址90110要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11指令1:清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2:光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令6:功能設(shè)置命令DL:高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線N:低電平時(shí)指令8:DDRAM地址設(shè)置。指令10:寫數(shù)據(jù)。指令11:讀數(shù)據(jù)。圖3.12讀操作時(shí)序?qū)懖僮鲿r(shí)序如圖3.13所示：圖3.13寫操作時(shí)序液晶顯示器電路如圖3.14所示：1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD,多出來的2條線是背光電源線vCC(15腳)和地線GND(16腳),其控制原理與14腳的LCD完全一樣，其中：引腳功能說明123影”,使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度)。4RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。5R/W為讀寫信號線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。6EE(或EN)端為使能(enable)端7底4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線0位(最低位)89高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線7位(最高位)(也是busyflag)操作說明00寫入指令寄存器(清除屏等)0110寫入數(shù)據(jù)寄存器(顯示各字型等)11A壓9V以下，最好選用LDO。為了增強(qiáng)模塊電源抗干擾能力(主要抗浪涌，脈沖群，靜電等),不至于在外界環(huán)境比較惡劣的情況下導(dǎo)致模塊供電異常，建議根據(jù)實(shí)際應(yīng)用在外部電源輸入端加一些壓敏電阻、共模電感、TVS管等器件，在VBAT供電芯片輸出端加一些nf、pf級電容，濾除干擾。在電源設(shè)計(jì)中一定要保證不能使VBAT跌落至3.1V以下。因此，VBAT設(shè)計(jì)會(huì)影響整個(gè)模塊的工作穩(wěn)定性，比如常見問題模塊開機(jī)幾秒鐘就關(guān)機(jī)、TCP/IP傳輸數(shù)據(jù)頻繁大數(shù)據(jù)量、信號強(qiáng)度不好的情況，都可能會(huì)產(chǎn)生模塊關(guān)機(jī)或重啟現(xiàn)象。PWRKEY引腳PWRKEY引腳內(nèi)部通過100K電阻上拉到3V電壓，所以客戶設(shè)計(jì)時(shí)候要注意模塊端的電平。為了防止PWRKEY與I0直連導(dǎo)致串電，增強(qiáng)開關(guān)機(jī)可靠性，建議客戶使用如下設(shè)計(jì)，在模塊與MCU的I0間加三極管隔離，注意不要在集電極加上拉：模塊開關(guān)機(jī)時(shí)序如下：對于SIM800、SIM800A、SIM800D模塊，可以通對于SIM800B、SIM800S模塊，可以通過VDD_EXT(下面會(huì)提到改引腳設(shè)計(jì)注意事項(xiàng))引腳判斷模塊是否開關(guān)機(jī)。2.6.2串口部分串口部分：一般ARM系統(tǒng)的串口都不需要上拉的，即便上拉也要上拉到系統(tǒng)內(nèi)部(比如VEXT引腳),模塊串口部分電平2.8V左右，因此客戶可以根據(jù)MCU串口電平進(jìn)行電平匹配，以保證電壓匹配；當(dāng)MCU端和模塊端的電平不匹配時(shí)，建議在MCU和模塊使用levelshifter芯片或者三極管進(jìn)行電平匹配。當(dāng)MCU端和模塊端的電平差別不是很大時(shí)，比如MCU的電平為3V,簡單的設(shè)計(jì)可以直接串接電阻進(jìn)行電平匹配，但這可能會(huì)使MCU端的電流串至模塊，導(dǎo)致模塊開機(jī)不正常。因此在設(shè)計(jì)中串接的電阻值應(yīng)根據(jù)實(shí)際電路調(diào)試得般推薦值為300R.2)DTR引腳置高電平//滿足以上兩個(gè)條件可以進(jìn)入Sleep模式啟硬件流控需要設(shè)置“AT+IFC=2,2“,默認(rèn)0,0_9SIM800C模塊控制操作是通過AT指令控制完成通訊的，所以該系統(tǒng)我們通過單片機(jī)的串口通訊來完成對SIM800C模塊的AT指令操作，將模塊與單片機(jī)的串口通訊連接即可。支持BT功能(需要軟件版本支持)(需要軟件版本支持)說明供電電壓范圍：3.4V-4.4V省電四頻：GSM850、EGSM900、DCS1800、過AT命令來設(shè)置頻段。GSM類型小型移動(dòng)臺發(fā)射功率Class1(1W):DCS1800溫度范圍GPRS數(shù)據(jù)下行傳輸：最大85.6kbpsGPRS數(shù)據(jù)上行傳輸：最大85.6kbps支持通常用于ppp連接的PAP(密碼驗(yàn)證協(xié)議)協(xié)議內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議支持分組廣播控制信道(PBCCH)非結(jié)構(gòu)化補(bǔ)充數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(USSD)支持非結(jié)構(gòu)化補(bǔ)充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)短消息(SMS)SIM卡接口天線接口天線焊盤半速率(ETS06.20)全速率(ETS06.10)增強(qiáng)型全速率(ETS06.50/06.60/06.80)自適應(yīng)多速率(AMR)回音消除噪聲抑制串口和USB接口串口：默認(rèn)支持一路標(biāo)準(zhǔn)的全功能串口可以通過串口發(fā)送AT命令和數(shù)據(jù)打開或者關(guān)閉流控功能支持符合GSM0.710協(xié)議的串口復(fù)用功能軟件升級用于軟件調(diào)試和軟件升級實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)定時(shí)功能軟件升級用USB接口升級軟件)1個(gè)時(shí)隙2個(gè)時(shí)隙功能正常工作降到最低，模塊仍能接收尋呼信息和SMSGSM空閑軟件正常運(yùn)行，模塊已經(jīng)注冊到收數(shù)據(jù)。下模塊的功耗和網(wǎng)絡(luò)及模塊的配置有關(guān)種情況下，功耗取決于網(wǎng)絡(luò)狀況和GPRS配置。TCP或者UDP)。在這種情況下，功耗取決于網(wǎng)絡(luò)狀況，上下行數(shù)據(jù)置關(guān)機(jī)模式可以使用“AT+CPOED=1”命令或使用PERKEY引腳關(guān)機(jī)。在不斷電的情況下，可以使用“AT+CFU卡部分不工作，或者RF部分和SIM部分都不工作，單串口仍可以使用，此時(shí)功耗非常低由可燃性氣體傳感器對待測氣體(液體)進(jìn)行檢測，轉(zhuǎn)換成輸出電壓信號，以單片機(jī)為核心的控制、聲光報(bào)警電路發(fā)送短信以及顯示、排氣電路。測試儀進(jìn)行氣體檢測的基本步驟是單片機(jī)先采集MQ-2傳感器的響應(yīng)信號，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，儲存在數(shù)據(jù)儲存器中，最后單片機(jī)通過特定的算法進(jìn)行氣體濃度的識別，同時(shí)將分析的值與設(shè)定值進(jìn)行對比，對超出設(shè)定值進(jìn)行報(bào)警發(fā)送短信，并且將結(jié)果輸出到LED顯示屏幕上。本系統(tǒng)由煙霧傳感器，單片機(jī)，聲音報(bào)警，GSM短信，排氣扇以及LCD顯示等部分組成，在這次的整體設(shè)計(jì)中詳細(xì)涉及下面幾個(gè)方面，其原理框圖如圖3-1所示：單片機(jī)控制電路系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖單片機(jī)工作的過程中各指令的微操作在時(shí)間上有嚴(yán)格的次序，這種微操作的時(shí)間次序稱作時(shí)序。單片機(jī)的時(shí)鐘信號用來為單片機(jī)芯片內(nèi)部各種微操作提供時(shí)間基準(zhǔn)。STC89C52的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，一種是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式即在單片機(jī)的外部接一個(gè)晶振電路與單片機(jī)里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號。外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號引入到單當(dāng)氣體濃度超過上限值之后，啟動(dòng)風(fēng)扇，減小氣體的濃度。在未報(bào)警的狀態(tài)下風(fēng)扇處于靜止?fàn)顟B(tài)，超過上限之后才會(huì)啟動(dòng)。電路部分如下圖所示：3.2.3按鍵設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中可以通過按鍵調(diào)節(jié)上限值的大小，k2是上限值加，k3是上限值減。上下值的加減是有掉電存儲功能的，設(shè)置的數(shù)值重新上電之后可以保留之前的數(shù)據(jù)。電路部分如下圖所示：K2-采集MQ-2檢測到的數(shù)據(jù)NY按鍵設(shè)置警報(bào)值Y圖3.1.1發(fā)送端主程序流程圖復(fù)位電路時(shí)鐘電路下載程序接口報(bào)警電路報(bào)警電路按鍵5電機(jī)電路#defineuintunsign#defineucharunsigned//風(fēng)扇//----->Uart1AndGSMDefinitionunsignedcharxdataUart1_Buff[50];//串口1緩沖數(shù)組unsignedcharUart1_Count=0;//串口1累加變量unsignedintGSM_Send_Time=0unsignedcharGunsignedcharGSM_Senbyte_write(0x2000,temp_h/25byte_write(0x2001,temp_h%25byte_write(0x2100+q,phone[q}}temp_h=byte_read(0x2000)*256+byte_read(0xphone[q]=byte_read(0x2100+q}//定時(shí)器0,方式1LCD1602_writebyte("N{{}{LCD1602_write(1,0'+temp%}LCD1602_write(1,0'+t}{LCD1602_write(1,0'+teLCD1602_write(1,0'+temp%LCD1602_write(1,0'+t}LCD1602_writebyte("WAR{}{LCD1602_write(1,0'+temp_h%}LCD1602_write(1,0+temp}{LCD1602_write(1,0+tempLCD1602_write(1,0'+temp_h%LCD1602_write(1,0+temp}式，標(biāo)志位的方式--->按鍵松開的時(shí)候，將標(biāo)志位置一，按鍵按下之后，不進(jìn)行延時(shí)消抖而是判斷標(biāo)志位是否為1,如果是1,就說明在你按下之前按鍵是松開的，將標(biāo)志位清零，所要執(zhí)行的操作，下面就算你按鍵是一直按著不松開的，因?yàn)闃?biāo)志位是0,他也不會(huì)再次{if(key1_flag)1//按鍵標(biāo)志為為1if(sec==0)//當(dāng)這個(gè)數(shù)據(jù)為0的時(shí)候說明按鍵一直處于按下的狀態(tài)，也就keyl_flag=1;//按鍵沒有按下的時(shí)候這個(gè)數(shù)據(jù)是2S}{}}}}}}{unsignedcharG_Tab[20]if(Quest_flag==1)//開始查詢GSM狀態(tài)//此時(shí)還沒有初始化完成，首先，先初始化，發(fā)AT,能夠響應(yīng)上，關(guān)回顯，設(shè)置短信處理方式{case0:UartData_Byte("AT\r\n");break;case2:UartData_Byte("AT+CNMI=3,2,2,0,1\r\n");break;//case4:UartData_Byte("AT+COPS?\r\n");break;//查case5:Quest_flag=0;GSM_Num=}{if(GSM_Send_Num==0)//Num是短信編號，就是發(fā)送哪條短信，這個(gè)是返回SetEnd的case0:UartData_Byte("AT+UartData_Byte("\"\rbreak;//AT+CMGS="133438517case2:UartData_Byte("Setcase4:GSM_Num=0;GSM_Send=0;break;case0:UartData_Bytecase2:UartData_Byte("0011000D9168");UartData_Byte("0008A91A");//末尾兩位數(shù)是發(fā)送的短信長度，每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)(18個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)16進(jìn)制為12)UartData_Byte("67095BB36C144F536D535EA68FC79AD8FFOC8BF76CE8610FFF01");//有害氣體濃度過高，請注意!case3:G_Tab[0]=0UartlData(G_Tab[0]);break;}}}}{if(Send_flag==1)1/短信發(fā)送的標(biāo)志位為1if(GSM_Send==0&&GSM_Num==0)//在綁定手機(jī)的狀態(tài)下觸發(fā)報(bào)警會(huì)導(dǎo)致發(fā)送綁定成功的}if(flag)1/短信的標(biāo)志位flag=0;1/保證在報(bào)警狀態(tài)下短信只發(fā)送一條{}//液晶1602初始化Value+=A_D();//將得到的AD值進(jìn)行累加}temp=temp*0.5+(Value/80)*0.5;/累加之后的AD值在經(jīng)過均值處理會(huì)得到一個(gè)//濃度值各取百分之50都是為了保證數(shù)據(jù)的}if(GSM_Send_Time==0)GS{TH0=0x3c;//定時(shí)器定時(shí)50msif(GSM_Send_Time!=0)GSM_Seif(ms%10==0)//每500ms執(zhí)行一次if(ms%20==0)//每秒執(zhí)行一次{if(sec!=0)sec--;1/數(shù)據(jù)每秒減一}Uart1_Buff[Uart1_Count]=SUart1_Count=(Uart1_Count+1Uart1_Buff[Uart1_Countif(GSM_Num==0||GSM_Num==1||GSM_Num==21|IGSM_Num==3)//這里都是返{if(Uart1_Count>=4&&Uart1_Buff[Uart1_Count-1]==\n'&&Uart1_Buff[Uart1_CoUart1_Buff[Uart1_Count-3]=='K'&&Uart1_Buff[Uart1_Count-4]}elseif(GSM_Num==4)//+COPS:0,0,"CHINAMOBILE"{if(Uart1_Count>=25&&Uart1_Buff[Uart1_Count-1]