基于51单片机煤气浓度检测及报警系统的设计-(3)

2018-11-30 18:01

图3-6 MQ-2型元件通电时间特性曲线

如图3-6可看出,通电后60到90秒,元件即进入稳定待测状态。MQ-2的特点如下:

⑴ 广泛的探测范围 ⑵ 高灵敏度/快速响应恢复

⑶ 优异的稳定性/长寿命 ⑷ 简单的驱动电路 3.2.2 ADC0809介绍

ADC0809芯片共有28个引脚,并且采用双列直插式封装,如图所示。下面对各引脚功能进行说明。

IN0~IN7:8路模拟量输入端,在该课题中,我们只选用一路,即IN0。 D0~D7:8位数字量输出端,分别与单片机的P1^0~P1^7所连。 ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路,而我们选用的是IN0,则这三位地址输入线全部接地。

ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效,与单片机的P3^3引脚相连接。 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),与单片机的P3^3引脚相连接。

EOC: 数模转换结束信号,输出,当数模转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平),与单片机的P3^6引脚相连接。

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,与单片机的P3^2引脚相连接。

CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ,与单片机的CLK引脚相连接。

REF(+)、REF(-):基准电压。

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Vcc:5V电源。 GND:地。

首先输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。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。

只要一旦确定转换完成,即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时,OE信号即有效,把转换数据送上数据总线,供单片机接受。

图3-7 ADC0809引脚图

3.3 液晶显示电路设计

LCD1602A 是一种常见的工业字符型液晶,能同时显示32个字符。(16列2行)。在日常生活中,液晶显示器对我们是非常常见的。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点:

由于液晶显示器每个点在收到信号后就始终保持那种色彩和亮度,稳定发光,而无需像阴极射线管显示器那样需要不断刷新新亮点。所以,液晶显示器画质好,不会闪烁。

液晶显示器是数字式的,和单片机系统的接口更加简单可靠,操作更加方便。 液晶显示器应用显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的,在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。

相对而言,液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上,因而

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耗电量比其它显示器要少得多。 (1)引脚说明 第1脚:VSS接地。 第2脚:VDD接+5V电源。

第3脚:液晶显示器对比度调节端。 第4脚:数据/命令选择端。 第5脚:读写选择端。 第6脚:使能信号端。

第7~14脚:D0~D7为8位的双向数据线。 第15脚:背光源正极。 第16脚:背光源负极。

(2)1602LCD液晶与单片机接口说明 液晶1、2端为电源;15、16为背光电源。

液晶3端为液晶对比度调节端,通过一个10K电位器接地来调节液晶显示对比度。首次使用时,在液晶上电状态下,调节至液晶上面一行显示出黑色小格为止。

液晶4端为向液晶控制器写数据/写命令选择端,接单片机P2.3口。 液晶5端为读写选择端,因为我们不从液晶读取任何数据,只向其写入命令和显示数据,因此此端始终选择为写状态,即低电平接地。

液晶6为使能信号,接单片机的P2.4。 1602

123LCDERNS45678190+516PIN+5

R610KGNDR5470GNDGND图3-8 液晶显示电路设计

3.4 声光报警提示电路

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111213141516+5GND3.4.1 灯光提示电路

LED灯在该电路中起知识电路工作状态的作用。绿色LED灯与单片机的P2.2引脚相连。当检测到的煤气浓度在2~15之间时,绿灯亮,表示室内煤气浓度正常。当黄色LED灯亮时,表示检测到的浓度为15~30,此时表示室内可能有烟雾泄漏源产生,而当红色LED灯亮时,表示检测的浓度值已超过30,有可能起火或煤气泄漏。

D1D2D3LEDRLEDYLEDGR4R3R22.2k1k220+5

图 3-9 灯光提示电路

3.4.2 声音报警电路

蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分:一个三极管、一个蜂鸣器、一个限流电阻。

蜂鸣器为发声元件,在其两端施加直流电压(有源蜂鸣器)或者方波(无源蜂鸣器)就可以发声,其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电压、工作频率、工作电流、驱动方式(直流/方波)等。这些都可以根据需要来选择。本设计采用有源蜂鸣器。

三极管采用S9012,其基极的低电平使三极管饱和导通,使蜂鸣器发声;而基极高电平则使三极管关闭,蜂鸣器停止发声。该电路用单片机的P2.5引脚控制,当该引脚为高电平时,蜂鸣器停止发声;该引脚为低电平时,蜂鸣器发出警报声。

图 3-10 声音报警电路

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3.5 电机驱动电路

电机驱动电路是由三极管 限流电阻,继电器组成。单片机的P3.4能够控制着电机的运行与停止。当单片机的P3.4引脚为高电平时,三极管不导通,电机停止运转。当该引脚为低电平时,三极管导通,继电器线圈中会有一定的电流,从而电磁效应产生,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合,电机通电运转,排除有毒气体。

+5GNDR9FS1K+5Q29012J4黑红白123排针K1M1+J5GND21接线端子A-

图 3-11 继电器控制电机驱动电路

3.6 按键电路

本课题的按键为编码键盘,通过按键可以对报警的浓度设定值上限进行修改。按键K1对应单片机的P2^6引脚,按键K2对应单片机的P2^7引脚,按键K3对应单片机的P3^7引脚。

其中K1键用于模式选择,比如是选择修改红色LED灯亮的设定值还是其它的设定值。而K2,K3分别用于修改设定值的大小。

k1k2k3S2SW SPSTS1SW SPSTS3SW SPSTGND 图3-12 按键电路

4 系统的软件设计

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