浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计
第二章 煤气报警器的设计方案 2.1 总体设计方案
设计是利用单片机控制技术，制作了程控一氧化碳报警器。该仪器对一氧化碳进行实时监控，当一氧化碳的浓度超过允许值时，单片机控制电路进行报警，并通过外接排风扇进行程控，以防事故发生。基于AT89C51性价比高的优势，主要运用了AT89C51单片机进行控制。而对与报警器而言至关重要的部分是传感器，由于气敏元件采用半导体敏感材料，其灵敏度、选择性、稳定性、抗干扰性、响应时间及寿命等主要性能，均达到国内先进水平.用该元件组装成易燃易爆和有毒气体泄漏报警器及检测装臵，可广泛运用于矿山、油田、化工、国防、医药及家庭，所以在设计中采用的是系列传感器。在模数转换这块，利用ADC0809实现模数转换，ADC0809是8位逐次渐进型的A/D转换器，它采用COMS工艺20个引脚双列直插式封装，它有三态琐存器，直接驱动数据总线，与微机相连时不需要附加接口电路。为了方便用户了解浓度信息，好提前准备，还采用了显示环节。显示器显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小。可以提供单独锁存的I/O接口电路很多，这里运用了常用的74LS164 8位移位寄存器串并转换电路。
总的来说，设计主要利用了以上的检测部分，信号采集部分 信号处理部分 设臵报警部分 ，组成了可燃气体探测报警器。
2.2方案的系统框图
本系统由三大部分九个不同电路组成，系统总的结构框图如下图2-4所示：
1） 信号采集部分：1~4路传感器电路；
2） 信号处理部分：A/D转换电路，2K存储器电路，LCD显示电
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路，串口通信电路，单片机复位电路； 3） 设臵报警部分：4×4键盘电路，报警器电路。 图2-2系统结构框图
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一路传感器 二路传感器 三路传感器 四路传感器 ADC0809 串口通信 单片机 AT89S51 2K存储器 报警器 5V电源 LCD 4×4键盘 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计
第三章 系统模块设计
3.1 气体浓度检测模块
室内故障监测报警系统采用四路巡回检测的方法，检测器件采用QM-N5型气体传感器[6]检测房间气体浓度，检测结果送入模/数芯片ADC0809中进行模数转换。
本设计选用了半导体气体传感器，半导体气体传感器主要使用半导体气敏材料。自从1962年半导体金属氧化物气体传感器问世以来，由于具有灵敏度高、响应快等优点，得到了广泛的应用，目前已成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。
3.2主控模块
AT89S51引脚图如图3-1所示，下面分别介绍其引脚。
（1） 主电源引脚Vss，Vcc，Vss(20脚):接地。Vcc(40脚):主电
源+5V。
（2）外接晶振引脚XTAL1（19脚），XTAL2(18脚)
XTAL1：在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，此引脚应接地。
XTAL2：在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。
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图3-1 AT89S51引脚功能图 （3）输入/输出引脚P0，P1，P2，P3：
P0.0～P0.7(39～32脚):PO是一个8位漏极开路型双向I/O端口。在访问片外存储器时，它分时提供低8位地址和8位双向数据，故这些I/O线有地址线/数据线之称，简写为AD0～AD7。在EPROM编程时，从P0输入指令字节，在验证程序时，则输出指令字节(验证时，要外接上拉电阻)。
Pl.0～P1.7(1～8脚):Pl是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。在EPROM编程和验证程序时，它输入低8位地址。
P2.0～P2.7(21～28脚):P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。在访问片外存储器时，它输出高8位地址，即A8～A15。在对EPROM编程和验证程序时，它输入高8位地址。
P3.0～P3.7(10～17脚):P3是一个带内部上拉电阻的8位双向
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I/O端口。在整个系统中，这8个引脚还具有专门的第二功能。
（4）控制线（4条）
RST：AT89S51的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片用时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89S51 便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。
ALE/PROG：ALE 是英文\LATCH ENABLE\的缩写，表示允许地址锁存允许信号。当访问外部存储器时，ALE 信号负跳变来触发外部的8 位锁存器 (如74LS373)，将端口P0 的地址总线(A0-A7)锁存进入锁存器中。在非访问外部存储器期间，ALE 引脚的输出频率是系统工作频率的 1/16，因此可以用来驱动其他外围芯片的时钟输入。当问外部存储器期间，将以1/12 振荡频率输出。
EA/VPP：该引脚为低电平时，则读取外部的程序代码 (存于外部EPROM 中)来执行程序。因此在8031 中，EA 引脚必须接低电位，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用AT89S51或其它内部有程序空间的单片机时，此引脚接成高电平使程序运行时访问内部程序存储器，当程序指针PC 值超过片内程序存储器地址(如8051/8751/89C51 的PC 超过0FFFH)时，将自动转向外部程序存储器继续运行。
PSEN：此为\Store Enable\的缩写。访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生二次PSEN 信号。在执行片内程序存储器指令时，不产生PSEN 信号，在访问外部数据时，亦不产生PSEN 信号。
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