城南学院 室内煤气和天然气泄漏报警器的设计
A 一氧化碳传感器MQ-7工作原理：
传感器的表面电阻为RS，对被测信号（一氧化碳）浓度的测量是通过RS与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL侵夺遭遇惹得的。两者之间的关系为：RSRL?(VC?VRL)VRL。
MQ-7型气敏元件的敏感是用非常稳定的二氧化锡制成的，因此，它具有优秀的长期稳定性在正常使用条件下，其使用寿命可达5年。
B 一氧化碳传感器MQ-7灵敏度调整：
MQ-7型气敏器件对不同各类、不同浓度的气体有不同的电阻值。因此，在使用此类型气敏器件时，在灵敏度的调整是很重要的。
当精确测量时：报警点的设定应考虑温、湿度的影响。 灵敏度的调整程序：
（1）将传感器连接在应用回路中； （2）接通电源，通电老化48h以上；
（3）调整负载电阻RL至获得对应于某一个一氧化碳浓度时所需要的信号值。
2.3.2 温度检测与显示模块
由DS18B20温度传感器构成，DS18B20将检测到的温度值转换成二进制数，并传到单片机进行处理。
DS18B20温度传感器简介： 特性：
（1）应用中不需要外部任何元器件即可实现测温电路。 （2）测温范围-55~+125℃，最大精度0.0625℃。 （3）只通过一条数据线即可实现通信。
（4）每个DS1820器件上都有独一无二的序列号，所以一条数据线上可以挂接很多该传感器。
（5）内部有温度上、下限告警功能。 操作简介：
DS18B20工作时需要接收特定的指令来完成相应功能（指令，可以简单的
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理解为可以被识别并有相应意义的一系列高低电平信号），它的指令可分为ROM指令和RAM指令；ROM指令主要对其内部的ROM进行操作，如查所使用DS18B20的序列号等，如果只使用一个DS18B20，ROM操作一般就可以直接跳过了；RAM指令主要是完成对其内RAM中的数据进行操作，如让其开始进行数据采集、读数据等。DS18B20数字温度传感器是单总线器件，数据的读写只通过一条数据线进行并且这一条线上允许挂很多该传感器；这样对器件进行读写指令时就会麻烦一些，必须应用特定时序来识别高低电平信号（如写高电平1，并不是把数据线直接拉高，而是用有一定时序关系的高低电平来代表写1），所以指令表中的0、1在写给DS18B20时就得变成代表0、1电平的时序段序列。同样，从DS18B20读数据时，也是由特定的时序来完成数据读取。
DS18B20的工作过程： 1.复位操作
2.执行ROM操作的5条指令之一：1）读ROM，2）匹配ROM，3）搜索ROM，4）跳过ROM，5）报警搜索。
3.存储器操作命令：温度转换、读取温度、设定上下限温度值等指令 4.读取温度数据：主机读取温度数据后进行数据处理。
可以初始化数据精度，按芯片手册写入固定指令。数据位数可设置成9、10、11、12位，其中7位为温度整数部分，1位表示温度正负，其余位数为小数。如9位数据时，有1位为小数，精度为0.5。
指令功能介绍： （1）ROM操作指令：
读ROM指令 ：Read ROM [33h]
这个命令允许总线控制器读到DS18B20 的8 位系列编码、唯一的序列号和8 位CRC 码。只有在总线上存在单只DS18B20 的时候才能使用这个命令。如果总上有不止一个从机，当所有从机试图同时传送信号时就会发生数据冲突（漏极开路连在一起开成相与的效果）。 匹配ROM指令 :Match ROM [55h]
匹配ROM 命令，后跟64 位ROM 序列，让总线控制器在多点总线上定位一只特定的DS18B20。只有和64 位ROM 序列完全匹配的DS18B20 才能响应
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随后的存储器操作命令。所有和64 位ROM序列不匹配的从机都将等待复位脉冲。这条命令在总线上有单个或多个器件时都可以使用。 跳过ROM指令:Skip ROM [CCh]
这条命令允许总线控制器不用提供64 位ROM 编码就使用存储器操作命令，在单点总线情况下右以节省时间。如果总线上不止一个从机，在Skip ROM 命令之后跟着发一条读命令，由于多个从机同时传送信号，总线上就会发生数据冲突（漏极开路下拉效果相当于相与）。
搜索ROM指令:Search ROM [F0h]
当一个系统初次启动时，总线控制器可能并不知道单线总线上有多少器件或它们的64 位ROM编码。搜索ROM 命令允许总线控制器用排除法识别总线上的所有从机的64 位编码。
报警搜索指令:Alarm Search [ECh]
这条命令的流程图和Search ROM 相同。然而，只有在最近一次测温后遇到符合报警条件的情况，DS18B20 才会响应这条命令。报警条件定义为温度高于TH 或低于TL。只要DS18B20 不掉电，报警状态将一直保持，直到再一次测得的温度值达不到报警条件。
复位时序:
DS18B20 需要严格的协议以确保数据的完整性。协议包括几种单线信号类型：复位脉冲、存在脉冲、写0、写1、读0 和读1。所有这些信号，除存在脉冲外，都是由总线控制器发出的。和DS18B20 间的任何通讯都需要以初始化序列开始，初始化序列见上图。一个复位脉冲跟着一个存在脉冲表明DS18B20 已经准备好发送和接收数据（适当的ROM 命令和存储器操作命令）。
显示部分主要由74LS245和4位七段数码管组成，其作用是显示当前温度值。
74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）
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当CE为高电平时，A、B均为高阻态。由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1←D1），其它时间处于输出（P0.1→D1）。
2.3.3主控制模块
主控制模块即单片机模块，完成功能是与各个功能模块连接，并通过软件编程控制各个功能模块，完成煤气、天然气检测报警及温度显示功能。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示 AT89C51外形及引脚排列。
主要性能参数： （1）与MCS-51 兼容
（2）4K字节可编程FLASH存储器 （3）寿命：1000写/擦循环 （4）数据保留时间：10年 （5）全静态工作：0Hz-24MHz （6）三级程序存储器锁定 （7）128×8位内部RAM （8）32可编程I/O线 （9）两个16位定时器/计数器 （10）5个中断源 （11）可编程串行通道
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（12）低功耗的闲置和掉电模式 （13）片内振荡器和时钟电路
图2.2 AT89C51引脚图
2.3.4 声光报警模块
此模块主要由蜂鸣器、LED灯组成 ，在气体浓度过大，超过安全值时，蜂鸣器工作，提供报警服务。在这个时候，用户可以自行关闭煤气，并通过对房间通风来解决。
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