基于单片机的有害气体检测与报警系统.doc

摘要随着电子科学技术的发展，电子技术成为安全方面的有力手段，许许多多安全方面的电子产品，是人们的生活的得力助手。本设计利用单片机技术结合A/D转换芯片构建了一个可燃气体检测报警器。当环境中可燃或有毒气体泄露时，当气体报警器检测到可燃气体浓度达到报警器设置的临界点时，可燃气体报警器就会发出报警信号，以提醒工作人员采取安全措施。本文首先简要介绍了设计可燃气体检测报警器的主要方式以及单片机系统的优势；然后详细介绍了可燃气体检测报警器的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计，并给出了硬件电路的设计细节，包括各部分电路的走向、芯片的选择以及方案的可行性分析等。本次设计采用MQ-2气体传感器作为可燃气体的信号采集工具，采集到的模拟电压量经过ADC0804转换为数字信号。单片机采集到ADC0804的数字信号后经过计算，如果可燃气体浓度达到报警器设置的临界点时单片机将驱动LED和蜂鸣器发出报警信号。在无可燃气体的情况下，发生未知的危险，报警器可以人为的控制按键发出报警信号提醒人们。按下S1时蜂鸣器报警，LED闪烁；S2用来取消报警。关键词MQ-2传感器；STC89C52单片机；ADC0804芯片；数码管显示；按键第一章功能要求及方案论证1.1选择器件按系统功能实现要求，决定控制系统采用市场上很普遍的51单片机，A/D转换采用ADC0804，其转换速度完全可以达到本次设计的要求，显示部分由LED数码管进行显示，价格便宜，显示醒目。1.2系统原理及基本框图根据毕业设计的要求本次设计采用STC89C52单片机机芯片配合ADC0804模/数转换芯片构成一个简易的可燃气体检测报警系统，显示部分由数码管进行显示可燃气体的浓度级别。该电路通过MQ-2传感器检测可燃气体并发出0-5V的电压信号并输入到ADC0804芯片采样模拟量电压，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道DB0～DB7传送给STC89C52单片机的P1口。STC89C52单片机负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示，显示可燃气体浓度级别。本系统有单片机最小系统及电源、数码显示、按键、可燃气体检测、报警电路组成。基本原理如图1-1所示：上电复位STC89C52P1P3P2P0ADC0809报警电路LED显示器电源电路图1-1系统基本方框图第二章主要元件介绍2.1STC89C52单片机2.1.1概述STC89C52单片机是STC公司生产的八位单片机。在这一块芯片上集成了一台微型计算机的各个主要部分。其中主要有CPU，存储器，可编程I/O口，定时/计数器，串行口等，各部分通过内部总线连接。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能COMOS8的微处理器。该器件采用ATMEL搞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。2.1.2引脚介绍和最小系统STC89C52芯片为40引脚双列直插式封装，其引脚排列如图2-1-1所示。在40条引脚中，有2条用于电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4条控制引脚，其它为I/O引脚。图2-1-1AT89S51的引脚图电源引脚Vss和VccVss（20）：接地；Vcc（40）：正常操作时接+5V电源。外接晶体引脚XTAL1和XTAL2当外接晶体振荡器时，XTAL1和XTAL2分别接在外接晶体两端。当采用外部时钟方式时，XTAL1接地，XTAL2接外来振荡信号。控制引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/VppRST/VPD:当晶体振荡器正常运行时，在此引脚上出现二个机器周期以上的高电平使单片机复位。Vcc掉电期间，此引脚可接备用电源，以保持内部RAM的数据。当Vcc下降到低于规定的电压，而VPD在规定的电压范围内，VPD接向内部RAM提供备用电源。ALE/PROG(30):当访问外部存储器时，由P2口送出地址的高8位，P0口送出地址的低8位，数据也是通过P0口传送。作为P0口某时送出的信息到底是低8位地址还是传送的数据，需要有一信号同步的进行分别。当ALE信号（允许地址锁存）为高电平（有效），P0口送出低8位地址，通过ALE信号锁存低8位地址。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6，因此可以做对外输出的时钟。对于有程序存储器的单片机在对内部程序存储器编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。PESN(29)：程序存储器读选通信号，低电平有效。51单片机可以外接程序存储器及数据存储器，它们的地址可以是重合的。51单片机时通过相应的控制信号来区别到底是P2口和P0口送出的是程序存储器还是数据存储器地址。从外部程序存储器取指