燃气报警系统总体设计(共60页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上毕业设计(论文)燃气报警系统设计学 号：姓 名：张明阳专 业：电气工程系 别：机械与电气工程系指导教师：张晓乡教授 二一四年六月毕业设计(论文)燃气报警系统设计学 号：姓 名：张明阳专 业：电气工程系 别：机械与电气工程系指导教师：张晓乡教授 二一四年六月北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）成绩评议题目：燃气报警系统设计 系别： 机械与电气工程系 专业：电气工程及其自动化 姓名： 张明阳 学号： 指导教师建议成绩：评阅教师建议成绩：答辩小组建议成绩：总成绩：答辩委员会主席签字：年 月 日北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）任务书姓名张明阳学号专业电气工程及其自动化设计（论文）题目燃气报警系统设计题目性质设计； 论文题目来源 教学； 科研； 生产； 其他 指导教师职 称工作单位备注张晓乡教授天津理工大学华信软件学院毕业设计(论文)的内容和要求：燃气报警器是微机控制的安全报警设备，它用来对现场空气中泄漏的可燃气体进行浓度的检测和显示。当空气中所含的可燃气体的百分比浓度值达到某一设定值时，即超过预定的报警点时，该报警器自动发出声光报警信号，提示采取必要的安全措施。燃气报警器设备广泛用于石油、化工、冶金、矿井、油气库、燃气生产工厂等部门，也可以用于饭店、餐饮行业、居民住宅厨房等处，可以有效地避免火灾、爆炸等事故的发生，确保人民生命和财产的安全。本设计中的燃气报警器系统，以单片机89C51为核心，选用了同步串行通信的接口芯片，可以采集最多16路模拟量输入信号，并设置了8个开关量输出通道，对外部设备进行数据采集和超限报警处理。利用低功耗的实时时钟电路DS1307提供实时的日期、时间信息。独立式的按键设计和LED数码管显示器作为人机对话通道。通过RS-485标准的异步串行通信接口和上位机通信，用于多机系统和远距离通信。利用硬件看门狗电路（监视器）X5045，提高系统可靠性。设计要求：该系统以89C51单片机为控制核心；系统利用实时时钟接口芯片RTCDS1307作为定时电路；系统通过RS-485标准的异步串行通信接口和上位机通信，系统利用LED数码管作为显示器。毕业设计(论文)主要参考资料：1 张晓乡.89C51单片机实用教程.电子工业出版社.2010 2 李朝青.单片机原理及串行外设接口技术.北京航空航天大学出版社.2008 3 李刚主编 新概念单片机教程.天津大学出版社.2004 4 康一梅主编.嵌入式软件设计.机械工业出版社.2007 5 QB可燃气体监控报警器使用说明书 .天津德安科贸公司6 可燃气体报警控制器国家标准.GB16808-2008.国家标准化管理委员会.2008毕业设计(论文)应完成的工作：(1)可以熟练绘制电路原理图；(2)通过查阅相关书籍，熟练掌握proteus软件仿真系统的使用(3)可以独立运用c语言进行软件编程。 (4)制作出实物模型。进度安排：2012年12月：文献调研，方案设计。2013年01月：撰写开题报告。2013年.02月：假期期间收集资料。2013年03月：书写毕业设计论文。2013年04月：整理并修改毕业设计论文。2013年05月：完成毕业设计论文，准备答辩。指导教师签字： 日期： 年 月 日系意见：签字：系（盖章）日期： 年 月 日北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）开题报告姓名张明阳学号专业电气工程及其自动化设计（论文）题目燃气报警系统设计1. 毕业设计(论文)的目的及意义（含国内外的研究现状分析）：燃气报警器是微机控制的安全报警设备，它广泛用于石油、化工、冶金、矿井、油气库、燃气生产工厂等部门，也可以用于饭店、餐饮行业、居民住宅厨房等处。它用来对现场空气中泄漏的可燃气体（如石油挥发气体、天然气、煤制气、液化气等）进行浓度的检测和显示。当空气中所含的可燃气体的百分比浓度值达到某一设定值时，即超过预定的报警点时，该报警器自动发出声光报警信号，提示值班人员采取必要的安全措施。它也可以通过继电器等输出控制信号，以便能够自动开启安全装置（如排风设备、关断阀门等）。该设备可以通过通信口和上位计算机连接，构成功能强大的计算机控制系统。利用燃气报警器设备可以有效地避免火灾、爆炸等事故的发生，确保人民生命和财产的安全。国内外的研究现状分析：就目前来看，燃气报警系统的核心在于单片机的应用。所以从某种意义上来看可以从研究单片机的发展及研究传感器的发展来分析燃气报警系统的发展。目前美国intel、日本日立在单片机研发应用上已经达到了很高的水平，而我国就单片机的研发来说还处于比较低的水准。就小型家用燃气报警器来看，目前我国家用报警器的普及率还不是很高。而美国自90年起家用燃气报警器就非常普及。2. 基本内容和技术方案：基本内容：此次燃气报警器系统设计的对象为工业燃气报警器，故此次设计针对工业实际需求及可燃气体报警控制器国家标准 GB16808-2008来完成。首先，此次总体设计的内容包括，工业背景下的原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、仿真及调试、稳定性校验。本次设计将着重于各部分原理的阐述及仿真实验。其中，原理设计包括单片机原理阐述、燃气报警器原理阐述、单片机系统应用设计阐述、燃气报警系统原理阐述；硬件系统设计，将对单片机选型、时钟系统、看门狗、人机对话（通信）、数据采集等方面加以介绍。对于软件系统设计，本次设计将着重阐述软件编程及串行总线设计。仿真调试及稳定性校验，将在实验过程中完成。其次对于目前市场需求本次设计将以AT89C51为核心来设计，也许对于性能与控制方面51单片机已经落后于ARM及嵌入式系统，但由于它广泛的使用并且为人熟知使得它为本次设计的核心。对于具体技术方案将会在后续的实验中给出。具体设计选型及相关参数： CPU：89C51单片机 主频：11.0592MHz A/D转换器：ADC0809看门狗定时器：X5045（带EEPROM、上电复位、降压管理的看门狗定时器电路）。实时时钟RTC：DS1307（带64字节RAM、串行实时时钟电路）。串行通信接口：MAX485，提供RS-485异步串行通信标准接口，和上位机通信。并行I/O接口：8255A并行I/O接口电路显示器： 6位LED显示器和8个发光二极管指示灯，由8255A驱动，动态扫描显示。键盘：4个按键，独立连接的非编码键盘电源：DC+5V、DC+12V软件：程序固化在89C51单片机中，采用C语言编程。3. 主要参考文献：1 张晓乡. 89C51单片机实用教程 .电子工业出版社.2010 2 李朝青.单片机原理及串行外设接口技术.北京航空航天大学出版社.2008 3 李刚.新概念单片机教程.天津大学出版社.2004 4 康一梅.嵌入式软件设计.机械工业出版社.2007 5 QB可燃气体监控报警器使用说明书.天津德安科贸公司6 可燃气体报警控制器国家标准.GB16808-2008国家标准化管理委员会.20084. 进度安排： 2013年12月2014年1月 项目审批、任务书下达、查阅资料、撰写开题报告； 2014年2月 2014年3月 系统总体设计、硬件设计、软件设计； 2014年 4月 2014年5月 模块功能测试、系统集成、整机联调； 2014年6月 论文写作、论文定稿、答辩准备。5. 指导教师意见：同意开题指导教师签字： 日期： 年 月 日6. 系意见：签字：系（盖章）日期： 年 月 日北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）指导教师评阅意见姓名张明阳学号专业电气工程及其自动化指导教师张晓乡职称教授单位天津理工大学华信软件学院毕业设计（论文）题目燃气报警系统设计指导教师评语：该同学毕业设计课题燃气报警系统设计有一定实用价值，能按期圆满完成任务书规定的任务；能较好地运用所学理论和专业知识；立论正确，计算、分析、实验正确，结论合理；有一定的独立工作能力，作风良好；毕业设计说明书有一定的水平。毕业设计说明书或毕业论文条理清楚，论述正确，文字通顺，符合技术用语要求，打印规范。设计图纸正确、完备、整洁。遵守纪律和规章制度，无责任事故。 是否同意答辩： 论文成绩：指导教师（签名）： 年 月 日北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）评阅教师评阅意见姓名张明阳学号专业电气工程及其自动化指导教师张晓乡职称教授单位天津理工大学华信软件学院毕业设计（论文）题目燃气报警系统设计对论文的评语：是否同意安排论文答辩：同意论文成绩：评阅教师（签名）： 年 月 日北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）答辩小组评议意见姓名张明阳学号专业电气工程及其自动化毕业设计（论文）题目燃气报警系统设计答 辩 小 组 成 员:姓 名职 称工作单位备注 组长成员成员成员答辩小组评语：答辩组长（签名）： 年 月 日答辩成绩毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学海滨学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 日期： 毕业设计（论文）使用授权书本人完全了解北京交通大学海滨学院有关保管、使用论文的规定，其中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；学校可允许论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容。本人签名： 日期：专心-专注-专业摘 要随着单片机技术的发展，单片机以各种各样的形式出现在我们的生活中，于生产、生活、安全、通信单片机扮演了越来越多的角色进入我们的生活。特别是对于工业环境，单片机体积小、功耗低的优点使其广泛的存在于各种工控系统中本次设计是针对工业环境下设计，根据可燃气体报警控制器国家标准 GB16808-2008，根据实际现场环境，现实的解决工业燃气安全问题。 该系统采用STC89C51为核心控制器，利用气体传感器MQ-2、ADC0809模数转换器等实现基本功能。通过这些传感器和芯片，当报警器所处环境中可燃气体浓度等发生变化时系统会发出相应的声光报警，当燃气浓度达到一定的范围时，系统还可以加上驱动继电器工作，继电器可以驱动负载，如换气风扇、报警信号灯、消火栓水龙头开关等。实现智能报警控制。为了保证工作现场的人民生命及财产安全，对于该燃气报警系统，防爆外壳、燃气浓度阈值设定、系统稳定性校验及无人值守功能设计都是十分重要的。关键字：气体传感器MQ-2；火灾报警；单片机；智能控制AbstractWith the development of SCM technology, SCM appear in various forms in our life, in the production, life, security, communications chip plays a more and more role in our life. Especially for the industrial environment, the advantages of small volume, low power consumption SCM which exists widely in various industrial control system in this design is designed for industrial environment, according to the national standard GB16808-2008 combustible gas alarm controller, according to the actual environment, gas safety to solve industrial problems.The system uses STC89C51 as the core controller, the realization of the basic functions of the gas sensor MQ-2, ADC0809 converter etc. Through these sensors and chips when the alarm, the concentration of combustible gas in the environment changes the system sends the corresponding alarm, when the gas concentration reaches a certain range, the system can also be added to drive the relay, the relay can drive a load, such as a ventilation fan, an alarm lamp, fire hydrant water tap switch etc. Implementation of intelligent alarm control.In order to ensure the work site of people's lives and property safety, for the gas alarm system, explosion-proof enclosure, gas concentration threshold setting, design verification and unattended function system stability is very important.Key words: MQ-2 gas sensor; fire alarm; SCM; intelligent control目 录1 绪论1.1燃气报警器概述燃气报警器是微机控制的安全报警设备，它广泛用于石油、化工、冶金、矿井、油气库、燃气生产工厂等部门，也可以用于饭店、餐饮行业、居民住宅厨房等处。它用来对现场空气中泄漏的可燃气体（如石油挥发气体、天然气、煤制气、液化气等）进行浓度的检测和显示。当空气中所含的可燃气体的百分比浓度值达到某一设定值时，即超过预定的报警点时，该报警器自动发出声光报警信号，提示值班人员采取必要的安全措施。它也可以通过继电器等输出控制信号，以便能够自动开启安全装置（如排风设备、关断阀门等）。该设备可以通过通信口和上位计算机连接，构成功能强大的计算机控制系统。利用燃气报警器设备可以有效地避免火灾、爆炸等事故的发生，确保人民生命和财产的安全。1.2燃气报警器的发展与现状国内外的研究现状分析：就目前来看，燃气报警系统的核心在于单片机的应用。所以从某种意义上来看可以从研究单片机的发展及研究传感器的发展来分析燃气报警系统的发展。目前美国intel、日本日立在单片机研发应用上已经达到了很高的水平，而我国就单片机的研发来说还处于比较低的水准。就小型家用燃气报警器来看，目前我国家用报警器的普及率还不是很高。而美国自90年起家用燃气报警器就非常普及。1.3基本内容和设计方案 此次燃气报警器系统设计的对象为工业燃气报警器，故此次设计针对工业实际需求及可燃气体报警控制器国家标准 GB16808-2008来完成。首先，此次总体设计的内容包括，工业背景下的原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、仿真及调试、稳定性校验。本次设计将着重于各部分原理的阐述及仿真实验。其中，原理设计包括单片机原理阐述、燃气报警器原理阐述、单片机系统应用设计阐述、燃气报警系统原理阐述；硬件系统设计，将对单片机选型、时钟系统、看门狗、人机对话（通信）、数据采集等方面加以介绍。对于软件系统设计，本次设计将着重阐述软件编程及串行总线设计。仿真调试及稳定性校验，将在实验过程中完成其次对于目前市场需求本次设计将以AT89C51为核心来设计，也许对于性能与控制方面51单片机已经落后于ARM及嵌入式系统，但由于它广泛的使用并且为人熟知使得它为本次设计的核心。对于具体技术方案将会在后续的实验中给出。具体设计选型及相关参数： CPU：STC89C51单片机 主频：11.0592MHzA/D转换器：ADC0809看门狗定时器：X5045（带EEPROM、上电复位、降压管理的看门狗定时器电路）实时时钟RTC：DS1307（带64字节RAM、串行实时时钟电路）。串行通信接口：MAX485，提供RS-485异步串行通信标准接口，和上位机通信并行I/O接口：8255A并行I/O接口电路显示器： 6位LED显示器和8个发光二极管指示灯，由8255A驱动，动态扫描显示。2总体方案设计2.1总体设计流程图及系统要求图2-1 总体设计流程图本系统的研制主要包括以下几项功能：(1)火情探测功能：即可以准确探测到泄漏燃气浓度。(2)声光报警功能：即当浓度超过设定及时声光报警。(3)自动复位功能：即当程序出现死循环或异常停机时 能够自动复位。(4)时钟记录功能：即能够实时记录工作状态。(5)人机交互功能：即与上位及的通信功能，可以对报警器进行设定，调试。在了解这个系统的工作原理以及功能之后，我们就可以基本确定系统的技术要求。系统采用的单片机处理器成本都比较低，可以满足批量生产和各类工程的需求。对于完整的一个系统而言，为提高市场的竞争力，这个系统应符合体积小功耗低、数传性能可靠和成本低廉等技术要求。具体指标和参数如下:(1)体积小：探测器的体积要尽可能的小，这样占用的空间才能减少，使用和更换才会方便；(2)功耗低：系统可以采用5v电源供电。(3)可靠性高:由数码管显示，可以灯光报警，也可以声音报警，二者同时进行。提高报警可靠性。(4)封装可靠:由于该报警器用于工业报警应该具有防爆指标及技术要求，对其封装应有具体要求。2.2 总体方案设计概述燃气报警器，主要检测可燃气体，再通过单片机控制相应的声光报警通过数码管显示当前的燃气值，通过按键设定相应的阀值。故可以通过数据采集和声光报警两个部分来设计。其中又分为硬件设计及软件设计。硬件部分包括：传感器的选择，显示模块的选择，模数信号转换电路的设计，报警驱动电路的设计。软件部分包括：微处理器控制程序的编制和原理图的绘制。当它门调试完成封装成一个整体时，便成为了燃气报警系统。当我们改变传感器，改变输入信号时又可以解决其他类似问题，故以下我们广义的可以把该系统称为基于89C51单片机的数据采集系统。2.3.基于89C51单片机的数据采集系统该数据采集系统是以单片机89C51为核心，用模数转换芯片ADC0809采集模拟输入信号。模拟量信号可以是温度、压力、流量、浓度等物理量经过传感器、变送器变换后输入而来。模拟信号通过ADC0809的转换，量化成为数字量，由单片机进行处理。处理的过程可以是数据采集，可以是数据运算和进行控制调节，也可以进行超限报警处理等。为了进行系统控制，系统设置了8个开关量输出通道，控制继电器来对外部设备进行控制或者进行报警处理。系统利用高性能、低功耗的实时时钟（RTC）接口芯片DS1307提供实时的日期、时间信息。单片机系统通过异步串行通信接口和上位机通信，通信标准转换成RS-485通信接口，适于远距离通信，并可以构成多机系统，通信距离可以最远到1000m。作为仪表式的系统，显示器采用了最简单的LED数码管显示，并辅以8个发光二极管作为指示灯。安装了4个按键，可以进行人机对话、人为设置参数和干预系统的操作。为了加强系统的可靠性，面向连续运行和无人值守的环境，电路里增加了硬件看门狗（监视器）芯片X5045，可以在系统故障停机时自动复位，保证系统可靠运行。该单片机应用系统中大量选用了同步串行通信的接口芯片，CPU和接口芯片间采用串行通信，大大简化了硬件电路，减小仪器的体积。该应用系统功能齐全，性能优越，数据采集路数多，精度高，电路简单实用可靠性强，并能和上位机构成多机系统，是一个实用性很强的应用系统。基于ADC0809的数模转换电路看门狗电路X50458255A按键电路人机交互通道89C51数码管显示 电 路传感器 图2-2燃气报警系统功能框图2.4.燃气报警系统程序设计主程序是单片机数据采集系统控制程序的主框架，由于系统是连续运行，因此主程序应该是一个无限循环、顺序执行的程序，主程序的流程是一个闭合的圈。数据采集的过程可以在主流程中实现，采用程序查询的方法。一般为了保证数据的实时性，及时刷新采集的信息，往往采用中断的方式。在数据通道数少的时候，可以由外部设备提出中断请求，利用单片机的外部中断响应进行处理。在数据通道较多的时候，可以采用定时中断，每隔一定时间间隔，轮流采集各个通道的最新数据，存入指定的工作单元中。采集的数据在程序中还要进行处理，如格式变换、数学运算、超限报警处理等过程。采集系统的数据结果要在系统中显示出来，为了使得上位机能够处理和控制，必须及时将数据上传给上位机。单片机数据采集系统的任务包括系统的初始化、数据的采集和处理、处理结果的显示和打印、和上位机的通信、人机对话（键盘处理）、超限报警的检测和处理、定时器监视（看门狗）及系统的控制等部分。在具体的应用中，根据控制对象的不同，合理地安排主程序、中断程序的功能，正确画出流程图，根据流程编写、调试程序。本数据采集系统的主流程图，在主流程中完成系统初始化、数据的处理、LED显示、超限检测和报警处理、人机对话处理（按键的扫描和处理）、串口的发送数据等工作。系统中利用定时器中断，在设定的时间内，在中断处理程序中，对数据进行采集，并存入指定工作单元。系统中利用串口中断，接收上位机发来的信息。图2-3系统主程序设计流程图3 硬件系统设计3.1 STC89C51最小系统概述STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 /计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。STC89C51主要功能如表3-1所示，其DIP封装如图3-1所示表3-1：STC89C51主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统4K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能STC89C52引脚介绍 主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7 图3-1 STC89C51 DIP封装图最小系统包括单片机及其所需的必要的电源、时钟、复位等部件，能使单片机始终处于正常的运行状态。电源、时钟等电路是使单片机能运行的必备条件，可以将最小系统作为应用系统的核心部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等，使单片机完成较复杂的功能。STC89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用STC89C52单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，结构如图所示，由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。时钟电路复位电路89C51单片机I/O口图3-2单片机最小系统原理框图(1) 时钟电路STC89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。内部时钟方式如图所示。在STC89C51单片机内部有一振荡电路只要在单片机的XTAL1(18)和XTAL2(19)引脚外接石英晶体(简称晶振)，就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。图中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在530pF，典型值为30pF。晶振CYS的振荡频率范围在1.212MHz间选择，典型值为12MHz和6MHz。 图3-3 STC89C51内部时钟电路(2) 复位电路当在STC89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作(若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态)。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充放电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST(9)端与电源Vcc接通而实现的。图3-4 STC89C51复位电路（3） STC89C51中断技术概述中断技术主要用于实时监测与控制，要求单片机能及时地响应中断请求源提出的服务请求，并作出快速响应、及时处理。这是由片内的中断系统来实现的。当中断请求源发出中断请求时，如果中断请求被允许，单片机暂时中止当前正在执行的主程序，转到中断服务处理程序处理中断服务请求。中断服务处理程序处理完中断服务请求后，再回到原来被中止的程序之处（断点），继续执行被中断的主程序。图为整个中断响应和处理过程。图3-5 中断响应和处理过程 如果单片机没有中断系统，单片机的大量时间可能会浪费在查询是否有服务请求发生的定时查询操作上。采用中断技术完全消除了单片机在查询方式中的等待现象，大大地提高了单片机的工作效率和实时性。3.2 单片机外设电路设计3.2.1数码管显示电路设计图3-6 数码管显示电路设计LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。数码管分为动态显示和静态显示驱动两种，静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，要知道一个STC89C52的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。本设计利用三极管驱动数码管，用4.7k电阻起到限流作用，使得数码管亮度适中。3.3.2 灯光提示电路图3-7灯光提示电路LED英文单词的缩写，主要含义：LED = Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的，它可以直接把电转化为光；它改变了钨丝发光与三基色粉发光的原理，而采用发光。据分析，LED的特点非常明显，长、高、低与功耗低。作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。我国的LED产业起步于20世纪70年代，经过近40年的发展，产品广泛应用于景观照明和普通照明领域，我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国。近几年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1000倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。 本设计利用LED指示燃气报警。3.2.3 声音报警电路图3-8 声音报警电路蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 ；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。1压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有。多谐振荡器由或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互缠绕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Q1起开关作用，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