基于单片机的天燃气泄漏报警系统设计论文.docx

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1、摘 要随着天然气的大量使用,每一座居民大楼都被天然气所“笼罩”。天然气的普及给大众生活带来了方便,淘汰了都会的污染,提高了生活质量和效率,但是同时,天然气也是潜在的“危险品”,一旦产生大面积泄漏,处理不实时就可能引发大爆炸,给居民的生命产业宁静带来巨大的威胁。面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，我们需要一个解决步伐。使用天燃气报警器是敷衍燃气无形杀手的重要手段之一。 本论文以半导体气敏传感器和单片机技能为焦点设计的气体报警器可实现声光报警功效，是一种结构简朴、性能稳定、使用方便、代价低廉、智能化的气体报警器，具有一定的实用代价。其中选用MQ-2传感器实现对气体的检测，具有灵敏度高、响应快、抗滋扰

2、能力强等优点，并且代价低廉，使用寿命长。其与ADC0808转换器连接，将气体信号转换成单片机可识别的数字信号，经AT89C51单片机处理惩罚，并对处理惩罚后的数据进行阐发，是否大于或即是某个预设值(也就是报警限)，如果大于则会自动启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态要害词： 传感器 报警器 单片机 AbstractWith the wide use of natural gas, each a residential towers were gas enveloped. The popularity of natural gas to public life brought conven

3、ient, reduce the citys pollution and improve the life quality and efficiency, but at the same time, natural gas is also potential dangerous, once produce large leak, disposal not timely could trigger, the big bang to peoples life and property safety brought great threat. Facing the gas leak all kind

4、s of accidents caused by threats, we need a solution. Use of natural gas alarm is deal with gas invisible killer one of the important means. This papers to the semiconductor gas sensors and single chip microcomputer as the core design can realize the gas alarm sound-light alarm functions, is a kind

5、of simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive and intelligent gas alarm, has certain practical value. Among them choose MQ - 2 of gas detection sensor realize, has a high sensitivity, fast response, strong anti-jamming capability etc, and the price is low, service life long. ADC0

6、808 converters connected with the gas signal, convert microcontroller can identify the digital signal processing, by AT89C51 for processing the data and analysis, whether is equal to or greater than the a default value (that is, the alarm limit), if will automatically start alarm circuit warning voi

7、ce, conversely for normal state Keywords: sensor alarm MCS目 录第1章 绪论11.1 家庭燃气泄漏报警的概述11.2 家庭燃气泄漏报警的现状11.3 家庭燃气泄漏报警的生长趋势21.4 燃气泄漏报警研究意义与目的21.5 设计任务2第2章 天燃气泄漏报警系统的方案设计12.1天燃气报警系统的设计思路12.2 气体传感器的选型12.2.1气体传感器介绍12.2.2气体传感器的选定52.3 天燃气泄露报警系统的整体设计方案62.3.1天燃气泄露报警器事情原理62.3.2天燃气泄露报警器的结构62.3.3气体检测报警器的功效7第3章 天燃气泄

8、漏报警系统的硬件部分设计83.1 主控电路的设计83.1.1半导体气敏传感器简介83.1.2单片机的选择113.1.3 AT89C51单片机的根本结构133.1.4 AT89C51单片机的引脚143.1.5 AT89C51单片机的时钟电路163.1.6 AT89C51单片机的复位电路173.2 外围接口电路的设计193.2.1 ADC0808转换器的介绍193.2.2 ADC0808转换器和AT89C51单片机的接口电路203.2.3 声音报警电路213.2.4 灯光报警电路223.3 总电路设计23第4章 燃气泄漏报警系统的软件部分设计264.1 主步伐设计流程与编程264.1.1 主步伐设

9、计流程图264.1.2 主步伐的编程274.2 步伐调试294.2.1步伐调试的步调294.2.2步伐调试历程中的问题及解决30总结与展望32致 谢33参考文献34附录一家庭燃气泄漏报警系统电路图35第1章 绪论1.1 家庭燃气泄漏报警的概述天燃气泄漏报警器是非常重要的燃气宁静设备，由气敏传感器、单片机和报警器组成。它是宁静使用都会燃气的最后一道掩护。天燃气泄漏报警器通过气敏传感器探测周围情况中的低浓度可燃气体，通过采样电路，将探测信号用模拟量或数字量通报给控制器或控制电路，当气体浓度凌驾控制器或控制电路中设定值时，控制器通过执行器或执行电路发出报警信号或执行封闭燃气阀门等行动。气体报警器的探

10、测气敏传感器主要半导体型、打仗燃烧式、电化学气敏传感器，另有少量的其他类型。这些传感器都是通过对周围情况中的可燃气体的吸附，在传感器外貌产生化学反响或电化学反响，造成传感器的电物理特性的改变，经单片机处理惩罚后报警 。1.2 家庭燃气泄漏报警的现状天气体检测报警产物是一个系列产物，包罗气体探测设备、信息传输设备、报警阐发控制器，是物理传感技能、自动控制、盘算机技能、数据传输和治理、智能楼宇等技能的综合集成，属于高新技能。依托中国多年的根本建立的生长，这个行业也得到生长，具备了和外洋知名企业抗衡的能力。在目前中国许多冠名以高新技能的行业中，中国企业大多做的是下游的制造和办事，分取少少一部分的利润

11、，像安防报警产物那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。在安防报警产物的技能含量上，海内产物和外洋产物差距不是很大，许多指标已经逾越，存在的问题是：类似于外洋安防报警产物的大批量范围化的生产才刚起步，有待于积聚经验和技能，也因此在产物一致性和恒久稳定性上有一些差距；海内正在形成权重的大型企业和团体，这样可以领导海内的各家企业去打击外洋市场，并最终占领外洋的安防报警市场。1.3 家庭燃气泄漏报警的生长趋势二十多年前，我国的安防报警产物方才起步，无论产物技能含量、产物系列完整性、使用性，照旧社会影响水平都是相当低的。外洋的产物和品牌却占领我们的大部分市场。由于中国的建立正在面临飞

12、速生长，我们应该抓住辽阔的市场空间，庆幸的是中国企业抓住了这次机会，顶住了挑战，先是一批国度的科研院所，后是一批国营企业、民营企业，业内也吸引和凝聚一大批海内的技能和治理精英，花了多年时间，通过频频产物更新换代，就使自己的产物紧紧跟上了国际水平，并且夺回了大部分海内市场，使得现在大多外洋产物只有招架之势，这是典范的自力重生，走自己的路。固然目前而言，我们根本占据的是海内市场，对外还方才启动。但是，中国企业已经做好准备进军外洋市场。1.4 燃气泄漏报警研究意义与目的面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，我们需要一个解决步伐。使用天燃气报警器是敷衍燃气无形杀手的重要手段之一。燃气专家指出，燃气泄漏或废

13、气排放而大量产生的一氧化碳是燃气中毒事件的泉源，如接纳天燃气泄漏报警器就能得到实时的警示。有关部分经恒久测试得出结论，天燃气报警器防备天然气泄漏事故产生的有效率达95%以上。盘算机的普及和信息技能的迅猛生长，人们己不满足于传统的居住情况，对家庭及住宅小区提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地生长起来。人们对居住情况要求的日见增高，体现在希望住宅不但更便利、舒适并且更宁静。单片机在日用电子产物中的应用越来越遍及，燃气泄漏则是人们日常生活中经常需要丈量和控制的一个问题。单片机有利于为现代人事情、科研、生活、提供更好的更方便的设施。为了防备中毒事件再次产生，提出利用单片机系统进行有效的

14、预防对策。所以怎样防备燃气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。1.5 设计任务本文设计了一种灵敏度高、响应快、抗滋扰性好、使用方便、代价自制的天然气检测系统，接纳气敏传感器，气敏传感器是能够感知情况中某种气体及其浓度的一种敏感器件，它将气体身分、浓度等有关的信息转换成电信号，从而可以进行检测。目前，人们对气敏传感器的测试要领主要停留在用人工手动的方法来操纵，开发出一种实用高效的智能化传感器测试装置是极为须要的。而声光信号是信息的又一主要载体，如果在这些丈量场合能用声光信号直接报出结果，将给操纵人员带来极大方便，本文就介绍一种新型的气敏传感器测试系统，从组成框图、硬件设计以及步伐流程及代码等几方面对

15、其进行了详细的介绍。第2章 天燃气泄漏报警系统的方案设计2.1天燃气报警系统的设计思路天燃气报警系统是能够检测情况中的可燃性气体浓度，并具有报警功效的仪器，仪器的最根本组成部分应包罗：气体信号收罗电路、模数转换电路、单片机控制电路。气体信号收罗电路一般由气敏传感器和模拟放大电路组成，将气体信号转化为模拟的电信号。模数转换电路将从燃气检测电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。单片机对该数字信号进行处理惩罚，并对处理惩罚后的数据进行阐发，是否大于或即是某个预设值(也就是报警限)，如果大于则会自动启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。为使报警装置越发完善，可以在声音报警底

16、子上，参加光闪报警，变革的光信号可以引起用户注意，弥补嘈杂情况中声音报警的局限。以上是凭据报警器应具备的功效，提出的整体设计思路。气敏传感器及单片机是燃气泄漏报警器的两大焦点，凭据报警器功效的需要，选择符合、精确、经济的气敏传感器及单片机芯片是至关重要的。传感器的选型在下一节介绍。单片机作为硬件电路的焦点，它的选型将在第三章详述。2.2 气体传感器的选型气体传感器属于气敏传感器，是气-电变更器，它将可燃性气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压大概电流信号，通过A/D转换电路，将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理惩罚、浓度处理惩罚及报警控制等事情。气体传感器作为燃气泄漏报警

17、器的信号收罗部分，是仪表的焦点组成部分之一。由此可见，气体传感器的选型是非常重要的。2.2.1气体传感器介绍1.气体传感器的分类 气体传感器种类繁多，从检测原理上可以分为三大类：(1)利用物理化学性质的气体传感器：如半导体气体传感器、打仗燃烧气体传感器等。 (2)利用物理性质的气体传感器：如热导气体传感器、光干预干与气体传感器、红外传感器等。 (3)利用电化学性质的气体传感器：如电流型气体传感器、电势型气体传感器等。 2.气体传感器应满足的根本条件 :一个气体传感器可以是单功效的，也可以是多功效的；可以是单一的实体，也可以是由多个差别功效传感器组成的阵列。但是，任何一个完整的气体传感器都必须具

18、备以下条件： (1)能选择性地检测某种单一气体，而对共存的其它气体不响应或低响应； (2)对被测气体具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范畴内的气体浓度； (3)对检测信号响应速度快，重复性好； (4)恒久事情稳定性好； (5)使用寿命长； (6)制造本钱低，使用与维护方便。 3.常见气体传感器简介 （1）半导体气体传感器半导体气体传感器包罗用氧化物半导体陶瓷质料作为敏感体制作的气体传感器，以及用单晶半导体器件制作的气体传感器。自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、输出信号强、耐久性强、结构简朴、代价自制等诸多优点，得到了遍及的应用。该传感器己成为世界上产量最

19、大、使用最广的气体传感器之一。凭据敏感机理分类，可分为电阻型和非电阻型。 （2）固体电解质气体传感器 固体电解质气体传感器使用固体电解质气敏质料作为气敏元件，其原理是利用气敏质料在通过气体时产生电阻，丈量其形成电动势从而丈量气体浓度。由于这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，因而得到了广 泛的应用，险些打入了石化、环保、矿业等各个领域，其产量仅次于半导体气体传感器的一类传感器。但这种传感器制造本钱高，检测气体范畴有限，在检测情况污染领域中有优势。 （3）打仗燃烧式气体传感器 当易燃气体打仗这种被催化物笼罩的传感器外貌时会产生氧化反响而燃烧，故得名打仗燃烧式传感器。打仗燃烧式气体传感器的检测元件

20、一般为铂金属丝(也可外貌涂铂、钯等稀有金属催化层)，使用时将铂丝通电，保持300C400C的高温，此时若与气体打仗，气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升,通过丈量铂丝的电阻值变革的巨细，就知道气体的浓度。 （4）高分子气体传感器 利用高分子气敏质料制作的气体传感器近年来得到很大的生长。高分子气敏质料在遇到特定气体时，其电阻、介电常数、质料外貌声波流传速度和频率、质料重量等物理性能产生变革。高分子气敏质料由于具有易操纵性、工艺简朴、常温选择性好、代价低廉、易与微结构传感器和声外貌波器件相结合，在毒性气体和食品鲜度等方面的检测中具有重要作用。高分子气体传感器具有

21、对特定气体分子灵敏度高，选择性好，且结构简朴，能在常温下使用，可以弥补其它气体传感器的不敷。 （5）电化学传感器 电化学传感器由膜电极和电解液封装而成。气体浓度信号将电解液剖析成阴阳带电离子，通过电极将信号传出。它的优点是：反应速度快、准确、稳定性好、能够定量检测，但寿命较短(约莫两年)。它主要适用于毒性气体检测。目前国际上绝大部分毒气检测接纳该类型传感器。 （6）热传导传感器 热传导传感器与打仗燃烧式传感器具有类似的结构形式，但是丈量原理差别。它的丈量原理是：将加热后的铂电阻线圈置于目标烟雾中，由于向目标气体传送热量造成温度低落，引起电阻值变革，传感器即丈量电阻值的变革情况。温度的变革情况是

22、目标气体热传导率的函数，而对付一种给定的气体，热传导率是它固有的物理特性。 （7）红外传感器 红外传感器通常用两束红外光进行气体丈量，主光束通过丈量元件内的目标气体，参考光束通过比力元件内的参考气体。在丈量和比力元件中，红外射线被气体有选择地吸收了。未吸收的红外光由光电探测器丈量，产生一个正比于目标气体浓度的差分信号。非扩散式红外探测器NDIR (non-dispersive IR )是其中的一种，所有的未吸收光全部以最小的扩散和损耗被记载下来。 差别的气体吸收差别波长的IR，所以传感器凭据目标气体而调解，典范应用包罗丈量CO和CO2、冷冻剂烟雾和一些易燃气。由于非碳氢化合物易燃气体(如氢)不

23、吸收电磁谱中IR部分的能量，所以这种传感器可以精确地丈量碳氢化合物，并具有最小的交织灵敏度，并且不受其它气体的腐化以及高浓度目标烟雾的影响。 4.常见气体传感器可检测气体种类 由于气体的种类繁多，一种类型的气体传感器不可能检测所有的气体，通常只能检测某一种或两种特定性质的气体。例如氧化物半导体气体传感器主要检测种种还原性烟雾，如CO、H2、C2H5OH、CH3OH等。固体电解质气体传感器主要用于检测无机气体，如O2、CO2、H2、Cl2、SO2等。扼要列举出已经研究、开发的种种气体传感器及其可检测的气体种类传感器种类COCO2 H2S NH3HCNHClCO Cl2CI2 NOX SO2O2C

24、H4C3H2H2H2O半导体气体传感器固体电解质传感器打仗燃烧式传感器电化学式传感器高分子电解质气体传感器注：好 不太好 表2.1种种气体传感器可检测的气体种类2.2.2气体传感器的选定 天燃气泄漏报警器主要应用在石油、化工、冶金、油库、液化气站、喷漆作业等易产生可燃气体泄漏的场合，凭据报警器检测气体种类的要求，一般选用打仗燃烧式气敏传感器和半导体气敏传感器。 使用打仗燃烧式气敏传感器，其探头的阻缓及中毒,是不可制止的问题。阻缓是当在气体与空气的殽杂物中含有硫化氢等含硫物质的情况下，则有可能在无焰燃烧的同时，有些固态物质附着在催化元件外貌，阻塞载体的微孔，从而引起响应迟钝反响滞缓，灵敏度低落。

25、虽然将阻缓的传感器再放回新鲜空气情况中有得到某种水平的规复的可能，但是如果恒久袒露在这样的情况中，其灵敏度会不停下降，导致该传感器最终丧失检测烟雾的能力。中毒是如果情况空气中含有硅烷之类的物质时，则传感器将使催化元件产生不可逆转的中毒，以致灵敏度很快就丧失。当猜疑检测情况中存在这些物质时，经常对探头进行标定，是必须且有效的步伐。 因此，经常对传感器进行标定，是包管其准确性的须要的途径。一般连续使用两个月后应对传感器进行量程校准，这种经常性对传感器的维护，无形中加大了事情人员的事情量，同时增加了报警器的维护本钱。 半导体气敏传感器包罗用氧化物半导体陶瓷质料作为敏感体制作的气体传感器以及用单晶半导

26、体器件制作的气体传感器，它具有灵敏度高，响应快、体积小、结构简朴，使用方便、代价自制等优点，因而得到遍及应用。半导体气敏传感器的性能主要看其灵敏度、选择性(抗滋扰性)和稳定性(使用寿命)。 经过比拟上述两种气敏传感器的应用特性，发明半导体气敏传感器的优点越发突出：灵敏度高、响应快、抗滋扰性好、使用方便、代价自制，且不会产生探头阻缓及中毒现象，维护本钱较低等。因此，本设计接纳半导体气敏传感器作为报警器气体信息收罗部分的焦点。而在众多数导体气敏传感器中，本设计选用MQ-2型气敏传感器，这种型号的传感器具备一般半导体气敏传感器灵敏度高、响应快、抗滋扰能力强、寿命长等优点。2.3 天燃气泄露报警系统的

27、整体设计方案2.3.1天燃气泄露报警器事情原理 本论文中的燃气泄漏报警器以AT89C51单片机为控制焦点，接纳MQ-2型电阻式半导体传感器收罗气体信息。 首先，气体传感器送来的气体浓度对应的电压信号送入AT89C51单片机；然后，在AT89C51单片机内A/D转换、气体浓度比力，对数据进行线性化处理惩罚，将数字化电压信号转化成为对应的十进制浓度值；最后，判气绝体浓度值是否超出报警限，当气体浓度处于正常状态红灯不会闪亮，当气体浓度超出设定的限定值时，发作声音报警并陪同红灯闪亮。另外由于气体传感器需要在加热状态下事情，温度越高，反响越快，响应时间和规复时间就越快。为提高响应时间，包管气体传感器准确

28、地、稳定地事情，报警器需要向气体传感器连续输出一个5V的电压。为了包管其可靠性，在输出5V的电压的同时，进行妨碍监测。2.3.2天燃气泄露报警器的结构 为适应家庭对可燃性易爆气体宁静性要求，设计的可燃性气体报警仪应不但能在较宽的温度范畴事情，并且应具有显示可燃气体浓度、可接盘算机进行现场远测和实时控制等功效。其目标是在传统的烟雾报警仪的底子上，尽量提高准确性，低落本钱，缩小体积。 天燃气泄露报警器系统结构框图如图2.2所示，该系统以单片机为焦点，配合外围电路配合完成信号收罗、声音及闪烁报警等功效。系统接纳高性能的单片机，要求事情稳定、丈量精度高、通用性强、功耗低，包管报警器的精确性及可靠性，并

29、且最好体积小，本钱低，有利于淘汰报警器的体积，低落报警器的本钱。 使用AT89C51单片机，选用气敏传感器作为敏感元件，利用A/D转换器和声光报警电路，开发了可用于家庭或小型单位天燃气泄漏报警器。整个设计由4大部分组成：气敏传感器、A/D转换电路、AT89C51单片机、声光报警电路。气敏传感器是将现场气体浓度非电信号转化为电信号；转换电路是将完成将气体传感器输出的模拟信号到数字信号的转换。声光报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现差别的声光报警功效。复位电源时钟气敏传感器A/D转换器AT89C51单片机灯光报警声音报警气体 浓度图2.2天燃气泄漏报警系统结构框图2.3.3气体检测报警

30、器的功效声光报警功效 当气体浓度取值处在报警限值之上，蜂鸣器开始报警，且声音越来越仓促，并且陪同红灯闪烁。因为人对变革的信号更为敏感，所以变革的声音及灯光更容易引起用户的注意。 第3章 天燃气泄漏报警系统的硬件部分设计3.1 主控电路的设计3.1.1半导体气敏传感器简介半导体气敏传感器包罗用氧化物半导体陶瓷质料作为敏感体制作的气体传感器以及用单晶半导体器件制作的气体传感器，它具有灵敏度高，响应快、体积小、结构简朴，使用方便、代价自制等优点，因而得到遍及应用。半导体气体传感器的性能主要看其灵敏度、选择性(抗滋扰性)和稳定性(使用寿命)。MQ-2/MQ-2S气敏传感器所使用的气敏质料是在清洁空气中

31、电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处情况中存在可燃性气体时，传感器的电导率随空气中可燃性气体浓度的增加而增大。使用简朴的电路即可将电导率的变革转换为与该气体浓度相对应的输出信号。（1） 灵敏度特性：图3.2图3.2传感器典范的灵敏度特性曲线注：图中纵坐标为传感器的电阻比（Rs/Ro），横坐标为气体浓度。Rs 表现传感器在差别浓度气体中的电阻值Ro 表现传感器在1000ppm差别气体中的电阻值（2）温/湿度的影响：图3.3图3.3 传感器典范的温度、湿度特性曲线图中纵坐标是传感器的电阻比（Rs/Ro）。Rs表现在含1000ppm 甲烷、差别温/湿度下传感器的电阻值Ro表现在含1000p

32、pm 甲烷、20/65%RH情况条件下传感器的电阻值（3）根本测试回路：VcVHGNDRLVRL图3.4 传感器的根本测试电路该传感器需要施加2个电压：加热器电压（VH）和测试电压（VC）。其中VH用于为传感器提供特定的事情温度。VC则是用于测定与传感器串联的负载电阻（RL）上的电压（VRL）。这种传感器具有轻微的极性，VC需用直流电源。在满足传感器电性能要求的前提下，VC和VH可以共用同一个电源电路。为更好利用传感器的性能，需要选择恰当的RL值。（4） 规格：A.尺度事情条件标记参数名称技能条件备注Vc回路电压24VDCVH加热电压5.0V0.2VACorDCRL负载电阻可调RH加热电阻31

33、3室温PH加热功耗900mW B. 情况条件标记参数名称技能条件备注Tao使用温度-1050Tas储存温度-2070R相对湿度小于95% RO2氧气浓度21%(尺度条件)氧气浓度会影响灵敏度特性最小值大于 C. 灵敏度特性标记参数名称 技能参数 备注Rs敏感体外貌电阻2K-20K(2000ppm C3H8 )适用范畴： 5000-20000ppm天然气(R3000ppm/R1000ppm C3H8)浓度斜率0.6尺度事情条件温度： 202 Vc:5.0V0.1V相对湿度： 65%5% VH: 5.0V0.1V预热时间不少于48小时敏感体功耗（Ps）值：Ps=Vc2Rs/(Rs+RL)2 传感器

34、电阻（Rs）值：Rs=(Vc/VRL-1)RL（5）结构，外形MQ-2/MQ-2S气敏元件的结构和外形如图3.4所示(结构A或 B), 由微型Al2O3陶瓷管、SnO2 敏感层,丈量电极和加热器组成的敏感元件牢固在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了须要的事情条件。封装好的气敏元件有只针状管脚，其中个用于信号取出，个用于提供加热电流。部件质料1气体敏感层二氧化锡2电极金（Au）3丈量电极引线铂（Pt）4加热器镍铬合金（Ni-Cr）5陶瓷管三氧化二铝6防爆网100目双层不锈钢（SUB316）7卡环镀镍铜材（Ni-Cu）8基座胶木或尼龙9针状管脚镀镍铜材（Ni-Cu）图3.4图3.5

35、MQ-2/MQ-2S气敏元件的结构和外形MQ-2/MQ-2S气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低本钱传感器。3.1.2单片机的选择 单片机作为燃气泄漏报警器的焦点部件，一方面它要吸收来自传感器的气体浓度的模拟信号和妨碍检测信号，另一方面要对两种信号分别进行处理惩罚，控制后续电路的相应事情；同时，查询是否有键按下的命令。在单片机实现的功效中，将模数转换后的信号做数字滤波，再进行线性化处理惩罚，这一历程的软件实现，需要单片机有较快的运算速度，使仪表监测人员能够视察到并进行相应处理惩罚。同时，在能够满足

36、报警器设计的盘算速度及接口数的要求的同类型单片机中，要考虑选择代价低廉且体积轻巧的机型，在包管了报警器的精确性、可靠性及抗滋扰性的底子上，能够不提高本钱，缩小体积。AT89C51是Atmel公司生产的一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable ReadOnly Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理惩罚器，俗称单片机。其中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重复擦除100次。该器件接纳ATMEL高密度非易失存储器制造技能制造，与产业尺度的MCS-5

37、1指令集和输出管脚相兼容。由于将多功效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单片机为许多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形如图所示，本设计用的AT89C51是一个低功耗高性能单片机，8位数据总线，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，六其中断源，两层中断优先级，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以凭据通例要领进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理惩罚器和Flash存储器结合在一起，特别是可重复擦写的Flash存储

38、器可有效地低落开发本钱。另外，AT89C51是以静态逻辑运行到零频率的方法设计的，并且支持两种可利用软件选择的掉电掩护模式。休眠模式停止CPU运行，但允许数据存储器、定时/计数器、串行口和中断系统继承运行。掉电模式生存数据存储器的内容，但停止了晶振，是其他所有芯片停止事情直到下一次复位为止。AT89C51其事情电压范畴为2.76V（实际使用+5V供电），片内含4k bytes的可重复擦写的Flash只读步伐存储器和128Kbytes的随机存取数据存储器（RAM），器件接纳ATMEL公司的高密度、非易失性存储技能生产，兼容尺度MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理惩罚器和Flash存储单位

39、，内置功效强大的微型盘算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。3.1.3 AT89C51单片机的根本结构AT89C51单片机的根本结构如图所示图3.6根本结构图由图可见，89C51单片机主要由以下部分组成：（1）CPU系统 8位CPU和闪烁存储器；时钟电路；总线控制逻辑。（2）存储器系统 4KB的步伐存储器（ROM/EPROM/Flash）；128KB数据存储器（RAM）。（3）I/O口和其他动能单位4个并行I/O口；2个16位定时/计数器；,2个全双工串行通信口；中断系统（5其中断源） 3.1.4 AT89C51单片机的引脚1.引脚的分类（1）主电源实时钟引脚：VCC、GND等。（2）

40、编程电源：VPP。（3）控制口线：PSEN（片外取指控制）、ALE（地点锁存控制）、EA(片外存储器选择)、RST（复位控制）。（4）I/O控制：P0、P1、P2、P3共四个8位口线，2.引脚详细说明VCC：供电电压，接+5V。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被界说为高阻输入。P0能够用于外部步伐数据存储器，它可以被界说为数据/地点的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器

41、能吸收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地点吸收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可吸收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部步伐存储器或16位地点外部数据存储器进行存取时，P2口输出地点的高八位。在给出地点“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地点数据存储器进行读写时，P2口输出其

42、特殊功效寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时吸收高八位地点信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可吸收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉缘故。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个呆板周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地点锁存允许的输出电平用于锁存地点的职位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以稳定的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输

43、出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地点上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理惩罚器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部步伐存储器的选通信号。在由外部步伐存储器取指期间，每个呆板周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部步伐存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部步伐存储器。注意加密方法1时，/EA将内部锁定为RESET；当

44、/EA端保持高电平时，此间内部步伐存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟事情电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可接纳。如接纳外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须包管脉冲的崎岖电平要求的宽度。3.1.5 AT89C51单片机的时钟电路接纳内部时钟方法利用芯片内部的振荡器，然后在引脚XTALl和XTAL2

45、两端跨接晶体振荡器（简称晶振），就组成了稳定的自激振荡器，发出的脉冲直接送入内部时钟电路。外接晶振时，Cl和C2的值通常选择为30pF左右；Cl、C2对频率有微调作用，晶振或陶瓷谐振器的频率范畴可在1.2MHz12MHz之间选择。为了减小寄生电容，更好地包管振荡器稳定、可靠地事情，振荡器和电容应尽可能安装得与单片机引脚XTALl和XTAL2靠近。图3.7单片机的时钟电路图3.1.6 AT89C51单片机的复位电路在整个燃气报警系统中，要进行实验，必须对整个系统先复位。复位是单片机的初始化操纵。单片机系统在上电启动运行时，都需要先复位。其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并

46、从这个状态开始事情，因而，复位是一个很重要的操纵方法。但单片机自己是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部复位电路才气实现。单片机的外部复位电路有上电复位和上电和按键均有效的复位两种。我们在设计单片机复位时，选用上电复位。上电复位利用电容器的充电实现。图3.8是AT89C51单片机的上电复位电路。图中给出了复位电路参数。上电要求接通电源后，单片机实现自动复位操纵。上电瞬间RST引脚得到高电平，随着电容的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个呆板周期），单片机就可以进行复位操纵。该电路典范的电容参数为：晶振为12MHZ，电容值为1uF。图3.8单片机复位电路图3.2 外围接口电路的设计3.2.1 ADC0808转换器的介绍