单片机的可燃性气体检测仪的设计
单片机的可燃性气体检测仪的设计[20200131185528]
摘要
可燃性气体检测仪是具有对可燃性气体检测，监测，报警提示的一款新型报警装置，运用于混合气体成分检测，该仪器集成本低，易于操作，功耗低等显著优点。
该装置采用MQ3,AT89S51,将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经过A/D转换，得到数字电压信号，进行有效的对混的气体中监测气体进行实时的浓度监测，报警，以便保障更安全的进行工作。
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关键字:单片机、报警、模数转换
引言 5
一、设计方案选择 5
（一）方案一：驱动芯片控制发光二级管 5
（二）方案二：模数转换单片机控制数码管 5
二、主要元器件说明 6
（一）ATA89S51 6
（二）LM3914芯片 8
（三）ADC0809 9
三、硬件电路设计 10
（一）信号采样电路 10
（二）信号转换电路 10
（三）晶振电路 10
（四）复位电路 11
（五）报警电路 11
（六）显示电路 12
四、软件设计 12
（一）设计思路 12
（二）系统软件流程 12
五、结束语 13
六、致谢 14
七、参考文献 15
八、附录 16
引言
可燃性气体检测仪诞作为新时代一种集检测，监测，报警为一体的低功耗，高用途的一款电子产品应用于矿井，一些地下通道等一些地方。成为一种安全的依赖跟保障，采用简单的电路结构，能够有效地做到安全报警的作用。
一、设计方案选择
（一）方案一：驱动芯片控制发光二级管
MQ3检测电路
MQ-3检测电路由直流电源，MQ-3气敏传感器，万用表组成。敏感部分表面导电电子比例发生变化，表面电阻随着浓度变化而变化，从而出现不同阻值，如图1-1。
图1-1 MQ-3检测电路
采用LM3914的好处是可以最直接的检测出是否浓度超标。利用MQ3气敏电阻与被测气体接触，采用5V电源供电，利用电阻分压电路将气体浓度有电阻量转化为电压量，再通过驱动芯片LM3914按照电压大小驱动输出相应的发光管，当达到一定电压值时蜂鸣器触发，发出警报声从而达到浓度超标的提示。
（二）方案二：模数转换单片机控制数码管
由于单片机的种类比较多，不同型号的单片机有不同的应用环境，因此在选择单片机时，应考虑以下几个方面：工作电压、功率损耗、抗干扰性能、保密性、运行速度、存储器、I/O接口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作温度范围、有无上电功能等。-在开发过程中单片机还受到：开发工具、开发成本、开发人员的适应性、编程器、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计采用AT89S51单片机作为设计的核心元件。利用ADC0809进行A/D转换，最终实现基本的报警功能。
为了能够实现更便捷安全的报警功能，采用方案二：模数转换单片机控制数码管。
二、主要元器件说明
（一）ATA89S51
参数
1、4k Bytes Flash片内程序存储器；
2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；
3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；
4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断；
5、6个中断源；
6、2个16位可编程定时器/计数器；
7、2个全双工串行通信口；
8、看门狗（WDT）电路；
9、片内振荡器和时钟电路；
10、与MCS-51兼容；
11、全静态工作：0Hz-33MHz；
12、三级程序存储器保密锁定；
13、可编程串行通道；
14、低功耗的闲置和掉电模式。
图2-1 AT89S51芯片
管脚说明
VCC：电源电压输入端。
GND：电源地。
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，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。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。 PDIP封装的AT89S51管脚图
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出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口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，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口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出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。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能：
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入）
P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器的读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。
RST：复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变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地址上置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。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/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。
摘要
可燃性气体检测仪是具有对可燃性气体检测，监测，报警提示的一款新型报警装置，运用于混合气体成分检测，该仪器集成本低，易于操作，功耗低等显著优点。
该装置采用MQ3,AT89S51,将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经过A/D转换，得到数字电压信号，进行有效的对混的气体中监测气体进行实时的浓度监测，报警，以便保障更安全的进行工作。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机、报警、模数转换
引言 5
一、设计方案选择 5
（一）方案一：驱动芯片控制发光二级管 5
（二）方案二：模数转换单片机控制数码管 5
二、主要元器件说明 6
（一）ATA89S51 6
（二）LM3914芯片 8
（三）ADC0809 9
三、硬件电路设计 10
（一）信号采样电路 10
（二）信号转换电路 10
（三）晶振电路 10
（四）复位电路 11
（五）报警电路 11
（六）显示电路 12
四、软件设计 12
（一）设计思路 12
（二）系统软件流程 12
五、结束语 13
六、致谢 14
七、参考文献 15
八、附录 16
引言
可燃性气体检测仪诞作为新时代一种集检测，监测，报警为一体的低功耗，高用途的一款电子产品应用于矿井，一些地下通道等一些地方。成为一种安全的依赖跟保障，采用简单的电路结构，能够有效地做到安全报警的作用。
一、设计方案选择
（一）方案一：驱动芯片控制发光二级管
MQ3检测电路
MQ-3检测电路由直流电源，MQ-3气敏传感器，万用表组成。敏感部分表面导电电子比例发生变化，表面电阻随着浓度变化而变化，从而出现不同阻值，如图1-1。
图1-1 MQ-3检测电路
采用LM3914的好处是可以最直接的检测出是否浓度超标。利用MQ3气敏电阻与被测气体接触，采用5V电源供电，利用电阻分压电路将气体浓度有电阻量转化为电压量，再通过驱动芯片LM3914按照电压大小驱动输出相应的发光管，当达到一定电压值时蜂鸣器触发，发出警报声从而达到浓度超标的提示。
（二）方案二：模数转换单片机控制数码管
由于单片机的种类比较多，不同型号的单片机有不同的应用环境，因此在选择单片机时，应考虑以下几个方面：工作电压、功率损耗、抗干扰性能、保密性、运行速度、存储器、I/O接口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作温度范围、有无上电功能等。-在开发过程中单片机还受到：开发工具、开发成本、开发人员的适应性、编程器、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计采用AT89S51单片机作为设计的核心元件。利用ADC0809进行A/D转换，最终实现基本的报警功能。
为了能够实现更便捷安全的报警功能，采用方案二：模数转换单片机控制数码管。
二、主要元器件说明
（一）ATA89S51
参数
1、4k Bytes Flash片内程序存储器；
2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；
3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；
4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断；
5、6个中断源；
6、2个16位可编程定时器/计数器；
7、2个全双工串行通信口；
8、看门狗（WDT）电路；
9、片内振荡器和时钟电路；
10、与MCS-51兼容；
11、全静态工作：0Hz-33MHz；
12、三级程序存储器保密锁定；
13、可编程串行通道；
14、低功耗的闲置和掉电模式。
图2-1 AT89S51芯片
管脚说明
VCC：电源电压输入端。
GND：电源地。
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，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。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。 PDIP封装的AT89S51管脚图
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出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口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，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口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出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。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能：
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入）
P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器的读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。
RST：复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变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地址上置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。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/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。
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