基于c51单片机的有害气体检测课程设计--强欣

目录

第一章系统总体方案选择与说明 (7)

1.1方案选择 (7)

1.2系统说明 (7)

第二章系统结构框图与工作原理 (8)

2.1设计框架图 (8)

2.2工作原理 (9)

第三章各单元硬件设计说明及法计算方 (10)

3.1 主控芯片80C51 (10)

3.2 A/D转换集成电路主芯片0809 (12)

3.3 集成气体传感器TGS202元件 (13)

3.4 地址锁存器主芯片74LS373 (14)

3.5 单片机时钟电路 (16)

3.6 复位电路 (17)

3.7 光报警系统 (18)

3.8 单片机振荡电路 (19)

第四章软件设计 (20)

4.1 软件总体设计 (20)

第六章总结 (23)

附件 1 （原理图） (25)

附录2 参考文献 (31)

第一章系统总体方案选择与说明

1.1方案选择

用单片机控制一个检测报警系统，与以往用数字逻辑电路组成的控制系统相比，用单片机组成的检测报警系统，应具有更大的灵活性，功能也更强，并具有智能性, 在实际工作中是一种行之有效的方法。因此，从理论上分析利用单片机为核心设计一个工业现场报警器系统是可行的。

1.2系统说明

单片机工业现场报警系统是对工业现场的有害气体进行检测，一旦有害气体的浓度超过容许的气体浓度围，系统闪光响铃报警。通过传感器对工业现场有害气体浓度的检测从而转换成相应的电压值，又通过A/D模数转换器将传感器的电压值的模拟信号转换为数字信号，然后所转换的数字量接到单片机80C51的P0口，最后单片机对接入的数字信号做出反应，判断所测有害气体的浓度是否超标，超标则做出闪光响铃的报警指示，处于安全围保持正常状态不变。

第二章系统结构框图与工作原理2.1设计框架图

图2—1

2.2工作原理

单片机工业现场报警器主要由气体传感器、信号调理、A/D模数转换器、89C51单片机和闪光响铃报警等几部分构成。八种有害气体分别对应八个气体传感器，气体传感器对有害气体的浓度进行测量，从而转换成电压量。将气体传感器的输出端接到A/D模数转换器的IN0至IN7端，作为A/D模数转换器的输入。再将A/D 模数转换器的输出端D0~D7接到89C51单片机的P0口，将闪光响铃报警电路接到89C51单片机的P3.7口，从而构成气体检测报警系统。当气体传感器检测的浓度值大于或等于所设定的气体浓度值，通过A/D模数转换成高电平送到80C51单片机的P0口，从而使P3.7=0，闪光响铃就启动了，从而完成了气体的检测。

第三章各单元硬件设计说明及法计算方法3.1 主控芯片89C51

这次课程设计的主要是围绕80C51而设计的，所以有必要先对它做一个简单介绍，89C51引脚图如下图所示：

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P1.7

RST

(TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7

XTAL1

XTAL2

GND

Vcc

P0.0 (AD0)

P0.1 (AD1)

P0.2 (AD2)

P0.3 (AD3)

P0.4 (AD4)

P0.5 (AD5)

P0.6 (AD6)

P0.7 (AD7)

EA/VPP

PSEN

P2.7 (A15)

P2.6 (A14)

P2.5 (A13)

P2.4 (A12)

P2.3 (A11)

P2.2 (A10)

P2.1 (A9)

P2.0 (A8) PDIP

(RXD) P3.0

ALE/PROG

图3—1 89C51外部管脚图

89C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。

89C51置中央处理单元、128字节部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片时钟振荡电路。

此外，89C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片其它功能。89C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。

3.2 A/D转换集成电路主芯片0809

A/D转换由集成电路0809完成。0809具有8路模拟输入端口，地址线（23-25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。0809的管脚图如下：

图3—2 ADC0809外部管脚图

A/D转换电路采用了常用的8位8通道数模转换专用芯片ADC0809，电路如图5所示。气体传感器的输出分别接到ADC0809的IN0至IN7。ADC0809的通道选择地址A，B，C分别由89C51的P0.0～P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7=0时，与写信号WR共同选通ADC0809。图中ALE信号与ST信号连在一起，在WR信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。图中ADC0809的转换结束状态信号EOC接到89C51的INT1引脚，当A/D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。数据采集电路图如下：