烟雾报警器毕业设计

图2-2 MQ-5半导体气体烟雾传感器结构

二氧化锡(SnO2)半导体气敏元件特点:(1) SnO2材料的物理、化学稳定性较好，与其他类型气敏元件相比，SnO2气敏元件寿命长、稳定性好、耐腐蚀性强。(2) SnO2气敏元件对气体检测是可逆的，而且吸附、脱离时间短，可连续长时间使用。(3) SnO2气敏元件结构简单，成本低，可靠行较高，机械性能良好。

MQ-5气敏元件的结构和外形如图2-3所示，由微型AL2O3瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中４个用于信号取出，2个用于提供加热电流。

MQ-5半导体气体烟雾传感器适用于天然气、煤气、氢气、烷类气体、汽油、煤油、乙炔、氨气、烟雾等的检测，对可燃性气体的（CH4、C4H10、H2等）的检测很理想。这种传感器在较宽的浓度围对可燃气体有良好的灵敏度，能够检测多种可燃性气体，十分适合应用在家庭的气体泄漏报警器中。是一款便携式气体检测器，非常适合多种应用的低成本传感器。其技术指标表2-2。

(2) 片振荡器：振荡频率0~24MHz。

(3) 4KB片Flash ROM,片数据存储器寻址围64KB。

(4) 128B片RAM，片数据存储器寻址围64KB。

(5) 21个专用存储器。

(6) 4个8位并行I/O接口：P0、P1、P2、P3。

(7) 1个全双工串行接口。

(8) 2个16位定时／计数器。

(9) 5个中断源，可编为两个优先级。

(10)111条指令，含乘、除法各1条。

(11)单总线结构。

(12)单一+5V电源。

3.引脚及功能

AT89C51单片机有40个引脚，如图2-4所示。根据功能不同，40个引脚可分为四类。

图2-4 AT89C51芯片引脚图

（1）电源引脚

图2-5 单片机AT89C51中断系统部结构图

单片机的五个中断源可分为三类：外部中断（2个）、定时中断（2个）和串行中断（1个）。

外部中断是由外部信号引起的，共有两个中断源：

1）外部中断“0”，其中断请求信号由引脚INT0————

（P3.2)引入，中断请求标准为IE0。

2）外部中断“1”，其中断请求信号由引脚INT1————

（P3.3)引入，中断请求标准为IE1。

定时中断是为了满足完成定时或者计数的需要而设置的，共两个中断源：

1）定时/计数器T0溢出中断请求，中断请求标志位为TF0。 2）定时/计数器T1溢出中断请求，中断请求标志位为TF1。 串行中断是为满足串行数据传送的需要为设置的。每当串行口接收或收获完一组串行数据时，就产生一个中断请求。中断请求标志位为TI 或RI 。

（2）中断处理过程

中断处理过程可分为三个阶段：中断响应、中断处理和中断返回。

10 10 ns

保持时间t H

10 0 ns

建立时间t SCT

（1）74LS373引脚及功能

74LS373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器。外围管脚图和逻辑图分别如图2-6和2-7所示。

图2-6 外围管脚图

图2-7 逻辑图

各个引脚的作用：

IN0~IN7：输出端，可直接与总线相连。

D0~D7：数据输入端，可直接与总线相连。

OE：三态允许控制端，当OE为低电平时，O1~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线；当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱

2.复位电路

复位是单片机的初始化操作，器主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。

(1)复位方式

单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。

1)上电复位

图2-8是单片机的上电复位电路。上电时复位电路通过电容加到RST 端上一个高电平复位信号，高电平持续时间取决于RC电路参数。为了保证系统能可靠的复位，RST端上高电平信号必须有足够长的时间。

2)按键操作复位

按键操作复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位则是利用与Vcc电源接通而实现的，如图2-9a）所示。而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，如图2-9b）所示。

图2-8 上电复位电路图

a) 按键电平复位b) 按键脉冲复位

图2-9 按键操作复位电路

对于AT89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。根据以上容相对比，本系统采用按键电平复位方式。

2.4 A/D转换器的选型

将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC.A/D转换器已成为信息系统中不可缺少的接口电路。

模数转换亦称模拟一数字转换，与数/模（A/D)转换相反，是将连续的模拟量（如象元的灰阶、电压、电流等）通过取样转换成离散的数字量。模数转换包括采样、保持、量化和编码四个过程。在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样。要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号。编码是将量

化后的信号编码成二进制代码输出。这些过程有些是合并进行的，例如，采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程中同时实现的，且所用时间又是保持时间的一部分。

在本设计中，烟雾传感器收集到的信号是模拟量，而单片机处理的数字量，所以两者之间要进行信号转换，那模塑转换器是必不可少的，此设计选用ADC0809型号。

1.ADC0809的部结构

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，部结构图如图2-10所示。它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D 转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。

图2-10 ADC0809部结构图

ADC0809虽然有8路模拟通道可以同时输入8路模拟信号，但每个瞬间只能转换一路，各路之间的切换由软件变换通道地址实现。地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用