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1、哈尔滨商业大学课程设计哈尔滨商业大学课程设计 基于基于 AT89C51 单片机的气体浓度测量显示及单片机的气体浓度测量显示及 报警系统设计报警系统设计 学 生 姓 名 王琴、李赛赛、汪金萍、周珊珊 指 导 教 师 赵志杰、张玉茹、王立琦、董世成 专 业 电 子 信 息 工 程 (2) 班 学 院 计算机与信息工程学院 2014 年 3 月 14 日 哈尔滨商业大学课程设计 目录 1 1课程设计要求课程设计要求.1 1 1.1 课程设计题目.1 1.2 课程设计要求.1 1.3 课程设计具体工作.1 2.2. 气体浓度测量显示及报警系统简介气体浓度测量显示及报警系统简介.2 2 2.1 AT89
2、C51 简介 .2 2.2 AD0808 简介. 5 2.3 MQ-5 气体传感器简介. 6 2.4 LCD1602 简介. 10 3.3.气体浓度测量显示及报警系统设计气体浓度测量显示及报警系统设计. 1414 3.1 系统的硬件组成和元器件选择.14 3.2 电路总体设计 .14 3.3 数据采集模块的设计 .15 3.4 数据转换模块的设计.15 3.5 显示及报警模块的设计.15 4.4.气体浓度测量显示及报警系统的软件设计气体浓度测量显示及报警系统的软件设计.1717 4.1 系统的软件设计 .17 4.2 编程环境 KeilC51. 17 4.3 软件流程框图.18 4.4 系统程
3、序 .19 5 5 气体浓度测量显示及报警系统仿真调试气体浓度测量显示及报警系统仿真调试.2222 5.1 系统仿真调试 .22 5.2 仿真调试环境-PROTEUS 7.7 .22 5.3 系统仿真调试结果 .23 结结 论论.2424 参考文献参考文献.2525 致致 谢谢.2525 附件一：.26 基于 AT89C51 单片机的气体浓度测量显示及报警系统电路板图.26 附件二：.27 基于 AT89C51 单片机的气体浓度测量显示及报警系统实物图.27 哈尔滨商业大学课程设计 1 1课程设计要求课程设计要求 1.11.1 课程设计题目课程设计题目 基于 AT89C51 单片机的气体浓度测
4、量显示及报警系统设计 1.21.2 课程设计要求课程设计要求 （1）任选一种有害气体传感器； （2）设计转换放大电路将气体浓度转换成标准的电信号； （3）利用单片机组成测量系统实现有害气体浓度的精确测量及显示报警。 1.31.3 课程设计具体工作课程设计具体工作 （1）原理图设计、软件设计、PCB； （2）仿真实现； （3）元件清单； （4）设计报告。 哈尔滨商业大学课程设计 2 2. 气体浓度测量显示及报警系统简介气体浓度测量显示及报警系统简介 2.12.1 AT89C51AT89C51 简介简介 AT89C51 是一种带 4K 字节的闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM- Flash
5、Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。其中包括 128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，2 个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器 及时钟电路。同时，AT89C51 降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种可选的节电工 作模式26。空闲方式体制 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及 中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器体制工作并禁止其他所 有不见工作直到下一个硬件复位。 单片机的可擦除只读存储
6、器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非 易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将 多功能 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。AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。 AT89C51 单片机管脚图如图 1 所示。 图 1 AT89C51 芯片引脚图 哈尔滨商业大学课程设计 3 2.22.2 ADC0808ADC0808 简介简介 ADC0808 芯片有 28 条引脚,采用双线直插式封装. ADC0808 是采样分辨率为 8 位的、 以
7、逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据 地址码锁存译码后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 ADC0808 是 ADC0809 的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用 ADC0808 进行 A/D 转换，实际使用时采用 ADC0809 进行 A/D 转换。 ADC0808 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A/D 转换器，它有 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。 ADC0808 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装，如图 2 所示。 图 2 ADC0808 芯片引脚图 ADC0
8、808 的时序图如图 3 所示。 图 3 ADC0808 时序图 哈尔滨商业大学课程设计 4 2.3MQ-52.3MQ-5 气体传感器简介气体传感器简介 2.3.12.3.1 特点特点 （1）对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度； （2）对乙醇，烟雾几乎不响应； （3）快速的响应恢复特性； （4）长期的使用寿命和可靠的稳定性； 2.3.22.3.2 应用应用 适用于家庭或工业上对液化气，天然气，煤气的监测装置。优良的抗乙醇，烟 雾干扰能力。 2.3.32.3.3 规格规格 （1） 标准工作条件 表 1 MQ-5 的标准工作条件 符 号参数名称技术条件备注 VC 回路电压 15VAC or
9、DC VH 加热电压 5.0V0.2VAC or DC RL 负载电阻可调 RH 加热电阻 313 室温 PH 加热功耗 900mW （2） 环境条件 表 2 MQ-5 的环境条件 符 号参数名称技术条件备注 Tao 使用温度 -10-50 Tas 存储温度 -20-70 Rh 相对湿度小于 95%Rh O2 氧气浓度 21%(标准条件) 氧气浓度会影响 灵敏度特性 最小值大于 2% 哈尔滨商业大学课程设计 5 （3） 灵敏度特性 表 3 MQ-5 的灵敏度特性 符 号参数名称技术参数备注 RS 敏感体电阻 10K- 60K(1000ppm 甲烷 (1000ppm/5000ppm CH4) 浓
10、度斜率 0.6 标准工作条件 预热时间 温度：202Vc:5.0V0.1V 相对湿度： 65%5%Vh:5.0V0.1V 不少于 24 小时 探测范围：300- 5000ppm 液化气，天然气， 煤气。 （4） 结构外形测试电路 表 4 MQ-5 的结构外形 部件材料 1 气体敏感层二氧化锡 2 电极金（Au） 3 测量电极引线铂（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 9 针状管脚镀镍铜材（Ni-Cu） MQ-5 气敏元件的结构和外形如 Fig.1 所示。测量电路如图 Fig.2 所示。 哈尔滨商业大学课程设计 6 Fig.1 MQ-5 的结构外形 Fig.2 MQ-
