目 ??????錄

煙霧報警器

一、開題依據(jù)

二、軟硬件環(huán)境

三、計劃進度

四、關(guān)鍵技術(shù)

4.1 報警器設(shè)計所需資源

4.2 報警器設(shè)計原理與內(nèi)容

五、核心芯片主要參數(shù)

5.1主控芯片

5.1.1 ?AT89C52 單片機簡介

5.1.2主控電路在本系統(tǒng)中的運用

5.2 傳感部分

5.2.1 ?數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809

5.2.2 MQ-2半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器

5.3 報警部分

5.3.1 蜂鳴器

5.3.2 繼電器

5.4 顯示部分

5.4.1 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與原理

5.4.2 LED數(shù)碼管的顯示方式

5.5 電源電路

5.6 整體電路（見附錄二）

參考文獻

附錄一???程序代碼

附錄二???電路原理圖

致????謝

一、開題依據(jù)

煙煙霧是指在燃燒過程中產(chǎn)生的浮游顆粒物和氣態(tài)物質(zhì)的混合物，是一種具有極高危險性的氣體。其含有一氧化碳、硫化氫、氡等有害物質(zhì)，長期吸入煙霧會對人體產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，如中毒、呼吸系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病等。危害人們的健康和安全，因此，我們需要采取措施來保護自己和他人的生命和財產(chǎn)安全。
煙霧報警器作為一種較為有效的安全防范設(shè)備，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用和推廣。其主要作用是在煙霧出現(xiàn)時及時發(fā)出警報，提醒人們采取適當(dāng)?shù)陌踩胧苊鉃?zāi)害的發(fā)生。在煙霧報警器所處的房間或區(qū)域內(nèi)，一旦有煙霧出現(xiàn)，它就會迅速檢測到，并發(fā)出響亮的警報聲。

采用煙霧報警器可以有效預(yù)防各類火災(zāi)事故的發(fā)生，如暴露于煙霧中引起的意外中毒、空氣中有毒可燃性氣體產(chǎn)生的爆炸事故等。然而，使用煙霧報警器僅僅是一個“被動”防范措施，為了更好地防范火災(zāi)事故的發(fā)生，人們還需采取更為堅實的安全措施和防范措施。我們應(yīng)該更加重視煙霧報警器的安裝和維護，保證其能夠長期穩(wěn)定地工作。通常情況下，煙霧報警器的安裝位置應(yīng)該在房間的中心位置或走廊內(nèi)，因為空氣流通處于這些位置最為通暢。同時，我們還需定期檢查煙霧報警器的電池和傳感器等設(shè)備，確保它能夠正常運行，一旦有問題應(yīng)及時更換設(shè)備或維修。我們應(yīng)提高自身安全意識，加強生活中的安全常識與訓(xùn)練。比如在使用液化石油氣等易燃易爆氣體時，要遵循正確的使用方法和安全規(guī)范，定期檢測和維護氣路系統(tǒng)以防止泄漏，定期更換燃?xì)夤薜纫讚p耗物品，以便保障生活的安全。我們還應(yīng)建立健全的緊急應(yīng)急預(yù)案。當(dāng)煙霧報警器發(fā)出警報聲時，我們應(yīng)迅速采取措施撤離，撥打緊急電話等方式呼叫消防、醫(yī)療等相應(yīng)應(yīng)急部門，以便及時地疏散人員，避免人員傷亡。煙霧報警器可以為人們生產(chǎn)生活帶來更多的安全保障，但是在任何時刻，我們都應(yīng)注重安全常識和安全防范的建設(shè)，讓我們的生活更加穩(wěn)健、健康和安全。

二、軟硬件環(huán)境

該系統(tǒng)使用甲烷氣敏傳感器檢測空氣中的甲烷氣體濃度，并通過ADC0809將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。LED燈和七段數(shù)碼管作為甲烷氣體濃度的指示和顯示設(shè)備，AT89C51單片機負(fù)責(zé)處理和控制。為確保人體的安全，系統(tǒng)預(yù)設(shè)了特定的煙霧濃度值作為報警閾值。當(dāng)氣體濃度超過該值時，蜂鳴器響起，控制換氣扇的繼電器被激活，從而進行報警。在本設(shè)計中，主要難點在于軟件部分，特別是在ADC0809應(yīng)用方面。由于ADC0809沒有內(nèi)置時鐘，因此必須在轉(zhuǎn)換之前提供時鐘信號。在該系統(tǒng)中，通過單片機的引腳向ADC0809提供時鐘信號，從而實現(xiàn)在硬件上節(jié)省資源。

三、計劃進度

資料收集，從網(wǎng)上和相關(guān)書籍查閱有關(guān)核心芯片、傳感器的相關(guān)資料，確定具體方案.。???

四、關(guān)鍵技術(shù)

4.1 報警器設(shè)計所需資源

為了設(shè)計一個完美的電路，我們需要準(zhǔn)備一些必要的元件，包括AT89C51單片機、ADC0809芯片、甲烷傳感器、LED燈、多個電阻和電容、晶振、蜂鳴器、七段共陰極數(shù)碼管、供氣扇和繼電器。這些元件組成的電路能夠有效地探測和響應(yīng)甲烷氣體，使我們的生活更加安全。

4.2 報警器設(shè)計原理與內(nèi)容

采用MQ-2半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器（一種甲烷傳感器）收集空氣中含煙霧的濃度，利用ADC0809芯片將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并通過51單片機把轉(zhuǎn)換成的濃度信號與預(yù)先設(shè)置的濃度進行比較，當(dāng)達到或者高于預(yù)先設(shè)置的濃度時，蜂鳴器會報警，點亮一個LED燈，在七段數(shù)碼管上顯示所檢測到的甲烷氣體濃度值并且控制換氣扇的繼電器吸合，換氣扇啟動。

其流程圖如1所示：

圖1 ?流程圖

• 核心芯片主要參數(shù)

5.1主控芯片

MCS-51系類單片機的特點有：

1.運行速度較快：由于在芯片內(nèi)部集成了多種功能模塊，因此它能以較快的速度完成復(fù)雜的控制任務(wù)。這對于一些需要高速控制的應(yīng)用場景非常重要，比如機器人運動控制、高速傳輸控制等。

2.可編程性強：它內(nèi)置了一套易于操作的指令系統(tǒng)以及多種寄存器，用戶可以通過編寫簡單的程序來實現(xiàn)各種功能。這種可編程性使得它可以被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，比如工業(yè)自動化、嵌入式系統(tǒng)、消費電子等。而且，由于它的可編程性，針對不同的控制任務(wù)，可以通過編寫不同的程序來實現(xiàn)靈活的控制。

3.外設(shè)接口較為豐富：包括多個定時器、串口通信接口、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、中斷輸入等，這些外設(shè)接口在不同的場景下提供了重要的控制手段。比如，定時器可以實現(xiàn)定時測量和設(shè)備控制等功能，結(jié)合中斷輸入可以實現(xiàn)實時響應(yīng)；串口通信接口可以實現(xiàn)與其他設(shè)備之間的通信等。

4.成本較低、易于購買：它作為一種經(jīng)典的單片機型號，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，因此可以在市場上較為容易地找到供應(yīng)商。而且，由于使用的材料成本較低，它的價格相對便宜，也降低了使用者的成本。這也是它能夠在消費電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的原因之一。

5.1.1 ?AT89C52 單片機簡介

AT89C52單片機是基于8051架構(gòu)而開發(fā)的，可以運行在0~24MHZ的時鐘頻率下，擁有8KB的閃存程序存儲器和256B的RAM數(shù)據(jù)存儲器。它還集成了許多通用輸入/輸出、定時器/計數(shù)器、串行通信接口、SPI接口等功能模塊，使其成為一款非常優(yōu)秀的單片機。

據(jù)了解，AT89C52單片機廣泛應(yīng)用于工控、家電、汽車電子、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。在工控領(lǐng)域，這款單片機的高可靠性和穩(wěn)定性使它成為很多自動化控制系統(tǒng)的首選。在家電領(lǐng)域，它可以實現(xiàn)家電的智能化控制；在汽車電子領(lǐng)域，它可以控制發(fā)動機、車門等系統(tǒng)；在醫(yī)療器械領(lǐng)域，它可以實現(xiàn)對患者數(shù)據(jù)的采樣和監(jiān)測。AT89C52單片機的優(yōu)點還包括豐富的外設(shè)接口，如中斷、定時器、計數(shù)器等，可以滿足各種不同的應(yīng)用需求。此外，它還具有價格低廉、易于編程、易于學(xué)習(xí)等優(yōu)點，被廣泛用于學(xué)術(shù)研究、教育培訓(xùn)以及各類工程中。AT89C52單片機是一款非常優(yōu)秀的8位微控制器，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和高性價比的優(yōu)勢。無論是在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、學(xué)術(shù)教育還是DIY領(lǐng)域，它都可以發(fā)揮出其強大的功能和靈活性，成為工程師們的得力工具之一。

（1）AT89C52 外部結(jié)構(gòu)及特性

直插式40腳封裝(DIP)和外部總線結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。

圖2 ?AT89C51引腳排列 ??????????圖3 ?外部總線

AT89C52的 4 個 8 位I/O口的功能說明如下： ????

1）P0 ?口：作為一個雙向I/O口，P0端口具有非常廣泛的用途。一般情況下，當(dāng)該端口被設(shè)置為輸出口時，每一位均可輸出高或低電平，從而控制其連接到的器件或部件的狀態(tài)。在實際應(yīng)用中，一個P0端口通常會連接多個器件或部件，因此需要靈活控制其輸出狀態(tài)以滿足不同的應(yīng)用需求。同時，當(dāng)P0端口被設(shè)置為輸入時，它可以使用高阻抗輸入模式，從而實現(xiàn)對外部信號的讀取。這種模式下，需要注意輸入信號的輸入電平范圍和相關(guān)濾波等參數(shù)設(shè)置，以保證輸入信號的正確性和穩(wěn)定性。除了作為I/O口，P0端口還可以用作低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0端口內(nèi)部自帶上拉電阻，這種模式下通常會涉及到地址與數(shù)據(jù)復(fù)用的相關(guān)處理，需要注意相關(guān)編程技巧和參數(shù)設(shè)置。在flash編程和程序校驗時，P0端口也扮演著非常重要的角色。在flash編程時，P0端口用來接收指令字節(jié)，以實現(xiàn)對flash存儲器的編程操作。同時，在程序校驗時，P0端口也需要輸出指令字節(jié)，以輔助進行程序校驗操作。在這些操作中，需要注意相關(guān)的指令和信號的處理方式以及電路設(shè)計和調(diào)試要點。作為一個多功能的雙向I/O口，P0端口在不同的應(yīng)用場景下具有非常廣泛的用途。針對不同的應(yīng)用需求，需要合理選擇參數(shù)設(shè)置和編程技巧，以充分實現(xiàn)P0端口的應(yīng)用。

2）P1 ?口：節(jié)數(shù)據(jù)到P1口時，要注意這兩個引腳的功能會受到影響。
除此之外，P1口還有另一個功能，即作為外部中斷輸入。P1.0、P1.1和P1.2可分別作為外部中斷0、中斷1和中斷2的輸入引腳。當(dāng)引腳上出現(xiàn)一個低電平脈沖時，相應(yīng)的中斷會被觸發(fā)。
需要注意的是，當(dāng)使用P1口作為輸入時，需要通過設(shè)置相應(yīng)的寄存器來選擇輸入方式，如下附有示例：
P1M1 = 0xFF; //P1口全部設(shè)置為輸入
P1M2 = 0x00;
此外，在使用P1口時，需要考慮到其輸出電流的限制。P1口的最大輸出電流為15mA，如果需要連接更多的器件，可以添加外部緩沖器來提高輸出電流。總之，P1口是一個多功能的雙向I/O口，同時也可以作為外部中斷輸入口和定時器/計數(shù)器2的輸入口。在使用P1口時，需要注意其功能的限制和使用方法。

3）P2 ?口：節(jié)偽指令時，需要將P2端口置高，以向外部設(shè)備發(fā)送信號，同時在讀取外部數(shù)據(jù)時，也需要使用P2口。P2口還可用于與LCD控制器通信，以進行液晶顯示。當(dāng)將P2口配置為LCD接口時，其功能與之前描述的略有不同，會使用特定的控制命令和數(shù)據(jù)格式，以與LCD控制器進行通信。除此之外，P2口還支持外部中斷，可為系統(tǒng)提供事件驅(qū)動的響應(yīng)機制。在進行外部中斷時，P2口被用作輸入端口，以便檢測外部信號的變化。當(dāng)外部信號發(fā)生變化時，P2口將發(fā)送一個中斷請求給CPU，以啟動相應(yīng)程序的處理流程。P2口作為8051單片機中最為通用的口線之一，擁有極其豐富的功能和用途。在不同的應(yīng)用場景中，可以根據(jù)需要對其進行配置，以滿足不同外設(shè)的接口需求和事件響應(yīng)機制。

4）P3 ?口：P3端口是AT89C52微控制器的一個雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。該端口的輸出緩沖器能夠驅(qū)動4個TTL邏輯電平，因此可以連接多個外圍設(shè)備。當(dāng)P3端口被設(shè)置為輸出時，用戶可以向每一位寫入數(shù)據(jù)，從而操縱外部設(shè)備的狀態(tài)。當(dāng)該端口被設(shè)置為輸入時，由于內(nèi)部電阻的原因，當(dāng)外部拉低引腳時，P3口將輸出電流IIL，從而保證正確的邏輯輸入。

除了基本的輸入輸出功能，P3口還承擔(dān)了AT89C52的一些特殊功能。例如，P3.0、P3.1和P3.2可以作為外部中斷輸入，用于響應(yīng)外部事件，如按鈕按下等。P3.3可以作為定時器/計數(shù)器T0的外部觸發(fā)器輸入，從而觸發(fā)定時器操作。P3.4可以作為串行數(shù)據(jù)輸入（RXD），P3.5可以作為串行數(shù)據(jù)輸出（TXD），用于外部通信。P3.6可以作為定時器/計數(shù)器0的外部計數(shù)輸入（P3.6/T0）或定時器/計數(shù)器1的外部計數(shù)輸入（P3.6/T1），從而實現(xiàn)更復(fù)雜的定時/計數(shù)操作。P3.7可以作為定時器/計數(shù)器1的觸發(fā)（P3.7/T1）或外部存儲器的寫入使能輸入（ALE），從而控制外部存儲器的讀寫行為。在AT89C52的Flash編程和校驗操作中，P3口還承擔(dān)了一些控制信號的傳輸，以確保正確的編程和校驗流程。因此，P3口是AT89C52微控制器的一個非常重要的多功能端口。

（2）AT89C52的內(nèi)部組成

AT89C52單片機集成了CPU、RAM、ROM、定時器、I/O端口等基礎(chǔ)功能，在一塊芯片中實現(xiàn)了計算機的基本需求。

AT89C52 單片機內(nèi)包含的具體部分如下：

l??1）一個8 位?CPU。?

l??2）一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。?

l??3）8KB Flash 程序存儲器。?

l??4）256 B RAM 數(shù)據(jù)存儲器。?

l??5）三個16 位定時器/計數(shù)器。?

6）可尋址?64KB 的外部數(shù)據(jù)存儲器和?64KB 的外部程序存儲器空間的控制電路。

7）32 條可編程的?I/O線（4組8 位并行?I/O端口）。?

l??8）一個可編程全雙工串口通信。?

l??9）8 個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)。?

????????????????????????圖4 AT89C52單片機框圖

5.1.2主控電路在本系統(tǒng)中的運用

主控制電路還需要把ADC0809測得的數(shù)據(jù)進行處理并在數(shù)碼管顯示，同時還要把測得的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)報警值進行比較并在LED顯示燈上進行顯示。

5.2 傳感部分

本設(shè)計的傳感部分利用MQ-2氣體傳感器收集空氣中所含煙霧的濃度，通過ADC0809芯片把MQ-2氣體傳感器收集來的煙霧的濃度的模擬信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，通過顯示部分進行相應(yīng)的顯示，以達到煙霧報警器的設(shè)計。

5.2.1 ?數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809

???圖5 ?ADC0809引腳圖

1. 引腳功能：

IN7～IN0：模擬量輸入通道。

ALE：地址鎖存允許信號，用于實現(xiàn)地址鎖存器的地址狀態(tài)的保存，并可以控制地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。

START：轉(zhuǎn)換啟動信號，可以對ADC0809芯片進行復(fù)位，并啟動芯片進行A/D轉(zhuǎn)換。

A、B、C：地址線。?用于通道端口的選擇，A為低地址，C為高地址，它們的狀態(tài)可以決定ADC0809芯片輸入通道的選擇。

CLK：是ADC0809芯片的時鐘信號，可以外部提供，并通常使用500KHz的時鐘信號。

Vcc： +5V電源。?

(2)?主要特性:

1）包含8個輸入通道和8位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率為8位

2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。

3）轉(zhuǎn)換時間為130μs。

4）單個＋5V電源供電。

5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，無需校準(zhǔn)。

6）工作環(huán)境適用于-40至+85攝氏度范圍內(nèi)，確保工作穩(wěn)定性和效率。

7）低功耗，約15mW。

（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

ADC0809是一種CMOS單片型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6所示，它包括8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器以及逐次逼近電路。

?????圖6 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（4）工作過程：

ADC0809是一種8位電壓轉(zhuǎn)換器芯片，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。其工作過程包括輸入地址和模擬信號，逐次逼近寄存器復(fù)位，啟動A/D轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換完成，傳送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)給單片機等步驟。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換啟動后，芯片內(nèi)部的比較器開始比較輸入的模擬電壓和逐次逼近的分壓器輸出電壓，直到相等或者超過。當(dāng)找到對應(yīng)的分壓器輸出電壓時，A/D轉(zhuǎn)換即完成。

在A/D轉(zhuǎn)換過程中，需要注意的是，ADC0809芯片的轉(zhuǎn)換時間為128μs，因此需要使用定時傳送、查詢方式或中斷方式等方法進行轉(zhuǎn)換完成的確認(rèn)。

總之，ADC0809芯片的工作過程包括地址輸入、A/D轉(zhuǎn)換、EOC狀態(tài)確認(rèn)和數(shù)據(jù)傳送等多個步驟。它可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，支持多種數(shù)據(jù)傳送方式，可為電子系統(tǒng)的數(shù)字化處理提供重要幫助。

5.2.2 MQ-2半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器

（1）工作原理

MQ-2半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器的氣敏材料為二氧化錫，在可燃?xì)怏w存在時電導(dǎo)率會隨氣體濃度增加而增大，ADC0809電路可將電導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號，實現(xiàn)煙霧檢測。

（2）主要特點及應(yīng)用

主要特點是可以檢測出空氣中存在的可燃?xì)怏w，例如天然氣、液化石油氣、甲烷、氫氣等。它還可以通過與微控制器結(jié)合使用，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和控制，從而可以方便地應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域。

（3）主要規(guī)格

1）標(biāo)準(zhǔn)工作條件

2）環(huán)境條件

3）靈敏度特性

4）靈敏度特性曲線如圖7所示：

圖7 ?靈敏度特性曲線

(MQ-2型氣敏元件的靈敏度特性在圖7中展示。該圖包含了溫度、相對濕度、氧氣濃度等參數(shù)。此外，還展示了元件在不同氣體和不同濃度的情況下的電阻值，以及元件在潔凈空氣中的電阻值)

5.3 報警部分

當(dāng)空氣中的煙霧濃度達到或高于預(yù)警值時，本設(shè)計中的蜂鳴器會發(fā)出警報聲并且會點亮一個LED燈，控制風(fēng)扇的繼電器吸合從而達到報警的目的。

5.3.1 蜂鳴器

本設(shè)計中當(dāng)測得氣體含量高于預(yù)設(shè)值時，蜂鳴器就會發(fā)生報警聲音。

5.3.2 繼電器

繼電器是一種電器，主要用于將輸入信號轉(zhuǎn)化為輸出信號的階躍性轉(zhuǎn)變。當(dāng)輸入信號達到一定程度時，繼電器會自動觸發(fā)并改變電氣輸出電路中被控量的狀態(tài)，從而實現(xiàn)對電路的控制。

繼電器的繼電特性：當(dāng)輸入信號從零開始連續(xù)增加時，當(dāng)觸發(fā)值被達成時，繼電器會立即觸發(fā)并輸出預(yù)定的輸出信號，同時，被控的電路會發(fā)生階躍式的變化。電氣量繼電器主要用于控制電流、電壓、頻率、功率等電氣信號，而非電氣量繼電器則用于控制溫度、壓力、速度等非電氣信號。繼電器具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點，因此，在電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

按照繼電器的作用原理，可將繼電器分為以下幾種類型。一種是電磁繼電器，依據(jù)輸入電路的類型又可分為直流電磁繼電器和交流電磁繼電器。它們由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的磁力控制開關(guān)操作，使得機械部分發(fā)生預(yù)定的響應(yīng)。同時，磁保持繼電器的銜鐵能保持在到達磁鋼飽和狀態(tài)后的兩個穩(wěn)定狀態(tài)之一。另外，還有極化繼電器，它的狀態(tài)隨輸入激勵量極性的改變而改變，是一種直流繼電器。舌簧繼電器由觸點簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧動作來開、閉、轉(zhuǎn)換線路。而節(jié)能功率繼電器的控制電路仍然是交流的，但其電流大，且體積小，兼具節(jié)電功能。

另一種是固態(tài)繼電器，它是輸入和輸出功能由電子元件完成而無機械運動部件的一種繼電器，在高速開關(guān)的場合得到了廣泛的應(yīng)用。時間繼電器是受到加入或去除輸入信號限定時間后，得到規(guī)定時間延時或限時閉合或斷開被控線路的繼電器。

5.4 顯示部分

為了便于現(xiàn)象的觀察，需要用顯示器顯示運行的結(jié)果及狀態(tài)等信息，本系統(tǒng)采用LED共陰極七段數(shù)碼管作為輸出顯示器件，該器件具有低電壓、抗振動、長壽命、高亮度、清晰顯示、靈活配置、簡便接口等優(yōu)點，完全滿足設(shè)計需求。

當(dāng)空氣中有甲烷氣體存在時，七段數(shù)碼管就會顯示出相應(yīng)的甲烷濃度值，當(dāng)拿打火機對著MQ-2半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器吹氣時，數(shù)碼管的數(shù)值會隨著甲烷濃度的增長而升高。

5.4.1 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與原理

LED數(shù)碼管是一種常用的顯示器件，由多個發(fā)光二極管按照一定的結(jié)構(gòu)組成，可以顯示數(shù)字、字母等字符。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，通常采用八段或七段數(shù)碼管。本設(shè)計采用的是七段數(shù)碼管，其外形結(jié)構(gòu)和引腳如圖8所示。七段數(shù)碼管由七個發(fā)光二極管構(gòu)成，不同的發(fā)光二極管組合可以顯示不同的字符。共陽極結(jié)構(gòu)則與共陰極結(jié)構(gòu)相反，即數(shù)碼管的陽極端連接在一起作為公共端，陰極端分開控制。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時，則此發(fā)光二極管點亮。

??????????圖8 數(shù)碼管

根據(jù)表中所示，0~9數(shù)字的共陰極和共陽極的字段碼互為反碼。

譯碼方式是將顯示數(shù)字或字符轉(zhuǎn)換成相應(yīng)字段碼的方式。數(shù)碼管是單片機的輸出顯示器件，有兩種譯碼方式可供選擇：硬件譯碼和軟件譯碼。這些方式使得單片機輸出數(shù)字或字符變得更加方便和直觀。

硬件譯碼采用專門的顯示譯碼芯片，將字符轉(zhuǎn)換為字段碼并輸出到LED數(shù)碼管中顯示。這種方式天生缺乏靈活性，只能顯示十六進制數(shù)，并且需要相應(yīng)數(shù)量的硬件電路支持，電路復(fù)雜度較高。相比之下，軟件譯碼是通過編寫查表程序?qū)崿F(xiàn)顯示字符到字段碼的轉(zhuǎn)換。由于不需要外接顯示譯碼芯片，因此硬件電路非常簡單。此外，軟件譯碼也具有更高的靈活性和兼容性，能夠顯示更多的字符和數(shù)字。在實際應(yīng)用中，軟件譯碼更為常見和實用。除了顯示單個數(shù)字和字符外，也可以將多個字符合并顯示，并通過調(diào)整查表程序?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜的顯示效果。因此，在設(shè)計數(shù)字顯示系統(tǒng)時，應(yīng)該根據(jù)具體需求選擇適合的譯碼方式。

5.4.2 LED數(shù)碼管的顯示方式

LED數(shù)碼管的顯示方式有靜態(tài)方式和動態(tài)顯示方式兩種。

（1）靜態(tài)顯示方式

LED數(shù)碼管是一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的顯示器件，可以廣泛應(yīng)用于計算器、電子表、溫度計、電子鐘等各種電子設(shè)備中。其中，靜態(tài)顯示方式是一種常見的顯示方式。靜態(tài)顯示方式指的是在數(shù)碼管內(nèi)部的某一個特定的時間點，每個數(shù)字段都被給予特定的電平信號，以顯示相應(yīng)數(shù)字。這種方法通常需要外部控制電路的幫助。

在靜態(tài)顯示方式中，通常使用的是共陰或共陽的LED數(shù)碼管。對于共陽數(shù)碼管，如果需要顯示數(shù)字“5”，那么該數(shù)字段所在的陽極就會被接通，而陰極則會接地，這時候“5”的形狀就會在數(shù)碼管上顯示出來。相反，如果使用的是共陰數(shù)碼管，那么這一數(shù)字段所在的陰極就會被接通，而陽極則接地，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字的顯示。靜態(tài)顯示方式的最大優(yōu)點在于其顯示效果清晰、穩(wěn)定。同時，這種方法還比動態(tài)顯示方式更加便于控制和調(diào)試，正是由于這些特點，靜態(tài)顯示方式在許多應(yīng)用中廣泛被采用。靜態(tài)顯示方式是一種在LED數(shù)碼管顯示中十分常見的一種方式，它可以準(zhǔn)確、穩(wěn)定地顯示數(shù)字，且操作簡便，控制效果良好。這種方法可以滿足許多應(yīng)用的需求，因此在電子產(chǎn)品制造中具有廣泛的應(yīng)用前景。

（2）動態(tài)顯示方式

LLED動態(tài)顯示是一種常見的數(shù)字顯示方式，被廣泛應(yīng)用于各種計時器、計數(shù)器以及各種數(shù)字儀表面板中。其運作原理相對簡單，但是實現(xiàn)效果非常出色。
該技術(shù)主要通過控制所有數(shù)碼管的字段選線和位線來實現(xiàn)數(shù)字的動態(tài)刷新。具體來說，每個數(shù)碼管的段選線都通過I/O接口進行控制，這樣就可以在同一時間內(nèi)，八個數(shù)碼管同時顯示同一個字符。為了在數(shù)碼管上顯示不同字符，需要依次循環(huán)控制，從而可以在八個數(shù)碼管上分別顯示八個不同的字符，實現(xiàn)動態(tài)顯示。具體實現(xiàn)過程相對簡單，但需要足夠的精細(xì)控制，以確保數(shù)字的精確顯示，給用戶一流的使用體驗。

總的來說，LED動態(tài)顯示方式是一種簡單可靠的數(shù)碼管顯示技術(shù)，其優(yōu)點是可以快速更新數(shù)據(jù)、易于實現(xiàn)、穩(wěn)定且耗電量低。因此，它廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字顯示場合中，例如電子時鐘、計數(shù)器、溫度計、電壓表等各種數(shù)字顯示產(chǎn)品中。雖然LED動態(tài)顯示技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字顯示場合中，但隨著技術(shù)的不斷推進和發(fā)展，可能會有更多的數(shù)字顯示技術(shù)出現(xiàn)。然而，LED動態(tài)顯示技術(shù)將始終占據(jù)數(shù)字顯示技術(shù)中的重要位置。因為它具有高可靠性、易于實現(xiàn)以及成本低等優(yōu)點，這些都是其他數(shù)字顯示技術(shù)所不能比擬的優(yōu)勢。在今后的數(shù)字顯示技術(shù)的發(fā)展中，人們可以進一步探索LED動態(tài)顯示技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，例如與其他顯示技術(shù)的結(jié)合等。這樣可以更好地滿足人們對高質(zhì)量數(shù)字顯示的需求，以及更好地創(chuàng)造出更加優(yōu)秀的數(shù)字顯示產(chǎn)品。

5.5 電源電路

本設(shè)計采用的是整流電路（rectifying circuit），整流電路是一種將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路，通常由變壓器、整流主電路和濾波器組成。常用于直流電機的調(diào)速、發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)、電解和電鍍等領(lǐng)域。目前，大多數(shù)整流電路采用硅整流二極管和晶閘管組成主電路，并在主電路與負(fù)載之間添加濾波器，以濾除脈動直流電壓中的交流成分。通過整流電路轉(zhuǎn)換后的電壓不再是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓，習(xí)慣上稱為單向脈動性直流電壓。整流電路在工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其作用不僅是將輸出地電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動性直流電，還可以通過調(diào)整脈動直流電壓的幅值和頻率，實現(xiàn)電路對負(fù)載的控制。橋式電路能夠承受更高的電流和電壓，具有更好的性能和可靠性。在實際應(yīng)用中，兩種電路結(jié)構(gòu)會根據(jù)需要進行選擇，比如零式電路適合小功率需求的場合，而橋式電路更適用于大功率需求的場合。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-828648.html

5.6 整體電路（見附錄二）

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