模塊詳解

1.AT89C51單片機模塊

AT89C51單片機是一款低功耗、低電壓、高性能的CMOS 8位單片機，片內含8KB可編程序Flash存儲器，256×8字節內部RAM，32個外部雙向輸入/輸出口，可方便地應用在各個控制領域。

本設計的單片機模塊包含12MHz時鐘電路、上電復位電路，以及對數碼管有限流作用的RP1。單片機模塊電路圖如圖1-2所示。

2.傳感器模塊

本設計采用的液化氣傳感器模塊主要由MQ-2型氣體傳感器構成。MQ-2型氣體傳感器采用了二氧化錫半導體氣敏材料，屬于表面離子式N型半導體。當處于200～300℃時，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導體中的電子密度減小，從而使其電阻值增加。當與煙霧接觸時，如果晶粒間界處的勢壘受到該煙霧的調制而變化，就會引起表面電導率的變化。利用這一點就可以獲得這種煙霧存在的信息，煙霧濃度越大，電導率越大，輸出電阻越小。

MQ-2型氣體傳感器對天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對烷類煙霧更敏感，具有良好的抗干擾性，可準確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息。

MQ-2型氣體傳感器具有良好的可重復性和長期的穩定性：初始穩定，響應時間短，長時間工作性能好。

其檢測可燃氣體與煙霧的范圍是100～10000ppm。

說明

ppm為體積濃度單位，即

電路設計電壓范圍寬，24V以下均可；加熱電壓為5V±0.2V。

注意

加熱電壓必須在5V±0.2V范圍內，否則容易使內部的信號線熔斷。

工作電壓為5V DC，模擬量輸出0～5V電壓，濃度越高，其輸出電壓越高。

MQ-2的技術參數如表1-1所示。

液化氣傳感器模塊適用于家庭或工廠的氣體泄漏監測裝置，以及適合液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣等的監測。在本設計中，液化氣傳感器模塊負責采集液化氣模擬信號。由MQ-2傳感器的工作原理可知，濃度越高，其輸出電壓越高，在后面的電路仿真中用電位器來代替。

液化氣傳感器模塊實物圖如圖1-3所示。

本設計中的傳感器模塊電路圖如圖1-4所示。

3.ADC0832模數轉換模塊

ADC0832是8位分辨率、8位串行A/D轉換器，其最高分辨率可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求，輸入模擬信號電壓范圍為0～5V，通過三線接口與單片機連接。在本設計中負責將液化氣模擬信號轉換成單片機可識別的數字信號，A/D轉換模塊電路圖如圖1-5所示。

4.LM016L液晶顯示模塊

LM016L可以顯示2行16個字符，具有8位數據總線D0～D7和RS、R/W、E三個控制端口，工作電壓為5V，并且帶有字符對比度調節和背光設置。其實物圖如圖1-6所示。引腳介紹如下，其電路圖如圖1-7所示。

第1腳：VSS為電源地，接GND。

第2腳：VDD接5V正電源。

第3腳：VEE為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地線時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10kΩ的電位器調整對比度。

第4腳：RS為寄存器選擇端，高電平時選擇數據寄存器，低電平時選擇指令寄存器。

第5腳：RW為讀寫控制信號線端，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW同為低電平時可以寫入指令或顯示地址；當RS為低電平而RW為高電平時可以讀忙信號；當RS為高電平而RW為低電平時可以寫入數據。

第6腳：E為使能信號端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶顯示模塊執行命令。

第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。

5.報警模塊

將蜂鳴器一端連接到地，另一端連接到三極管的集電極，三極管的基極由單片機的P1.7引腳來控制，當P1.7引腳為低電平時，三極管導通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發出聲音。當P1.7引腳為高電平時，三極管截止，蜂鳴器不發出聲音。報警模塊電路圖如圖1-8所示，P1.7引腳會接收到單片機傳輸的一個脈沖信號，對報警模塊進行仿真，脈沖信號參數如圖1-9所示，仿真圖及其蜂鳴器兩端的脈沖信號圖如圖1-10和圖1-11所示。

蜂鳴器響起，蜂鳴器兩端幅值高的為LS（1）信號端，幅值低的為R5（1）信號端，如圖1-11所示。

6.按鍵模塊

按鍵的開關狀態通過一定的電路轉換為高、低電平狀態。按鍵閉合過程中在相應的I/O口形成一個負脈沖。本設計采用的是獨立式按鍵，直接用I/O口線構成單個按鍵電路，每個按鍵占用一條I/O口線，每個按鍵的工作狀態不會互相影響。通過調節按鍵來設置報警濃度的變化，本系統共兩個按鍵：功能加鍵和功能減鍵（按鍵模塊電路圖如圖1-12所示）。

P3.0口（K1）表示數字“+”鍵，按一下則對應的濃度值加1mg/L。

P3.1口（K2）表示數字“-”鍵，按一下則對應的濃度值減1mg/L。

7.電源模塊

本設計使用5V直流穩壓電源。電源模塊電路圖如圖1-13所示。

整體電路圖如圖1-14所示。