模块详解

1.AT89C51单片机模块

AT89C51单片机是一款低功耗、低电压、高性能的CMOS 8位单片机，片内含8KB可编程序Flash存储器，256×8字节内部RAM，32个外部双向输入/输出口，可方便地应用在各个控制领域。

本设计的单片机模块包含12MHz时钟电路、上电复位电路，以及对数码管有限流作用的RP1。单片机模块电路图如图1-2所示。

2.传感器模块

本设计采用的液化气传感器模块主要由MQ-2型气体传感器构成。MQ-2型气体传感器采用了二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当处于200～300℃时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减小，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化，就会引起表面电导率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾浓度越大，电导率越大，输出电阻越小。

MQ-2型气体传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度，尤其对烷类烟雾更敏感，具有良好的抗干扰性，可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息。

MQ-2型气体传感器具有良好的可重复性和长期的稳定性：初始稳定，响应时间短，长时间工作性能好。

其检测可燃气体与烟雾的范围是100～10000ppm。

说明

ppm为体积浓度单位，即

电路设计电压范围宽，24V以下均可；加热电压为5V±0.2V。

注意

加热电压必须在5V±0.2V范围内，否则容易使内部的信号线熔断。

工作电压为5V DC，模拟量输出0～5V电压，浓度越高，其输出电压越高。

MQ-2的技术参数如表1-1所示。

液化气传感器模块适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置，以及适合液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气等的监测。在本设计中，液化气传感器模块负责采集液化气模拟信号。由MQ-2传感器的工作原理可知，浓度越高，其输出电压越高，在后面的电路仿真中用电位器来代替。

液化气传感器模块实物图如图1-3所示。

本设计中的传感器模块电路图如图1-4所示。

3.ADC0832模数转换模块

ADC0832是8位分辨率、8位串行A/D转换器，其最高分辨率可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求，输入模拟信号电压范围为0～5V，通过三线接口与单片机连接。在本设计中负责将液化气模拟信号转换成单片机可识别的数字信号，A/D转换模块电路图如图1-5所示。

4.LM016L液晶显示模块

LM016L可以显示2行16个字符，具有8位数据总线D0～D7和RS、R/W、E三个控制端口，工作电压为5V，并且带有字符对比度调节和背光设置。其实物图如图1-6所示。引脚介绍如下，其电路图如图1-7所示。

第1脚：VSS为电源地，接GND。

第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：VEE为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地线时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10kΩ的电位器调整对比度。

第4脚：RS为寄存器选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。

第5脚：RW为读写控制信号线端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW同为低电平时可以写入指令或显示地址；当RS为低电平而RW为高电平时可以读忙信号；当RS为高电平而RW为低电平时可以写入数据。

第6脚：E为使能信号端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶显示模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

5.报警模块

将蜂鸣器一端连接到地，另一端连接到三极管的集电极，三极管的基极由单片机的P1.7引脚来控制，当P1.7引脚为低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。当P1.7引脚为高电平时，三极管截止，蜂鸣器不发出声音。报警模块电路图如图1-8所示，P1.7引脚会接收到单片机传输的一个脉冲信号，对报警模块进行仿真，脉冲信号参数如图1-9所示，仿真图及其蜂鸣器两端的脉冲信号图如图1-10和图1-11所示。

蜂鸣器响起，蜂鸣器两端幅值高的为LS（1）信号端，幅值低的为R5（1）信号端，如图1-11所示。

6.按键模块

按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程中在相应的I/O口形成一个负脉冲。本设计采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会互相影响。通过调节按键来设置报警浓度的变化，本系统共两个按键：功能加键和功能减键（按键模块电路图如图1-12所示）。

P3.0口（K1）表示数字“+”键，按一下则对应的浓度值加1mg/L。

P3.1口（K2）表示数字“-”键，按一下则对应的浓度值减1mg/L。

7.电源模块

本设计使用5V直流稳压电源。电源模块电路图如图1-13所示。

整体电路图如图1-14所示。