天然气浓度检测系统的总体设计
个LED发光二极管，其中7个用于显示字符，1个用于显示小数点，故称之为7段发光二极管数码显示器。
驱动LED的时候，应该分二种情况比如用共阳接法和共阴接法，共阳的时候LED正端接正电源，负端通过一个限流电阻接P口，这时不用接上拉电阻，只要这个限流电阻取合适就可以了。发光管亮的时候电流就是从电源正——LED——限流电阻——P口，P口为低电位。发光管灭的时候没有电流流过，P口为高电位或高阻状态。共阴的时候，LED负端接地，正端直接P口，这时候要接上拉电阻，这个上拉电阻是提供LED发光用的，发光管亮的时候电流是从电源正——上拉电阻——LED ——地，这时上拉电阻也是限流用的，P口为高电位或高阻状态。发光管暗的时候，电流是从电源正——上拉电阻——P口，这时LED无电流流过，P口为低电位，限流电阻上流过电流全部从P口流入。本设计采用共阳极接法，如图3-9所示。
图3-9 共阳极七段显示器的结构
本设计通过观察LED数码显示器显示天然气浓度值，判断天然气浓度值是否超过安全阈，如果超过，启动声光报警，同时打开排气扇并及时关闭电磁阀，使天然气浓度降低。
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天然气检测报警系统的软件设计
4 天然气检测报警系统的软件设计
4.1 主程序设计流程图
程序流程图如图所示。首先要给传感器预热三分钟，因为MQ-4型半导体电阻式气体传感器在不通电存放一段时间后，它再次通电时传感器不能立即正常采集天然气信息，需要一段时间预热。程序初始化结束后，系统进入监控状态。本论文的主程序设计先对传感器预热三分钟，预热同时，对传感器加热丝故障检测，采用软件方式检测传感器加热丝或电缆线是否断线或者接触不良。然后通过对传感器检测的气体浓度信号进行A/D转换后传递给单片机进行数据处理，将浓度值与报警限设定值相比较，如果环境内天然气浓度值超出安全阈就进行报警和开启排气装置否则继续检测。主程序还包括可以人工设置安全阈的功能，使系统功能更加完善，给用户带来便利。主设计流程如图4-1所示。
程序开始 系统初始化 采集传感器电压 处理传感器电压 N
判断天然气 浓度是否超标？ Y 报警并启动排风扇 图4-1 主程序流程图
4.2 Keil程序调试
虽然本系统的核心是单片机，但是单片机本身并不具备自开发能力，我们必须
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天然气检测报警系统的软件设计
借助相关软件进行相关功能的开发、诊断和调试。在本次设计中我们选择了美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统Keil C51。Keil提供了包括c编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。具体步骤如下：
(1) 打开keil软件，新建工程
打开keil软件，选择project——new project创建新工程，如4-2所示。
图0-2 keil新建工程
(2) 选择单片机
输入功能项目名之后，选择AT89C51单片机作为模拟单片机，如图0所示。
图0-3 选择单片机
(3) 新建文件并导入工程
通过菜单File—New创建一个新的文字编辑窗口，我们可以将写好的程序直接复
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制上面，也可以直接在上面编写。编写完毕以后选择“保存”。保存完毕后，会出现类似第2步的对话框，我们把第一个程序命名为a.c，保存在项目所在的目录中，这时您会发现程序单词有了不同的颜色，说明KEIL的C语法检查生效了。此时鼠标在屏幕左边的Source Group1文件夹图标上右击弹出菜单，在这里可以做在项目中增加减少文件等操作。我们选“Add Files to Group?Source Group 1?”弹出文件窗口，选择刚刚保存的文件，按ADD按钮，关闭文件窗，程序文件已加到项目中了，如图0所示。
图0-4 Keil添加文件
(4) 设置生成hex文件
HEX文件是一行行符合Intel Hex文件格式的文本所构成的ASCII文本文件。这些记录由对应机器语言码或常量数据的十六进制编码数字组成。由于keil默认不生成hex文件，因此我们要设置生成。如图0所示，右键单击Target1选项，然后选择第一个选项，进而在出现的output选项卡中勾选Creat HEX File选项，即可以在选中的文件夹中编译后生成HEX文件，如下图4-5所示。生成的HEX文件是可以在51系列单片机中添加调试使用的文件，在proteus中选择调试无误后生成的HEX文件进而可以使得编译的软件单片机联合运行。通过运行的结果检验是否达到到软件可操作性验证的目的。
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