【正文】 品質(zhì)量，加速我國現(xiàn)代化建設(shè)有著極其 重要的作用。儀器儀表的裝備水平在很大程度上反映出一個國家的生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化水平。 2 周捷：有毒可燃?xì)怏w報警器原理及設(shè)計 [J]，科技信息 2021 年總第 5 期。 為了預(yù)防一氧化碳的泄漏，人們采用了各種措施。其中由于一氧化碳泄漏中毒死亡尤為嚴(yán)重。 在社會信息化進(jìn)程日益發(fā)展的今天，信息技術(shù)應(yīng)用己滲透到人類生存、活動的各個領(lǐng)域，在建筑領(lǐng)域，人們的現(xiàn)代生活、工作對居住要求舒適健康、安全可靠、高效便利。 家庭及住宅小區(qū)智能化的定義，在國際上至今尚無一致的般認(rèn)為，在現(xiàn)代化的城鄉(xiāng)住宅小區(qū)內(nèi)綜合采用微型計算機、自動控制、通信與網(wǎng)絡(luò)及智能卡等技術(shù)，建立一個由住宅小區(qū)綜合物業(yè)管理中心與安防系統(tǒng)、信息通信服務(wù)與管理系統(tǒng)和家庭智能化系統(tǒng)組成的“三合一”住宅小區(qū)服務(wù)與管理集成系統(tǒng)，最終目的是使每一住戶得到滿足其要求的最佳方案。所以怎樣防止煤氣中毒與爆炸已成為人們的迫切需要。 附 錄 3 元器件清單 ............................................... 錯誤 !未定義書簽。通過對偏差信號的處理獲得控制信號，發(fā)生報警信號，并把報警通道顯示并儲存在 DS12887 的 RAM 中，八個單元的煤氣濃度對應(yīng)模擬量利用 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并加入了鍵盤輸入控制， 從而實現(xiàn)對家用和工 業(yè)煤氣漏氣的監(jiān)控。I 煤氣報警 器設(shè)計 摘 要 當(dāng)今社會上，出現(xiàn)了許多煤氣報警器，而這些產(chǎn)品大都是針對煤氣的泄漏所做出的相應(yīng)的報警， 即為家庭式煤氣報警器。 整個系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計合理，性能安全可靠。 謝 辭 ......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。為此我們開發(fā)研制了智能煤氣報警系統(tǒng)。國家建設(shè)部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應(yīng)實現(xiàn)六項智能化要求，其中包括實行安全防范系統(tǒng)自動化監(jiān)控管理 。這時候氣體燃料的應(yīng)用也越來越廣泛。眾多周知由于 CO 與血液中的血紅素的結(jié)合能力是氧的 240 倍 ,因此 ,當(dāng)它進(jìn)入人體血液循環(huán)系統(tǒng)后 ,就會大量取代氧 而與血紅素結(jié)合 ,抑制血液中氧氣的釋放 ,從而導(dǎo)致發(fā)生頭痛、耳鳴、嘔吐、血壓降低等不同程度的癥狀發(fā)生。家用智能煤氣報警器是為了預(yù)防氣體中毒的一種家用的自動報警器，也是一種高靈敏度的氣體探測器，一般都是應(yīng)用高靈敏度的氣敏元件作氣電轉(zhuǎn)換元件，并配以電路和聲光報警部分組成。 2 研究意義 測控技術(shù)與儀器儀表技術(shù)已經(jīng)是現(xiàn)在社會不可缺少的重要組件。 隨著科技的發(fā)展，計算機技術(shù)的應(yīng)用，測試技術(shù)與儀表專業(yè)的趨勢越來越向智能化轉(zhuǎn)變 —— 智能儀表。從此可以看出，測控技術(shù)及儀表專業(yè)具有非常美好的未來 3。 研究內(nèi)容 本設(shè)計主要研究并設(shè)計一個基于單片機的 煤氣報警 系統(tǒng)，并實現(xiàn)對 AD 數(shù)據(jù)的采集和聲光的報警 控制。 3 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 方案的選擇 方案一，通過傳感器感受到可燃性氣體，降低自身的阻值，來增大電流，并且驅(qū)動蜂 鳴器報警。 方案三，通過 51系列單片機作為主控單元，并且能夠通過傳感器把模擬信號通過A/D信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且讀取和顯示出來。顯示和鍵盤是由HD7279A 控制的，數(shù)據(jù)采集是由 TLC2543 進(jìn)行。功能實現(xiàn)系統(tǒng)模塊，由 A/D 轉(zhuǎn)換電路、信號處理電路、人機接口電路、傳感器和報警電路組成。總體連接如圖 31。 此外 ,AT89S52 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。主機 89s52 完成對監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集過程、采集方式和報警過程的控制。 圖 34 DS12887的管腳分布 AD0AD7 是雙向地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用總線； NC是空腳； MOT 總線類型選擇，接地或不接7 時，選擇 INTEL 總線時序，接 Vcc 是選用 MOTOROLA 總線時序； CS 是片選，當(dāng) Vcc 低于 時， DS12887 從內(nèi)部禁止對外部 CS的操作，此時時鐘和 RAM 都被保護(hù)起來； AS 是地址鎖存 ALE； R/W 在 INTERL 總線下做 /WR， DS 在 INTEL 總線下做 /RD； RESET 是復(fù)位信號，系統(tǒng)上電復(fù)位腳要保持低電平 200MS 以上才可以正常工作； IRQ 是中斷請求輸出，有中斷請求為低電位，無就為高電位，外接必須接上拉電阻； SQW 是方波輸出；當(dāng) Vcc低于 是沒有任何作用； VC 為 +5V 電源， GND 是電源地。 圖 36 DS12887與 89S52的連接 本設(shè)計中 DS12887 的 D0 到 D7 引腳接 89S52 的 P0 口作為數(shù)據(jù)和地址的傳送通道。要使得 DS12887 可以正常的工作，就必須使得 RESET 置于低電位 200ms 以上，所以在 VCC之間連接一個電阻并在 GND 之間 6 DS12887 數(shù)據(jù)手冊 [OL]， DALLAS 公司出品 8 連接一個電容，這樣就可以使得充電時間保持有 200MS 以上的低電位，并且正常工作接上電源 VCC。這種組合設(shè)計減少了電路對電路板空間的需求。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。 本設(shè)計中由于 X5045 是利用 SPI 通信協(xié)議的，所以電路連接十分簡單。設(shè)計中所用到的電路圖如圖 38 所示。 電路安全穩(wěn)定可靠，測試電壓為 +5V，并且在 12V 和 5V電路中引線排針，以供日后使用。并且自行進(jìn)行 DIY 的 ISP 程序加載模塊，可以對程序進(jìn)行燒寫。 TLC2543 是 l2 位開關(guān)電容逐次逼近型 ADC 每個器件有三個控制輸入端：片選(CS)、輸入 /輸出時鐘 (I/O CLK)及地址數(shù)據(jù)輸入端 (DATA INPUT)。通道／方式控制字節(jié)的 低四位 (LSBs)用于選擇輸出數(shù)據(jù)的長度 ( 12或 16位 )、輸出數(shù)據(jù)的順序 (以 MSB開始或 LSB開始 )和是否需要單極性 (二進(jìn)制 )或雙極性 (二進(jìn)制補碼 )格式。 TLC2543 的工作過程分為兩個周期 與 接口時序 ，分別為 I/O 周期 、 轉(zhuǎn)換周期 和 接口時序 。其中前 4 位為模擬通道地址 ,控制 14 通道模擬多路器從 11 個模擬輸入和三個內(nèi)部測電壓中選通一路送到采樣保持電路 ,該電路從第 4 個 I/O CLOCK 脈沖的下降沿開始對所選信號進(jìn)行采樣 ,直到最后一個 I/O CLOCK 脈沖的下降沿。當(dāng) CS 保持為低時 ,第一個數(shù)據(jù) 出現(xiàn)在 EOC 的上升沿。轉(zhuǎn)換完成后 EOC變高 ,轉(zhuǎn)換結(jié)果鎖存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中 ,待下一個 I/O 周期輸出。 根據(jù)芯片的規(guī)范和要求，本設(shè)計中 89S52 的 接上 TLC2543 的 I/Oclk 用于在 SPI通信中做模擬 clock 用。而 REF+接 +5v基準(zhǔn)電壓， REF因傳感器不同，則有可能接 GND 也可以接 +1v基準(zhǔn)電壓。 而在基準(zhǔn)電壓方面，為了適應(yīng)不同傳感器的要求，利用 經(jīng)過電阻調(diào)節(jié)和分壓，得到 +5v 和 +1v的基準(zhǔn)電壓，如圖 312所示。 HD7279A 芯片內(nèi)部有譯碼器 ,可以直接接受 16 進(jìn)制碼 ,并且具有 2 種譯碼方式和多種控制指令 ,如 :消隱、閃爍 、 左移、 右移、 段尋址等。 13 圖 313 HD7279A引腳 HD7279A 是標(biāo)準(zhǔn) 28 引腳雙列直插式芯片。引腳 6 (CS)片選輸入端 ,此引腳為低電平時 ,可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù) 。引腳 9 (KEY)為按鍵有效輸出端 ,平時為高電平 ,當(dāng)檢測到有效按鍵時 ,此引腳變?yōu)榈碗娖?。引腳 26 (CLKO) 為振蕩輸出端 。當(dāng)片選端 CS 信號變?yōu)榈碗娖胶? ,DATA 引腳上的數(shù)據(jù)在 CLK 引腳的上升沿被寫入 HD7279A 的緩沖寄存器。執(zhí)行該指令時 ,HD7279A 的 DATA 端在第 9 個 CLK脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài) ,并以第 6個脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài) ,等待接收下一個指令。如果使用了鍵盤，則要在電路中的 100k 下拉電阻均不可以省。因為采用循環(huán)掃描工作方式，采用亮度高的數(shù)碼管可以解決亮度不夠問題。上電后所有的顯示位為‘顯示’和‘不閃爍’。其中 89S52 的 連接 CS做片選使用， 連接 CLK 做模擬時鐘使用， 接 DATA做數(shù)據(jù)傳輸使用。如圖 316。這就需要兩個基準(zhǔn)電壓， +5v 和 +1v。 儀表 儀器放大器 的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，就是典型的差動放大器。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 圖 320 聲光報警電路 下載電路 DIY 利用 74HC373N 芯片進(jìn)行下載模塊的設(shè)計，并有 25PIN 的串口進(jìn)行與電 腦通信。在 ATMEL 官方是推出了 10PIN 接口的延長線標(biāo)準(zhǔn)的，這種接口線具有良好穩(wěn)定性。而 0Q 和 4Q 分別直接接到 89S52 的 （ MOSI）和 RST引腳，而 1D 和 2Q引腳分別接上電阻 100 歐串聯(lián)到 （ MISO）和 （ SCK）引腳。有許多可燃?xì)怏w同時具有毒性。 19 型 電化學(xué)式 傳感器 （ 1） 傳感器基本結(jié)構(gòu)： 氣體傳感器由工作電極、對電極、參比電極、電解質(zhì)、液體保持材料、過濾干擾氣體物質(zhì)、貴金屬引線、接線柱等組成，使用的典型電極材料包括鉑、金、銀、銠、碳、釕、鈀等，傳感器信號通過引線傳導(dǎo)到外部電路，通過放大等處理進(jìn)行顯示 ，如圖 322所示 。產(chǎn)品組裝工藝簡化，有利的降低了產(chǎn)品成本。10nAppm 重復(fù)性誤差 177。 21 圖 325 靈敏度圖 縱坐標(biāo)以傳感器電阻比（ Rs/Ro）表示， Rs， Ro 的定義如下： Rs ＝不同濃度氣體中的電阻值 ,Ro ＝ 1000ppm一氧化碳中的電阻值 基本測試回路： 此傳感器需要施加 2 個電壓：加熱器電壓（ VH）和回路電壓（ VC）。只要能滿足傳感器的電性要求， VC 和 VH 可以共用同一個電源電 路。 22 圖 327 MQ 9 型氣敏元件的敏感層是用非常穩(wěn)定的二氧化錫制成的。 我們建議您用 200ppmCO 或 1000ppmLPG 、5000ppm 甲烷校正傳感器。 d. 調(diào)節(jié)另外一個負(fù)載電阻直到 60 秒末獲得對應(yīng)于某個甲烷或 LPG 濃度時所需要的信號值。確定好模塊就進(jìn)行硬件設(shè)計和原器件的采購，并且在田剛老師的實驗室進(jìn)行焊接和調(diào)試。 C 語言是 Combined Language（組合語言）的中英混合簡稱。然而 對于目前普遍使用的 RISC 架構(gòu)的 8bit MCU 來說， 因為所用的資源有限，所以必需在編譯的過程中多看反匯編并進(jìn)行程序的修改，反匯編中 一條指令就對應(yīng)一個機器碼，每一步執(zhí)行什么動作都很清楚，并且程序大小和堆棧調(diào)用情況都容易控制，調(diào)試起來也比較方便。 初始化程序和主程序 主程序的初始化，要對 X504 DS12887 和 HD7279A 進(jìn)行初始化，以及時鐘的設(shè)置。其中初始化程序是通過配置寄存器 DSA=0x20來開啟時鐘，設(shè)置寄存器 DSB=0x02 來初始化二進(jìn)制和 24 小時制。 24 N 圖 41 初始化子程序 圖 42 主程序流程圖 初始化定時器子程序段： TMOD=0X10； TH1=0X3C； TL1=0XB0； 初始化 DS12887： 因為 DS12887 是以外部儲存器的形式定義，所以程序比較簡單 14，下表為主要變量的分部，寄存器狀態(tài)的設(shè)置： REGA=0X20。這是配合 X5045 的看門狗復(fù)位使用，以至于系統(tǒng)的時鐘為正確并沒有誤差。 15 26 void wrsr_cmd()16 { CS = 0。 wip_poll()。 } 初始化 HD7279A： HD7279A 也是以串行通信協(xié)議進(jìn)行通信，所以程序?qū)崿F(xiàn)比較復(fù)雜，下表為其指令的分部情況。 // 測試指令 for (j=0。 16李鳳霞： C 語言程序設(shè)計教程 [M],北京理工大學(xué)出版社 2021 年 27 最后要置循環(huán)不斷的 PCON=0x01，保持退出中斷就在低功耗狀態(tài)。任務(wù)調(diào)度模塊中主要通 SYS_CLK 的增加來，分別任務(wù)模塊的程序。而且也是整個系統(tǒng)，程序的主要組成部分。其中前 4位為模擬通道地址 ,控制 14 通道模擬多路