【正文】 器從 11 個(gè)模擬輸入和三個(gè)內(nèi)部測(cè)電壓中選通一路送到采樣保持電路 ,該電路從第 4 個(gè) I/O CLOCK 脈沖的下降沿開(kāi)始對(duì)所選信號(hào)進(jìn)行采樣 ,直到最后一個(gè) I/O CLOCK 脈沖的下降沿。因?yàn)?TLC2543是采用 SPI 通信模式進(jìn)行通信的，而我們采用直接的 I/O 模擬協(xié)議來(lái)進(jìn)行編寫(xiě)通信。 圖 43 外部中斷服務(wù)程序 開(kāi)外部中斷 中斷返回 中斷入口 關(guān) 外部 中斷 重設(shè)定時(shí)器 T1的值 KEY_OK=1 N Y KB_FIG=0 KB_FIG=1 N Y 讀鍵值 KEY=0顯示時(shí)間，進(jìn)入相應(yīng)處理程序 KEY=1顯示 報(bào)警上限并 進(jìn)入相應(yīng)處理程序 KEY=2顯示 報(bào)警記錄并 進(jìn)入相應(yīng)處理程序 KEY=3顯示 當(dāng)前值道并 進(jìn)入相應(yīng)處理程序 KEY=4設(shè)定鍵并 進(jìn)入相應(yīng)處理程序 KEY=5閃爍位加 1 鍵并 進(jìn)入相應(yīng)處理程序 KEY=6閃爍位右移鍵并 進(jìn)入相應(yīng)處理程序 KEY=7確定位鍵并 進(jìn)入相應(yīng)處理程序 28 圖 44 定時(shí)器 T1的中斷程序 功能實(shí)現(xiàn)主要子程 序 其中必須對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行編程處理，其中包括人機(jī)對(duì)話的顯示和按鍵模塊，數(shù)據(jù)的采集模塊，數(shù)據(jù)的計(jì)算很分析模塊和報(bào)警模塊。而中斷服務(wù)程序入口有兩個(gè)，一個(gè)是鍵盤(pán)的外部中斷服務(wù)程序入口，一個(gè)是 T1時(shí)鐘中斷服務(wù)程序。j++) // 延時(shí)約 3 秒 {delay10ms(100)。 send_byte(CMD_RESET)。 outbyt(WREN)。 // 傳送狀態(tài)寄存器寫(xiě)入指令 outbyt(STATUS_REG)。 表 42 DS12887 的主要變量表 符號(hào) 偽指令 地址或產(chǎn)量 意義 SCS BIT 代表 89s52 的 ，既硬件連接 SCK BIT 代表 89s52 的 ，既硬件連接 SI BIT 代表 89s52 的 ，既硬件連接 SO BIT 代表 89s52 的 ，既硬件連接 AL1_L,AL1_H ……… . AL8_L,AL8_H DATA 00H,01H …… .. 0EH,0FH 通道 1 的報(bào)警上限 ……… .. 通道 8 的報(bào)警上限 WREN EQU 06H 代表允許寫(xiě)操作指令 06H WRDI EQU 04H 代表禁止寫(xiě)操作指令 04H RDSR EQU 05H 代表讀狀態(tài)寄存器指令 05H WRSR EQU 01H 代表寫(xiě)狀態(tài)寄存器指令 01H WRITE EQU 02H 代表寫(xiě)存儲(chǔ)器指令 02H READ EQU 03H 代表讀存儲(chǔ)器指令 02H 程序必須調(diào)用 wren_cmd()和 wrsr_cmd(),并把 STATUS_REG=0X20。 REGC=0X00。單片機(jī)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，等待中斷。 X5045 看門(mén)狗定時(shí)器周期設(shè)置為200ms，寫(xiě)入狀態(tài)寄存器 STATUS_REG=20H。 本設(shè)計(jì)采用 Keil C51 軟件進(jìn)行編程， Keil C51 軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編 ,PLM 語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面友好，易學(xué)易用， 給我在設(shè)計(jì)者帶來(lái)很大的方便。它既具有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有 匯編語(yǔ)言 的特點(diǎn)。并且在設(shè)計(jì)中加入了不少的去耦電容提高電源的穩(wěn)定性、阻容濾波、多個(gè)擴(kuò)展的接口和特別添加的基準(zhǔn)電壓。 經(jīng)過(guò)考慮和查找個(gè)方面的資料最終確定了煤氣報(bào)警器的具體方案。 靈敏度的調(diào)整程序： a. 將傳感器連接在應(yīng)用回路中 b. 接通電源，通電老化 48小時(shí)以上。 靈敏度調(diào)整： MQ 9 型氣敏器件對(duì)不同種類(lèi)，不同濃度的氣體有不同的電阻值。 MQ9 的管腳連接如圖 326 所示， 1 或 3 接傳感器， 4 或 6 接傳感器， 2 和 5 接加熱器 圖 326 基本連接 MQ9 傳感器 的工作原理是它的 表面電阻 Rs ，是通過(guò)與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效電壓信 VRL 輸出而獲得的。 VC 則是用于測(cè)定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻（ RL）上的兩端電壓（ VRL）。在這里我們主要他對(duì)對(duì) 氫氣的檢測(cè)功能能。 NAP505 的 工作及保存條件： 工作溫度 20— 50℃ 12 NAP505 的應(yīng)用說(shuō)明說(shuō)，根本特殊化學(xué)株式會(huì)社 20 工作濕度 15— 90%RH 保存環(huán)境溫度 0— 20℃ 工作氣壓 1atm 177。 圖 322 電化學(xué)氣體傳感器典型構(gòu)造 （ 2） 電化學(xué)氣體傳感器優(yōu)點(diǎn)： 1） 對(duì)于氣體的濃度能夠線形輸出信號(hào)重現(xiàn)性好 2） 對(duì)被測(cè)氣體具有良好選擇性 ， 不受溫濕度的影響 3） 空氣中的輸出值漂移小，可以獲得穩(wěn)定的輸出信號(hào) 4） 功耗低，電池即可驅(qū)動(dòng)器工作 5） 體積小，重量輕，作為便攜式儀器首選 6） 本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能穩(wěn)定 （ 3） 電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器基本特點(diǎn)： 本質(zhì)特征： NAP505 型電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器屬工業(yè)級(jí)別產(chǎn)品，通過(guò)成熟的電極制備處理技術(shù)及傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有長(zhǎng)壽命、高靈敏度、液體密閉性良好等技術(shù)特點(diǎn)。而工業(yè)級(jí)別的傳感器選擇了 NAP505 型電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器 ， 精確度高而且穩(wěn)定，適合工業(yè)上使用。 圖 321 ISP 下載模塊電路 18 傳感器的選用 對(duì)于煤氣報(bào)警器的實(shí)現(xiàn)，感應(yīng)器的選擇也相當(dāng)?shù)闹匾?，是系統(tǒng)重要 的組成部分之一，其性能對(duì)于系統(tǒng)的精確度和實(shí)現(xiàn)范圍有這相當(dāng)大的影響，也是體現(xiàn)煤氣監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀的標(biāo)志。具體連接如下 圖 321。 ISP下載線的引線不要太長(zhǎng)，不然抗干擾能力差，一般小于 20 厘米。用聲音或是燈光報(bào)警時(shí)，連續(xù)的聲響或常亮的燈光往往不易被人們的警覺(jué)，只有斷續(xù)的聲音或山所的燈光才能取得最佳的報(bào)警效果。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、儀器儀表、電氣測(cè)量 等 數(shù)字采集的系統(tǒng)中。 圖 317 工業(yè)模式處理模塊 電壓信號(hào)輸出時(shí)，需要采用放大器，才能夠正常給 A/D芯片使用。 本設(shè)計(jì)中涉及到多個(gè)傳感器，而且每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)不一，有些是輸出電壓信號(hào)，有些是輸出電流信號(hào)（工業(yè)用），所以本設(shè)計(jì)中采用不同的方法作為信號(hào)處理。接法如圖 315。因?yàn)樾酒苯域?qū)動(dòng) LED 顯示，電流較大，且為動(dòng)態(tài)掃描，如果該部分電路的電源線較細(xì)較長(zhǎng)，可能會(huì)有電源噪聲干擾，所以在 HD7279A 的正負(fù)電源端并上去耦電容，提高電路的抗干擾能力。復(fù)位 RESET 可以直接與正電源連接，需要較高可靠性時(shí)可以接一個(gè)外部的復(fù)位電路，或是有 MCYU 控制。下拉電阻為10K100k，位選電阻為 1K10K。 HD7279A 應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管 ， 無(wú)需用到的鍵盤(pán)和數(shù)碼管可 以不連接，省去數(shù)碼管或?qū)?shù)碼管消隱屬性均不會(huì)影響鍵盤(pán)的使用。21 帶數(shù)據(jù)指令 ,寬度為 16 個(gè) BIT 位 ,即微處理器需要發(fā)送 16 個(gè) CLK 脈沖 。引腳 28 (RESET)為復(fù)位端。引腳 17 (DP)為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出 。引腳 8 (DATA)為串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 ,當(dāng)芯片接收指令時(shí) ,此引腳為輸入端 。引腳 3 ,5 (NC)不連接 ,使用時(shí)要求懸空 。串行接口，無(wú)需外圍元件可直接驅(qū)動(dòng) LED；各個(gè)獨(dú)立控制譯碼 /不譯碼及消隱和閃爍屬性；循環(huán)左移和右移指令；具有段尋址指令，方便控制獨(dú)立 led；64 鍵盤(pán)控制器，內(nèi)含去抖動(dòng)電路。 12 圖 311 TLC2543 的總體設(shè)計(jì) 圖 312 基準(zhǔn)電壓的設(shè)計(jì) 的人機(jī)接口電路模塊 HD7279A的特點(diǎn)是 一片具有串行接口的 ,可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8 位共陰極數(shù)碼管的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片。對(duì)模擬器件和數(shù)字器件，電源的地線回路必須分開(kāi)，以防止數(shù)字部分的噪聲電流通過(guò)模擬地回路引入，產(chǎn)生噪聲電壓，從而對(duì)模擬信號(hào)產(chǎn)生干擾。 和 分別接上輸入 ADIN 和輸出 DOUT 引腳。 c)接口時(shí)序 可以用四種傳輸方法使 TLC2543 得到全 12 位分辯率 ,每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用12或 16 個(gè)時(shí)鐘周期。這個(gè)數(shù)據(jù)串是前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果 ,在第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)位之后的每個(gè)后續(xù)位均由后續(xù)的 I/O 時(shí)鐘下降沿輸出。當(dāng)工作于 12 或 16 位時(shí) ,在前 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖之后 ,DATA INPUT 無(wú)效。器件進(jìn)入 I/O 周期后同時(shí)進(jìn)行兩種操作。 TLC2543 引腳介紹 如圖 310 所示。通過(guò)編程器件的 DATA INPUT 管腳串行輸入的 8 位通道 /方式控制字節(jié)的高 4位 (MSBs)，可選擇 11 個(gè)模擬輸入通道中的任一個(gè)。它除具有高速的轉(zhuǎn)換器和通用的控制能力外，還具有通用靈活的串行接口 (SPI)?？梢詫?shí)現(xiàn) 89S52 單片機(jī)的對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行采集計(jì)算比較，并產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警措施。 9 圖 38 設(shè)計(jì)中 X5045 的連接 電源電路 電源采用 直流電源變壓器輸出 12V 的電壓，其電源連接電路 如圖 39所示，并由去耦 電容、 開(kāi)關(guān)、 7085 穩(wěn)壓器及電源指示燈組成 。而 CS 和 SCK 分別接單片機(jī)的 和 用作控制端口使用?？梢源娣?512個(gè) 字節(jié)，可擦寫(xiě) 100 萬(wàn)次以上并且存儲(chǔ) 100 年。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過(guò)設(shè)置時(shí)間時(shí)，電路中的看門(mén)狗將通過(guò) RESET信號(hào)向 CPU 作出反應(yīng)。圖 36就是本設(shè)計(jì)中的電路連接實(shí)際情況。因?yàn)橐婕暗酵獠看鎯?chǔ)設(shè)備的寫(xiě)入和讀取，所以DS12887 的 RD 和 WR 兩個(gè)引腳，直接接 89S52 的 RD 和 WR 兩個(gè)引腳，可以實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)的通信控制。 圖 35 DS12887的地址分部 所有地址包括 114 字節(jié)通用 Ram、 10 字節(jié)用于記錄時(shí)間、日歷、鬧鐘的 RAM 以及字節(jié)的控制、狀態(tài) RAM。 圖 33 89s52最小系統(tǒng) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片及其電路 DS12887 實(shí)時(shí)鐘芯片的特點(diǎn)，可作為 IBM AT 計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘和日歷；與 MC146818B和 DS12887 的管腳兼容；在沒(méi)有外部電源的情況下可工作 10 年；自帶晶振及電池；可計(jì)算到 2100 年前的秒、分、小時(shí)、星期、日期、月、年七種日歷 信息并帶閏年補(bǔ)償；用二進(jìn)制碼或 BCD 碼代表日歷和鬧鐘信息；有 12 和 24 小時(shí)兩種制式， 12 小時(shí)有 AM 和PM 提示；可選夏令時(shí)模式；可以應(yīng)用與 NMOTOROLA 和 INTERL 兩種總線；數(shù)據(jù) /地址總線可以復(fù)用；內(nèi)建 128 字節(jié) RAM（ 14 字節(jié)時(shí)鐘控制寄存器， 114 字節(jié)通用 RAM）；可編程方波輸出；總線兼容中斷（ /IRQ）；三種可編程中斷。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式 ,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 控制器部分采用了 美國(guó) ATMEL 公司的 AT89S52 單 片機(jī)， AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)5 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案 5。它是儀表的核心部分。 89s52 單片機(jī) +5v 電源 看門(mén)狗X5045 實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS12887 顯示與鍵盤(pán)HD7279A AD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 TLC2543 信號(hào)處理 傳感器 報(bào)警電路 4 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與傳感器選用 硬件系統(tǒng)的電路 包括 主機(jī)單元的電路和 功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模塊電路。 綜合考慮，由于使用單片機(jī)設(shè)計(jì)靈活性更強(qiáng)、用途更寬廣，所以本設(shè)計(jì)采用方案三。 方案二，可以通過(guò)傳感器感知信號(hào)多級(jí)放大電路，并用電位器調(diào)節(jié)得到固定的電壓值，當(dāng)?shù)玫娇扇夹詺怏w信號(hào)時(shí)，電阻值立刻變小，放大器的放大倍數(shù)增加，電壓也就隨著增加，驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通報(bào)警電路。 單片機(jī) 通過(guò) AD 轉(zhuǎn)換 8 路傳感器來(lái)所得到的信號(hào)，進(jìn)行比較處理，并且能夠存儲(chǔ)各個(gè)通道的報(bào)警上限和報(bào)警時(shí)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，并且在安全值內(nèi)，輪回顯示當(dāng)前通道的測(cè)量值和設(shè)定值，在安全值外，產(chǎn)生聲光報(bào)警，并且輪回顯示報(bào)警通道的