【正文】 換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端 ， A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出端； EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束端 ， 向外部輸出； CLK 為 I／ O 時(shí)鐘 ， 由外部輸入； REF+為正基準(zhǔn)電壓端 ， 一般接 +5V； REF 一為負(fù)基準(zhǔn)電壓端 ，一般接地； VCC 為電源 ， 一般接 +5V； GND 為地。 在 I/O CLOCK 的前 8 個(gè)脈沖的上升沿 ,以 MSB 前導(dǎo)方式從 DATA INPUT 端輸入 8位數(shù)據(jù)流到輸入寄存器。 在 DATA OUT 端串行輸出 12 或 16 位數(shù)據(jù)。 b) 轉(zhuǎn)換周期 在 I/O 周期的最后一個(gè) I/O CLOCK 下降沿之后 ,EOC 變低 ,采樣值保持不變 ,轉(zhuǎn)換周期開始 ,片內(nèi)轉(zhuǎn)換器對(duì)采樣值進(jìn)行逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換 ,其工作由與 I/O CLOCK 同步的內(nèi)部時(shí)鐘控制。一個(gè)片選脈沖要插到每次轉(zhuǎn)換的開始處 ,或是在轉(zhuǎn)換時(shí)序的開始處變化一次后保持為低 ,直到時(shí)序結(jié)束。 Vcc 借 +5v 電源， GND 接地，各路模 14 擬接通道接數(shù)據(jù)處理后的信號(hào)。使用 TLC2543 時(shí)一定要注意電路板的布線，電路板的布線要確保數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)隔開，模擬線和數(shù)字線特別是時(shí)鐘信號(hào)線不能互相平行 總體設(shè)計(jì)如圖 311。該芯片可連接多達(dá) 64 個(gè)鍵的鍵盤矩陣 , 并含有去抖動(dòng)電路。 HD7279 的引腳介紹如圖 313 所示。引腳 4 (VSS)為接地端 。當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí) ,此引腳在‘讀’指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆?。引腳 18～25 (DIG0～ DIG7)為數(shù)字 0～ 7 位驅(qū)動(dòng)輸出 。 HD7279的指令通信是 采用串行方式與微處理器通訊 ,串行數(shù)據(jù)從 DATA引腳送入芯片 ,并由 CLK 端同步。31 讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令 ,寬度為 16 個(gè) BIT 位 ,前 8個(gè) BIT 位為微處理器發(fā)送到 HD7279A 的指令 ,后 8 個(gè) BIT 位為 HD7279A 返回的鍵盤代碼。如果不用到鍵盤，則連接到鍵盤的 8 只 10K 電阻和 8 只 100k 下來電阻均可以省去。下拉電阻盡可能的小，可以提高鍵盤的抗干擾能力。在上電后大約經(jīng)過 1225ms 的時(shí)間才會(huì)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 圖 314 HD7279A 的總體連接 本設(shè)計(jì)中總體連接如圖 314 采用經(jīng)典的連接方法，電路安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)。而與共陰極 LED 顯示器接法基本也是很經(jīng)典接法一至，只是利用了0、 7作為使用的鍵盤，加上電源去耦電容。 工業(yè)模式所輸出的是 420mA，可通過 精密電阻 250 歐變成 15v 的電壓信號(hào)，再經(jīng)過阻容濾波的電壓信號(hào)傳給 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。本設(shè)計(jì)采用 19 的是 LM358 放大器。 本設(shè)計(jì)中差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 318 差動(dòng)放大器結(jié)構(gòu)圖 推導(dǎo)過程： I=721RVV ii ? Vo=(R8+R7+R8)I = (1+782RR )Vi，則 Avf=1+782RR 圖 319 LM358 引腳 LM358（圖 319） 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、 高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放A1 ∞ A2 ∞ R8 R8 R7 Vo Vi Vi1 Vi2 I 20 大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。就利用時(shí)鐘翻轉(zhuǎn) 和 來轉(zhuǎn)換電平，產(chǎn)生短促的報(bào)警聲音或閃爍燈光。如果想延長距離可以買一條公對(duì)母的并口延長線，在電腦的一端將并口擴(kuò)展出來。 21 串口的 1 1 17 引腳分別連接 74HC373 的 OE、 1Q、 4D、 LE， 74HC373 的0D、 2D 引腳接上拉電阻 接到電源 +5V，并且接 100 歐電阻接到串口的第 2和第5 引腳。 11可燃?xì)怏w的危險(xiǎn)性主要視其爆炸極限，爆炸下限數(shù)值越小、爆炸下限與上限之間的范圍越大，越危險(xiǎn)。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。傳感器與外部電路連接部位通過接插元件完成，利于傳感器與電子線路的兼容與互換。 10% 保存期限 6個(gè)月以內(nèi)密閉容器 檢知對(duì)象氣體 一氧化碳 測(cè)定范圍 0— 1000ppm 輸出電流 40177。 下圖是典型的靈敏度特性，全部是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下得出的結(jié)果。這種傳感器具有極性，所以 VC需用直流電源。二者之間的關(guān)系為： Rs/R L = (VcV RL ) / V 26 RL 圖 327 為利用圖 326 回路測(cè)得在傳感器由潔凈空氣轉(zhuǎn)移至一氧化碳或甲烷氣氛中時(shí)， R L 上 的信號(hào)輸出變化情況，輸出信號(hào)的測(cè)定是在一個(gè)完整的加熱周期（由高電壓至低電壓 分 鐘 ）或在兩個(gè)完整的加熱周期內(nèi)測(cè)得。 因此，在使用此類型氣敏 器件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的。 c. 調(diào)節(jié)負(fù)載電阻直到 90 秒末時(shí)獲得對(duì)應(yīng)于某一個(gè)一氧化碳濃度時(shí)所需要的信號(hào)值。方案是利用 89s52 單片機(jī)作為主控芯片， TLC2543 作為 A/D 轉(zhuǎn)化器， X5045 作為硬件看門狗，并且作為儲(chǔ)存報(bào)警上限， DS12887 作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊計(jì)時(shí)并儲(chǔ)存報(bào)警記錄，兩個(gè)不同輸出的傳感器和信號(hào)處理模塊。 28 四、 軟件設(shè)計(jì) 關(guān)于單片機(jī) MCS51的編程目前比較多用的是匯編和 C語言。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序 ，其靈活性特備的強(qiáng) 。 13 （一） 主程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，控制時(shí)序采用時(shí)間觸發(fā)的時(shí)間片輪詢調(diào)度 方法和鍵盤中斷的方法同時(shí)進(jìn)行， 為一個(gè)控制周期，分成 10 個(gè)時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片為50MS，將所有的任務(wù)分配在各個(gè)時(shí)間片完成，主程序僅完成初始化，然后進(jìn)入休眠狀態(tài) 。 DS12887 則是先判斷是否是有初始過，如果沒有就進(jìn)行初始化，如果有則進(jìn)行初始化。單片機(jī)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，等待中斷。 表 41 DS12887 主要變量分配 符號(hào) 定義 地址 意義 SEC XBYTE FE00H 秒的存儲(chǔ)地址 MIN FE02H 分的存儲(chǔ)地址 HOUR FE04H 小時(shí)的存儲(chǔ)地址 DAY FE07H 天的存儲(chǔ)地址 MON FE08H 月的存儲(chǔ)地址 YEAR FE09H 年的存儲(chǔ)地址 REGA FE0AH 寄存器 A 的存儲(chǔ)地址 REGB FE0BH 寄存器 B 的存儲(chǔ)地址 REGC FE0CH 寄存器 C 的存儲(chǔ)地址 REGD FE0DH 寄存器 D 的存儲(chǔ)地址 MISFUN FE10H 10H 到 73H 存放 10 條報(bào)警記錄 其中必須判斷 DS12887 中的 REGA 是 否為 0，為 0則進(jìn)行初始化，并把初始的值定義給 DS12887，為 0則進(jìn)行下一步。而且必須判斷各個(gè)通道報(bào)警上限的值，如果為 0，則賦值 0X0200 避免初次開機(jī)死循環(huán)報(bào)警。 // 傳送要寫入的數(shù)據(jù) CS = 1。 // 傳送寫入使能指令 CS = 1。 // 復(fù)位 HD7279A send_byte(CMD_TEST)。} send_byte(CMD_RESET)。外部中斷主要是用來進(jìn)入鍵盤處理模塊，而 T1 時(shí)鐘中斷是用來分配系統(tǒng)的各個(gè)時(shí)間片的任務(wù)調(diào)度模塊。其實(shí)這些模塊都是中斷子程序的一部分。 其通信的模式是： 在 I/O CLOCK 的前 8 個(gè)脈沖的上升沿 ,以 MSB 前導(dǎo)方式從 DATA INPUT 端輸入 8位數(shù)據(jù)。 定時(shí)器常數(shù)重裝 SYS_CLK+1=SYS_CLK 中斷入口 SYS_CLK=? 采集通道1數(shù)據(jù) 采集通道2數(shù)據(jù) 采集通道3數(shù)據(jù) 采集通道4數(shù)據(jù) 采集通道5數(shù)據(jù) 采集通道6數(shù)據(jù) 采集通道7數(shù)據(jù) 采集通道8數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)處理 報(bào)警記錄 中斷返回 35 采集程序 采集通道比較簡(jiǎn)單，因?yàn)槭敲總€(gè)時(shí)間片進(jìn)行采集的，而且 TLC2543 的轉(zhuǎn)換時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于片選時(shí)間的 50ms，所以無需查詢 EOC 或是中斷觸發(fā)，直接可以獲得。這樣可以保證定時(shí)給看門狗喂狗，又可以節(jié)省功耗。 中斷服務(wù)程序 本設(shè)計(jì)中單片機(jī)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，為了節(jié)省資源和提高抗干擾能力的而進(jìn)行的，由各種中斷喚 醒低功耗模式，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序之后，重新進(jìn)入休眠狀態(tài)。j3。 表 43 HD7279A 指令集 符號(hào) 變量 意義 CMD_RESET 0xa4 復(fù)位清除指令 CMD_TEST 0xbf 測(cè)試指令 DECODE0 0x80 下載數(shù)據(jù) ，切按方式 0 譯碼 DECODE1 0xc8 下載數(shù)據(jù)，切按方式 1 譯碼 CMD_READ 0x15 讀鍵盤指令 UNDECODE 0x90 下載指令，但是不譯碼 RTL_CYCLE 0xa3 循環(huán)左移指令 RTR_CYCLE 0xa2 循環(huán)右移指令 RTL_UNCYL 0xa1 左移指令 RTR_UNCYL 0xa0 右移指令 ACTCTL 0x98 消隱指令 SEGON 0xe0 段點(diǎn)亮指令 SEGOFF 0xc0 段關(guān)閉指令 BLINKCTL 0x88 閃爍指令 其中復(fù)位、測(cè)試、 左右移和循環(huán)左右移是純指令，其他為帶命令指令。 // 檢測(cè)寫入進(jìn)度 } void wren_cmd() { CS = 0。 outbyt(WRSR)。 初始化 X5045： 因?yàn)?X5045 是以 SPI 進(jìn)行通信協(xié)議，所以程序?qū)崿F(xiàn)比較復(fù)雜，下表為其指令的分部情況 15。 REGB=0X02。 29 制。 50MS 定時(shí)采用 89S52 內(nèi)部定時(shí)器 1，工作方式 1，由于晶振為 12MHZ，一個(gè)機(jī)器周期為 1us，所以 T1 預(yù)裝初始值為 655365000=15536=3CB0H。 所以本設(shè)計(jì)采用 C 語言編寫。是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。版圖設(shè)計(jì)中考慮到美觀和穩(wěn)定，盡量使用走錫的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （四） 硬件設(shè)計(jì)小結(jié) 在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為煤氣報(bào)警器設(shè)計(jì)。當(dāng)精確測(cè)量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)考慮溫濕度的影響。因此，它具有優(yōu)秀的長 期穩(wěn)定性，在正常使用條件下，其使用壽命可達(dá) 5 年。為了將判定值水平最佳化，并使敏感素子的功耗（ PS）低于15mW 的限度值，需要選擇 RL的值。這個(gè) VH用于維持敏感素子處于與對(duì)象氣體相適應(yīng)的特定溫度而施加在集成的加熱器上。2% 響應(yīng)時(shí)間 (t90) 30 秒 基準(zhǔn)線位移 (20— 50℃ ) 100ppm 圖 323 靈敏度特性曲線 圖 324 應(yīng)答特性 MQ9 半導(dǎo)體氣體傳感器 MQ9 傳感器因裝有活性炭過濾器，消除了雜質(zhì)氣體的影響，對(duì)有機(jī)溶劑或其他揮發(fā)性氣體的靈敏度低，而對(duì)氫氣和一氧化 碳的靈敏度高，非常適合用于檢測(cè)人 25 工煤制氣。 用途：工廠一氧化碳濃度檢測(cè)儀器；氣體計(jì)量器具；空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器；氣體變送器；便攜式儀器配套元件等等。為了提高對(duì)被測(cè)氣體的選擇性，通常在傳感器通氣孔位置設(shè)置過濾劑，以消除干擾氣體造成的不準(zhǔn)確信號(hào) 12。 表 32 典型可燃?xì)怏w的主要特性 氣體名稱 化學(xué)式 爆炸界限/Vol% 容許濃度/ppm 比重（空氣=1） 碳化氫及其派生物 甲烷 CH4 丙烷 C3H8 1000 丁烷 C4H8 11何道清、張禾：傳感器與傳感器技術(shù) [M],科學(xué)出版社 2021 年。電源 Vcc 接 +5V，GND 接地。我們考慮介紹成本，我則采用最節(jié)省的 6PIN 連接線 ，接線方法可以自由定義，只要有電源和 4條數(shù)據(jù)線就可以了。在靠近芯片和電源的地方， 5V 和 GND 之間加焊幾片 F 的濾波電容（即系統(tǒng)電源部分電路原理圖的圖 38 中的 C3） ，不然會(huì)有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤甚至不能下載的問題。 聲光報(bào)警模塊 當(dāng)發(fā)生報(bào)警事件時(shí)，除了報(bào)警顯示外，還要有聲光報(bào)警功能。它只需 高精度 LM358 和幾只電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。而本設(shè)計(jì)的 NAP505 是輸出 050uA，則可通過精密電阻 100k 來解決。 18 圖 315 HD7279A 與 89S52 的連接 圖 316 HD7279A 的其他器件接法 數(shù)據(jù)處理模塊 在許多