【正文】 片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。全靜態(tài)工作：0Hz24Hz兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2)管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出?！玃3：（RXD）（TXD）用于I/O口的擴(kuò)展所以很顯然我們要對單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展I/O口，下圖所示為用串行口擴(kuò)展I/O口的電路： RXD TXD 單片機(jī)DSADSB 74LS164CPQ0 Q7圖22 I/O口擴(kuò)展電路其中芯片74LS164為帶清零端的串行輸入/并行輸出移位寄存器（8位），其管腳圖和功能表如下圖23 74LS164的管腳圖 輸 入 輸 出CLK A B— L ⅩⅩ Ⅹ L L L H L Ⅹ Ⅹ QA0 QB0 QH0 H↑ H H H QAn QGn H ↑ L Ⅹ L QAn QGn H ↑ Ⅹ L L QAn QGnH=高電平 L=低電平 Ⅹ=任意 ↑=電平上升表21 74LS164功能表在使用時(shí)將A,B并接作為數(shù)據(jù)的串行輸人端,CLK作為時(shí)鐘端。其優(yōu)點(diǎn)是元件和儀器的生產(chǎn)成本低，輸出信號大，對于1%氣樣，電橋輸出可達(dá)15mV以上，處理和顯示都比較方便，所以儀器的結(jié)構(gòu)簡單，受背景氣體和溫度變化的影響小，容易實(shí)現(xiàn)自動檢測。 探頭內(nèi)部的主要元件是黑元件(催化元件)和白元件(補(bǔ)償元件)，兩個(gè)元件分別配置在電橋電路中，作為一組橋臂，另一組橋臂是兩個(gè)固定電阻，作為電橋的比率臂。白元件是補(bǔ)償元件，基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)與黑元件相同，但表面不涂鍍催化劑，所以，它不參加低溫燃燒。 3)整機(jī)工作原理 熱催化原理又稱催化燃燒原理。遙控發(fā)射裝置再將報(bào)警信號傳輸給遠(yuǎn)方的接收裝置，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)到10km。1)氣敏元件選擇及簡介1. 熱催化元件的特性在選擇敏感元件時(shí)，主要從以下幾個(gè)方面來衡量:(1)活性。元件的穩(wěn)定性是指元件在新鮮空氣與一定濃度的瓦斯中，在規(guī)定的連續(xù)工作時(shí)間里的活性下降率。實(shí)際使用中，為了便于組成電橋和選定電橋電流，通常是指一對元件(即一只黑元件和一只白元件)的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓或電流值。只有當(dāng)工作電壓或工作電流在某一范圍內(nèi)變動時(shí)，輸出活性才接近直線。元件輸出特性。產(chǎn)生的原因是由于高濃度瓦斯氣體中缺氧使燃燒不完全所造成的。(6)元件的“中毒現(xiàn)象”。這主要是由于硅分子量大，一旦吸附在元件表面，就會阻止瓦斯進(jìn)入而影響元件氧化速率，致使活性下降。元件的激活特性是一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)楸患せ畹脑谝欢螘r(shí)間內(nèi)會造成不穩(wěn)，這是在使用中應(yīng)該加以注意和調(diào)整的。特別是當(dāng)元件應(yīng)用到各種運(yùn)動機(jī)械上時(shí)，就更為突出。 A：等效熱導(dǎo)系數(shù)。 I：工作電流。本設(shè)計(jì)中選擇的敏感元件型號為:MQKT，其作用為將瓦斯氣體的體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的模擬電壓信號并輸出出來。 A/D轉(zhuǎn)換器的選型 A/D轉(zhuǎn)換器是測試系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，其芯片種類多，性能各異，功能引腳不盡相同，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間兩個(gè)重要參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)男酒?。?位ADC滿量程為5V，則它能分辨的最小電壓為5000mV/256≈20mV,既模擬電壓小于20mV，ADC就不能轉(zhuǎn)換了。轉(zhuǎn)換速度是轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)。其主要特性為：u 12位二進(jìn)制形式輸出，并帶有極性和溢出位；u 與TTL兼容，具有三態(tài)控制輸出；u 具有通用控制信號端，能用來方便地監(jiān)視和控制轉(zhuǎn)換時(shí)間；u 片內(nèi)有振蕩器，只需外接晶體或RC器件；u 具有通用異步收發(fā)器(UART)數(shù)據(jù)交換制式，可通過簡單的并行或串行接口與微機(jī)相接；u 真正的差分輸入和差分基準(zhǔn)電壓；u 最大運(yùn)行速度為每秒轉(zhuǎn)換30次；u 所有輸入都具有防止靜電的保護(hù)措施；u 雙電源供電；u 輸入阻抗為1012Ω；u 功耗為20mw； ICL7109芯片簡介圖24 ICL7109的管腳圖由ICL7109的引腳圖可見其采用40腳封裝，其中各個(gè)引腳的功能意義如下：1腳：GND，邏輯地。為“1”時(shí)表示正信號輸入，為“0”時(shí)表示負(fù)信號輸入。 17腳：TEST，自身功能檢測端。 2l腳：MODE，工作方式選擇端。 24腳：OSCSET，時(shí)鐘振蕩器方式選擇端，高電平時(shí)采用RC振蕩器工作方式，低電平時(shí)采用品體振蕩器工作方式。 27腳：SEND，與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換控制端。 31腳：AZ，自零電容端，接自零電容。339腳：REF IN+、REF IN，基準(zhǔn)電壓輸入正端與負(fù)端338腳：REFCAP+、REFCAP，基準(zhǔn)電容輸入端。在這里我們經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖34中的A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109的外圍電路參數(shù)計(jì)算如下：1．積分電阻的選擇 緩沖放大器和積分器能夠提供20uA的推動電流。2．積分電容的選擇 積分電容根據(jù)積分器給出的最大輸出擺幅電壓來選擇，這個(gè)電壓應(yīng)使積分器不飽和()。4V。積分電容CINT接入積分電容連接端INT。但電容不能無限制地增大，因?yàn)樗头e分電容并聯(lián)決定RC時(shí)間常數(shù)，該時(shí)間常數(shù)決定了恢復(fù)速度。所以ＣＡＺ≈4．基準(zhǔn)電容的選擇在大多數(shù)應(yīng)用場合，選為1uF最合適，但系統(tǒng)如果存在著較大共模干擾時(shí)，可將值選得大一些?；鶞?zhǔn)電壓的來源，可以使用29腳輸出的基準(zhǔn)電壓()分壓得到，也可通過外接基準(zhǔn)源得到。數(shù)碼管的工作原理如下：數(shù)碼管由8個(gè)LED發(fā)光二極管組成，外形如圖26所示。下圖是八段數(shù)碼管的引腳：圖26 LED引腳圖各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下：段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba表22 段碼位與顯示位對應(yīng)關(guān)系表字型和對應(yīng)的共陰極段碼如下表：字型共陰極段碼字型共陰極段碼03FH96FH106HA77H25BHB7CH34FHC39H466HD5EH56DHE79H67DHF71H707H空白00H87FHP73H DEC 47H查出顯示碼送P2口并調(diào)用顯示延時(shí)2ms選通個(gè)位,顯示碼表地址送DPTR從70H取出顯示碼送累加器A顯示延時(shí)計(jì)數(shù)器47H等0么？ DEC 47H查出顯示碼送P2口并調(diào)用顯示延時(shí)2ms選通個(gè)位,顯示碼表地址送DPTR從70H取出顯示碼送累加器A顯示延時(shí)計(jì)數(shù)器47H等0么？表23 十六進(jìn)制數(shù)及空白字符與P的顯示段碼 數(shù)據(jù)顯示電路在顯示器件的選擇中我們采用了數(shù)碼管進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)。因此對于采用動態(tài)顯示的電路來說，單片機(jī)都需要提供兩種輸出口，一種用于輸出顯示段碼，另一種用于輸出位控信號。此次設(shè)計(jì)的瓦斯?jié)舛葓?bào)警儀應(yīng)具備兩種基本功能，一是隨時(shí)輸入報(bào)警上限值，二是隨時(shí)對當(dāng)前的報(bào)警上限值進(jìn)行修改，要實(shí)現(xiàn)這兩種功能，可以接入鍵盤輸入電路。5V的電源即可。當(dāng)采集到的瓦斯?jié)舛瘸^預(yù)先設(shè)定的上限值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號。 主程序單片機(jī)系統(tǒng)上電后，首先要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化程序包括內(nèi)存空間的分配、初始變量的設(shè)置、設(shè)定堆棧指針等。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)的功能有：用戶機(jī)的單片機(jī)系統(tǒng)要完成定時(shí)地對瓦斯?jié)舛鹊倪M(jìn)行檢測，將瓦斯?jié)舛戎档倪M(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，動態(tài)地顯示采集到的瓦斯?jié)舛戎?，聲光?bào)警。其流程圖如下所示：NY保護(hù)現(xiàn)場單片機(jī)從A/D轉(zhuǎn)換器中采集數(shù)據(jù)濃度超限?用采集數(shù)據(jù)刷新顯示啟動報(bào)警中斷返主圖32 中斷子程序流程圖 聲光報(bào)警子程序當(dāng)聲光報(bào)警開啟后，當(dāng)達(dá)到提醒人們離開的目的后，我們需要解除聲光報(bào)警，解除報(bào)警有兩種途徑，一種是手動解除，一種是系統(tǒng)自動解除，若沒有手動解除報(bào)警，則系統(tǒng)可通過調(diào)用20s的延時(shí)時(shí)間來自動解除報(bào)警。將顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼 MOV SCON, 00H。 取顯示數(shù)據(jù) MOVC A , A+DP