【正文】 在一起，減小裝置體積，提高信噪比。集成化傳感器由低級(jí)發(fā)展到高級(jí)，把各種調(diào)節(jié)和補(bǔ)償電路與傳感器集成在一起，降低了對(duì)環(huán)境的要求，提高了信噪比和精度。 ② 自補(bǔ)償功能 智能傳感器在工作中可通過軟件對(duì)非線性、溫度漂移、響應(yīng)時(shí)間等，進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。例如進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理、剔除異常數(shù)據(jù)等。如：利用量子力學(xué)效應(yīng)研制高靈敏度傳感器；利用核磁共振吸收效應(yīng)研制的磁敏傳 感器，可將檢測(cè)范圍擴(kuò)展到 地 磁場(chǎng)強(qiáng) 度 的 千萬分子一；利用約瑟夫效應(yīng)研制的熱噪聲溫度傳感器，可測(cè)超低溫；利用光子滯后效應(yīng)研制快速紅外傳感器等。 隨著微電子 技術(shù)的發(fā)展，可將十分復(fù)雜的信號(hào)處理和控制電路集成到單塊芯片中去。 第 二 章 硬件電路 設(shè)計(jì) 2. 1 單片機(jī)定義 計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管到大規(guī)模集成電路等幾個(gè) 發(fā)展階段，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)向性能穩(wěn)定可靠、微型化、廉價(jià)方向發(fā)展，從而出現(xiàn)了單片微型計(jì)算機(jī)。 （ 3） 抗干擾能力強(qiáng)，適用溫度范圍寬。 二、單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)的應(yīng)用具有面廣 、量大的特點(diǎn)，目前 廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新起著重要作用。 （ 3） 單片機(jī)在機(jī)電 一體化中的應(yīng)用：單片機(jī)有利于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療設(shè)備、汽車設(shè)備等。 （ 7） 單片機(jī)在通信中的應(yīng)用：單片機(jī)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信領(lǐng)域，使移動(dòng)電話的功能更強(qiáng)大，操作更方便。 電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端。 圖 22 電源、時(shí)鐘引腳、控制引腳以及輸入 /輸出引腳 （ 2） 控制引腳，如圖 22所示 : （ 3） 輸入／輸出引腳，如圖 22 所示 : 輸入／輸出 (I／ O)口引腳包括 P0 口、 P1口、 P2 口和 P3口。 P0 端口的每一位都有一個(gè)為鎖存器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)輸入數(shù)據(jù)緩沖器。如果是 用作輸出口，則需要外接上拉電阻才能驅(qū)動(dòng)負(fù)載；而用作 輸 入口時(shí)，必須保證 P0 端口鎖存器的初始狀態(tài)是 1，否則在讀操作之前，應(yīng)先向 P0 端口鎖存器寫入 1（單片機(jī)復(fù)位后， P0～ P3 端口的鎖存器狀態(tài)都是 1）。作為輸入口時(shí)，應(yīng)該先向 P1 端口寫入 1，以關(guān)閉輸出驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管，這時(shí)端子可被內(nèi)部上拉電阻拉為高電平，同樣也 可以由外部信號(hào)拉為低電平。一般作為擴(kuò)展時(shí)地址總線的高 8位使用。 P3 口為 8位準(zhǔn)雙向 I／ O 端口，同時(shí)還具有第二功能。 通常把 100181。P1～ P3 端口內(nèi)部都有上拉電阻，因此作為輸入時(shí)，無需加上拉電阻。當(dāng)輸出 MOS 驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，也應(yīng)加上拉電阻。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的電源部分采用的是單 相 橋式整流電路，通過電容濾波、集成三端穩(wěn)壓器來完成電源部分的設(shè)計(jì)。設(shè)變壓器的二次繞組電壓為 tUu ?sin2 22 ? 當(dāng)變壓器的 2u 電壓為正半周時(shí)，變壓器的極性為上正下負(fù)。整流電路在一個(gè)周期內(nèi)， 4個(gè)二極管分為兩組，輪流導(dǎo)通，輪流截止，這樣不斷重復(fù)，負(fù)載上就能得到單一方向的全波脈動(dòng)電壓和電流。為此在為傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的電源部分增加了濾波環(huán)節(jié)，通過濾波作用，將脈動(dòng)的直流電變?yōu)槠交闹绷麟?。在電壓波形中?21~tt 這段時(shí)間內(nèi)，變壓器的電壓 2u 正向升高，二極管 VD 導(dǎo)通，變壓器一方面給負(fù)載供電，一方面給電容器充電，電容器兩端的電壓 cu （即負(fù)載兩端的電壓）隨電壓 2u 上升到 2u 的最大值。如果濾波電容器的容量比較大，負(fù)載電阻的阻值也比較大，電容器兩端電壓下降的就慢，反之下降的就快，電容器兩端電壓下降的越慢，反之兩端的電壓越平滑，濾波效果越好。在工程上橋式整流濾波電容一般按照下式計(jì)算 LR C ≥ (3～ 5)T/2 式中， T為電壓 U2的周期。 整流電路加入濾波電容之后，其輸出電壓的平均值可按下面公式計(jì)算 UUo ? 電容濾波整流電路中，當(dāng)交流電源接通的瞬間，由于電容器兩端電壓的初始值為零，電容相當(dāng)于短路，整流二極管此時(shí)通過的沖擊電流很大，可能會(huì)造成二極管的損壞。集成穩(wěn)壓電路具有穩(wěn)壓功能，作為使用者在此我們不必深究它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只要掌握了它的外部引腳功能的正確使用就可以了。它的輸出電壓有很多種規(guī)格，輸出電壓值由型號(hào)后面的數(shù)字來表示。目前實(shí)際中使用最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。 半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體敏感元件表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件電阻值、電阻率或電容發(fā)生變化而制成的，借此測(cè)定氣體的成分或濃度。表 21 為半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類。一組鉑絲為工作電極，另一組為加熱電極兼工作電極。 加熱電流 /mA 160～ 180 環(huán)境溫度 /℃ 10～ +50 環(huán)境濕度 /RH 當(dāng)半導(dǎo)體的表面在高溫下遇到離解能較?。ㄒ资ル娮樱┑臒熿F氣體時(shí)，氣體分子中的電子將向氣敏電阻表面轉(zhuǎn)移，使氣敏電阻中的自由電子濃度增加，電阻率下降， AB間電阻減小，電位器 RP滑動(dòng)端電壓升高，還原性氣體濃度越高，電阻下降就越多。繼電器用途廣泛，種類繁多。當(dāng)傳感器檢測(cè)到周圍環(huán)境濃度達(dá)一定時(shí)（危害環(huán)境的范圍），即電位器RP滑動(dòng)端電壓升高到 +5V，過電壓繼電器線圈得電導(dǎo)通，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。在單片機(jī)的XTAL1和 XTAL2兩個(gè)引腳間，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路。其結(jié)果只是機(jī)器周期時(shí)間不同，影響計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值。 復(fù)位以后，單片機(jī)內(nèi)各部件恢復(fù)到初始狀態(tài)，單片機(jī)從 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行程序。 C322uR1200R21kS5v c cP 3 .2 ( IN T 0 )6P 3 .3 ( IN T 1 )7P 3 .0 ( R X D )2P 3 .1 ( T X D )3P 3 .4 ( T 0 )8P 3 .5 ( T 1 )9R S T1X T A L 24X T A L 15P 3 .711P 1 .012P 1 .113P 1 .214P 1 .315P 1 .416P 1 .517P 1 .618P 1 .719U18 9 C 2 0 5 1 圖 210 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 2. 5. 3 報(bào)警控制系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求煙霧濃度達(dá)到一定時(shí)要有聲音提醒信號(hào)產(chǎn)生，可選擇一只蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)這一功能。當(dāng) =1 時(shí)， VT1 截止，蜂鳴器的兩引腳間的直流電壓接近于 0V，蜂鳴器不發(fā)聲。在此過程， 口接的是常開按鈕，閉合時(shí)，送一 低 電平信號(hào)給 ，同時(shí)驅(qū)動(dòng) 口有 1→ 0，使 口輸出電路導(dǎo)通，并 使報(bào)警電路發(fā)生報(bào)警， 口輸出電路 以方波形式頻繁導(dǎo)通截止，蜂鳴器進(jìn)行嘟?嘟?報(bào)警， 通知周圍此處將有危險(xiǎn)情況，并積極采取有效措施加以制止。 （ 2）主程序的初始化內(nèi)容 所謂初始化，是對(duì)將要用到 MCS— 51 系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始化工作狀態(tài)設(shè)定。在系統(tǒng)通過理論分析后，便可進(jìn)行印刷電路設(shè)計(jì)和加工。檢測(cè)的方法很簡單，選用合適的萬用表歐姆擋（例如， 20K 擋或 200K），用紅 黑表筆接電路板的 +5V 電源的 +、 極，如果存在充放電現(xiàn)象（即電阻指示從大到小再到大或從小到大）。 第二步 通電調(diào)試 （ 1） 復(fù)位是否正常 復(fù)位不正常也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不工作，檢查的重點(diǎn)是相關(guān)電路是否正確 （ 2） 關(guān)鍵點(diǎn)電壓參數(shù)是否 正常 4. 2 軟件調(diào)試 將所編的軟件程序輸入到 Keil u Vision2 仿真軟件中通過相應(yīng)的編譯來調(diào)試程序。如圖 43 所示 : 圖 43 選擇源文件 針對(duì)目標(biāo)硬件設(shè)置工具選 相 。如圖 46 所示 圖 36 輸入程序 Proteus 軟件模擬仿真如 47 圖示 ： 圖 47 Proteus 軟件模擬仿真 可制做如圖示 38的報(bào) 警裝置 實(shí)物圖 39 圖 310 應(yīng)用環(huán)境 4. 3 聯(lián)機(jī)調(diào)試 通過脫機(jī)調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障，有些硬件故障需要通過聯(lián)機(jī)調(diào)試才可以發(fā)現(xiàn)和排除。 第二部分介紹了設(shè)計(jì)由傳感器獲得信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)控制報(bào)警的整體設(shè)計(jì)過程。 第四部分作為整篇論文的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的歸納和總結(jié)。 衷心感謝我的家人，感謝他們這么多年來對(duì)我無私的奉獻(xiàn)和在背后的默默的支持。 參考文獻(xiàn) 1. 梁森 ， 王侃夫 ， 黃杭美主編 .《自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》 .機(jī)械工業(yè)出版社 .2020年 2. 李楊幫 編著 .《實(shí)用電源電路集錦》 .電子工業(yè)出版社 .1998年 3 . 曾光宇 ,楊湖 ,王浩全 主編 .《 Technical Foundation and Application of Modern Sensors》 .兵器工業(yè)出版社 .2020年 3月第一版 4. 胡 健 主編 .《單片機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)踐教程》 .機(jī)械工業(yè)出版社 .2020年 1月第一次印刷 5. 徐健俊 主編 .《電機(jī)與電氣控制》 .清華大學(xué)出版社 .北京交通大學(xué)出版社 .2020年 6. 李華 主編 .《 MCS5單片機(jī)接口技術(shù)與運(yùn)用》 .北京航天航空大學(xué)出版社 .2020年第一版 7. 陳爾紹 主編 .《傳感器實(shí)用裝置制作集錦》 .人民郵電出版社 .1999年 8. 樊明龍 ,任麗靜編著 .《單片機(jī)原理與應(yīng)用》 .化學(xué)工業(yè)出版社 .2020年