【正文】 32)(()/(256 TH1)) TH1＝ 250 12M 9600＝ (2247。那么我們怎么去計算這兩個模 式的波特率設(shè)置時相關(guān)的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計算。 AT89C51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個定時器，定時器 0 和定時器 1，而定時器 2 是 89C52 系列芯片才有的。 RI 接收中斷標識位。該位可能是奇偶位，地址 /數(shù)據(jù)標識位。在模式 0 中要求該位為 0。它的尋址地址是 98H，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。 ” 實際上 SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一 個是接收寄存器，但它們都共同使用同一個尋址地址－ 99H。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。注意加密方式 1時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 24 管腳說明 VCC：供電電壓 GND：接地 STADC：啟動 AD 操作 PWM0：脈寬調(diào)制：輸出 0（低電平有效） PWM1：脈寬調(diào)制：輸出 1（低電平有效） EW： 看門狗使能 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 此外， 87C552 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。 不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問 題是如何確認 A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。一是 8 路模擬信號通道的選擇，二是 A/D 轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。 D7～ D0—— 數(shù)據(jù)輸出線。本信號有時簡寫為 ST. 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 18 A、 B、 C—— 地址線。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 15 圖 《 ADC0809 引腳圖》 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 16 . ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖 下 圖所示 ： 圖 《 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)》 圖中多路開關(guān)可選通 8個模擬通道，允許 8路模擬量分時輸入，共用一個 A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟的多路數(shù)據(jù)采集方法。 輸出信號 : 兩路 200Hz～ 1000Hz 頻率輸出。 主要技術(shù)指標： 測量范圍： 0～ %CH4(0～ %CH4) 測量精度： ～ %CH4 ≤177。 由式（ 33）知，瓦斯體積分數(shù)為 2204 IrIrCH ??? ?? 與電流平方成線性關(guān)系，脈沖電流有效值為 210211 mT m ITTdtITI ?? ? 式中 T 為脈沖電流周期， mI 為脈沖電流幅值。它的基本原理是：在瓦斯?jié)舛壬邥r，通過閉環(huán)反饋電路，使工作電流相應(yīng)減少，以保持催化元件的溫度不變，利用電流的減少量和瓦斯含量間的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)瓦斯含量的檢測。 實現(xiàn)方法是通過一個硬件電路構(gòu)成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，強迫檢測元件與參比元件保持在平衡狀態(tài)，使測量元件工作在恒溫狀態(tài)下。在 C2 充電期間，即報警定時結(jié)束之前，應(yīng)使 555③ 腳通過 R5 和 D1 將輸出高電平反饋到觸發(fā)端 ② 腳，以免后繼脈沖或其他干擾影響定時精度。這時若報警器受到振動，就會使水銀開關(guān)中的水銀一起振動，當開關(guān)接通時， 555電路的 2腳便輸入一個低電平信號，這個低電平信號使得單穩(wěn)電路輸出狀態(tài)改變，輸出端變?yōu)楦唠娖剑瑘缶娐饭ぷ?，另一方面通過 7 腳將充于電容 C1 上的電荷放完，這時就算水銀開關(guān)再次斷開，由于 C1 兩電壓低于 2/3Vcc，電路也將保持輸出高電平，使報警電路工作，若一直有振通信號使水銀開關(guān)接通，系統(tǒng)將一直報警，若報警后報警器不再振動，則當 C1 上的電充到大于 2/3Vcc 時，報警將自動停止，因此每次報警的自動關(guān)斷時間為 R2 和 C1 的充電常數(shù)值。比較器采用單電源供電，引腳 8 接邏輯電平，其取值決定于負載所需高電平，這里接 +5V，此時比較器輸出高電平為 。 鋸齒波發(fā)生電路 555 定時器是一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。為保證有足夠的電流通過載體催化元件，設(shè)置了由三極管組成的脈沖電流放大環(huán)節(jié)。 由此可知，為了最大限度的降低煤礦瓦斯事故的發(fā)生，除了對工作人員嚴格要求外，加緊建設(shè)煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)必不可少，它對預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生 具有舉足輕重的作用。并且監(jiān)控軟件具有超標自動報警功能，用來提示工作人員對設(shè)備的故障或現(xiàn)場瓦斯?jié)舛惹闆r，以及時采取措施，避免重大事件的發(fā)生。近幾年，隨著計算機的發(fā)明和應(yīng)用，特別是網(wǎng)絡(luò)和信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，給瓦斯治理提供了機遇條件，煤礦瓦斯監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)運而生。電子技術(shù)的進展推動了瓦斯檢測控制裝置的進一步發(fā)展，如 20 世紀 70 年代后期法國研制的 CTT63/40U 礦井監(jiān)控 系統(tǒng)、英國的 MINOS 系統(tǒng)、美國的 SCA— DA 系統(tǒng)等。煤礦礦難事故屢屢發(fā)生，造成的原因有很多，其中不少是因為瓦斯爆炸引起的。同時采用聲光報警系統(tǒng)，一旦瓦斯超標， 系統(tǒng) 立即提醒正在井下作業(yè)的工人緊急撤離，避免人員傷亡 ，并且還運用紅外遙控系統(tǒng)來 進行遠程監(jiān)控 。 設(shè)計這種智能傳感器采用閉環(huán)控制來確保采樣的平穩(wěn)。 為了防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生，除了加強井下作業(yè)人員的管理，改善井下的作業(yè)環(huán)境外，還必須建立一個性能可靠的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。 我國礦井瓦斯監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從低水平到高水平的發(fā)展過程。這些裝備和系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，豐富了我國煤礦安全監(jiān)控 產(chǎn)品的市場，改善了煤礦安全技術(shù)裝備的面貌，縮小了我國與國外先進技術(shù)水平的差距。 煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)的意義不言而喻。 系統(tǒng) 簡介 我設(shè)計的是基于單片機的井下瓦斯?jié)舛戎悄?傳感器 ，該系統(tǒng)以單片機 AT87C552 為核心，包含 甲烷 濃度采樣器 、 把 220V 的交流電轉(zhuǎn)換成 5V的直流電源 、 紅外遙控系統(tǒng) 、存儲器的擴展 、 LCD 顯示器和報警裝置等組成。下面將詳細討論這四部分電路。該芯片使用靈活方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器，因而廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。引腳 5為鎖存控制端，當它為低電平時，鎖存輸出信號。該報警器由直流穩(wěn)壓電源、定時開關(guān)電路和聲控脈沖產(chǎn)生器三部分組成。定時的長 短可通過改變時間常數(shù) R6C2 的大小來調(diào)節(jié)。該檢測環(huán)路使測量元件的溫度與參比元件的溫度進行比較，當環(huán)境中的 CH4 氣體在測量元件表面燃燒時，測量元件的溫度將很快上升使電橋失去平衡，硬件電路構(gòu)成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)監(jiān)測到偏移信號后，輸 出控制脈沖信號，將已經(jīng)偏移的橋路“矯正”回來，使回路周而復(fù)始地工作在偏移 /校正的振蕩之中。 載體催化元件的靜態(tài)熱平衡方程是 [47]： )()( 40410142 ttBAttBCHrI ????? ???? 式中 I— 載體催化元件的工作電流； r— 載體催化元件的電阻； ? — 瓦斯氧化反應(yīng)燃燒熱系數(shù)； 4CH? — 空氣中瓦斯體積分數(shù)； 1t — 載體催化元件溫度； 0t — 環(huán)境溫度； ? — 熱傳導(dǎo)系數(shù)； B— 元件面積； A— 輻射系數(shù)； ? — 角系數(shù)。 在 mI 一定的條件下與占空比的平方根 TT /1 成線性關(guān)系，即其平方與占空比成線性關(guān)系。%CH4 ～ %CH4 ≤177。 甲烷： 200～ 600Hz 對應(yīng)甲烷濃度為 0～ 4% 600～ 1000Hz 對應(yīng)甲烷濃度為 4～ 100%。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、 B、 C 3個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇 ，其轉(zhuǎn)換結(jié) 果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連 。通道端口選擇線， A 為低地址， C為高地址，引腳圖中為 ADDA， ADDB和 ADDC。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。 1. 8 路模擬通道選擇 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 19 圖 ADC0809 與 MCS51 的連接 如圖 所示模擬通道選擇信號 A、 B、 C 分別接最低三位地址 A0、 A A2即（ 、 ），而地址鎖存允許信號 ALE 由 ，則 8路模擬通道的地址為 0FEF8H～，通道地址選擇以 作寫選通信號，這一部分電路連接如圖 所示。為此可采用下述三種方式。首先送出口地址并以 信號有效時， OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受?？臻e模式 下， CPU 暫停工作，而 RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件 復(fù)位。 三級程序存儲器鎖定 當 P1 口的管腳第 一次寫 1時，被定義為高阻輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P4 口： 8位可編程的 I/O口 P5 口： 8位輸入出口： ADC0ADC7 可選功能 AD 的 8位輸入口路輸入通道 RST：復(fù)位輸入。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1 接外部晶體的一個引腳。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 CPU 在讀 SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。 51 芯片的串口可以工作在幾個不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用 SCON 寄存器。 REM 為允許接收位， REM 置 1 時串口允許接收，置 0 時禁止接收。在模式 0 中， RB8 為保留位沒有被使用。在模式 0，接收第 8 位結(jié)束時，由硬件置位。 波特率在使用串口做通訊時，一個很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機的波特率一樣時才可以進行正常通訊。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 28 波特率＝（ 2SMOD247。32)((12M/12)/(256 TH1)) TH1≈ 上面的計算可 以看出使用 12M 晶體的時候計算出來的 TH1 不為整數(shù)，而 TH1 的值只能取整數(shù)，這樣它就會有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的 9600 波特率。代入公式： 9600＝ (2247。模式 1 和模式 3 的波特率是可變的，取決于定時器 1 或 2（ 52 芯片）的溢出速率。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器 1 或定時器 2 的定時值（溢出速率）。在任何模式下， TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到 SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應(yīng)（如中斷打開），這時 TI=1，表明發(fā)送已完成， TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。 RB8 接收數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是已接收數(shù)據(jù)的第 9 位。 SM2 在模式 模式 3 中為多處理機通信使能位。 SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。有朋友這樣問起過 “ 為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個寄存器 SBUF？而不是收發(fā)各用一個寄存器。 芯片擦 除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2應(yīng)不接。 /EA/VPP： 當 /EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000H FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。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。 P2 口： P2 口為一個內(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 TTL 門 電流，當 P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 低功耗的閑置和掉電模式 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 2