【正文】 路模擬開關(guān) CD4051。 以上方法的原理簡單，但由于誤報警率高，而且無法定位，所以不能作為主長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 電子信息系 5 要的檢測方法。 c. 聲學(xué)檢測法 聲學(xué)檢測法依據(jù)下面的原理：發(fā)生泄漏的時候，流體經(jīng)過漏點時會產(chǎn)生泄漏聲波。天然氣無色無味，輸送進(jìn)管道之前要添加臭味劑以便及時發(fā)現(xiàn)其泄漏。此巡測系統(tǒng)把天然氣的濃度通過氣敏傳感器轉(zhuǎn)換成電壓信號并顯示出來，如果濃度超過限度就報警 ,提示工作人員采取保護(hù)措施。單片機是將微處理器、存儲器、 I/O 接口和中斷系統(tǒng)集成在同一芯片上，具有完整功能的微型計算機，這塊芯片就是其硬件。二是增強可靠性，實現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化，多功能化，發(fā)展 MEMS 技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場適用的變送器和智能型傳感器。結(jié)構(gòu)型式有袖珍型便攜式、手推式、固定式報警等；工業(yè)用固定式報警又有壁掛式、臺放式、單臺監(jiān)控式、多路巡檢式等。天然氣一旦泄漏，不僅會帶來經(jīng)濟上的損失和環(huán)境污染，還會發(fā)生火災(zāi)和爆炸，造成人員傷亡事故。因此，對天然氣儲存、輸送設(shè)備進(jìn)行泄漏檢測，保障其安全性和可靠性是十分必要的。氣體檢測技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了智能化、多功能化。如美國 GeneralMonitors 公司在傳感器中嵌入微處理器，使氣體傳感器具有控制校準(zhǔn)和監(jiān)視故障狀況功能，實現(xiàn)了智能化；還有前已涉及的美國 IST公司 的具有微處理器的 MegaGas傳感器實現(xiàn)了智能化、多功能化。軟件程序存放在片內(nèi)或片外擴展的只讀存儲器內(nèi)。從傳感器出來的氣體濃度的檢測范圍是 2021— 25000PPM，工作電壓是 VH工作電壓為 20V； VD— 燈絲的加熱電壓為 5V177。臭味劑多為硫化物，其中四氫噻吩（ THT）使用最為廣泛。在輸氣管道中，該泄漏聲波在超聲波范圍內(nèi)，以聲波向管道兩端 傳播，可由相應(yīng)的聲學(xué)傳感器檢測到。 擬定總體方案 根據(jù)生產(chǎn)實際要求，本設(shè)計對兩個儲氣罐的 16 個點進(jìn)行在線巡回檢測，并且當(dāng)濃度超限時報警，提醒工作人員采取措施。多路開關(guān)的作用主要是用于切換信號，如1 （2CH≠（2DH）？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 電子信息系 6 在某一時刻接通某一路，讓該路信號輸入而讓其他路斷開，達(dá)到切換信號的目的。 濃度顯示部分采用 LED 顯示，自動顯示 16 個采樣點的濃度信息。 電阻式氣敏傳感器的敏感元件多采用半導(dǎo)體材料如 SnO2 ，當(dāng)這種半導(dǎo)體材料表面吸附某些氣體時，其電導(dǎo)率將隨氣體濃度的變化而發(fā)生變化。 ICL7650 采用 14 腳雙列直插式和 8腳金屬殼兩種封裝形式 .圖 14腳雙 列直插式封裝的引腳排列圖 . 引腳的功能說明 圖 ICL7650 引腳排列圖 圖 工作原理圖 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 電子信息系 9 引腳的功能說明 CEXTB : 外接電容 ； CEXTA : 外接電容； I N : 反相輸入端； + I N : 同相輸入端； V : 負(fù)電源端； CRETN : CEXTA 和 CEXTB 的公共端； OUT CLAMP : 箝位端 ； OUTPU : 輸出 端； V +:正電源端； INT CLKOUT :時鐘輸出端 ； NT/EXT: 時鐘控制端； EXT CLKIN : 時鐘輸入端 可通過該端選擇使用內(nèi)部時鐘或外部時鐘 .當(dāng)選擇外部時鐘時 .該端接負(fù)電源端 V ,并在時鐘輸入端 (EXT CLKIN)引入外部時鐘信號 .當(dāng)該端開路或接 V+ 時 .電路將使用內(nèi)部時鐘去控制其它電路的工作 。 LE：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號，高電平有效。片內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強大 AT89C51 單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 顯示電路選擇 濃度顯示部分采用 LED 顯示，自動顯示 16 個采樣點的濃度信息。譯碼電路可以使用現(xiàn)成的譯碼器芯片?？衫么龣z測氣體的物理吸附作用，如濕度傳感器利用吸附水的傳導(dǎo)作用引起表面電導(dǎo)率變化，獲得電信號；或是由吸附水引起電容變化，由靜電電容的變化取得電信號；利用待測氣體的化學(xué)吸附與反應(yīng)引起表面附近的電子或空穴濃度變化而使表面電導(dǎo)率變化，這類敏感元件有 Zn、SnO2 等，用于檢測可燃?xì)狻?CO N2類等 。 用于可燃性氣體的檢測（ CH C4H H2 等）； 2 靈敏度高； 響應(yīng)速度快； 輸出信號大； 壽命長，工作穩(wěn)定可靠。 1000 次擦寫中期 低功耗空閑和掉電式能圖 特性概述： AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K字節(jié) Flash 閃存存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路同時， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。圖 33是 AT89C51 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。它是運算器的核心部件。 ②輔助進(jìn)位位 AC：表示累加器在加減運算時低 4 位（ A3）有無向高 4 位（ A4）進(jìn)位或借位。 表 34 RS1 RS0關(guān)系表 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 電子信息系 21 RS1 RS0 工作寄存器組號 R0~R7 的物理地址 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 2 3 00H~07H 08H~0FH 16H~17H 18H~1FH 單片機上電復(fù)位后， RS RS0 的狀態(tài)為 00。 CPU 就是根據(jù) PC 中的地址到 ROM 中去讀取程序指令碼和數(shù)據(jù)，并送給指令寄存器 IR 進(jìn)行分析。 3．寄存器陣列 寄存器陣列是單片機內(nèi)部的臨時存儲單元或固定用途單元，包括通用寄存器組長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 電子信息系 22 和專用寄存器組。 程序存儲器是可讀不可寫的，用于存放編好的程序和表格常數(shù)。 當(dāng) AT89C51 無需擴展功能 ，由自身資源構(gòu)成最小系統(tǒng)時，這四個端口都可以作為普通的輸入 /輸出口使用。 TH0、 TL0、 THTL1 都是 SFR 中的特殊功能寄存器。它們分別是兩個外部中斷源 INT0、 INT1，中斷信號從 、 引腳輸入；三個內(nèi)部中斷源：定時器 0 溢出中斷、定時器 1 溢出中斷、串行口中斷。 AT89C51 的引腳及功能 a. I/O 端口功能 在 AT89C51 中有四個雙向并行 I/O 端口 P0~P3。 口 P1口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時， P2 口行上長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 電子信息系 25 的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 （ 2） ALE/PROG 非： 當(dāng)訪問外部程序存儲器時， ALE 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。采用內(nèi)部振蕩器時，它外接石英晶體和微調(diào)電容的一個引腳。采用外部時鐘的電路如圖 5右圖所示。復(fù)位電路圖如圖 所示。 AD574A 的主要特性為： （ 1） 轉(zhuǎn)換速度：最大轉(zhuǎn)換時間 35us，屬于中檔速度。 （ 4） 利用不同的控制信號，既可實現(xiàn)高精度的 12 位變換，又可作為快速的 8位轉(zhuǎn)換。各引腳功能如下： VL（引腳 1）：數(shù)字邏輯部分電源 +5V。 CE（引腳 6）：啟動轉(zhuǎn)換信號，高電平有效。 10VIN、 20VIN（ 1 14）：模擬量 10V 及 20V 量程的輸入端口，信號的一端接至 AG引 腳。 STS 可以作為狀態(tài)信息被 CPU 查詢，也可以用它的下降沿向 CPU 發(fā)中斷申請，通知 A/D 轉(zhuǎn)換以完成， CPU 可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 A0=1 時輸 出低 4位，并以 4個 0補足尾隨的 4 位。 (a).AD574A啟動轉(zhuǎn)換時序圖 (b).AD574A讀周期時序 AD574A 與單片機接口電路如圖 ： A L EP 0 . 7P 0 . 0W RR DP 3 . 2A 0 1 2 / 8 1 3C SD B 3D B 0D B 1 1D B 4C ER / CS T S1 491 081 21 171 5≥ 1≥ 1A D 5 7 4A T 8 9C 5 10 — 1 0 V0 — 2 0 V1 0 0 歐+ 1 5 V 1 5 V1 0 0 千 歐1 0 0 歐1 0 0 千 歐 1 5 V+ 1 5 V7 4 L S3 7 3A 0A 1A 7652 8 圖 AT89C51與 AD574 AT89C51 擴展可編程并行 I/O 芯片 8255 Intel 8255A 是一個為 8080/8085 微機系統(tǒng)設(shè)計的可編程通用并行接口電路，可適用于多種微處理器的 8 位并行輸入 /輸出接口芯片。 A 和 B 兩組共用控制命令寄存器，用來接收 CPU 的控制字（命令），根據(jù)控制字決定兩端口的 工作方式，也可以用控制字做到 C 口按位清“ 0”或按位置“ 1”。控制 把數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)或控制信息寫入 8255A； F. A1， A0 端口選擇信號，輸入?？刂凭€，此時每根線將賦予新的功能。其中 (D2~D0)指示輸出的位數(shù)； (D2~D0)指示輸出的值：“ 1”輸出高電平，“ 0”輸出低電平。 8255A 沒有專門的狀態(tài)字，工作于方式 1 或方式 2 時，讀取端口 C 的 數(shù)據(jù)，即得狀態(tài)字。狀態(tài)字用來反映 8255A 的工作狀態(tài)。詳見表 310。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 電子信息系 33 圖 39 8255A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 8255A 的引腳如圖 (b)所示。 使用 8255A 可實現(xiàn)一下各項功能： (1)并行輸入或輸出 8 位數(shù)據(jù)； (2)實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的鎖存和輸出數(shù)據(jù)的緩沖； (3)提供多個通信接口聯(lián)絡(luò)控制信號（如中斷請求、外設(shè)準(zhǔn)備好及選通脈沖等）； (4)通過讀取狀態(tài)字可實現(xiàn)程序?qū)ν庠O(shè)的查詢。另外 A0在數(shù)據(jù)輸出期間不能變化。 由表 39 可見，當(dāng) CE=1， CS=0 同時滿足時， AD574A 才能處于工作狀 AD574A 處于工作狀態(tài)時， R/C=0 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換； R/C=1 時進(jìn)行數(shù)讀出。 AG（引腳 9）：模擬公共端（模擬地）。 VCC、 VEE（ 11）：模擬部分供電的正電源和負(fù)電源，為177。當(dāng) 12/8=1（ +5V）時，雙字節(jié)輸出， 即 12 條數(shù)據(jù)線同時有效輸出，當(dāng) 12/8=0（ 0V）時，為單字節(jié)輸出， 即只 有高 8位或低 4 位有效。設(shè)有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與 8 位或 16 位的微處理器接口。 5V或177。 AT89C51具有五個中斷源，分為內(nèi)部中斷源和外部中斷源。由于外部時鐘信號是通過一個 2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，電腦最小高電平 持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 （ 2） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢