【正文】 310 鍵盤/LED 顯示硬件電路圖鍵盤/顯示系統(tǒng)程序要求 CPU 不斷對(duì) LED 進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示并實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤的監(jiān)視，但監(jiān)視鍵盤所需程序極短，故它通常被人們所采用。八段共陰能顯示的字形及相應(yīng)字形碼表如下表 32 所示。平時(shí)，因譯碼器輸出 F0H 為高電平，從而使 OE 處于低電平封鎖狀態(tài)。平時(shí)，START 因譯碼器輸出端 F0H上的高電平而封鎖。 21～2 8為數(shù)字量輸出線，2 1為最高位。 EOC： A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。片選地址線共、三條，其中 直接與 2764 的 CE 相接， 和 懸空（或作其它芯片的片選線） 。 VCC 為+5V177。（3 條） 。（4）TF0 和 TF1：TF0 為定時(shí)器 T0 的溢出中斷標(biāo)志位，位地址為 8DH。IT0 狀態(tài)可由可由用戶通過程序設(shè)定：若使 IT0=0，則 INT0 上中斷請求信號(hào)的中斷觸發(fā)方式為電平觸發(fā)（即低電平引起中斷） ；若 IT0=1，則 INT0 設(shè)定為負(fù)邊沿中斷觸發(fā)方式（即由負(fù)邊沿引起中斷） 。 串行口中斷源由 8031 內(nèi)部串行口中斷源產(chǎn)生，故也是一種內(nèi)部中斷源。若 8031 設(shè)定為電平觸發(fā)方式（IT0=0 或 IT1=1） ，則 CPU 需要兩次檢測INT0/INT1 線上的點(diǎn)評(píng)方能確定其中斷請求有效；若設(shè)定為邊沿觸發(fā)方式（IT0=1 或 IT1=0） ，則 CPU 需要兩次檢測 INT0/INT1 上的中斷請求才有效。當(dāng)不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 仍以振蕩器 1/6 頻率周期性的出現(xiàn)，此時(shí)可作為輸出時(shí)鐘信號(hào)使用，對(duì)于在片外 EPROM 編程時(shí)，從此引腳輸出編程脈沖信號(hào)。它的第二功能和 P0 口引腳第二功能相配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高 8 位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但不能像 P0 口那樣還可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。芯片結(jié)構(gòu)如下圖 32 所示。常用的 EPROM 存儲(chǔ)器比較見表 21。 顯示電路的選擇顯示電路可采用液晶 LCD，也可采用數(shù)碼管 LED，本系統(tǒng)由五位顯示，故可采用五位數(shù)碼管組成顯示電路。儀器具有多種信號(hào)輸出形式，除了和本公司的 KJ205 煤礦綜合監(jiān)測系統(tǒng)配合使用外還可以和其他煤礦監(jiān)測系統(tǒng)相兼容；也可以獨(dú)立使用于多種礦用火災(zāi)檢測系統(tǒng)。 靈 敏 度 20～ 40 mV/1%甲 烷 ， 工 作 電 壓 V177。GMM221/222 的探頭可以更換，這不但極大地方便了校驗(yàn)和現(xiàn)場服務(wù)，而且很容易地改變量程。該器件除具有體積小，壽命長，選擇性和穩(wěn)定性好等特性外，同時(shí)還具有耐高濕和耐低溫等特點(diǎn)。方案二：電壓輸出型溫度傳感器 LM350LM350 為電壓輸出型溫度傳感器，電路內(nèi)部已校準(zhǔn)，并采用內(nèi)部補(bǔ)償輸出電壓與攝氏溫度成正比，無需校準(zhǔn)，精度可達(dá) ℃。利用一般熱敏電阻還需要另外設(shè)計(jì)連接電路，并要進(jìn)行溫度修正，故考慮選擇溫度傳感器。溫度檢測CO2 檢測 單片機(jī) A/D轉(zhuǎn)換瓦斯檢測外擴(kuò)I/O 功設(shè)計(jì)方案能指示外擴(kuò) ROM 聲光報(bào)警顯示鍵盤圖 21 煤礦安全參數(shù)檢測裝置系統(tǒng)框圖 單片機(jī)的選型迄 今 為 止 ， 單 片 機(jī) 制 造 商 有 很 多 ， 主 要 有 美 國 的Intel、 Motorola、 Zilog 和 TI 公 司 ， 日 本 的 NEC、 荷 蘭 的 Philips、 英 國的 Inmos 和 德 國 的 Siemens(西 門 子 )公 司 ， 等 等 。 煤科總院配合國家有關(guān)部委，組織了一批煤礦安全重大科技項(xiàng)目。礦領(lǐng)導(dǎo)值班不認(rèn)真履行職責(zé)；沒有定期召開安全辦公會(huì)；重要的技術(shù)措施編寫和審批制度不健全、把關(guān)不嚴(yán)、針對(duì)性不強(qiáng)，如通風(fēng)行人下山延伸掘進(jìn)工作面在未編制作業(yè)規(guī)程的情況下就安排開工掘進(jìn)。今年以來組織的兩次安全大檢查發(fā)現(xiàn)，貴州、黑龍江、陜西、江西等省區(qū)的國有重點(diǎn)煤礦都程度不同地存在著“一通三防”監(jiān)測系統(tǒng)不完善、設(shè)備老化等問題，礦井防災(zāi)能力嚴(yán)重下降，重大事故隱患增多。所以，“安全第一”的觀念淡化仍是當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的最大隱患。安全狀況最好的一年是 1992 年，全年共死亡 4942 人，當(dāng)年全國煤礦共生產(chǎn)煤炭 10．61 億 t，百萬噸死亡率為 4．65。 我國煤炭安全生產(chǎn)的狀況和趨勢長期以來，全國煤礦通過堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主”的方針、依靠科技進(jìn)步、推進(jìn)安全綜合治理、重視安全思想教育、強(qiáng)化安全技術(shù)培訓(xùn)和開展各種形式的安全宣傳活動(dòng)等，促進(jìn)了全國煤礦安全生產(chǎn)狀況的好轉(zhuǎn)。瓦斯爆炸界限為 5％～16％ 。本裝置以單片機(jī)為控制核心，完成對(duì)瓦斯?jié)舛?、溫度、二氧化碳濃度、溫度等參?shù)的檢測，并且具有對(duì)危險(xiǎn)情況的報(bào)警功能，滿足了用戶對(duì)井下生產(chǎn)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和對(duì)險(xiǎn)情及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除的要求，能有效杜絕多數(shù)礦難事故的發(fā)生，是保障煤礦安全生產(chǎn)，防止瓦斯事故的重要手段，在煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中有著重要地位。（4）溫度超過 26℃，發(fā)出紅色聲光報(bào)警。通過對(duì)這一課題的設(shè)計(jì)，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握電子技術(shù)、單片機(jī)、傳感器、為基測控技術(shù)等知識(shí)的綜合應(yīng)用，進(jìn)行以單片機(jī)為控制核心的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)。報(bào)警上線指標(biāo)如下；（1）瓦斯或二氧化碳濃度超過 %時(shí)，發(fā)出綠色聲光報(bào)警。北京：北京航天空航天出版社， 2022【3】陳杰美．電子儀器。煤炭作為一種重要的能源，在煤炭開采中采取現(xiàn)代安全監(jiān)測措施在煤炭開采中勢在必行。 礦井中二氧化碳的主要來源有：煤和有機(jī)物的氧化；人員呼吸；井下爆破；井下火災(zāi)；瓦斯、煤塵爆炸等。 煤礦事故統(tǒng)計(jì)據(jù)煤炭工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中心的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在 1990～2022 年的 11 年間，全國煤礦共生產(chǎn)煤炭 126．83 億 t，共死亡 66196 人，平均百萬噸死亡率為 5．22。一些地區(qū)和煤炭企業(yè)的負(fù)責(zé)同志在貫徹落實(shí)江總書記和黨中央、國務(wù)院關(guān)于安全生產(chǎn)的一系列重要指示上有差距，有些縣鄉(xiāng)領(lǐng)導(dǎo)安全第一的思想沒有真正樹立起來，安全生產(chǎn)責(zé)任制不落實(shí)。(3)“一通三防”工作滑坡，安全欠賬多，礦井總體防災(zāi)能力下降。這里面也存在一些腐敗現(xiàn)象，有的地方干部參股分利，致使一些私營和個(gè)體窯主忽視安全生產(chǎn)，甚至要錢不要命。有關(guān)業(yè)務(wù)部門監(jiān)督檢查不力。4 / 42第 2 章 方案論證 設(shè)計(jì)方案本論文用單片機(jī)，電子技術(shù)，傳感器，微機(jī)控制技術(shù)等知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的煤礦安全參數(shù)檢測裝置。能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。其輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到 1km 以上。綜上所述,這里選擇 AD590 溫度傳感器檢測溫度。 方案三：GMM221/222 二氧化碳傳感器維薩拉公司生產(chǎn)的 GMM221/222 二氧化碳測量模件是專門用于如下場合的：溫室控制、孵化器(室)、發(fā)酵罐、安全報(bào)警以及相關(guān)系統(tǒng)。具有故障自檢功能，使用、維護(hù)方便。 適 用 于 工 業(yè) 現(xiàn) 場的 天 然 氣 、 液 化 氣 、 煤 氣 、 烷 類 等 可 燃 性 氣 體 及 汽 油 、 醇 、 酮 、 苯 等 有 機(jī)溶 劑 蒸 汽 的 濃 度 檢 測 。該芯片內(nèi)部自帶采樣保持器（SHA） 、10 伏基準(zhǔn)電壓源、時(shí)鐘源以及可和微處理器總線直接接口的暫存/三態(tài)輸出緩沖器。因此，本系統(tǒng)顯示采用動(dòng)態(tài)顯示。本系統(tǒng)采用 8051 作為控制核心來檢測煤礦中CO瓦斯的濃度以及溫度，其中溫度傳感器采用了 AD590，瓦斯傳感器采用GJ(B)煤礦用低濃度瓦斯傳感器。另外， ，8031 在不帶外存儲(chǔ)器的情況下，可作 I/O 口使用，此時(shí)為準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在執(zhí)行訪問片外 ROM 的指令 MOVC 時(shí)，8031自動(dòng)在 PSEN 上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外 ROM 的選通，其它情況下 PSEN 均為高電平封鎖狀態(tài)。 8031 有 INT0 和 INT1 兩條外部中斷請求輸入線，用于輸入兩個(gè)外部中斷源的中斷請求信號(hào)，并允許外部中斷源以低電平或負(fù)邊沿兩種觸發(fā)方式輸入中斷請求信號(hào)。定時(shí)器 T0/T1 的定時(shí)時(shí)間可由用戶通過程序設(shè)定，以便CPU 在定時(shí)器溢出中斷服務(wù)程序內(nèi)進(jìn)行計(jì)時(shí)。8031 中斷標(biāo)志位集中安排在定時(shí)器控制寄存器 TCON 和串行口控制寄存器 SCON 中。（3）TR0 和 TR1:TR0 為定時(shí)器 T0 的啟?？刂莆弧⑽坏刂窞?8CH。 O7～O0。允許輸入線 OE。A←(A+DPTR)=X8031 執(zhí)行上述指令的具體步驟為: 先把累加器 A 中的 0 和 DPTR 中的 2050H 相加后送回 DPTR，然后把 DPH 中的 20H 送到 ～ 上，把 DPL 中的 50H 送到 ～ 上； P0 口上片外存儲(chǔ)器低 8 位地址 50H 穩(wěn)定，8031 在 ALE 線上發(fā)出正脈沖的下降沿就把 50H 鎖存到地址鎖存器 74LS373 中； CPU 執(zhí)行的是 MOVC 指令，故 8031 自動(dòng)使 PSEN 變?yōu)榈碗娖揭约?RD和 WR 保持高電平，以至于 1芯片可以進(jìn)行讀操作且 2芯片被封鎖；芯片按照 CPU 送來的 2050H 地址，從中讀出 X 并被送到 8031 的 P0 口，8031CPU 先打開 P0 口的輸入門后再把它送到了累加器 ，這條指令的執(zhí)行宣告結(jié)束。14 / 42圖 36 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 引腳功能圖 37 ADC0809 引腳圖 ADC0809 采用雙列直插式封裝，圖 37 為 ADC0809 管腳圖，共有 28 條引腳： 1. IN0～I(xiàn)N7（8 條） IN0～I(xiàn)N7 為 8 路模擬電壓輸入線，用于輸入被轉(zhuǎn)換檔模擬電壓，被選通路與地址的關(guān)系如表 31 所示。Vcc：電源，單一＋5V。VREF(+)和 VREF()常接地或負(fù)電源電壓。8031 只有執(zhí)行如下指令才會(huì)給 ADC0809 送去模擬量路數(shù)地址：MOV DPTR, 07F0H MOVX DPTR, A16 / 42圖 38 8031 和 ADC0809 的接口 此時(shí)，8031 是把 ADDA、ADDB 和 ADDC 作為地址線處理的。八段 LED 數(shù)碼顯示管是通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮從而顯示不同字形的。圖中，B 口和所有 LED 的 a、b、c、d、e、f、g、SP 引線相連，各 LED 控制端G 和 8155C 口相連，故 B 口為字形，C 口為字位口，因?yàn)?CPU 可以通過 C 口控制各 LED 是否點(diǎn)亮?；蛟谑覝叵?25℃)條件下調(diào)整電位器,使VO=+25=（mV） 。在圖中， 接晶體管基極輸入端。程序流程圖見圖 43。其中延時(shí)時(shí)間采用調(diào)用顯示子程序其優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)入鍵掃描子程序后，顯示器一直是亮的。程 序 初 始 化 及 自 檢模擬量的 A \ D 轉(zhuǎn)化 、 開關(guān)量采集及儲(chǔ)存超過報(bào)警閥值 ？收到集中器幀 ？主電源掉落 ？串口收到命令 ？收到聲光報(bào)警并記錄（ 帶時(shí)標(biāo) ）回應(yīng)集中器幀并執(zhí)行操作命令電源監(jiān)測管理并接通備用電源回應(yīng)幀并執(zhí)行操作命令NYNNNYYY圖 43 數(shù)據(jù)采集程序流程圖 鍵盤掃描子程序鍵盤掃描子程序有兩方面功能：（1）判別鍵盤上是否有鍵按下。圖 313 報(bào)警電路 21 / 42第 4 章 軟件程序設(shè)計(jì) 8155 流程圖圖 41 為 8155 主程序流程圖。19 / 42 圖 311 AD590 的封裝形式和基本應(yīng)用電路 二、溫差測量電路及其應(yīng)用 圖 312 是利用 AD590 測量溫度的電路。鍵盤/顯示系統(tǒng)是單片機(jī)不可缺少的部件，它由硬件電路和軟件程序兩部分組成。因此，LED 上所顯示的字形不同，相應(yīng)的字形碼也不一樣。為了給 OE 線分配一個(gè)地址，圖中把 8031RD 和譯碼器輸出 F0H 經(jīng)或門 M1和 OE 相連。START 啟動(dòng)信號(hào)由8031WR 和譯碼器輸出端 F0H 經(jīng)或門 M2產(chǎn)生。表 31 被選模擬量路數(shù)和地址的關(guān)系被選模擬電壓路數(shù) ADDC ADDB ADDAIN0 0 0 0IN1 0 0 1IN2 0 1 0IN3 0 1 1IN4 1 0 0IN5 1 0 1IN6 1 1 0IN7 1 1 1 3. 數(shù)字量輸出及控制線（11 條） START 為“啟動(dòng)脈沖”輸入線，該線上的正脈沖由 CPU 送來，寬度應(yīng)大于 100ns，上升沿清零 SAR，下降沿啟動(dòng) ADC 工作，EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線，該線上的高電平表示 A/D 轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入“三態(tài)輸出鎖存器” 。 START： A／D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換） 。13 / 4230PΩ圖 35 8031 和 2764 的連接由于 2764 存儲(chǔ)容量為 8KB，故 8031 片內(nèi)地址線為 ～ 和～（～ 直接與 2764 的 A12～A8 相接，～ 經(jīng)74LS373 輸出后接到 2764 的 A7～A0）,共 13 條。（4 條） 。在正常工作時(shí)，O7～O0 用于傳送從 2764 中讀出的數(shù)據(jù)或程序代碼；在編程方式時(shí)用于傳送需要寫入的程序代碼（及程序的機(jī)器碼） 。TR1 為定時(shí)器 T1 的啟停控制位，位地址為 8EH，其作用和 TR0 相同。各位含義如下：11 / 42（1）IT0 和 IT1：IT0 為 INT0 中斷觸發(fā)標(biāo)志位，位地址是 88H。定時(shí)器溢出中斷常用于需要進(jìn)行定時(shí)控制的場合。80