【正文】 圖 AT89C52管腳圖 功能特性： P0 口： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 Flash 編程和程序校驗期間， P1接受低 8位地址。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流 I。讀位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE激活。 XTAL1： 振蕩器反相放大器的內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。由于鍵盤是一組按鈕開關(guān)的集合，在智能儀表中，常采用軟件來識別按鍵，所以，在鍵盤的設(shè)計中應(yīng)同時從硬件和軟件兩方面加以考慮 [11]。 主要特點： ◆ 高性能的 CMOS工藝，低功耗 ◆ 內(nèi)置振蕩電路 ◆ 外圍元件少 ◆ 32個功能按鍵 ， 8種用戶編碼（相當(dāng)于可提供 256種不同的發(fā)射碼） ◆ 發(fā)射信號的 LED指示 管腳排列 如圖 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 圖 CX9012管腳 角圖 內(nèi)部框圖： 圖 極限參數(shù) 如表 （除非特別說明， Tamb=25℃） 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 表 極限參數(shù) 參數(shù) 符號 參數(shù)范圍 單位 電源電壓 VDD ～ V 輸入電壓 VIN ～ VDD+ V 輸出電流 IOUT (REO) 20 mA 功耗 PD 300 mW 貯存溫度 Tstg 40～ +125 ℃ 工作溫度 Topr 20～ +75 ℃ 電氣參數(shù) 如表 （除非特別說明， Tamb=25℃， VDD=） 表 電氣參數(shù) 參數(shù) 符號 測試條件 最小值 典型值 最大值 單位 電源電壓 VDD 全部功能 2 4 V 工作電流 IDD fosc=455kHz 1 mA 靜態(tài)電流 ISB 停振 1 uA 高電平輸入電壓 VIH VDD=3V VDD V 低電平輸入電壓 VIL VDD=3V 0 V 高電平輸出電流 IOH VOH=, VDD=3V 10 mA 低電平輸出電流 IOL VOL=, VDD=3V 5 mA 輸入下拉電阻 RON VDD=3V 100 300 500 KΩ 管腳說明如表 表 管腳說明 管腳號 符 號 輸入 /輸出 功 能 描 述 1~4 KI0~KI3 I 鍵掃描輸入端（內(nèi)置下拉電阻）。 11 LMP O 輸出 LED指示。調(diào)制載波的頻率（ fc）及內(nèi)部工作時鐘周期（ Tm）與振蕩頻率（ fosc）的對應(yīng)關(guān)系如下式表示： fc=(1/12) fosc (占空比： 1/3) Tm=256/fosc。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅 器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠近。 該解調(diào)輸出信號 可以 由一個微處理器直接解碼 。 當(dāng)干擾信號適用于 HS0038B 時， 它依然可以接收該數(shù)據(jù)信號。 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 第一階段：采樣階段。此外，與有同樣分辨率的雙積分型轉(zhuǎn)換器相比較，它不需要高精度的運算放大器，而且成本也較低。 常用的多路開關(guān)有 CD4051(或 MC14051)、 AD750 LF13508 等。 顯示部分主要是數(shù)據(jù)信息、報警提示、修改參數(shù)等的顯示，顯示為系統(tǒng)的一個獨立模塊，對于外部而言有輸入?yún)?shù)，輸出參數(shù)的作用。 X5045 中的看門狗對系統(tǒng)提供了保護功能。在 CS 仍為低電平時， WP 變?yōu)榈碗娖綄⒅欣^對 X5045 的寫操作，如內(nèi)部寫周期已經(jīng)開始， WP 變?yōu)榈碗娖綄⒉挥绊憣懖僮鳌Ｅc門的 C 輸入端在振蕩器對外充電時為高電平， D輸入端 在比較器的輸入電平低于閾值電平時為高電平。 本設(shè)計是用的 Protel99 軟件是 一個功能強大的電路 CAD 軟件。手工布局的優(yōu)點是顯而易見的。 在布局中我們注意以下幾個方面： (1) 電源和地線的布線盡量粗，模擬地與數(shù)字地要分開，電源旁路電容要放在各電路的近處。布局的過程中，應(yīng)盡量將相關(guān)聯(lián)的元件就近放置，以減短走線的長度。在整個布線過程中，遵循以下原則： 1) 輸入、輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰并行。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的地線絕緣電阻和擊穿電壓決定。低頻電路的地盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時，可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。6 軟硬件聯(lián)合調(diào)試 33 6 硬件聯(lián)合調(diào)試 調(diào)試工作是對前期工作的的一個整體評估，實質(zhì)性的檢查。電源部分結(jié)構(gòu)簡單，主要由穩(wěn)壓芯片 34063 構(gòu)成，調(diào)試簡單，很快就能讓此模塊正常工作。按鍵按下是應(yīng)出現(xiàn)高電平，這時候單片機復(fù)位，理論上 52 系列單片機有二個機器周期單片機就可以正常復(fù)位成功。 本工程由寧夏燕寶房地產(chǎn)開發(fā)有限公司開發(fā)，銀川市規(guī)劃建筑設(shè)計院設(shè)計。 本工程建筑面積 :27樓 。 聲光報警電路的檢測與調(diào)試 通過電平給發(fā)光二極管一個高電平，觀察二極管是否發(fā)光，再送一個 低電平觀察是否熄滅，按照這樣的方式測試，最后得到結(jié)果如預(yù)期所示： 高電平亮，低電平 滅。因為這一部分涉及到一些高電壓的操作，首先對電路基板進行目視確認(rèn)沒有短路，斷路，假焊，虛焊的現(xiàn)象。系統(tǒng)調(diào)試的內(nèi)容很豐富，遇到的問題各種各樣，解決的方法也是不盡相同，并沒有統(tǒng)一的模式， 此次瓦斯檢測報警器的的調(diào)試按硬件組成分為發(fā)射板的調(diào)試和接收控制板的調(diào)試，按功能實現(xiàn)分為硬件基礎(chǔ)調(diào)試和結(jié)合軟件調(diào)試。 PCB 設(shè)計的常規(guī)做法之一是在印制電路板的各個關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)目柜詈想娙荨? 3) 印刷導(dǎo)線拐彎處 盡量 取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路 中會影響電氣性能 ,特別是直角。 2) 印刷電路板導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強度和流過它們的電路值決定。 (3) 位于電路板邊緣的元器件，與電路板邊緣一般不小于 2mm。 (3) 各輸入布線之間和輸出布線之間不要扭在一起。 PCB 尺寸過大，印制線條長，阻抗增加，抗干擾能力下降，成本也增加； PCB 尺寸過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。設(shè)計者可以運行各種服務(wù)器程序組件。 電流限制 SI 檢測端（ 5腳）通過檢測連接在 V+和 5腳之間的電阻上的壓降來完成功能。只要 Vcc下降至最小 Vcc 檢測電平， RESET便變?yōu)榈碗娖?，它將保持低電平直?Vcc 上升至最小， Vcc 檢測電平 200ms 為止，如 果允許看門狗定時器工作且 CS 保持高電平或低電平的時間長于看門狗超時周期，那么 RESET 也變?yōu)榈碗娖剑?CS的下降沿將復(fù)位看門狗定時器 8 Vcc 電源電壓 根據(jù) X5045 的工作原理，設(shè)計連接電路圖如下： 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 圖 X5045與 CPU的連接示意圖 系統(tǒng)電源電路 MC34063 是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流－直流變換器控制部分。 X5045 提供了三個時間值供用戶選擇使用。 LED 工作原理是由 4 個發(fā)光二極管組成，因此也稱之為 4 段 LED 顯示，另外 ,顯示器中有一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點。片上有二進制譯碼器，可由 A、 B、 C三個二進制信號 在 8 個通道中選擇一個，使輸入和輸出接通。 考慮到對周期性的干擾信號的大小，雙斜積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器為 0，抗干擾性好，所以本課題采用了雙斜積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器，設(shè)計電路圖如圖 。 S2 接通， S1， S3 斷開， VR 的積分和 Vi的極性相反 。 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 舉 一些 被 HS0038B 所鎮(zhèn)壓的 這種干擾信號 的 例子， （例如由鎢燈泡或日光） ； 2. 連續(xù)信號在 38khz 或在其他任何頻率 ； ?鎮(zhèn)流器偏高或偏低調(diào)制 無論鍵盤采用哪種組織形式及讀鍵方式，其主要的操作步驟如下： （ 1）讀鍵：判斷是否有鍵按下 ； （ 2）鍵值判斷：在確 認(rèn)有鍵按下以后，進一步識別出是哪一個按鍵。 HS0038的 特點： 光電檢測器及前置放大器在一個封裝 內(nèi)部過濾器的 PCM 頻率 TTL 和 CMOS 兼容 輸出有源低 改進對屏蔽電場干擾 適合突發(fā)長度 10 次循環(huán) /爆裂 低功率消耗 高免疫力環(huán)境光 持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸盡可能（ 800 比特 /秒） 圖 HS0038的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)圖 該電路的 HS0038B 的設(shè)計是這樣 的 ， 無法檢測 的輸出脈沖由于噪聲或干擾信號是可以避免的。 因此 輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。 紅外遙控發(fā)射器編碼原理 ： 圖 ，振蕩電路提供系統(tǒng)工作時鐘和常用的 38K占 空比為 1： 3的載波，鍵掃描輸入輸出電路與 SEL輸入口形成用戶碼與鍵碼，并由碼產(chǎn)生電路形成待發(fā)射數(shù)據(jù)，在輸出控制電路控制下，通過 REMO輸出口由紅外線輸出。 20 SEL I 用戶編碼選擇管腳。 6 VDD 電源正端。 紅外遙控的發(fā)射電路 芯片所用的晶振應(yīng)該有足夠的耐物理撞擊能力，不能選用普通的石英晶體，一般是選用陶瓷共鳴器，陶瓷共鳴器準(zhǔn)確性沒有石英晶體高，但通常一點誤差可以忽略不計 [11]。 特殊功能寄存器： 在 AT89C52 片內(nèi)存儲器中， 80HFFH 共 128 個字節(jié)為特殊功能寄存器（ SFE）。 ________PSEN ：程序存儲允許（ ________PSEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲器指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 _________PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 RST： 復(fù)位輸入。對端口 P2寫“ 1”通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 圖 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 本課題設(shè)計硬件設(shè)計思路如下： 圖 CPU 的選擇 89系列同 8051 系列相比具有以下特點 ： 4KB可編程序 FLASH 存儲器（可經(jīng)受 1000次的寫入 /擦除周期 ） ； 全靜態(tài)工作 ： 0～ 24MHz； 三級程序存儲器保密。工作時黑白元件有工作電流通過而發(fā)熱，空氣中的甲烷在高溫的測量元件的催化劑作用下，發(fā)生無焰燃燒。但由于 白元件 處于與黑元 件相同的工作環(huán)境中，所以，對非甲烷濃度變化引起的催化元件阻值變化起補償作用，以提高儀器零點穩(wěn)定性和抗干擾能力 [8]。適用于煤礦井下作業(yè)環(huán)境測量空氣中的甲烷氣體濃度。比較這兩種速度就可測定高濃度甲烷。其缺點是測量低濃度甲烷時輸出信號小，受氣溫及背景氣體的影響較大 [5]。 3 甲烷檢測設(shè)備的工作原理分析 6 3 甲烷 檢測設(shè)備的工作原理 分析 的分類 光干涉式是利用光波對空氣和甲烷折射率不同所產(chǎn)生的光程差，引起 干涉條紋移動來實現(xiàn)對不同甲烷濃度的測定。當(dāng)儀器自檢結(jié)果不正常時，不進入工作狀態(tài)，儀器顯示不變。 在完成自身系統(tǒng)配套的基礎(chǔ)上，盡可能 使產(chǎn)品具有良好的通用性，使之能與其它產(chǎn)品配套，易于擴充新的用途。 系統(tǒng)的設(shè)計要求 系統(tǒng)的設(shè)計原則 在總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，首先重點突出系統(tǒng)整體性能，價格最優(yōu)的原則，本著先進、簡明、實用的設(shè)計指導(dǎo)思想，從傳感器的信號采集、處理傳輸，到系統(tǒng)軟件的設(shè)計，在整體最優(yōu)原則的指導(dǎo)下，發(fā)揮各自的設(shè)計靈活性。 第五章介紹原理圖的繪制以及 PCB 板的布局和布線。經(jīng)過構(gòu)思目前的主要任務(wù)是根據(jù)要求選擇相應(yīng)的元器件、設(shè)計電路圖、安裝、調(diào)試，設(shè)計出符合要求的甲烷檢測議硬件電路，從而實現(xiàn)設(shè)計要求。 國外的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)雖然高于國內(nèi)發(fā)展水平，但應(yīng)用于國內(nèi)煤礦尚有一定的局限性，如煤礦管理模式生產(chǎn)方式的不同，價格過高等。第 三 、大量的瓦斯排入大氣，污染大氣環(huán)境。 Alarm 目錄 1 目錄 摘要 ................................................................ （ II） Abstract ........................................................... （ II） 1 緒論 ............................................................... （ 1） 本課題的研究背景及意 義 .......................................... （ 1） 國內(nèi)外發(fā)展概況及研究方向 ........................................ （ 1） 礦用瓦斯檢測儀硬件設(shè)計的構(gòu)思及主要任務(wù) .......................... （