【正文】 而且 發(fā)現(xiàn)了在做工作中自己的許多不足，認(rèn)識(shí)到了知識(shí)的重要性 ， 體會(huì)出只有不 斷的充實(shí)自己，不斷的挑戰(zhàn)自己，才能在今后的工作生活中獲得更多的收獲。V/℃；放大倍數(shù) G1 是有 %的偏差。同時(shí)為了保證各硬件控制性，利用主控芯片 Rabbit RCM5700 模塊完成對(duì)各部分硬件電路控制性的測(cè)試，保證硬件電路各個(gè)環(huán)節(jié)工作正常且均可以由 Rabbit RCM5700 模塊實(shí)現(xiàn)控制。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱(chēng)是 EIARS232C 標(biāo)準(zhǔn)，其中 EIA(Electronic Industry Association)代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，其中 RS 是 Remended Standard的縮寫(xiě)，代表推贈(zèng)標(biāo)準(zhǔn)， 232 是標(biāo)識(shí)符， C 代表 RS232 的最新一次修改（ 1969年），在這之前，有過(guò) RS232A、 RS232B 標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 I/O 周期和轉(zhuǎn)換周期交替進(jìn)行 ,從而可減小外部的數(shù)字噪聲對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響。 I／ O CLOCK：控制輸入輸出的時(shí)鐘，由外部輸入。與單電源 28 應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。 蜂鳴器則有 RCM5700 模塊 PD1 輸出端口實(shí)現(xiàn)控制。 24 基于 RCM5700 的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 、 系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的工作原理是利用煤氣傳感器將煤氣濃度變換為 mV 級(jí)模擬電流信號(hào)，放大器把信號(hào)放大后，經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號(hào)送到 A/D 轉(zhuǎn) 換器，變換成數(shù)字量送主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在低電源電壓下工作時(shí)，滿(mǎn)電源幅度輸出級(jí)使動(dòng)態(tài) 范圍達(dá)到最大。只要能滿(mǎn)足傳感器的電性要求， VC和 VH可以共用同一個(gè)電源電 路。 圖 17 圖 電化學(xué)傳感器原理 圖 （ 2） 傳感器基本結(jié)構(gòu)： 氣體傳感器由工作電極、對(duì)電極、參比電極、電解質(zhì) 、液體保持材料、過(guò)濾干擾氣體物質(zhì)、貴金屬引線(xiàn)、接線(xiàn)柱等組成，使用的典型電極材料包括鉑、金、銀、銠、碳、釕、鈀等，傳感器信號(hào)通過(guò)引線(xiàn)傳導(dǎo)到外部電路，通過(guò)放大等處理進(jìn)行顯示。 ? RCM5700 模塊。 從計(jì)算機(jī)通過(guò) USB 端口或串口下載程序，立即在目標(biāo)硬件上進(jìn)行調(diào)試 ，無(wú)需在線(xiàn)仿真器。 、 Mini Core 芯片選擇 、 RCM5700 的簡(jiǎn)介 Mini Core RCM5700 是 Rabbit半導(dǎo)體公司在 2021 年 9 月 30 日推出的一款尺寸緊湊的經(jīng)濟(jì)型核心模塊，設(shè)計(jì)人員可以將其用于小尺寸、低價(jià)格、可實(shí)現(xiàn)控制或采集且支持網(wǎng)絡(luò)功能的系統(tǒng)中去，是高性能低成本的嵌入式解決方案。該方案主要包括了 可燃?xì)怏w傳感器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)控制電路、 8051 單片機(jī)電路、晶振、蜂鳴器以及 LED 顯示電路 [1]。 總的看來(lái)，我國(guó)氣敏元件傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進(jìn)展，但與國(guó)外先進(jìn)水平仍有較大的差距，主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面的差距，與日本比較仍要落后 10 年。氣體檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了智能化、多功能化。燃?xì)鈱?zhuān)家指出，燃?xì)庑孤┗驈U氣排放而大量 產(chǎn)生的一氧化碳是燃?xì)庵卸臼马憫?yīng)的根源，如采有用燃?xì)庑孤﹫?bào)警器就能得到及時(shí)的警示。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，煤氣報(bào)警器也在發(fā)展。特別是冬春季高發(fā)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó) 2021 年因非職業(yè)性一氧化碳中毒，造成至少 3850 人中毒， 142 人死亡。美國(guó)目前已有 6 個(gè)州立法，規(guī)定家庭、公寓等都要安裝 CO 報(bào)警器。 氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器在國(guó)家列為重點(diǎn)支持發(fā)展的情況下，國(guó)內(nèi)已有一定的基礎(chǔ)。 、 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案與選擇 針對(duì)目前主要處理芯片的不同，本文提出了 2 種實(shí)現(xiàn)方案，分別為基于 8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)方案以及基于 Rabbit RCM5700 實(shí)現(xiàn)方案。由于該模塊具有設(shè)計(jì)靈活，外圍擴(kuò)展功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，可以構(gòu)成當(dāng)今體積最緊湊、成本最低的嵌入式解決方案，可以為系統(tǒng)方便可靠增加網(wǎng)絡(luò)連接。 主要特點(diǎn)： (1) 微處理器為 Rabbit5000(內(nèi)含 128 KB 的 SDRAM)，主頻為 50MHz； (2) 程序存儲(chǔ)器為 1 MB 閃存； (3) 32 個(gè) GPIO(可配置 )； (4) 6個(gè) (可配置 )CMOS兼容的串 El； (5) 帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (電池供電 )； (6) 10個(gè) 8位定時(shí)器， 10位和 l6位定時(shí)器各 1個(gè)； (7) 有兩路觸發(fā)輸入和兩路正交解碼輸入； (8) 帶有看門(mén)狗； (9) 支持 10／ 100Base—T 以太網(wǎng)功能； (10) 接口為 Mini PCI Express 接口。 5）參考設(shè)計(jì)使集成的以太網(wǎng)能利用無(wú)需特許權(quán)的 TCP/IP 軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。 （ 1） NGCO001 電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器基本原理 電化學(xué)氣體傳感器由工作電極、參比電極、對(duì)電極構(gòu)成，根據(jù)外部恒電位電路，傳感器工作電極保持一個(gè)穩(wěn)定的工作電位，一氧化碳?xì)怏w傳感器基本工作原理如下面公式所示： UCTURE 工作電極： CO+H2O=CO2+2H++2e 對(duì)電極： O2+4H++4e=2H2O 總反應(yīng)： 2CO+O2=2CO2 這樣電化學(xué)氣體傳感器根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移，從而定性并定量的檢測(cè)出被測(cè)氣體。這個(gè)VH 用于維持敏感素子處于與對(duì)象氣體相適應(yīng)的特定溫度而施加在集成的加熱器上。 至177?？捎猛瑯拥姆椒ㄟx用另外三個(gè)測(cè)試電壓 [ ?REFV , ?REFV ,? ? 2/?? ? REFREF VV ]用于轉(zhuǎn)換器的枝正或其它用途。 圖 系統(tǒng)總體硬件原理 圖 26 使用 Rabbit RCM5700 芯片 PB3接虛擬時(shí)鐘線(xiàn)，利用 PB5 口線(xiàn)接虛擬數(shù)據(jù)線(xiàn)DATA。 Q LM324 與 構(gòu)成恒壓電路，為電橋提供恒壓。 AIN0～ AIN10： 11 路模擬量輸入引腳。這個(gè)數(shù)據(jù)串是前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果 ,在第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)位之后的每個(gè)后續(xù)位均由后續(xù)的 I/O 時(shí)鐘下降沿輸出。 31 、主控制器與顯示屏的接口設(shè)計(jì) 液晶屏采用 1602 液晶屏（單 +5V電源供電） 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中 : 第 1 腳： VSS 為地電源 第 2 腳： VDD 接 5V正電源 第 3 腳： V0 為液晶顯示器 對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 ―鬼影 ‖，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 DC24V 消費(fèi)電力 ： AC10W~300W 關(guān)閉時(shí)間 ： 8sec / 58sec 0176。 按照逐級(jí)檢查的方式，對(duì)各個(gè)連接電路部分進(jìn)行 仔細(xì)測(cè)試檢查，保證整體系統(tǒng)的連通性正確。 、系統(tǒng)誤差分析 放大電路的誤差 r1 的計(jì)算。 38 參考文獻(xiàn) [1]余錫存、曹?chē)?guó)華，《單片機(jī)原理及接口設(shè)計(jì)》第二版，西安電子科技大學(xué)出版社 2021 [2]侯建華 ， 基于 TLC2543L 的 A／ D 轉(zhuǎn)換模板的設(shè)計(jì) [J]， 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新， [3]顏克華 、 蘇開(kāi)才 ， 串行 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC2543 與 80C196 的接口及編程 [J]， 電子質(zhì)量， [4 NGCO001CO sensor， 2021 [5]劉艷玲 ， 采用 MAX232實(shí)現(xiàn) MCS—51單片機(jī)與 PC機(jī)的通信 [J]， 天津理工學(xué)院學(xué)報(bào)， [6]周世龍，單電源供電運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)方法，電子工程師， 2021， 31 [7]丁國(guó)駿，陳敏，《圖解電子電路》，科學(xué)出版社， 2021 [8]王猛，姜旭，可燃?xì)怏w報(bào)警器計(jì)量檢定現(xiàn)狀與發(fā)展，沈陽(yáng)市能源標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量所， 2021 [9]高吉祥，《數(shù)字系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，電子工業(yè)版社， 2021 [10]謝自美，《電子線(xiàn)路綜合設(shè)計(jì)》，華中科技大學(xué)出版社， 2021 [11]謝自美，《電子線(xiàn)路設(shè)計(jì) 在整個(gè)論文的選題、理論研究、需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，自始至終得到了導(dǎo)師劉林泉老師的悉心指導(dǎo)和深切關(guān)懷。 r13=5010670/100=103 r1= 213212211 rrr ?? ≈103 A/D 轉(zhuǎn)換的誤差 r2主要來(lái)自參考電源和 A/D 轉(zhuǎn)換的量化誤差，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的參考電壓是系統(tǒng)的電源電壓，波動(dòng)比較大，所以本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)事增加了一路由 構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓， A/D 轉(zhuǎn)換參考電壓源的誤差主要來(lái)自基準(zhǔn)電壓，其 37 誤差大小為 r21=3010670/=104 本系統(tǒng)采用的是 12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以計(jì)算出 r22=1/212=1 04 r2= 222221 rr ? ≈104 系統(tǒng)誤差 r= 2221 rr ? ≈103 由于 r1%，所以此系統(tǒng)的測(cè)量精度在理論上算滿(mǎn)足要求。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明 A/D 采樣精度滿(mǎn)足系統(tǒng)功能要求。 表 RCM5700配置情況 其中電平轉(zhuǎn)換芯片采用了 MAXIM 公司的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 實(shí)現(xiàn)。 圖 主控制器與顯示屏的接口設(shè)計(jì) 32 、氣體自動(dòng)控制閥的原理 臺(tái)灣 SUN YEH電動(dòng)閥門(mén) 它是 一種直角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，它與閥門(mén)定位器配套使用，可實(shí)現(xiàn)比例調(diào)節(jié) ； V型閥芯最適用于各種調(diào)節(jié)場(chǎng)合，具有額定流量系數(shù)大，可調(diào)比大，密封效果好，調(diào)節(jié)性能零敏，體積小，可豎臥安裝。 在設(shè)計(jì)制作時(shí)要注意如下 3 個(gè)問(wèn)題： （ 1）電源去耦 當(dāng)使用 TLC2543 這種 12 位 A/D 器件時(shí)，每個(gè)模擬 IC 的電源端必須用一個(gè) 的陶瓷電容連接到地，用作去耦電容。 TLC2543 的工作過(guò)程分為兩個(gè)周期 :I/O 周期和轉(zhuǎn)換周期。它有 5 個(gè)引出腳，其中 ―+‖、 ―‖為兩個(gè)信號(hào)輸入端，―V+‖、 ―V‖為正、負(fù)電源端， ―Vo‖為輸出端。氣體傳感器輸出的信號(hào)幅度很小，存在著不同程度的電磁干擾，因此在本設(shè)計(jì)中，放大電路采用儀表放大器 AD623，對(duì)來(lái)自傳感器的信號(hào)經(jīng)行精密放大，同時(shí)抑制共模成分提高信號(hào)質(zhì)量 [6]。其他 2種傳感分別對(duì)其中 2類(lèi)的可燃?xì)怏w進(jìn)行檢測(cè)。 22 主要特點(diǎn)： 便于使用，性能優(yōu)于分立設(shè)計(jì)，單電源或雙電源工作，滿(mǎn)電源幅度輸出輸入電壓范圍擴(kuò)展至低于地 150mV（單電源），低功耗，最大 575μ A 電源電流。這種傳感器可檢知多種可燃?xì)怏w，所以是對(duì)各種應(yīng)用方式都很優(yōu)越的低成本傳感器。傳感器與外部電路連接部位通過(guò)接插元件完成，利于傳感器與電子線(xiàn)路的 兼容與互換。 ? 能通過(guò)接口板對(duì) RCM5700 進(jìn)行編程的 USB 線(xiàn)。 有兩種類(lèi)型的開(kāi)發(fā)包供用戶(hù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和測(cè)試軟件。 Rabbit 充分結(jié)合了易于使用和最大限度的降低產(chǎn)品成本提供可以構(gòu)成當(dāng)今體積最緊湊、成本最低的嵌入式解決方案。該方案主要包括了 可燃?xì)怏w傳感器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)控制電路、 Rabbit RCM5700 模塊 電路、晶振、蜂鳴器以及 LED 顯示電路。其中硬件部分由各報(bào)警感應(yīng)器、感應(yīng)器控制器、 主控器 等設(shè)備組成。 可燃?xì)怏w傳感器的發(fā)展也成為氣體檢測(cè)系統(tǒng)的代表性標(biāo)志。人們對(duì)居住環(huán)境要求的日見(jiàn)增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且 2 更安全。 煤氣報(bào)警系統(tǒng)采用了 RCM5700 為系統(tǒng)的 CPU，通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)家用煤氣的控制 功能，由 NGCO001 電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器 對(duì)煤氣進(jìn)行檢測(cè)，將所得的濃度值與設(shè)定濃度值相比較得到偏差。人呆在煤氣泄漏的空間內(nèi)，甲烷的不完全燃燒可能會(huì)生成一氧化碳，人體吸入有毒氣體一氧化碳后，一氧化碳將會(huì)迅速與血液中的紅細(xì)胞結(jié)合導(dǎo)致人體中毒昏迷，如果長(zhǎng)時(shí)間吸入 泄露的煤氣甚至?xí)l(fā)生中毒死亡。有的報(bào)警器可自動(dòng)開(kāi)啟排風(fēng)扇，把燃?xì)馀懦鍪彝猓挥械膱?bào)警器在報(bào)警時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)忾y門(mén)，以防燃?xì)饫^續(xù)泄漏 [8]。如日本費(fèi)加羅公司推出了檢測(cè)（ ～ 10） 10－ 6 硫化氫低功耗氣體傳感器，美國(guó) IST 提供了壽命達(dá) 10 年以上的氣體傳感器，美國(guó) FirstAlert 公司推出了生物模擬型（光化反應(yīng)型） 低功耗 CO 氣體傳感器等。 Inter 技術(shù)的飛速發(fā)展，使得基于分組交換技 術(shù)的通信性能、通信質(zhì)量和可靠性得到穩(wěn)步提高。 Rabbit 提供了廣泛的驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)和例程、免費(fèi)的 TCP/IP 及其源代碼。 8 RCM5700 具備 Rabbit 5000 微處理器，工作主頻可達(dá) MHz, flash memory，兩個(gè)時(shí)鐘 (主晶振和時(shí)間晶振 )和為 Rabbit 5000 內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /片內(nèi)SRAM 提供后備電池所需的重啟 /管理電路。 3）簡(jiǎn)單的 C 語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)和調(diào)試。傳感器與外部電路連接部位通過(guò)接插元件完成，利于傳感器與電子線(xiàn)路的兼容與互換。在這里我們主要他圖 圖 19 對(duì)對(duì)氫氣的檢測(cè)功能能。 AD623 通過(guò) 提供極好的隨增益增大而增大的交流共模抑制比（ AC CMRR）而保持最小的誤差。 TLC2543 是 l2 位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近型 ADC 每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端：片選