【正文】 R0,A ；存數(shù) INC DPTR ；指向下一 模擬通道 INC R0 ；指向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器下一單元 MOVX DPTR,A ADEND: RETI 87c552 簡(jiǎn)介 87c552 概述 87C552 單片機(jī)系統(tǒng) 87C552 具有如下特點(diǎn)： 68 個(gè)引腳， 8k字節(jié)的 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 可外部擴(kuò)展 64k 字節(jié)。 可編程串行通道 當(dāng) P3口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，該引腳接外部振 。 SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)引用到接口控制寄存器。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機(jī)通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。常用的串口模式 1 是傳輸 10 個(gè)位的， 1 位起始位為 0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先， 1 位停止位為 1。如我們要得到 9600 的波特率，晶振為 和 12M，定時(shí)器 1 為模式 2， SMOD 設(shè)為 1，分別看看那所要求的 TH1 為何值。32 ） 定時(shí)器 1 溢出速率 上式中如設(shè)置了 PCON 寄存器中的 SMOD 位為 1 時(shí)就可以把波特率提升 2 倍。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。 REM 是由軟件置位或清零。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們?cè)趯懓l(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。另外，該引腳被略微拉高。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。 1288 位內(nèi)部 RAM 不管使用上述 那種方式，只要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束，便可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 圖 ADC0809 的部分信號(hào)連接 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 信號(hào)的時(shí)間配合 從圖中可以看到，把 ALE 信號(hào)與 START 信號(hào)接在一起了，這樣連接使得在信號(hào)的前沿寫入（鎖存）通道地址，緊接 著在其后沿就啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見表 91。 溫度： 200Hz～ 1000Hz 對(duì)應(yīng) 0℃ ～ 40℃ 。又脈沖電流平均值 PI 為mP ITTI 1?，與占空比成線性關(guān)系，故脈沖電流的平均值可以線性地反映瓦斯體積分?jǐn)?shù)，即瓦斯?jié)舛取y(cè)量元件的溫度是以微小的鋸齒波形狀的軌跡在恒溫區(qū)波動(dòng) [26]，如圖 6所示： 圖 6 傳統(tǒng)的檢測(cè)橋路與恒溫橋路的濃度溫度特性曲線 Fig6 contrasting curve between two methods 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 這個(gè)波動(dòng)的溫差很小，只有零點(diǎn)幾度的差別，基本上可以認(rèn)為參比元件和測(cè)量元件的溫度是相等的。圖中 S為話筒，它將腳步聲或其他聲響轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，且放大后加至 555 時(shí)基電路的觸發(fā)端 ② 腳。圖 9為 NE555 和 R2， R3， C1 組成的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器： 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 9 鋸齒波發(fā)生電路 Fig9 toothed wave generating circuit 振蕩器的輸出頻率為： 1321 CRRRf ??? 由此可算得輸出頻率為 1kHz， C2 起正反饋?zhàn)饔茫丛?Q1射級(jí)跟隨器輸出鋸齒波的同時(shí)，正反饋至 R2的上端，故在 C1 充電期間， R2 上的壓降保持不變，即 C1 的充電速率不變，因而極大地保證了鋸齒波的線性。該 傳感器 可以有效的監(jiān)測(cè)井下低濃及高濃瓦斯，試用范圍非常廣泛 。 傳統(tǒng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)大體可以分為兩大部分：井下部分和井上部分。 煤礦瓦斯是指礦井中主要由煤層氣構(gòu) 成的以甲烷為主的有害氣體的總稱。 在文章里，我針對(duì)瓦斯的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出同時(shí)監(jiān)測(cè)高低濃度的瓦斯系統(tǒng)，全天候不間斷的對(duì)井下瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)。利用火焰的高度來檢測(cè)瓦斯?jié)舛龋?0 世紀(jì) 30 年代，日本發(fā)明了光干涉瓦斯 檢定器，一直沿用至今； 20 世紀(jì) 40 年代，美國(guó)研制了檢測(cè)瓦斯?jié)舛鹊拿舾性?— 鉑絲催化元件； 1954 年，英國(guó)采礦安全所研制了最早的載體催化元件。同時(shí)，監(jiān)控軟件還可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、 處理 、 分析和存檔，可以作為相關(guān)負(fù)責(zé)人員決策的重要依據(jù)。在一系列鋸齒波作用下，比較器就輸出一矩形脈沖電壓系列； D 部分由高準(zhǔn)確度可控穩(wěn)壓管 TL431 構(gòu)成的脈沖穩(wěn)幅電路，當(dāng)通過 TL431 的電流在 (1～ 100)mA 范圍內(nèi)時(shí)，只要分壓電阻的溫度系數(shù)相同，則輸出電壓有很高的穩(wěn)定性，從而保證了在輸入脈沖幅值變化時(shí)，輸出脈沖的幅值恒定。電路如圖 10 所示： 圖 10 電壓比較器電路 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 Fig10 voltage paring circuit 這里選用的電壓比較器的型號(hào)為 AD790，它有同相和反相兩個(gè)輸入端，同相端接鋸齒波電壓信號(hào)，反相端 接瓦斯檢測(cè)電路的輸出電壓，也就是脈沖電壓寬度的控制信號(hào)。當(dāng) C2上的充電電壓超過 2/3VDD 時(shí)， 555 復(fù)位， 3腳輸出低電平， BG2 相應(yīng)截止，可控硅 SCR 斷開。 變流瓦斯檢測(cè)方法的原理 變流檢測(cè)方法是一種使載體催化傳感元件在檢測(cè)瓦斯氣體時(shí)保持恒溫狀 態(tài)的新型檢測(cè)方法。 目前 該傳感器 已廣泛應(yīng)用于全國(guó)大、中、小型煤礦，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率超過 60％，在煤礦預(yù)防瓦斯災(zāi)害方面經(jīng)常發(fā)揮重要作用，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益 。 傳輸電纜 : 電纜最大長(zhǎng)度： 2021m 分布電容 ≤ ／ km 分布電感 ≤1mH ／ km 外形尺寸： 200 mm110 mm35mm 質(zhì)量： ADC0809 引腳圖與接口電路 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0809 簡(jiǎn)介 8 路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有 8 路模擬選 通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs 左右。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志 ，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。 1 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 WR ALE 地址所存 START 寄存器清“ 0” A/D 啟動(dòng) 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。 256 字節(jié) 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM） ， 5個(gè)外部雙向 8位 輸入 /輸出（ I/O）口，4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè) 全雙工串行通信安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 低功耗的閑置和掉電模式 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。 /EA/VPP： 當(dāng) /EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000H FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 芯片擦 除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。 SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。 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。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時(shí)器 1 或定時(shí)器 2 的定時(shí)值（溢出速率）。代入公式： 9600＝ (2247。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 波特率＝（ 2SMOD247。在模式 0，接收第 8 位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。 REM 為允許接收位， REM 置 1 時(shí)串口允許接收，置 0 時(shí)禁止接收。 CPU 在讀 SBUF 時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫時(shí)會(huì)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(shí)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。 XTAL1 接外部晶體的一個(gè)引腳。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 首先送出口地址并以 信號(hào)有效時(shí)， OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。 1. 8 路模擬通道選擇 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 ADC0809 與 MCS51 的連接 如圖 所示模擬通道選擇信號(hào) 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(hào) 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(hào)，這一部分電路連接如圖 所示。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。 甲烷： 200～ 600Hz 對(duì)應(yīng)甲烷濃度為 0～ 4% 600～ 1000Hz 對(duì)應(yīng)甲烷濃度為 4～ 100%。 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。該檢測(cè)環(huán)路使測(cè)量元件的溫度與參比元件的溫度進(jìn)行比較，當(dāng)環(huán)境中的 CH4 氣體在測(cè)量元件表面燃燒時(shí)，測(cè)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(cè)到偏移信號(hào)后，輸 出控制脈沖信號(hào)，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。該報(bào)警器由直流穩(wěn)壓電源、定時(shí)開關(guān)電路和聲控脈沖產(chǎn)生器三部分組成。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(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。 系統(tǒng) 簡(jiǎn)介 我設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄?傳感器 ，該系統(tǒng)以單片機(jī) 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(chǔ)器的擴(kuò)展 、 LCD 顯示器和報(bào)警裝置等組成。這些裝備和系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，豐富了我國(guó)煤礦安全監(jiān)控 產(chǎn)品的市場(chǎng)，改善了煤礦安全技術(shù)裝備的面貌，縮小了我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平的差距。 為了防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生，除了加強(qiáng)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(gè)性能可靠的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)采用聲光報(bào)警系統(tǒng)，一旦瓦斯超標(biāo)， 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(yùn)用紅外遙控系統(tǒng)來 進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控 。電子技術(shù)的進(jìn)展推動(dòng)了瓦斯檢測(cè)控制裝置的進(jìn)一步發(fā)展，如 20 世紀(jì) 70 年代后期法國(guó)研制的 CTT63/40U 礦井監(jiān)控 系統(tǒng)、英國(guó)的 MINOS 系統(tǒng)、美國(guó)的 SCA— DA 系統(tǒng)等。并且監(jiān)控軟件具有超標(biāo)自動(dòng)報(bào)警功能，用來提示工作人員對(duì)設(shè)備的故障或現(xiàn)場(chǎng)瓦斯?jié)舛惹闆r，以及時(shí)采取措施，避免重大事件的發(fā)生。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)。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(fù)載所需高電平，這里接 +5V，此時(shí)比較器輸出高電平為 。在 C2 充電期間，即報(bào)警定時(shí)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(shí)精度。它的基本原理是：在瓦斯?jié)舛壬邥r(shí)，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(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)瓦斯含量的檢測(cè)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 測(cè)量范圍： 0～ %CH4(0～ %CH4) 測(cè)量精度： ～ %CH4 ≤177。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 《 ADC0809 引腳圖》 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(gè)模擬通道，允許 8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。 D7～ D0—— 數(shù)據(jù)輸出線。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問 題是如何確認(rèn) A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。 此外， 87C552 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 管腳說明 VCC：供電電壓 GND：接地 STADC：?jiǎn)?dòng) 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(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 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(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)