【文章內(nèi)容簡介】 ,寬度為 16 個(gè)BIT位 ,即微處理器需要發(fā)送 16 個(gè) CLK脈沖。31讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令 ,寬度為16個(gè)BIT位 ,前8個(gè)BIT位為微處理器發(fā)送到 HD7279A的指令,后8個(gè)BIT位為 HD7279A返回的鍵盤代碼。執(zhí)行該指令時(shí) ,HD7279A 的 DATA端在第9個(gè) CLK脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài) ,并以第6個(gè)脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài) ,等待接收下一個(gè)指令。電路接法和注意事項(xiàng)是比較關(guān)心的部分。HD7279A應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管，無需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接，省去數(shù)碼管或?qū)?shù)碼管消隱屬性均不會(huì)影響鍵盤的使用。如果不用到鍵盤，則連接到鍵盤的8只10K電阻和8只100k下來電阻均可以省去。如果使用了鍵盤，則要在電路中的100k下拉電阻均不可以省。實(shí)際中下拉電阻和位選電阻應(yīng)該遵循一定的比例，下拉電阻應(yīng)該大于位選電阻的5倍而小于50倍。下拉電阻為10K100k，位選電阻為1K10K。下拉電阻盡可能的小，可以提高鍵盤的抗干擾能力。因?yàn)椴捎醚h(huán)掃描工作方式，采用亮度高的數(shù)碼管可以解決亮度不夠問題。 HD7279A 數(shù)據(jù)手冊(cè) [OL]，比高公司出品HD7279A需要一個(gè)外接的RC震蕩電路，經(jīng)典值是R=，C=15PF，并且盡量靠近芯片，使之電路連線最短。復(fù)位RESET可以直接與正電源連接，需要較高可靠性時(shí)可以接一個(gè)外部的復(fù)位電路，或是有MCYU控制。在上電后大約經(jīng)過1225ms的時(shí)間才會(huì)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。上電后所有的顯示位為‘顯示’和‘不閃爍’。當(dāng)有按鍵按下，KEY引腳輸出變低電平，此時(shí)接到讀鍵盤指令時(shí)，將輸出鍵盤代碼。因?yàn)樾酒苯域?qū)動(dòng)LED顯示，電流較大，且為動(dòng)態(tài)掃描，如果該部分電路的電源線較細(xì)較長，可能會(huì)有電源噪聲干擾，所以在HD7279A的正負(fù)電源端并上去耦電容，提高電路的抗干擾能力。圖314 HD7279A的總體連接本設(shè)計(jì)中總體連接如圖314采用經(jīng)典的連接方法，電路安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)。Key接單片機(jī)的中斷INT1，作為鍵盤中斷程序入口控制。接法如圖315。而與共陰極LED顯示器接法基本也是很經(jīng)典接法一至，只是利用了0、7作為使用的鍵盤，加上電源去耦電容。如圖316。圖315 HD7279A與89S52的連接圖316 HD7279A的其他器件接法在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。本設(shè)計(jì)中涉及到多個(gè)傳感器，而且每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)不一，有些是輸出電壓信號(hào)，有些是輸出電流信號(hào)（工業(yè)用），所以本設(shè)計(jì)中采用不同的方法作為信號(hào)處理。工業(yè)模式所輸出的是420mA，可通過精密電阻250歐變成15v的電壓信號(hào)，再經(jīng)過阻容濾波的電壓信號(hào)傳給A/D轉(zhuǎn)換芯片。這就需要兩個(gè)基準(zhǔn)電壓，+5v和+1v。而本設(shè)計(jì)的NAP505是輸出050uA，則可通過精密電阻100k來解決。圖317 工業(yè)模式處理模塊電壓信號(hào)輸出時(shí)，需要采用放大器，才能夠正常給A/D芯片使用。本設(shè)計(jì)采用的是LM358放大器。儀表儀器放大器的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，就是典型的差動(dòng)放大器。它只需高精度LM358和幾只電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、儀器儀表、電氣測量等數(shù)字采集的系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)中差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)圖如下：A1∞A2∞R8R8R7VoViVi1Vi2I圖318 差動(dòng)放大器結(jié)構(gòu)圖推導(dǎo)過程： I=Vo=(R8+R7+R8)I = (1+)Vi，則Avf=1+圖319 LM358引腳 LM358（圖319）內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。當(dāng)發(fā)生報(bào)警事件時(shí)，除了報(bào)警顯示外，還要有聲光報(bào)警功能。用聲音或是燈光報(bào)警時(shí)，連續(xù)的聲響或常亮的燈光往往不易被人們的警覺，只有斷續(xù)的聲音或山所的燈光才能取得最佳的報(bào)警效果。，產(chǎn)生短促的報(bào)警聲音或閃爍燈光。圖320 聲光報(bào)警電路利用74HC373N芯片進(jìn)行下載模塊的設(shè)計(jì)，并有25PIN的串口進(jìn)行與電腦通信。在靠近芯片和電源的地方，5V 和 GND 之間加焊幾片 （即系統(tǒng)電源部分電路原理圖的圖38中的C3） ，不然會(huì)有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤甚至不能下載的問題。ISP下載線的引線不要太長，不然抗干擾能力差，一般小于20厘米。如果想延長距離可以買一條公對(duì)母的并口延長線，在電腦的一端將并口擴(kuò)展出來。在 ATMEL 官方是推出了 10PIN 接口的延長線標(biāo)準(zhǔn)的，這種接口線具有良好穩(wěn)定性。我們考慮介紹成本，我則采用最節(jié)省的6PIN連接線，接線方法可以自由定義，只要有電源和 4條數(shù)據(jù)線就可以了。具體連接如下圖321。串口的1117引腳分別連接74HC373的OE、1Q、4D、LE，74HC373的0D、+5V，并且接100歐電阻接到串口的第2和第5引腳。（MOSI）和RST引腳，（MISO）（SCK）引腳。電源Vcc接+5V，GND接地。圖321 ISP下載模塊電路對(duì)于煤氣報(bào)警器的實(shí)現(xiàn)，感應(yīng)器的選擇也相當(dāng)?shù)闹匾?，是系統(tǒng)重要的組成部分之一，其性能對(duì)于系統(tǒng)的精確度和實(shí)現(xiàn)范圍有這相當(dāng)大的影響，也是體現(xiàn)煤氣監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀的標(biāo)志。何道清、張禾：傳感器與傳感器技術(shù) [M],科學(xué)出版社 2008年?？扇?xì)怏w的危險(xiǎn)性主要視其爆炸極限，爆炸下限數(shù)值越小、爆炸下限與上限之間的范圍越大，越危險(xiǎn)。有許多可燃?xì)怏w同時(shí)具有毒性。表32 典型可燃?xì)怏w的主要特性氣體名稱化學(xué)式爆炸界限/Vol%容許濃度/ppm比重（空氣=1） 碳化氫及其派生物甲烷CH4丙烷C3H81000丁烷C4H8汽油氣500乙炔C2H2甲醇CH3OH200醇乙醇C2H5OH1000醚乙醚C2H5O無機(jī)氣體一氧化碳CO50氫H2其中CO的氣體毒性是對(duì)人體有非常大的傷害的，見下表33表33 CO對(duì)人體的有害程度空氣中一氧化碳的濃度吸入時(shí)間和中毒癥狀200ppm23小時(shí)前頭部輕度頭痛400ppm800ppm45 分鐘頭暈眼花2小時(shí)精神失1600ppm20分鐘頭暈、頭痛眼花2小時(shí)死亡3200ppm510分鐘頭暈、頭痛、眼花30分鐘死亡6400ppm12分鐘頭暈、頭痛、眼花1015分鐘死亡12800ppm13分鐘死亡在設(shè)計(jì)中考慮到的是家庭的情況，是特別對(duì)于一氧化碳會(huì)中毒，所以選用了MQ9比較適中而且價(jià)格比較便宜。而工業(yè)級(jí)別的傳感器選擇了NAP505型電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器，精確度高而且穩(wěn)定，適合工業(yè)上使用。（1）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、過濾干擾氣體物質(zhì)、貴金屬引線、接線柱等組成，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)通過引線傳導(dǎo)到外部電路，通過放大等處理進(jìn)行顯示，如圖322所示。為了提高對(duì)被測氣體的選擇性，通常在傳感器通氣孔位置設(shè)置過濾劑，以消除干擾氣體造成的不準(zhǔn)確信號(hào) NAP505的應(yīng)用說明說，根本特殊化學(xué)株式會(huì)社 。圖322 電化學(xué)氣體傳感器典型構(gòu)造（2）電化學(xué)氣體傳感器優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)于氣體的濃度能夠線形輸出信號(hào)重現(xiàn)性好2）對(duì)被測氣體具有良好選擇性，不受溫濕度的影響3）空氣中的輸出值漂移小，可以獲得穩(wěn)定的輸出信號(hào)4）功耗低，電池即可驅(qū)動(dòng)器工作5）體積小，重量輕，作為便攜式儀器首選6）本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能穩(wěn)定（3）電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器基本特點(diǎn)：本質(zhì)特征：NAP505型電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器屬工業(yè)級(jí)別產(chǎn)品，通過成熟的電極制備處理技術(shù)及傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有長壽命、高靈敏度、液體密閉性良好等技術(shù)特點(diǎn)。傳感器與外部電路連接部位通過接插元件完成，利于傳感器與電子線路的兼容與互換。產(chǎn)品組裝工藝簡化，有利的降低了產(chǎn)品成本。用途：工廠一氧化碳濃度檢測儀器；氣體計(jì)量器具；空氣質(zhì)量監(jiān)測器；氣體變送器；便攜式儀器配套元件等等。NAP505的工作及保存條件： 工作溫度 20—50℃工作濕度 15—90%RH保存環(huán)境溫度 0—20℃工作氣壓 1atm 177。 10% 保存期限6個(gè)月以內(nèi)密閉容器檢知對(duì)象氣體 一氧化碳測定范圍 0—1000ppm輸出電流 40177。10nAppm重復(fù)性誤差 177。2%響應(yīng)時(shí)間(t90) 30秒基準(zhǔn)線位移(20—50℃) 100ppm圖323 靈敏度特性曲線 圖324 應(yīng)答特性MQ9傳感器因裝有活性炭過濾器，消除了雜質(zhì)氣體的影響，對(duì)有機(jī)溶劑或其他揮發(fā)性氣體的靈敏度低，而對(duì)氫氣和一氧化碳的靈敏度高，非常適合用于檢測人工煤制氣。在這里我們主要他對(duì)對(duì)氫氣的檢測功能能。下圖是典型的靈敏度特性，全部是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下得出的結(jié)果。圖325 靈敏度圖縱坐標(biāo)以傳感器電阻比（Rs/Ro）表示，Rs，Ro的定義如下： Rs ＝不同濃度氣體中的電阻值 ,Ro ＝1000ppm一氧化碳中的電阻值 基本測試回路： 此傳感器需要施加 2 個(gè)電壓：加熱器電壓（VH）和回路電壓（VC）。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。VC則是用于測定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻（RL）上的兩端電壓（VRL）。這種傳感器具有極性，所以VC需用直流電源。只要能滿足傳感器的電性要求，VC和VH可以共用同一個(gè)電源電 路。為了將判定值水平最佳化，并使敏感素子的功耗（PS）低于15mW的限度值，需要選擇RL的值。 MQ9的管腳連接如圖326所示，1或3接傳感器，4或6接傳感器，2 和5接加熱器 圖326 基本連接MQ9傳感器的工作原理是它的表面電阻 Rs ，是通過與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效電壓信VRL 輸出而獲得的。二者之間的關(guān)系為：Rs/R L = (VcV RL ) / V RL圖327為利用圖326回路測得在傳感器由潔凈空氣轉(zhuǎn)移至一氧化碳或甲烷氣氛中時(shí)， R L 上 的信號(hào)輸出變化情況，輸出信號(hào)的測定是在一個(gè)完整的加熱周期（由高電壓至低電壓 分 鐘 ）或在兩個(gè)完整的加熱周期內(nèi)測得。圖327MQ 9 型氣敏元件的敏感層是用非常穩(wěn)定的二氧化錫制成的。因此，它具有優(yōu)秀的長 期穩(wěn)定性，在正常使用條件下，其使用壽命可達(dá) 5 年。靈敏度調(diào)整：MQ 9 型氣敏器件對(duì)不同種類，不同濃度的氣體有不同的電阻值。 因此，在使用此類型氣敏器件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的。 我們建議您用 200ppmCO 或 1000ppmLPG 、5000ppm 甲烷校正傳感器。當(dāng)精確測量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)考慮溫濕度的影響。靈敏度的調(diào)整程序：a. 將傳感器連接在應(yīng)用回路中b. 接通電源，通電老化48小時(shí)以上。c. 調(diào)節(jié)負(fù)載電阻直到90秒末時(shí)獲得對(duì)應(yīng)于某一個(gè)一氧化碳濃度時(shí)所需要的信號(hào)值。d. 調(diào)節(jié)另外一個(gè)負(fù)載電阻直到 60 秒末獲得對(duì)應(yīng)于某個(gè)甲烷或 LPG 濃度時(shí)所需要的信號(hào)值。在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為煤氣報(bào)警器設(shè)計(jì)。經(jīng)過考慮和查找個(gè)方面的資料最終確定了煤氣報(bào)警器的具體方案。方案是利用89s52單片機(jī)作為主控芯片，TLC2543作為A/D轉(zhuǎn)化器，X5045作為硬件看門狗，并且作為儲(chǔ)存報(bào)警上限，DS12887作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊計(jì)時(shí)并儲(chǔ)存報(bào)警記錄，兩個(gè)不同輸出的傳感器和信號(hào)處理模塊。確定好模塊就進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和原器件的采購，并且在田剛老師的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行焊接和調(diào)試。版圖設(shè)計(jì)中考慮到美觀和穩(wěn)定，盡量使用走錫的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。并且在設(shè)計(jì)中加入了不少的去耦電容提高電源的穩(wěn)定性、阻容濾波、多個(gè)擴(kuò)展的接口和特別添加的基準(zhǔn)電壓。4 軟件設(shè)計(jì)關(guān)于單片機(jī)MCS51的編程目前比較多用的是匯編和C語言。C語言是Combined Language（組合語言）的中英混合簡稱。是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。它既具有高級(jí)語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序，其靈活性特備的強(qiáng)。然而對(duì)于目前普遍使用的R