【文章內(nèi)容簡介】 風(fēng)級顯示到對應(yīng)的顯示器中,風(fēng)速顯示器還可以針對預(yù)先設(shè)定的報警參數(shù),當(dāng)風(fēng)速超過其參數(shù)時觸發(fā)關(guān)窗信號，單片機接到信號處理后，通過驅(qū)動電路驅(qū)動電機，完成關(guān)窗動作。濕度傳感器Honeywell 公司的 HIH3610 濕度傳感器是為大批量 OEM 設(shè)計，具有濕度儀表級測量性能，低成本，SIP 封裝。線形放大電壓輸出，驅(qū)動電流 200 微安，器件一致性好 [3]。特點：濕度傳感器 HIH3610 主要性能： （1）熱固性聚合物電容濕度傳感器，帶集成信號處理電路 （2）3 針可焊塑封 （3）寬量程：0～100％RH 非凝結(jié)，寬工作溫度范圍–40～85℃（4）高精度：177。2％RH，極好的線形輸出（5）5VDC 恒壓供電， 放大線形電壓輸出（6）低功耗設(shè)計 200 微安驅(qū)動電流（7）激光修正互換性 （8）快速響應(yīng) 15 秒（9）穩(wěn)定性好，低溫漂，抗化學(xué)腐蝕性能其引腳如圖 32 所示：+ 5 VH I H 3 6 1 0V o u t圖 32 HIH3610 引腳圖有害氣體傳感器MY1000 系列電化學(xué)式一氧化碳?xì)怏w傳感器是由廣州市中敏儀器有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品,它是一種定電位電解式電流型傳感器。該產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，功耗低，測量精度高，穩(wěn)定性好，壽命長等優(yōu)點。其性能和可靠性達(dá)到國內(nèi)或國外同類產(chǎn)品的水平，屬于氣體傳感器整機的核心部件 [3]。（1）檢測原理：本傳感器元件采用的是定電位電解原理，組成主要由三個電極組成，電極材料是河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院10貴金屬催化劑，主要是鉑黑，其中各電極的作用如下：工作電極（W）：一氧化碳?xì)怏w的氧化，對電極（C）：氧氣的還原，對電極（R）：為工作電極提供恒定電位。當(dāng)一氧化碳接觸到工作電極時，即發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和氫離子，并產(chǎn)生電子，氫離子發(fā)生離子遷移，在對電極上接受電子，并與氧氣發(fā)生還原發(fā)應(yīng)，生成水。電極反應(yīng)如下。工作電極：CO+H 2O→CO 2+2H++2e－ 對電極： 1/2O 2+2H++2e－ →H 2O總反應(yīng)： 2 CO＋O 2→2 CO 2由反應(yīng)式可知產(chǎn)生的電流大小與一氧化碳的濃度成正比，因此可以通過測量產(chǎn)生的電流的大小就可以檢測出一氧化碳的濃度。（2）技術(shù)指標(biāo)：表 31 MY1000 技術(shù)性指標(biāo) 范圍參數(shù)檢測范圍 0 至 1000ppm相對誤差 177。5％壓力范圍 86106 Kappa先好衰減 %2/月溫度系數(shù) %相對濕度 %30 至 95%響應(yīng)時間 ≤10s零點漂移 5ppm（3）原理電路圖： [2]+5VLM324LM324 CEWE REOUT78+78+78+2 2Sensor LM324圖 33 氣敏傳感器放大電路人體熱釋紅外傳感器（1）熱釋電紅外傳感裝置工作原理河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院１１人體具有約 37℃的恒定體溫，所以會發(fā)出波長約 10μm 左右的紅外線。熱釋電紅外傳感器 PIS209S 就是靠探測人體發(fā)射的 10μm 左右的紅外線而進行工作的。熱釋電紅外傳感器是一種新型敏感元件。制造熱釋電紅外傳感器的高熱材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為 ～20μm。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。此濾波片只允許某些波長范圍的紅外光通過，而阻止燈光、陽光和其它紅外光通過。實際使用中，熱釋電紅外人體感應(yīng)器前面必須安裝菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡是一種由塑料制成的特殊設(shè)計的光學(xué)透鏡，它可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外傳感器上，從而提高傳感器的靈敏度，擴大監(jiān)視范圍。它可以產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū)，以適應(yīng)熱釋電探測元件要求信號不斷變化的特性。傳感器的兩個反向串聯(lián)的熱釋電元件輪流感受到運動物體，所以人體的紅外輻射以紅外脈沖的形式不斷改變熱釋電元件的溫度，使之輸出一串脈沖信號，若人體在傳感器前不動則不會有輸出，信號放大電路如圖 34 所示： [1]　L M 3 2 4L M 3 2 4++P I S 2 0 9 SDSG1M1 U F1M0.01UF0 . 0 1 U F0 . 0 1 U F4 7 K1 0 K10K2 M4 1 M47UF1 0 U F10KV o u t圖 34 熱釋紅外傳感器放大電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換器的選型 [8]轉(zhuǎn)換速度是指完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換所需時間的倒數(shù)，是一個很重要的指標(biāo)。A/D 轉(zhuǎn)換器型號不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。通常，8 位逐次比較式 ADC 的轉(zhuǎn)換時間為 100us 左右。由于本系統(tǒng)的控制時間允許，可選 8 位逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 位數(shù)的選擇A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定著信號采集的精度和分辨率。要求精度為 %。對于該 8個通道的輸入信號，8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其精度為 %?? (41)輸入為 0～5V 時，分辨率為 (42)—A/D 轉(zhuǎn)換器的滿量程值Fsv—ADC 的二進制位數(shù)N河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院１２量化誤差為 (43)VvQNFs )1(52)1(8????ADC0809 是 TI 公司生產(chǎn)的 8 位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個 8 位的逼近型的ADC 部分，并提供一個 8 通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計提供了很大的方便。用它可直接將 8 個單端模擬信號輸入，分時進行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點巡回監(jiān)測、過程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛,所以本設(shè)計中選用該芯片作為 A/D 轉(zhuǎn)換電路的核心。 ADC0809 內(nèi)部功能與引腳介紹 [16]把連續(xù)變化量變成離散量的過程稱為量化，也可理解為信號的采樣。把以一定時間間隔 T 逐點采集連續(xù)的模擬信號，并保持一個時間 t，使被采集的信號變成時間上離散、幅值等于采樣時刻該信號瞬時值的一組方波序列信號，即采樣信號。采樣保持為了能不失真的恢復(fù)原模擬信號，采樣頻率應(yīng)不小于輸入模擬信號的頻譜中最高頻率的兩倍，這就是采樣定理，即Fs2Fimax（1）由于 A/D 轉(zhuǎn)換需要一定的時間，所以在每次采樣結(jié)束后，應(yīng)保持采樣電壓在一段時間內(nèi)不變，直到下一次采樣的開始。實際中采樣保持是做成一個電路。（2）量化與編碼 模擬信號經(jīng)采樣保持電路后，得到了連續(xù)模擬信號的樣值脈沖，他們是連續(xù)模擬信號在給定時刻上的瞬時值，并不是數(shù)字信號。還要把每個樣值脈沖轉(zhuǎn)換成與它幅值成正比的數(shù)字量。以上為 A/D 轉(zhuǎn)換的一般步驟，在本電路中由ADC0809 芯片完成 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要性能ADC0809 八位逐次逼近式 A／D 轉(zhuǎn)換器是一種單片 CMOS 器件，包括 8 位模擬轉(zhuǎn)換器、8 通道轉(zhuǎn)換開關(guān)和與微處理器兼容的控制邏輯。8 路轉(zhuǎn)換開關(guān)能直接連通 8 個單端模擬信號中的任何一個。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。8路模擬開關(guān)控 制 電 路S A R樹 狀 開 關(guān)2 5 6 電 阻 階 梯三態(tài)輸出鎖存器比 較 器地址鎖存與譯碼器2 62 72 8123452 52 42 32 271 791 1 1 3 1 2 1 6I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7A D D AA D D BA D D CA L EV C CG N D V R E F ( + )V R E F ( )O EE O C2 _ 12 _ 22 _ 32 _ 42 _ 52 _ 62 _ 72 _ 86 1 0S T A R TC L O C KV i nV s t1 41 581 81 92 02 1圖 36 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ADC0809 主要性能：（1）逐次比較型（2）CMOS 工藝制造（3）單電源供電（4）無需零點和滿刻度調(diào)整（5）具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器，輸出與 TTL 兼容（6）易與各種微控制器接口（7）具有鎖存控制的 8 路模擬開關(guān)（8）分辨率：8 位（9）功耗：15mW（10）最大不可調(diào)誤差小于177。1LSB（最低有效位）（11）轉(zhuǎn)換時間 128 微秒（12）轉(zhuǎn)換精度：% ADC0809 沒有內(nèi)部時鐘，必須由外部提供，其范圍為 10～1280kHz。典型時鐘頻率為 640kHz，引腳排列如圖 37 所示。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院１３1234567891 01 11 21 32 82 72 62 52 42 32 22 12 01 91 81 71 61 51 4 I N 3 I N 4 I N 5 I N 6 I N 7 S T A R T E O C D 3 O E C L K V c c R E F ( + ) G N D D 1 I N 2 I N 1 I N 0 A B C A L E D 7 D 6 D 5 D 4 D 0 D 2 R E F ( )ADC0809圖 37 ADC0809 引腳圖IN0～I(xiàn)N7：8 個通道的模擬量輸入端，可輸入 0～5V 待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。D0～D7：8 位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。三態(tài)輸出，D7 是最高位，D0 是最低位。A、B、C：通道選擇端。當(dāng) CBA=000 時，IN0 輸入；當(dāng) CBA=111 時，IN7 輸入。ALE：地址鎖存信號輸入端。該信號在上升沿處把 ABC 的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開關(guān)的地址鎖存器中，從而選通 8 路模擬信號中的某一路。START：啟動轉(zhuǎn)換信號輸入端。從 START 端輸入一個正脈沖，其下降沿啟動 ADC0809 開始轉(zhuǎn)換。脈沖寬度應(yīng)不小于 100～200ns。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。啟動 A/D 轉(zhuǎn)換時它自動變?yōu)榈碗娖?。OE：輸出允許端。CLK：時鐘輸入端。ADC0809 的典型時鐘頻率為 640kHz，轉(zhuǎn)換時間約為 100μs。REF()、REF(+)：參考電壓輸入端。ADC0809 的參考電壓為＋5V。VCC、GND：供電電源端。ADC0809 使用＋5V 單一電源供電。當(dāng) ALE 為高電平時，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。在 START 上升沿時，所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換，此期間 START 應(yīng)保持低電平。在 START 下降沿后 10us 左右，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號變?yōu)榈碗娖剑珽OC 為低電平時，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE 為低電平時，D0～D7 為高阻狀態(tài)，OE 為高電平時，允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。 A/D 轉(zhuǎn)換器與單片機接口電路的設(shè)計 ADC0809 與 8051 單片機的硬件接口有3 種形式，分別是查詢方式、中斷方式和延時等待方式，本設(shè)計中選用中斷接口方式。由于 ADC0809 無片內(nèi)時鐘，時鐘信號可由單片機的 ALE 信號經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻后獲得。ALE 引腳得脈沖頻率是 8051 時鐘頻率的 1/6。該題目中單片機時鐘頻率采用 6MHz, 二分頻后為 500Hz,符合 ADC0809 對頻率的要求。由于 ADC0809 內(nèi)部設(shè)通道基本地址為0000H～0007H。其對應(yīng)關(guān)系如下表所示。有地址鎖存器，所以通道地址由 P0 口的低 3位直接與 ADC0809 的 A、B、C 相連。表 33 地址通道對應(yīng)關(guān)系地址碼A B C河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院１４控制信號：將 作為片選信號，在啟動 A/D 轉(zhuǎn)換時，由單片機的寫信號和 控制 ADC 的地址鎖存和啟動轉(zhuǎn)換。由于 ALE 和 START 連在一起，因此 ADC0809 在鎖存通道地址的同時也啟動轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用單片機的讀信號 和 引腳RD經(jīng)或非門后，產(chǎn)生正脈沖作為 OE 信號，用一打開三態(tài)輸出鎖存器。其接口電路如圖 38 所示。P 1 . 0 1 R X D P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3 2 3 4 5P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7 T X DI N T 0I N T 1 T 0 6 7 8 R S T 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 T 1 W R R D G N D 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 X T A L 2 X T A L 1P 0 . 03 9V C C4 0P 0 . 13 8P 0 . 23 7P 0 . 33 6P 0 . 43 5P 0 . 53 4