【文章內(nèi)容簡介】 電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標準化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。 圖33 電源連接電路圖35中各電容的作用：C1 為整流濾波電容，它把整流后的脈動波形濾波為脈動紋波很小的直流電壓，它的容量與負載有關，一般說，負載越重，C1的值要求越大，具體計算此處從略； C2 為LM7805穩(wěn)壓集成電路所要求的，尤其當LM7805與整流電路的濾波電容（此處為C1)不是緊緊連接的情況更是必不可少的，它用于穩(wěn)定LM7805內(nèi)部放大器的工作狀態(tài)，它的數(shù)值生為產(chǎn)廠家規(guī)定值，它的連接必須盡可能緊連LM7805的1腳和2腳；C3也為LM7805穩(wěn)壓集成電路所要求的，它用于穩(wěn)定LM7805內(nèi)部放大器的工作狀態(tài)，同時改善電壓調(diào)整的過渡響應。它的數(shù)值為生產(chǎn)廠家規(guī)定值，它的連接必須盡可能緊連LM7805的3腳和3腳；C4為負載電路退耦電容，它對負載提供一個端距離的本地回路，其數(shù)值與負載工作方式有關。 功能模塊該部分中主要由數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、事故處理模塊和聲光報警模塊?？梢詫崿F(xiàn)AT89S51單片機的對傳感器信號進行采集計算比較，并產(chǎn)生相應的報警和排風措施。 數(shù)據(jù)處理模塊在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。本設計中涉及到多個傳感器，而且每個傳感器的輸出信號不一，有些是輸出電壓信號，有些是輸出電流信號（工業(yè)用），所以本設計中采用不同的方法作為信號處理。圖34所示工業(yè)處理模式。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，再經(jīng)過阻容濾波的電壓信號傳給A/D轉(zhuǎn)換芯片。這就需要兩個基準電壓，+5v和+1v。而本設計的NAP505是輸出050uA，則可通過精密電阻100k來解決。圖34 工業(yè)處理模式電壓信號輸出時，需要采用放大器，才能夠正常給A/D芯片使用。本設計采用的是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。廣泛應用于工業(yè)自動控制、儀器儀表、電氣測量等數(shù)字采集的系統(tǒng)中。本設計中差動放大電路結(jié)構(gòu)圖如下：圖35 差動放大器結(jié)構(gòu)圖推導過程： Error! No bookmark name given. 則： 圖36 LM358引腳LM358（圖36）內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，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算放大器的場合。 ADC0809的數(shù)據(jù)采集單元ADC0809具有8個通道的模擬輸入線(IN0～IN7)，可在程序控制下對任意通道進行A/D轉(zhuǎn)換，獲得8位二進制數(shù)字量(D7～D0)。模擬輸入部分有8路多路開關，可由3位地址輸入ADDA、ADDB、ADDC的不同組合來選擇，ALE為地址鎖存信號，高電平有效，鎖存這三條地址輸入信號。主體部分是采用逐次逼近式的A/D轉(zhuǎn)換電路，由CLK控制的內(nèi)部電路的工作,START為啟動命令，高電平有效，啟動ADC0809內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換，當轉(zhuǎn)換完成，輸出信號EOC有效，OE為輸出允許信號，高電平有效，打開輸出三態(tài)緩沖器,把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送DB。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型D／A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。輸入輸出與TTL兼容。引腳功能：ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說明各引腳功能。 IN0～IN7：8路模擬量輸入端。D0～D7：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存選通信號，輸入高電平有效。 START： A／D轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入高電平有效。 EOC： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入高電平有效。當A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（）：基準電壓輸入端,它們決定了輸入模擬電壓的最大值和最小值. VCC：電源，接＋5V。GND：接地。主要特性：1. 8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位2. 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?. 轉(zhuǎn)換時間為100μs4. 單個＋5V電源供電5. 模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準6. 工作溫度范圍為40～＋85攝氏度7. 低功耗，約15mWADC0809的工作過程是：當模擬量送至某一輸入通道IN0后，CPU將標識該通道編碼的三位地址信號經(jīng)數(shù)據(jù)線或地址線輸入到ADDC、ADDB、ADDA引腳上。然后輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換開始,EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。轉(zhuǎn)換結(jié)束,OE輸入高電平，EOC可作為中斷請求信號, 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，可通過執(zhí)行IN指令，設法在輸出允許OE腳上形成一個正脈沖，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。如圖 37 ADC0809的總體設計 聲光報警單元作為煤氣泄露測試裝置，聲光報警部分不可缺少，當檢測到CO氣體在空氣中的所占的比例超標時，就應該通過聲光方式發(fā)出警報，防止由于CO氣體含量過高而發(fā)生的意外事故。本設計中的聲光報警部分包括蜂鳴器以及紅、黃兩個LED報警指示燈。聲光報警表現(xiàn)形式如下：（1）綠燈點亮表示空氣中CO氣體濃度正常，此時紅燈和黃燈熄滅，排風扇和蜂鳴器不工作。（2）紅燈點亮表示傳感器檢測到CO氣濃度體達到下限值，此時綠燈和黃燈熄滅，蜂鳴器發(fā)出報警聲；（3）黃燈點亮表示傳感器檢測到CO氣體濃度30秒內(nèi)變化速率超過下限值此時綠燈和紅燈熄滅，蜂鳴器發(fā)出報警聲；（4）紅燈和黃等同時點亮表示傳感器檢測到CO氣體濃度達到下限值同時30秒內(nèi)變化速率也超過下限值，此時綠燈熄滅，蜂鳴器發(fā)出報警聲。單片機本身I/O的驅(qū)動能力不是很高，所以對蜂鳴器的驅(qū)動需要加入一個PNP三極管，這樣能夠使蜂鳴器的聲音更加響亮，起到更好的報警作用。三極管基極的電路保證了只有在單片機輸出低電平時，蜂鳴器才會發(fā)聲，避免了誤報警的發(fā)生。如圖38所示。圖38 聲光報警 排風扇的控制系統(tǒng)與切斷閥在開關量控制中，最常用的器件是光電隔離器。光電隔離器的種類繁多，常用的有發(fā)光二極管/光敏三極管，發(fā)光二極管/光敏復合晶體管，發(fā)光二極管/光敏電阻，以及發(fā)光二極管/光觸可控硅等。光電隔離器有GaAs紅外線二極管和光敏三極管組成。光電隔離電路的作用是在電隔離的情