【文章內容簡介】 i RRiiiU白白黑黑黑 白黑 白白黑 ?????式中 、 為無瓦斯時的阻值， 、 為電流流經元件時溫度上升產生)0(黑R)0(白 i黑 i白的阻值， 為瓦斯氣體在元件上燃燒時溫度上升產生的阻值，前面已經提及，所4CH黑謂的恒溫是指溫度在一個很小的范圍內波動近似看成的，因此 、 、 的)(i黑 )(i白 )(4CHR黑值都是非常小的，故 ΔU 也很小，需要經過放大才能與鋸齒波進行比較。在圖 24 中有 （28） 213)(URf??則 （29） 2114214235 )()(RRfff ff????安徽理工大學畢業(yè)設計8 （210）21 21732142731473 212141735731 ])()[())(()(nUmURRRURUffffff ffffff ffo?? ????????適當選取電阻值，使 m=1，n=2 ，這樣便可獲得瓦斯在黑元件上燃燒產生的電壓。這里在實驗室用 QJ23 單臂直流電橋對鉑絲繞制的黑白元件的阻值進行了測定，當環(huán)境溫度為 16℃～19℃時，測得的黑白元件的阻值分別為 和 （實際上這時黑白元件的溫度已經大于 400℃，達到了工作狀態(tài)） 。在檢測瓦斯時需要將催化元件加熱到 500℃左右，給黑白元件提供 3V 的恒定電壓，發(fā)生催化燃燒時，假設溫度上升 10℃，這時候黑元件阻值變?yōu)?10Ω 左右，電流大概是 150mA，則黑元件上產生的電壓大概為 。在圖 24 中有： （211 ）12042)(ofoUR??取 為 14 左右，則可將瓦斯催化燃燒產生的電壓放大到合適的幅值與鋸齒波電壓進204Rf行比較。 鋸齒波發(fā)生電路555 定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該芯片使用靈活方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器，因而廣泛用于信號的產生、變換、控制與檢測。圖 25 為 NE555 和 R2，R3，C1 組成的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器： 安徽理工大學畢業(yè)設計9圖 25 鋸齒波發(fā)生電路振蕩器的輸出頻率為： （212） ??由此可算得輸出頻率為 1kHz，C2 起正反饋作用，即在 Q1 射級跟隨器輸出鋸齒波的同時，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。其非線性可控制在 1%以下，且溫度穩(wěn)定性好。圖中在 555 的電壓控制端 5 腳外接了一個可調的控制電壓，用以改變 555 內部比較器的基準電壓值，即比較電平，由此可改變鋸齒波的振幅，這里通過調節(jié) Rp1使輸出鋸齒波的最大值為 4V。重要芯片 555 定時器簡介：各腳主要功能：地 GND觸發(fā)輸出復位控制電壓門限(閾值）放電電源電壓 Vcc555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 ~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓 VCC /3 和 2VCC /3 。555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為 VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于 VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 R4 Q 3DIS 7TH R 6CV olt5TRIG2VCC8GND1JP?4 H EAD ER圖 26 555定時器安徽理工大學畢業(yè)設計10OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于 VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。詞名：555 timer 中文解釋：555 定時器 電壓比較電路電壓比較器可將模擬信號轉換成二值信號，即只有高電平和低電平兩種狀態(tài)的離散信號。因此可用電壓比較器來產生脈沖方波電壓信號。電路如圖 27 所示： 圖 27 電壓比較器電路這里選用的電壓比較器的型號為 AD790，它有同相和反相兩個輸入端，同相端接鋸齒波電壓信號，反相端接瓦斯檢測電路的輸出電壓，也就是脈沖電壓寬度的控制信號。比較器采用單電源供電，引腳 8 接邏輯電平，其取值決定于負載所需高電平，這里接+5V ，此時比較器輸出高電平為 。引腳 5 為鎖存控制端，當它為低電平時，鎖存輸出信號。圖 27 中 CC5 均為去耦電容，用于濾去比較器輸出產生變化時電源電壓的波動，R8 是輸出高電平時的上拉電阻。 脈沖電壓穩(wěn)幅電路電路中選用 TL431 芯片對比較器輸出的脈沖電壓進行穩(wěn)幅。電路如圖 28 所示：安徽理工大學畢業(yè)設計11圖 28 脈沖穩(wěn)壓電路TL431 是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調分流基準源, 它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從 Vref（）到 36V 的任何值，工作電流范圍為1mA～100mA，K、A 腳兩端輸出電壓為： （213） 102)(??改變 Rp2 的阻值，就可以改變輸出基準電壓大小，這里通過調節(jié) Rp2 使輸出的脈沖電壓的幅值穩(wěn)定在 3V。安徽理工大學畢業(yè)設計123 整體硬件介紹 87c552簡介本設計瓦斯傳感器是以單片機為核心，所以對于單片機的選型決定了硬件的復雜和簡單。要想把變流瓦斯檢測電路、聲光報警電路、紅外遙控電路和電源電路都融合到單片機控制中，則要對相應的電路分配相應的單片機端口即 I/O 口。如果使用 51 系列單片機則由于此類單片機的 I/O 口只有三個，所以要滿足設計要求則必須對單片機的 I/O 口進行擴展，使其達到設計所需要的口數(shù)，而這樣就要用到芯片 8155 進行擴展這樣不僅在硬件上顯得繁瑣，而且從性價比方面考慮成本也是比較高的，同時 51 系列單片機內部不包括 A/D 轉換器，那么在硬件中還要加入此轉換器才能把外部信號轉換成單片機能識別的數(shù)字信號。由于 87c552 單片機有 5 個外部雙向 8 位輸入/輸出（I/O）口，這樣對于我們的設計就在 I/O 口數(shù)量方面滿足了我們的要求，而且它內部還集成了 A/D 轉換裝置，同時還滿足模數(shù)轉換的需要，所以綜合進行考慮我們首選 87c552 單片機。 87c552概述87C552 單片機系統(tǒng)87C552 具有如下特點：68 個引腳，8k 字節(jié)的片內程序存儲器，可外部擴展 64k字節(jié)。256 字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），5 個外部雙向 8 位輸入/輸出（I/O）口，4 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,2 個 全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內時鐘振蕩器。 此外，87C552 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式。空閑模式 下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件 復位。同時該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。安徽理工大學畢業(yè)設計13NC 35VSS 36VSS 37NC 38PSEN 47ALE/PROG 48EA/Vpp + 58AVref+ 59AVSS 60AVDD STADC3 PWM04PWM15 EW6RST15 XTAL233 XTAL1348 7C 5 52J?87C552圖 31 87C552單片機 主要特性與 MCS51 產品指令系統(tǒng)完全兼容4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命：1000 寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10 年全靜態(tài)工作：0Hz24MHz三級程序存儲器鎖定1288 位內部 RAM32 可編程 I/O 線兩個 16 位定時器/計數(shù)器5 個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路 管腳說明VCC：供電電壓安徽理工大學畢業(yè)設計14GND：接地STADC：啟動 AD 操作PWM0：脈寬調制：輸出 0（低電平有效）PWM1：脈寬調制：輸出 1（低電平有效）EW：看門狗使能P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1口的管腳第 一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。P1 口：P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門 電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗 時，P1口作為第八位地址接收。P2 口：P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“1” 時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址 數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。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。 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（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。P4 口：8 位可編程的 I/O 口P5 口：8 位輸入出口： ADC0ADC7 可選功能 AD 的 8 位輸入口路輸入通道安徽理工大學畢業(yè)設計15RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的 脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/EA 將內部鎖定為 RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。AVdd：模擬電源AVss：模擬地AVREF：AD 轉換參考電阻:高端AVREF:AD 轉換參考電阻:低端VSS：數(shù)字地 單片機復位復位電路：有兩種方式可以實現(xiàn)復位：1）將復位腳保持至少兩個機械周期高電平；2）通過片內上電檢測電路檢測到 VCC 從 0 伏開始上升。為了保證上電復位的可靠，RST 保持高電平的時間至少為振蕩器啟動時間再加上機械周期。RST 還可被看門狗定時器 T3 所