【文章內(nèi)容簡介】 圖 37 檢測電路原理圖 執(zhí)行控制電路的設(shè)計(jì) (1) 固態(tài)繼電器的選擇 固態(tài)繼電器簡稱為 SSR，是一種由集成電路和分立元件組合而成的一體化無觸點(diǎn)電子開關(guān)元件，其輸入端僅需要很小的控制電壓和控制電流，且能與TTL、 CMOS 等集成電路實(shí)現(xiàn)良好兼容。它的輸出回路采用大功率晶體管或雙向晶閘管作開關(guān)器件來接通或斷開負(fù)載電源。由于在開關(guān)過程中無機(jī)械接觸部件，因此具有工作可靠、壽命長、噪 聲低、開關(guān)速度快和工作頻率高等特點(diǎn)。目前，這種器件已在許多自動(dòng)化控制裝置中取代了電磁式繼電器，而且還廣泛用于電磁繼電器無法應(yīng)用的領(lǐng)域。例如，計(jì)算機(jī)終端接口電路、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的終端裝置、數(shù)字程控裝置、測量儀表中的微電機(jī)控制、各種調(diào)溫裝置、自動(dòng)售貨機(jī)、貨幣兌換機(jī)、交通信號燈開關(guān)以及一些耐潮濕、耐腐蝕、易燃易爆的場合，均宜使用固態(tài)繼電器作為開關(guān)器件。固態(tài)繼電器的種類很多，按其所控制的負(fù)載電源區(qū)分，主要有交流固態(tài)繼電器（ AC－ SSR）和直流固態(tài)繼電器（ DC－ SSR）兩類。其中， AC－ SSR 為四端器件，其又可以分為過 零型和隨機(jī)導(dǎo)通型兩種，對于隨機(jī)型 SSR，在輸入信號時(shí)，不管負(fù)載電源電壓相位如何，負(fù)載端立即導(dǎo)通；而過零型必須在負(fù)載電源電壓接近且輸入信號有效時(shí)，輸出端電源才導(dǎo)通。 DC－ SSR 有的為五端器件，有的則為四端器件，以功率晶體管作為開關(guān)器件，用來控制直流負(fù)載電源的通斷。本次設(shè)計(jì)所用的固態(tài)繼電器的特性參數(shù)及外形和電路符號如下所示。 圖 38 固態(tài)繼電器的外形圖圖 39 固態(tài)繼電器的電路符號 表 31 固態(tài)繼電器 SSR 特性參數(shù) 控制電壓 332VDC 控制電流 420mA 反向電壓 32VDC 保證關(guān)閉電壓 1VDC 保證開通電壓 3VDC 負(fù)載電壓 24440VAC 負(fù)載最大電流 35A 負(fù)載最小電流 通態(tài)壓降 ≤ 輸出漏電流 ≤ 5mA 介質(zhì)耐壓 ≥ 2500VAC 絕緣電阻 ≥ 100MΩ (2) 執(zhí)行控制電路的設(shè)計(jì) 電路原理圖如圖 310所示，輸入信號從單片機(jī)的 口接入，當(dāng)輸入為低電平“ 0”時(shí)，三極管 Q1 截止， SSR SSR2 的輸入端無輸入開啟電壓，各自的輸出端斷開，系統(tǒng)不工作；當(dāng)輸入為高電平“ 1”時(shí)，三極管 Q1 導(dǎo)通， SSRSSR的輸入端有輸入開啟電壓，各自的輸出端接通，即打開排氣扇以及關(guān)閉煤氣通路，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)達(dá)到了由一個(gè)輸入端口控制多個(gè)輸出端“通”、“斷”的目的。此外，該電路還有保險(xiǎn)絲保護(hù)電路，以避免通路時(shí)通過的電流過大而燒壞器件。 圖 310 執(zhí)行電路原理圖 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 開關(guān)時(shí)間 ≤ 10mS 頻率范圍 5060Hz 工作溫度 2070℃ 負(fù)載電流安全系數(shù) 阻性負(fù)載取 5060% 感性負(fù)載取 3040% (1) 電路原理圖 圖 311 報(bào)警電路原理圖 (2) 電路工作原理 當(dāng)系統(tǒng)檢測到煤氣泄露時(shí)，單片機(jī)的 端口便輸出一個(gè)低電平 ,使得三極管導(dǎo)通 ,驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管。改變高電平與低電平出現(xiàn)的頻率，即可以讓蜂鳴器發(fā)出音樂以及讓發(fā)光二極管閃爍，此種設(shè)計(jì)更加增強(qiáng)了報(bào)警的警覺效果。 鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì) （ 1） 8279 鍵盤顯示芯片介紹 Intel8279 是一種可編程鍵盤 /顯示器接口芯片，它含有鍵盤輸入和顯示器輸出兩種功能。鍵盤輸入時(shí)，它提供自動(dòng)掃描，能與按鍵或傳感器組成的矩陣相連，接收輸入信息 ，它能自動(dòng)消除開關(guān)抖動(dòng)并能對多鍵同時(shí)按下提供保護(hù)。顯示輸出時(shí)，它有一個(gè) 16 8位顯示 RAM，其內(nèi)容通過自動(dòng)掃描，可由 8或 16 位 LED 數(shù)碼管顯示。 D0～ D7：數(shù)據(jù)總線，雙向三態(tài)總線。 CLK：系統(tǒng)時(shí)鐘輸入端。 RESET：系統(tǒng)復(fù)位輸入端，高電平有效。復(fù)位狀態(tài)為： 16 個(gè)字符顯示；編碼掃描鍵盤， 雙鍵鎖定；程序時(shí)鐘編程為 31。 CS：片選輸入端，低電平有效。 A0：數(shù)據(jù)選擇輸入端。 A0=1 時(shí)， CPU 寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出狀態(tài)字為狀態(tài)字； A0=0 時(shí)， CPU 讀、寫均為數(shù)據(jù)。 IRQ：中斷請求輸出端，高電平有效。 SL0～ SL3：掃描輸出端，用于掃描鍵盤和顯示器?？删幊淘O(shè)定為編碼（ 4中選 1）或譯碼輸出（ 16選 1）。 IRQ：中斷請求輸出端，高電平有效。 RL0～ RL7：回復(fù)線，它們是鍵盤或傳感器的列信號輸入端。 SHIFT：移位信號輸入端，高電平有效。它是 8279 鍵盤數(shù)據(jù)的次高位（ D6），通常用作鍵盤上、下檔功能鍵。在傳感器和選通方式中， SHIFT 無效。 RD、 WR：讀、寫信號輸入端，低電平有效。 BD：顯示熄滅輸出端，低電平有效。它在數(shù)字切換顯示或使用熄滅命令時(shí)關(guān)顯示。 OUTA0OUTA3： A 組顯示數(shù)據(jù)輸出線 。 OUTB0— OUTB3： B 組顯示數(shù)據(jù)輸出線。 兩組數(shù)據(jù)輸出線可獨(dú)立使用也可合并使用，當(dāng)合并使用時(shí) OUTA0 為最高位，OUTB0 為最低位。 SL0～ SL3：掃描輸出線，有 2種工作方式，即譯碼 (4選 10)和編碼 (16 選 1)輸出，方式選擇可通過編程設(shè)定。 （ 2）鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì) 電路原理圖如圖 312所示，該電路為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的鍵盤顯示電路： 8279 的 A、 B 兩口顯示數(shù)據(jù)輸出線與 8路反向驅(qū)動(dòng)芯片 74LS244 的輸入端相連， SLo～ SL3 掃描輸出線接在 3～ 8線譯碼器 74LSI38 的輸入端 ，輸 出經(jīng) 8路反向驅(qū)動(dòng)芯片 74LS244 后接到七段數(shù)碼管的位控端，每路驅(qū)動(dòng) 1位七段數(shù)碼管， RL0RL4 作為鍵盤輸入的行線，從譯碼器 74LSI38 的 Y1 腳引出一條線作為列線，由此構(gòu)成矩陣式鍵盤。 圖 312 鍵盤及顯示電路原理圖 煤氣報(bào)警系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì) (1) 煤氣報(bào)警系統(tǒng)整機(jī)電路結(jié)構(gòu)框圖 圖 313 煤氣報(bào)警系統(tǒng)整機(jī)電路結(jié)構(gòu)框圖 (2) 總電路原理圖 總電路原理圖見附錄 1 (3) 電路工作原理 該電路以 AT89S52 單片機(jī)為核心，其工作原理是：當(dāng)檢測到可燃?xì)怏w的濃度增大時(shí) ,氣敏傳感器 QMN5 將煤氣的濃度值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電壓信號，再經(jīng)過信號放大整形、濾波后，送入 A/D 轉(zhuǎn)換器模擬輸入引腳轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，然后單片機(jī)再根據(jù)用戶自己設(shè)定的報(bào)警濃度值進(jìn)行比較 ,當(dāng)濃度超過系統(tǒng)設(shè)定值的時(shí)候 ,單片機(jī)的 端口便輸出一個(gè)高電平 ,使得三極管導(dǎo)通 ,驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管 ,此時(shí) , 端口也輸出一個(gè)高電平驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通 ,使得固態(tài)繼電器 SSR 閉合 ,從而啟動(dòng)執(zhí)行電路 , 即接通排氣扇排掉可燃?xì)怏w和關(guān)閉煤氣通路。隨著周圍環(huán)境中煤氣濃度的下降，氣敏傳感器 QMN5 的極間電阻將逐步增大，檢測信號逐漸變小 ,不能驅(qū)動(dòng)后級電路而使其工作，此時(shí)單片機(jī) P0 口輸出低電平，固態(tài)繼電器 SSR 斷開，停止聲音報(bào)警電路、關(guān)閉排氣扇并打開煤氣通路，系統(tǒng)又進(jìn)行下一輪的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 (4) AT89S52 單片機(jī)功能介紹 AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 AT80S52 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元， AT89S52 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳，芯片封裝： DIP， 8k Bytes 片內(nèi)程序存儲器， 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級 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)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 AT89S52 的引腳如圖 314所示。 圖 314 AT89S52 的引腳圖 （ 1）信號引腳介紹（第一功能） ～ ： P0 口 8位雙向輸入輸出口線，完成數(shù)據(jù)的傳送；在構(gòu)造單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)片外總線