【導讀】基于單片機的家用煤氣報警器設計。11課題研究的背景4. 12課題研究的目的5. 13國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)5. 第2章系統(tǒng)總體設計8. 212煤氣泄露測試的功能9. 221氣體傳感器介紹10. 223X5045看門狗及復位電路16. 224聲光報警與LED顯示18. 229排氣扇控制系統(tǒng)與切斷閥30. 身安全和財產(chǎn)安全帶來了很多隱患所以怎樣防止煤氣中毒與爆炸已成為人們的。本課題設計煤氣報警采用了AT89S52單片機為報警器的核心部件對煤氣報。體傳感器對煤氣進行檢測將所得的濃度值與設定濃度值相比較得到偏差通過對。料每年因煤氣泄露造成的煤氣中毒事故中因使用熱水器不當或產(chǎn)品本身的質量。問題造成的煤氣中毒事故事故發(fā)生頻率隨年增長因室內煤氣濃度過高引起煤氣。氧化碳一氧化碳泄漏中毒死亡尤為嚴重眾多周知由于CO與血液中的血紅素的結。紅素結合抑制血液中氧氣的釋放使得人體缺氧從而導致發(fā)生頭痛耳鳴嘔吐血壓。記憶或引起視覺及神經(jīng)上的障礙嚴重者會導致腦部受損甚至發(fā)生死亡。6400ppm1-2分鐘頭暈頭痛眼花10-15分鐘死亡12800ppm1-3分

　　

【正文】 于 41MHz 的 IOCLOCK 驅動源阻抗必須小于或等于 50Ω而且用 60pF 電容來限制模擬輸入電壓的斜率 15 CS I 片選端在 CS 端由高變低時內部計數(shù)器復位由低變高時在設定時間內禁DATAINPUT 和 IO CLOCK 17 DATAINPUT I 串行數(shù)據(jù)輸入端由 4 位的串行地址輸入來選擇模擬量輸入通道 16 DATA OUT O AD 轉換結果的三態(tài)串行輸出端為高時處于高阻抗狀態(tài) CS 為低時處于激活狀態(tài) 19 EOC O 轉換結束端在最后的 IOCLOCK下降沿之后 EOC從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D換完成和數(shù)據(jù)準備傳輸為止 10 GND 地 GND 是內部電路的地回路端除另有說明外所有電壓測量都相對 GND 而言 18 IO CLOCK I 輸入輸出時鐘端 IOCLOCK 接收串行輸入信號并完成以下四個功能 1 在 IO CLOCK 的前 8個上升沿 8位輸入數(shù)據(jù)存入輸入數(shù)據(jù)寄存器 2在 IOCLOCK的第 4個下降沿被選通的模擬輸入電壓開始向電容器充電直到 IOCLOCK的最后一個下降沿為止 3將前一次轉換數(shù)據(jù)的其余 11 位輸出到 DATA OUT 端在 IOCLOCK 的下降沿時數(shù)據(jù)開始變化4IOCLOCK 的最后一個下降沿將轉換 的控制信號傳送到內部狀態(tài)控制位 14 REF I 正基準電壓端基準電壓的正端通常為 Vcc 被加到 REF 最大的輸入電壓范圍由加于本端與 REF端的電壓差決定 13 REF I 負基準電壓端基準電壓的低端通常為地被加到 REF 20 Vcc 電源 TLC2543 的工作過程分為兩個周期與接口時序分別為 IO 周期轉換周期和接口時序 1IO 周期 IO 周期由外部提供的 IO CLOCK 定義延續(xù) 812 或 16 個時鐘周期決定于選定的輸出數(shù)據(jù)長度器件進入 IO 周期后同時進行兩種操作 在 IO CLOCK 的前 8 個脈 沖的上升沿以 MSB 前導方式從串行數(shù)據(jù)輸入端輸入8 位數(shù)據(jù)流到輸入寄存器其中前 4 位為模擬通道地址控制 14 通道模擬多路器從三個內部測電壓和 11 個模擬輸入中選通一路送到采樣保持電路該電路從第 4 個輸入輸出時鐘脈沖的下降沿開始對所選信號進行采樣直到最后一個輸入輸出時鐘脈沖的下降沿 IO周期的時鐘脈沖個數(shù)與輸出數(shù)據(jù)長度同時由輸入數(shù)據(jù)的 D3D2位選擇為 812 或 16 當工作于 12 或 16 位時在前 8 個時鐘脈沖之后 DATA INPUT無效 在 DATA OUT 端串行輸出 812 或 16位數(shù)據(jù)當 CS 保持為低時第一個數(shù)據(jù)出現(xiàn)在 EOC 的上升沿若轉 換由片選控制則第一個輸出數(shù)據(jù)發(fā)生在 CS 的下降沿這個數(shù)據(jù)串是前一次轉換的結果在第一個輸出數(shù)據(jù)位之后的每個后續(xù)位均由后續(xù)的 IO時鐘下降沿輸出 2 轉換周期 在 IO 周期的最后一個輸入輸出時鐘下降沿之后 EOC 變低采樣值保持不變轉換周期開始片內轉換器對采樣值進行逐次逼近式 AD 轉換其工作由與輸入輸出時鐘同步的內部時鐘控制轉換完成后 EOC 變高轉換結果鎖存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中待下一個 IO周期輸出 IO周期和轉換周期交替進行從而可減小外部的數(shù)字噪聲對轉換精度的影響 3 接口時序 可以用四種傳輸方法使 TLC2543 得到全 12 位分辯率每 次轉換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用 12或 16個時鐘周期一個片選脈沖要插到每次轉換的開始處或是在轉換時序的開始處變化一次后保持為低直到時序結束 根據(jù)芯片的規(guī)范和要求本設計中 89S52 的 P20 接上 TLC2543 的 IO CLK 用于在 SPI通信中做模擬 CLOCK用 TLC2543的 CS接在 P23腳作為片選使用 P21和 P22分別接上輸入 ADIN 和輸出 DOUT 引腳 Vcc 借 5v電源 GND 接地各路模擬接通道接數(shù)據(jù)處理后的信號而 REF 接 5v 基準電壓 REF因傳感器不同則有可能接 GND 也可以接 1v基準電壓當使用 TLC2543這種 12位 AD器件時每個模擬 IC的電源端必須用一個 01μ F 的陶瓷電容連接到地用作去耦電容對模擬器件和數(shù)字器件電源的地線回路必須分開以防止數(shù)字部分的噪聲電流通過模擬地回路引入產(chǎn)生噪聲電壓從而對模擬信號產(chǎn)生干擾使用 TLC2543 時一定要注意電路板的布線電路板的布線要確保數(shù)字信號和模擬信號隔開模擬線和數(shù)字線特別是時鐘信號線不能互相平行總體設計如圖 210 所示 圖 212 TLC2543 的總體設計 而在基準電壓方面為了適應不同傳感器的要求利用 LM33650 經(jīng)過電阻調節(jié)和分壓得到 5v和 1v的基準電壓如圖 210所示這樣可以靈活的處理各方面的數(shù)據(jù)而且可以達到基準電壓的穩(wěn)定性不會收到電源電壓的干擾 227 放大器的選擇 生產(chǎn)與設計中在許多需要用 AD 轉換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中大多數(shù)情況下傳感器輸出的模擬信號都很微弱從而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 AD 轉換器對輸入信號電平的要求在這樣的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所以本設計中采用不同的方法作為信號處理 本設計采用 的是 LM358放大器僅需高精度 LM358和幾只電阻器即可構成性能優(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構圖如下 圖 213 LM358 引腳 LM358 內部包括有兩個內部頻率補償獨立的高增益的雙運算放大器適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用同時也適用于雙電源工作模式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 圖 214 差動放大器結構圖 推導過程 I Vo R8R7R8 I 1 Vi 則 Avf 1 228 DS12887 實時時鐘芯片及其電路 DS12887實時鐘芯片的特點可作為 IBM AT計算機的時鐘和日歷與 MC146818B和 DS12887 的管腳兼容在沒有外部電源的情況下可工作 10 年自帶晶振及電池可計算到 2100 年前的秒分小時星期日期月年七種日歷信息并帶閏年補償用二進制碼或 BCD 碼代表日歷和鬧鐘信息有 12 和 24 小時兩種制式 12 小時有 AM和 PM 提示可選 夏令時模式可以應用與 NMOTOROLA 和 INTERL 兩種總線數(shù)據(jù)地址總線可以復用內建 128字節(jié) RAM14字節(jié)時鐘控制寄存器 114字節(jié)通用 RAM可編程方波輸出總線兼容中斷 IRQ 三種可編程中斷其引腳如圖 215 所示 圖 215 DS12887 引腳 AD0AD7 是雙向地址數(shù)據(jù)復用總線 NC 是空腳 MOT 總線類型選擇接地或不接時選擇 INTEL 總線時序接 Vcc 是選用 MOTOROLA 總線時序 CS 是片選當 Vcc 低于425V 時 DS12887 從內部禁止對外部 CS 的操作此時時鐘和 RAM 都被 保護起來 AS是地址鎖存 ALERW在 INTERL總線下做 WRDS在 INTEL總線下做 RDRESET是復位信號系統(tǒng)上電復位腳要保持低電平 200MS以上才可以正常工作 IRQ是中斷請求輸出有中斷請求為低電位無就為高電位外接必須接上拉電阻 SQW 是方波輸出當 Vcc低于 425V 是沒有任何作用 VC 為 5V 電源 GND 是電源地 圖 216 DS12887 與 89S52 的連接 本設計中 DS12887 的 D0 到 D7 引腳接 89S52 的 P0 口作為數(shù)據(jù)和地址的傳送通道片選 CE 由單片機的 P27 控制信號因為要 涉及到外部存儲設備的寫入和讀取所以 DS12887的 RD 和 WR兩個引腳直接接 89S52的 RD 和 WR兩個引腳可以實現(xiàn)外部存儲的通信控制而 AS 引腳自然接到單片機的 ALE 引腳要使得 DS12887 可以正常的工作就必須使得 RESET置于低電位 200ms以上所以在 VCC之間連接一個電阻并在 GND之間連接一個電容這樣就可以使得充電時間保持有 200MS以上的低電位并且正常工作接上電源 VCC 其余引腳在本設計中均沒有涉及到所以給于置空處理 229 排氣扇控制系統(tǒng)與切斷閥 1AT89S52 系列單片機 數(shù)碼顯示 有毒氣體 CO 傳感器 AD 轉換器 溫度補差取樣放大 預警設 置 排氣 AD 轉換器 光電隔離接口 繼電器 切斷器 A1 ∞ A2 ∞ R8 R8 R7 Vo Vi Vi1 Vi2 I