【導(dǎo)讀】基于單片機(jī)的家用煤氣報(bào)警器設(shè)計(jì)。11課題研究的背景4. 12課題研究的目的5. 13國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)5. 第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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(fù)位電路16. 224聲光報(bào)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(cái)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(shè)計(jì)煤氣報(bào)警采用了AT89S52單片機(jī)為報(bào)警器的核心部件對煤氣報(bào)。體傳感器對煤氣進(jìn)行檢測將所得的濃度值與設(shè)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(dāng)或產(chǎn)品本身的質(zhì)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(nèi)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(yán)重眾多周知由于CO與血液中的血紅素的結(jié)。紅素結(jié)合抑制血液中氧氣的釋放使得人體缺氧從而導(dǎo)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(yán)重者會(huì)導(dǎo)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(qū)動(dòng)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(shí)內(nèi)部計(jì)數(shù)器復(fù)位由低變高時(shí)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)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(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端為高時(shí)處于高阻抗?fàn)顟B(tài) CS 為低時(shí)處于激活狀態(tài) 19 EOC O 轉(zhuǎn)換結(jié)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(zhuǎn)換完成和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸為止 10 GND 地 GND 是內(nèi)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(shí)鐘端 IOCLOCK 接收串行輸入信號(hào)并完成以下四個(gè)功能 1 在 IO CLOCK 的前 8個(gè)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(gè)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(gè)下降沿為止 3將前一次轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的其余 11 位輸出到 DATA OUT 端在 IOCLOCK 的下降沿時(shí)數(shù)據(jù)開始變化4IOCLOCK 的最后一個(gè)下降沿將轉(zhuǎn)換 的控制信號(hào)傳送到內(nèi)部狀態(tài)控制位 14 REF I 正基準(zhǔn)電壓端基準(zhǔn)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(fù)基準(zhǔn)電壓端基準(zhǔn)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(gè)周期與接口時(shí)序分別為 IO 周期轉(zhuǎn)換周期和接口時(shí)序 1IO 周期 IO 周期由外部提供的 IO CLOCK 定義延續(xù) 812 或 16 個(gè)時(shí)鐘周期決定于選定的輸出數(shù)據(jù)長度器件進(jìn)入 IO 周期后同時(shí)進(jìn)行兩種操作 在 IO CLOCK 的前 8 個(gè)脈 沖的上升沿以 MSB 前導(dǎo)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(gè)內(nèi)部測電壓和 11 個(gè)模擬輸入中選通一路送到采樣保持電路該電路從第 4 個(gè)輸入輸出時(shí)鐘脈沖的下降沿開始對所選信號(hào)進(jìn)行采樣直到最后一個(gè)輸入輸出時(shí)鐘脈沖的下降沿 IO周期的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)與輸出數(shù)據(jù)長度同時(shí)由輸入數(shù)據(jù)的 D3D2位選擇為 812 或 16 當(dāng)工作于 12 或 16 位時(shí)在前 8 個(gè)時(shí)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(dāng) CS 保持為低時(shí)第一個(gè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)在 EOC 的上升沿若轉(zhuǎn) 換由片選控制則第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)發(fā)生在 CS 的下降沿這個(gè)數(shù)據(jù)串是前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果在第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)位之后的每個(gè)后續(xù)位均由后續(xù)的 IO時(shí)鐘下降沿輸出 2 轉(zhuǎn)換周期 在 IO 周期的最后一個(gè)輸入輸出時(shí)鐘下降沿之后 EOC 變低采樣值保持不變轉(zhuǎn)換周期開始片內(nèi)轉(zhuǎn)換器對采樣值進(jìn)行逐次逼近式 AD 轉(zhuǎn)換其工作由與輸入輸出時(shí)鐘同步的內(nèi)部時(shí)鐘控制轉(zhuǎn)換完成后 EOC 變高轉(zhuǎn)換結(jié)果鎖存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中待下一個(gè) IO周期輸出 IO周期和轉(zhuǎn)換周期交替進(jìn)行從而可減小外部的數(shù)字噪聲對轉(zhuǎn)換精度的影響 3 接口時(shí)序 可以用四種傳輸方法使 TLC2543 得到全 12 位分辯率每 次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用 12或 16個(gè)時(shí)鐘周期一個(gè)片選脈沖要插到每次轉(zhuǎn)換的開始處或是在轉(zhuǎn)換時(shí)序的開始處變化一次后保持為低直到時(shí)序結(jié)束 根據(jù)芯片的規(guī)范和要求本設(shè)計(jì)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(hào)而 REF 接 5v 基準(zhǔn)電壓 REF因傳感器不同則有可能接 GND 也可以接 1v基準(zhǔn)電壓當(dāng)使用 TLC2543這種 12位 AD器件時(shí)每個(gè)模擬 IC的電源端必須用一個(gè) 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(hào)產(chǎn)生干擾使用 TLC2543 時(shí)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(hào)和模擬信號(hào)隔開模擬線和數(shù)字線特別是時(shí)鐘信號(hào)線不能互相平行總體設(shè)計(jì)如圖 210 所示 圖 212 TLC2543 的總體設(shè)計(jì) 而在基準(zhǔn)電壓方面為了適應(yīng)不同傳感器的要求利用 LM33650 經(jīng)過電阻調(diào)節(jié)和分壓得到 5v和 1v的基準(zhǔn)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(dá)到基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性不會(huì)收到電源電壓的干擾 227 放大器的選擇 生產(chǎn)與設(shè)計(jì)中在許多需要用 AD 轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中大多數(shù)情況下傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱從而必須通過一個(gè)模擬放大器對其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大才能滿足 AD 轉(zhuǎn)換器對輸入信號(hào)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(shè)計(jì)中涉及到多個(gè)傳感器而且每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)不一有些是輸出電壓信號(hào)有些是輸出電流信號(hào)所以本設(shè)計(jì)中采用不同的方法作為信號(hào)處理 本設(shè)計(jì)采用 的是 LM358放大器僅需高精度 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(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制儀器儀表電氣測量等數(shù)字采集的系統(tǒng)中本設(shè)計(jì)中差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)圖如下 圖 213 LM358 引腳 LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)內(nèi)部頻率補(bǔ)償獨(dú)立的高增益的雙運(yùn)算放大器適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用同時(shí)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(yùn)算放大器的場合 圖 214 差動(dòng)放大器結(jié)構(gòu)圖 推導(dǎo)過程 I Vo R8R7R8 I 1 Vi 則 Avf 1 228 DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片及其電路 DS12887實(shí)時(shí)鐘芯片的特點(diǎn)可作為 IBM AT計(jì)算機(jī)的時(shí)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(jì)算到 2100 年前的秒分小時(shí)星期日期月年七種日歷信息并帶閏年補(bǔ)償用二進(jìn)制碼或 BCD 碼代表日歷和鬧鐘信息有 12 和 24 小時(shí)兩種制式 12 小時(shí)有 AM和 PM 提示可選 夏令時(shí)模式可以應(yīng)用與 NMOTOROLA 和 INTERL 兩種總線數(shù)據(jù)地址總線可以復(fù)用內(nèi)建 128字節(jié) RAM14字節(jié)時(shí)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(fù)用總線 NC 是空腳 MOT 總線類型選擇接地或不接時(shí)選擇 INTEL 總線時(shí)序接 Vcc 是選用 MOTOROLA 總線時(shí)序 CS 是片選當(dāng) Vcc 低于425V 時(shí) DS12887 從內(nèi)部禁止對外部 CS 的操作此時(shí)時(shí)鐘和 RAM 都被 保護(hù)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(fù)位信號(hào)系統(tǒng)上電復(fù)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(dāng) 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(shè)計(jì)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(jī)的 P27 控制信號(hào)因?yàn)橐?涉及到外部存儲(chǔ)設(shè)備的寫入和讀取所以 DS12887的 RD 和 WR兩個(gè)引腳直接接 89S52的 RD 和 WR兩個(gè)引腳可以實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)的通信控制而 AS 引腳自然接到單片機(jī)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(gè)電阻并在 GND之間連接一個(gè)電容這樣就可以使得充電時(shí)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(shè)計(jì)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(jī) 數(shù)碼顯示 有毒氣體 CO 傳感器 AD 轉(zhuǎn)換器 溫度補(bǔ)差取樣放大 預(yù)警設(shè) 置 排氣 AD 轉(zhuǎn)換器 光電隔離接口 繼電器 切斷器 A1 ∞ A2 ∞ R8 R8 R7 Vo Vi Vi1 Vi2 I