【導讀】做出的相應的報警，即為家庭式。但是隨著社會的發(fā)展，煤氣報警器也在發(fā)展。方面得到了廣泛應用，顯著提高了各種設備的技術水平和自動化程度。些原理和結構我們就需要很好的了解并掌握。用煤氣的控制功能，由NG-CO-001電化學一氧化碳氣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。通過對偏差信號的處理獲得控制。為數(shù)字量，并加入了鍵盤輸入，從而實現(xiàn)對家用煤氣漏氣的控制。件電路設計合理，性能安全可靠。

　　

【正文】 令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位 雙向數(shù)據(jù)線。 第 15～ 16 腳：空腳 RCM5700 與 1602 顯示屏的接口，本設計采用直接訪問方式接口電路。 圖 主控制器與顯示屏的接口設計 32 、氣體自動控制閥的原理 臺灣 SUN YEH電動閥門 它是 一種直角回轉結構，它與閥門定位器配套使用，可實現(xiàn)比例調節(jié) ； V型閥芯最適用于各種調節(jié)場合，具有額定流量系數(shù)大，可調比大，密封效果好，調節(jié)性能零敏，體積小，可豎臥安裝。適用于控制氣體、蒸汽、液體等介質。 氣動活塞執(zhí)行機構采用壓縮空氣作動力源，通過活塞的運動帶動曲臂進行90 度回轉，達到使閥門自動啟閉。它的 組成部分為：調節(jié)螺栓、執(zhí)行機構箱體、曲臂、氣缸體、氣缸軸、活塞、連桿、萬向軸。 氣動調節(jié)閥的工作原理：氣動調節(jié)閥由執(zhí)行機構和調節(jié)機構組成。執(zhí)行機構是調節(jié)閥的推力部件，它按控制信號壓力的大小產生相應的推力，推動調節(jié)機構動作。閥體是氣動調節(jié)閥的調節(jié)部件，它直接與調節(jié)介質接觸，調節(jié)該流體的流量。 PVC 電動調節(jié)三通球閥是閥與電動執(zhí)行器組成，由調節(jié)電動執(zhí)行器接受4~20mA 信號啟動旋轉帶動閥體轉角為 0~90176。從而打開和關閉閥門，電動執(zhí)行器可搭配大部份之閥門，安裝配套容易。 執(zhí)行器電壓： AC:1ψ110V、 1ψ220V、 3ψ220V、 3ψ380V、 3ψ440V、 24V。 DC24V 消費電力 ： AC10W~300W 關閉時間 ： 8sec / 58sec 0176。~90176。 電磁閥與 RCM5700 的連接如下 圖 主控制器與自動氣閥接口設計 33 、 通信接口電路設計 本設計中通信接口電路采用了 RS232 實現(xiàn)， RS232C 是由美國電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）正式公布的，在異步串行通信中應用最廣泛的標準總線。 RS232C 標準（協(xié)議）的全稱是 EIARS232C 標準，其中 EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，其中 RS 是 Remended Standard的縮寫，代表推贈標準， 232 是標識符， C 代表 RS232 的最新一次修改（ 1969年），在這之前，有過 RS232A、 RS232B 標準，它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程?，F(xiàn)在，計算機上的串行通信端口（ RS232）是標準配置端口，已經得到廣泛應用，計算機上一般都有 1～ 2 個標準 RS232C 串口，即通道 COM1 和 COM2。 具體的 RCM5700 配置情況可以參考表 。 表 RCM5700配置情況 其中電平轉換芯片采用了 MAXIM 公司的單電源電平轉換芯片 MAX232 實現(xiàn)。其典型電路連接如圖 所示。 圖 MAX232典型電路連接 34 、電源轉換 電路設計 系統(tǒng)中電源除了 +5V 以外，還包括了 +，其電源轉換電路采用了芯片 實現(xiàn) +5V到 +，其電路連接如圖 所示。 圖 本章小結 ： 本章 針對 基于 MiniCore RCM5700 模塊的實現(xiàn)方案，給出了系統(tǒng)實現(xiàn)的總體硬件電路設計 。 并分別 對 RCM5700 模塊碳氣體傳感器電路、放大電路， A/D 轉換器電路、以及通信接口電路的設計進行了詳細闡述 。 系統(tǒng)電路調試 在進行 硬件電路的 實驗 調試 時，首先檢測電路板 各個主要模塊之間的連通性，即保證硬件電路焊接及連接 無誤，是否有短路、虛焊現(xiàn)象發(fā)生 ；對系統(tǒng)各硬件電路進行檢測，保證各 模塊 可以正常工作，同時保證各主要硬件電路可以由主控芯片 Rabbit RCM5700 模塊進行控制；對系統(tǒng)主控芯片 Rabbit RCM5700 模塊的通信進行測試；結合系統(tǒng)軟件測試，利用硬件平臺進行功能性檢測， 最終 驗證系統(tǒng)軟硬件綜合 功能的 實現(xiàn) 。 1）安裝 Dynamic C。 2） 將 RCM5700 模塊安裝在接口板上，用 USB 電纜連接接口板和電腦。 3）植入軟件程序，檢測無誤后，將驅動各功能運作。 、 模塊的連通性 調試 該部分電路的測試主要完成各個主要模塊之間連通性測試，包括了 一 氧化碳 35 氣體傳感器和 A/D 轉換器之間的連接、 A/D 轉換器和 Rabbit RCM5700 模塊之間的連接、 LED 與 Rabbit RCM5700 模塊之間的連接、晶振以及蜂鳴器與 Rabbit RCM5700 模塊之間的連接等。 按照逐級檢查的方式，對各個連接電路部分進行 仔細測試檢查，保證整體系統(tǒng)的連通性正確。 連通性 調試期間，各模塊均以 LED 代替，外接一個發(fā)光二級管，控制每個端口的連接，直到各個接口燈亮，連通性調試結束。 、 系統(tǒng)各硬件的檢測及控制性 調試 系統(tǒng)各硬件的檢測及控制性主要包括了各主要模塊的功能性驗證，即 一 氧化碳氣體傳感器電路、鍵盤電路、 LED 顯示等電路各自可以正常工作。同時為了保證各硬件控制性，利用主控芯片 Rabbit RCM5700 模塊完成對各部分硬件電路控制性的測試，保證硬件電路各個環(huán)節(jié)工作正常且均可以由 Rabbit RCM5700 模塊實現(xiàn)控制。 1） 放大電路與 A/D 轉換電路的調試 A/D 轉換電路的主要工作是對采集到的模擬輸入信號進行正確的采樣和轉換，所得到的數(shù)字信號量應該與原模擬信號量一致。在試驗中采用編組器產生模擬輸入信號量，讀取其 A/D 轉換后的數(shù)字量經行比較。實驗的結果表明 A/D 采樣精度滿足系統(tǒng)功能要求。 2）一氧化碳氣體檢測測試 此模塊的主要功能是采集煤氣氣體濃度的信號，按照國際中規(guī)定，要求測量值同相應的實驗氣體濃度之差不超過 177。 5%LEL。 3）串口通信模塊測試 串口通信調試主要借助串口調試助手實現(xiàn) RCM5700 與 PC 機之間的通信，保證發(fā)送數(shù)據(jù)與 接收數(shù)據(jù)正常。 、 系統(tǒng)主控硬件的通信性能調試 系統(tǒng)主控硬件電路的通信性能調試主要是對 RS232 電路進行調試和測試，保證通信可以正常運行。 36 、 系統(tǒng)軟硬件綜合性能測試 結合系統(tǒng)軟件測試，利用硬件平臺進行功能性檢測，即驗證系統(tǒng)軟硬件綜合測試正常。主要包括了溫濕度傳感器電路、二氧化碳氣體傳感器電路、鍵盤輸入、液晶顯示等功能的正常。并實現(xiàn)各部分功能的綜合測試。 二氧化碳氣體檢測綜合測試 該綜合測試主要在系統(tǒng)調試正常的情況下，驗證一氧化碳氣體綜合測試情況。首先對某一環(huán)境下的一氧化碳氣體進行檢測，植入液晶屏， 觀察液晶顯示屏顯示的一氧化碳氣體含量數(shù)值；其次，通過一些特殊手段，改變環(huán)境的一氧化碳氣體含量，同時觀察液晶顯示屏顯示的一氧化碳氣體含量數(shù)值是否發(fā)生變化；當一氧化碳氣體含量指標達到一定限制值時，報警電路是否可以正常報警。 、系統(tǒng)誤差分析 放大電路的誤差 r1 的計算。根據(jù) AD623 的特征可知，其輸入失調電壓為100181。V；失調電壓漂移為 1181。V/℃；放大倍數(shù) G1 是有 %的偏差。而其輸入失調電壓造成的誤差在調試時會被電橋的調節(jié)補償，放大倍數(shù)的誤差也會在放大電路的調試中被補償。 假設系統(tǒng)工作環(huán)境的溫度變化Δ T=70℃，由其失調電壓漂移可以計算出 r11=110670/(102)≈103 AD623 的外接電阻為精密電阻，其溫漂為 20ppm/℃ ，假設系統(tǒng)工作環(huán)境的溫度變化 Δ T=70℃ ，由 AD623 的增益公式 G=1+100k?/Rti，可得 r12=[100103/(103–2010670)+1–100]/100≈106 AD623 的增益會隨溫度的變化而變化，在增益大于 1 時，其典型值為50ppm/℃，而且這個變化值與外接的精密電阻無關。 r13=5010670/100=103 r1= 213212211 rrr ?? ≈103 A/D 轉換的誤差 r2主要來自參考電源和 A/D 轉換的量化誤差，因為本系統(tǒng)的參考電壓是系統(tǒng)的電源電壓，波動比較大，所以本系統(tǒng)在設計事增加了一路由 構成的基準電壓， A/D 轉換參考電壓源的誤差主要來自基準電壓，其 37 誤差大小為 r21=3010670/=104 本系統(tǒng)采用的是 12 位的 A/D 轉換器，可以計算出 r22=1/212=1 04 r2= 222221 rr ? ≈104 系統(tǒng)誤差 r= 2221 rr ? ≈103 由于 r1%，所以此系統(tǒng)的測量精度在理論上算滿足要求。 總結 本文從整體到部分詳細介紹了家用煤氣泄露報警控制器的設計。 通過查閱大量資料，本文提出了幾種可行性方案， 對硬件電路的實現(xiàn)方案進行了分析對比，并最終選擇了基于 MiniCore RCM5700 模塊的實現(xiàn)方案。 在比較重 要的部分進行了詳細的論述，并且給出了程序及說明。其可靠性和穩(wěn)定性都達到了很好的效果。 本課題實用性強，綜合應用了數(shù)字電路、模擬電路、傳感器技術、單片機通信與控制技術等電子信息工程大學本科教育的主要基礎知識，具有較高的技術含量。 在現(xiàn)代電子科技的高速發(fā)展過程中，微型化、集成化、高密度化以及設備的高精度化已經成為一種長期的趨勢，這就要求我們力求使用更精確的設備。本設計中使用的芯片只是當前電子科技發(fā)展的一般產物，隨著科技的不斷發(fā)展，更高密度，更高精度的芯片將會取代現(xiàn)有的產品，所以我們還要不斷的學習，不斷的豐富和更 新我們的產品，提出更高的要求。 就在當前亞洲金融風暴使經濟形勢出現(xiàn)低迷的情況下 ,電子產品要找到新的增長點，唯一的出路是數(shù)字化?？梢哉f ,一切電子產品，包括通信、廣播、電視控制、家用電器、電視音響等消費類電子產品 ,數(shù)字化的時代已經到來 ,“數(shù)字化的魅力無窮、模擬處處數(shù)字化”的景象已經展現(xiàn) ,今后將會迎來新的高潮。 38 參考文獻 [1]余錫存、曹國華，《單片機原理及接口設計》第二版，西安電子科技大學出版社 2021 [2]侯建華 ， 基于 TLC2543L 的 A／ D 轉換模板的設計 [J]， 機電產品開發(fā)與創(chuàng)新， [3]顏克華 、 蘇開才 ， 串行 A/D 轉換器 TLC2543 與 80C196 的接口及編程 [J]， 電子質量， [4 NGCO001CO sensor， 2021 [5]劉艷玲 ， 采用 MAX232實現(xiàn) MCS—51單片機與 PC機的通信 [J]， 天津理工學院學報， [6]周世龍，單電源供電運算放大器設計方法，電子工程師， 2021， 31 [7]丁國駿，陳敏，《圖解電子電路》，科學出版社， 2021 [8]王猛，姜旭，可燃氣體報警器計量檢定現(xiàn)狀與發(fā)展，沈陽市能源標準計量所， 2021 [9]高吉祥，《數(shù)字系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)設計》，電子工業(yè)版社， 2021 [10]謝自美，《電子線路綜合設計》，華中科技大學出版社， 2021 [11]謝自美，《電子線路設計 實驗 測 試》，華中科技大學出版社， 1998 [12]《 RCM5700 User’s Manual》 [13 AD623 單電源，滿電源幅度輸出，低價格儀表放大器》 [14]霍亮生，《電子技術基礎》，清華大學出版社 ,2021 39 致 謝 通過本次畢業(yè)設計，我不僅系統(tǒng)的學習了 4 年的基礎與專業(yè)知識，提高了思考能力與自我的動手能力，培養(yǎng)了自己嚴謹認真、注重實踐的科學態(tài)度，鍛煉了自己從失敗中總結教訓，積累經驗的科學心態(tài)。而且 發(fā)現(xiàn)了在做工作中自己的許多不足，認識到了知識的重要性 ， 體會出只有不 斷的充實自己，不斷的挑戰(zhàn)自己，才能在今后的工作生活中獲得更多的收獲。 四年的本科學習和課題研究期間，老師們給予我許多悉心的指導和幫助， 教給我知識和為人處世的道理。 在這里非常感謝劉林泉老師在設計中給我的建議、支持和幫助， 誠摯感謝劉林泉老師在我寫論文期間對我的引導和啟發(fā)。在整個論文的選題、理論研究、需求分析、總體設計、詳細設計的過程中，自始至終得到了導師劉林泉老師的悉心指導和深切關懷。感謝導師劉林泉老師對我論文不厭其煩的精心修改，劉林泉老師多次耐心地審閱了論文全稿，提出了許多寶貴的意見。還有一只在身邊支持的我組 員和同學， 在我遇到問題時，他們都盡心為我解答，如果遇到我們都不熟悉的問題，他們都和我一起動手解決。由于 老師的支持和同學的各方配合使我的課題能順利的完成。 在此，我向他們致以最誠摯的謝意！ 40 附錄 1 硬件清單 一 氧化碳氣體傳感器： NGCO001， 1 個 氫氣傳感器： TGS822TF， 1 個 烷類傳感器： TGS813， 1 個 主控芯片： Rabbit RCM5700， 1 個 晶振： 40MHz， 1 個 A/D 轉換器： TLC2543， 3 個 蜂鳴器： JHR1700， 1 個 串口通信： MAX232， 1 個 電源模塊： ， 1 個 運算放大器： AD623， 3 個 PVC 電動調節(jié)三通球閥 ， 1 個 1602 液晶屏， 1 個