【導(dǎo)讀】隨著信息社會(huì)的到來，人類所擁有的信息種類和數(shù)量呈爆炸性增長(zhǎng)，IC卡，一種方便安全可靠的高技術(shù)，高附加值的信息載體便應(yīng)運(yùn)而生。泛的應(yīng)用領(lǐng)域和巨大的產(chǎn)品市場(chǎng)成為近幾年來我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的一大特點(diǎn)。費(fèi)，減少不安全因素，進(jìn)行了“智能煤氣表的研究”。這既是IC卡技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的。進(jìn)一步探索，也是燃?xì)馐召M(fèi)管理方式的改革。分析和技術(shù)上的應(yīng)用研究。設(shè)計(jì)依據(jù)低成本，高可靠性的原則完成了以下工作：。數(shù)據(jù)庫軟件具有建立用戶檔案、銷售、寫卡、統(tǒng)計(jì)、查詢等功能。

　　

【正文】 BD a t e : 2 1 J u n 2 0 05 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ l e n ov o \桌面 \ d a t u3 .d dbD r a w n B y:abcdefgdpabcdefgdpV C C1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itl eN u m be r R ev i s io nS iz eBD at e: 2 1 J u n 2 0 05 S he e t o f F ile : C :\D o cu m en ts a n d S e tt in gs \le n ov o \桌面 \d at u3 .d dbD ra w n B y:abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpD S ?D P Y _7 S E G _D P 有 N 8 根段選線。根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線的連接方法 不同。段選線控制字符選擇，位 選線控制顯示位的亮、暗。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩中方式。 靜態(tài)顯示方式 LED 顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極或共陽極連接在一起接地或 +5v；每位的段選線（ a－ dp）與一個(gè) 8 位并行 口相連。如圖 212所示該圖表示了一個(gè)四位靜 LED 顯示電路。該電路每一位可獨(dú)立顯示，只要在 該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng) 的顯示字符。由于每一位由一個(gè) 8位輸出口控制段選碼，故在 同一時(shí)間里每一位顯示的字符可以不同。 N位靜態(tài)顯示器要求由 N 8 根 I/O 口線，占用 I/O 資源較多，故在位數(shù)多時(shí)往往采用動(dòng)態(tài)顯示方式。 圖 212 四位靜態(tài) LED顯示電路 動(dòng)態(tài)顯示方式 在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起 ，由一個(gè) 8位 I/O 口控制，而共 陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由相應(yīng)的 I/O 口線控制。圖 213 就是一個(gè) 8位 LED動(dòng)態(tài)顯示器電路。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 1 J u n 2 0 05 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ l e n ov o \桌面 \ d a t u3 .d dbD r a w n B y:abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 1 J u n 2 0 05 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ l e n ov o \桌面 \ d a t u3 .d dbD r a w n B y:abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp 圖 213 八位 LED動(dòng)態(tài)顯示器電路 八位 LED 動(dòng)態(tài)顯示器電路只需要兩個(gè) 8位 I/O 口。其中一個(gè)控制段選碼，另一個(gè)控制位選。由于所有的段選碼皆有一個(gè) I/O 控制，因此，八位 LED 只可能顯示相 同的字符。要想每位顯示不同 的字符，必須采用掃描方式。即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。在 此瞬間，段選控制 I/O 輸出相應(yīng)字符段選碼，位選控制I/O 在 該顯示位送入選通電平（共陰極送低電平、共陽極送高電平）以保證 該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位顯示該位應(yīng)顯示字符，并保持一段時(shí)間，以造成視覺暫留 效果。不斷循環(huán)送出相應(yīng)的段選碼，位選碼，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 在本設(shè)計(jì)中，由 LED 數(shù)碼管 及驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成四位動(dòng)態(tài)顯示，平時(shí)四位 LED所 顯示的是累計(jì)已耗用氣量的低四位，按 K1 鍵可依次循環(huán)顯示累積已經(jīng)耗用氣量的高三位和節(jié)余氣量。 耗氣量計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì) 霍爾效應(yīng) 圖 214 霍爾效應(yīng)原理圖 如圖 214 所示的金屬或 半導(dǎo)體薄 片，若在它的兩端通過控制電流 I，并在薄片的垂直方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度位 B的磁場(chǎng)，那么，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上（即霍爾輸出端之間）將產(chǎn)生電動(dòng)熱 HU （霍爾電動(dòng)勢(shì)或霍爾電壓）。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動(dòng)電荷受磁場(chǎng)中洛侖茲 力作用的結(jié)果。假設(shè)在 N型半導(dǎo)體薄片的控制電流端通過電流 I，那么，半導(dǎo)體中的載流子（電子）將沿著和電流相反的方向運(yùn)動(dòng)，若在垂直于半導(dǎo)體薄片平面的方向上加一磁場(chǎng) B，則由于 洛侖茲 力 fL的作用，電子向一邊偏轉(zhuǎn)（ fL 和 v之間所夾線的方向） ，并使該邊積累電子，而另一邊則積累正電荷，于是產(chǎn)生電場(chǎng)。該電場(chǎng)阻止運(yùn)動(dòng)電子的繼續(xù)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)電場(chǎng)作用在運(yùn)動(dòng)電子上的電場(chǎng)力 fE 與羅倫次力 fL相等時(shí)，電子的累積便達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。這時(shí)，在薄片兩橫斷面之間建立的電場(chǎng)稱為霍爾電場(chǎng) HE ，相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)就稱為霍 爾電勢(shì) HU 。 霍爾電動(dòng)勢(shì)的大小正比于控制電流 I和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的乘積 。 HK 稱為霍爾元件的靈敏度，它是表征在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和 單位 控制電流時(shí)輸出霍爾電壓 大小的一個(gè)重要參數(shù)，一般要求它越大越好霍爾元件的靈敏度與元件材料的性質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)。由于半導(dǎo)體（尤其是 N 型半導(dǎo)體）的霍爾元件常數(shù) HR 要比金屬的大的多，所以，在實(shí)際應(yīng)用中，一般都采用 N 型半導(dǎo)體材料制作霍爾元件。此外，元件的厚度 d對(duì)靈敏度的影響也很大，元件的厚度越薄，靈敏度越高。所以霍爾元件的厚度一般都比較薄。 當(dāng)控制電流的方向或磁場(chǎng)的方向改變時(shí)，輸出電動(dòng)勢(shì)的方向也將改變。但當(dāng)磁場(chǎng)與電流同時(shí)改變方向時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)并不改變?cè)瓉淼姆较颉? 計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)沿用了傳統(tǒng)煤氣表的氣量計(jì)量部分，這樣，就能夠節(jié)省大量的人力，物力，財(cái)力等。將霍爾元件 H固定在轉(zhuǎn)軸附近，當(dāng)貼在轉(zhuǎn)軸上的小磁鋼轉(zhuǎn)過 H時(shí)，霍 爾元件 HZ4就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，經(jīng)斯密特觸發(fā)器倒相整形，送到 AT89C51 的0INT 端產(chǎn)生一次耗氣量計(jì)數(shù)中斷。當(dāng)節(jié)余氣量為臨界值時(shí)，聲光提醒去購氣，節(jié)余量為零時(shí)則置相應(yīng)標(biāo)志，回主程序后立即關(guān)氣。 霍爾元件的材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 霍爾元件一般采用具有 N型的鍺、砷化銦等半導(dǎo)體單晶材料制成。鍺元件的輸出小，但它的溫度性能 和線性度卻比較好。砷化銦元件的輸出信號(hào)不是很大，但是受溫度的影響卻很小，而且線性度也比較好。因此，采用砷化銦為霍爾元件的材 料受到普遍重視。 在選用霍爾元件時(shí)，要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合和要求來選用不同材料的元件。例如， 用于一般測(cè)量指示儀表中，大多采用鍺和砷化銦元件 。 本設(shè)計(jì)采用的是 HZ4型霍爾傳感器。它的參數(shù)如下：電阻率— (Ω cm),幾何尺寸 — 8 4 （ mm） ，輸入電阻 — 45％ +2％（Ω），輸出電阻 40％ +20％（Ω）， 靈敏度 — 〉 4（ mV/） ，不等位電阻 — （Ω），寄生直 流電動(dòng)勢(shì) — 100(uF), 額定控制電流 — 50（ mA)，霍爾電動(dòng)勢(shì)溫度系數(shù) — ％（ 1/C） ,熱阻 — （℃/mW） ,工作溫度 — 40～ +75（℃）。 可燃?xì)鈭?bào)警電路的設(shè)計(jì) 煤氣是有毒可燃?xì)怏w，當(dāng)空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)，將危及人的健康與安全。本電路線路簡(jiǎn)單，但具有很高的靈敏度，對(duì)探測(cè)有毒氣體是行之有效的。 傳感器 用 MQN10 氣敏傳感器作為探測(cè)頭，它是一種新型的低功耗高靈敏的氣敏元件。 探測(cè)報(bào)警電路 圖 215為探測(cè)報(bào)警電路。和其他氣敏 傳感器一樣， MQN10也有一個(gè)加熱絲和一對(duì)探測(cè)電極，它是用 N 型半導(dǎo)體材料制成的。 當(dāng)空氣不含有毒氣體時(shí)， A,K 兩點(diǎn)間的電阻很大，流過 RP的電流很小， K點(diǎn)為低電位，達(dá)林頓管 U850 不導(dǎo)通；當(dāng)空氣中含有還原性氣體時(shí)（如煤氣時(shí)），A,K 兩點(diǎn)間的電阻迅速下降，通過 RP 的電流增大， K點(diǎn)電位升高，向 C2充電直至達(dá)到 U850 導(dǎo)通電位（約 ）， U850 導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)發(fā)聲集成片 KD9561 發(fā)聲。 當(dāng)空氣中有毒氣體濃度下降致使 A,K兩點(diǎn)間恢復(fù)高阻時(shí)， K點(diǎn)電位低于 ，U850 截至，報(bào)警解除。 圖 215 有毒氣體探測(cè)報(bào)警電路 調(diào)試 將 300ppm 濃度的氣體充入塑料袋中，將探測(cè)頭也封入塑料袋中，調(diào)節(jié)電位器 RP 直至使 VT導(dǎo)通發(fā)聲報(bào)警為止。 可燃?xì)鈧鞲衅?MQN10感應(yīng)到可燃?xì)鉂舛冗^量時(shí)，有一正跳變經(jīng)施密特觸發(fā)器倒相整形后送到 ，當(dāng)查詢到 低時(shí)則程序轉(zhuǎn)去執(zhí)行聲光報(bào)警。光報(bào)警時(shí)終止正常顯示，利用顯示器中的一位特定字符來指示，聲報(bào)警由 控制。低功耗工作時(shí)， 送出一高電平停止 MQN10 的工作。 電源電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 市電結(jié)合充電電池雙重供電。當(dāng)市電供電時(shí)，煤氣表工作于正常狀態(tài)。當(dāng)市電停電時(shí)，鋰電池自動(dòng)續(xù)接供電。 CPU查詢到 為高即知斷市電，煤氣表轉(zhuǎn)入低功耗待機(jī)工作狀態(tài)，主要功能都可通過中斷請(qǐng)求得以保持。此時(shí)停止顯示及可燃?xì)鈭?bào)警這兩部分耗電較大的電路的工作，平均耗電流可降至 以下，鋰電池滿電量為 1300mA h，電池可維持工作時(shí)間為 5年。可見雙供電方案與單獨(dú)電池供電相比可靠性提高。 萬一電池供電時(shí)電壓降至 ，比較器 LM393 正跳變觸發(fā)單穩(wěn)電路產(chǎn)生一個(gè) 負(fù)脈沖，引起 1INT 中斷，該中斷服務(wù)程序通過查詢 為高確認(rèn)是電池欠壓， 返 回主程序后立即關(guān)氣。 電子設(shè)備中所用的直流電源，通常是由電網(wǎng)提供的交流電經(jīng)過整流，濾波和穩(wěn)壓以后得到的。對(duì)于直流電源的主要要求是輸出電壓幅值穩(wěn)定，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流波動(dòng)時(shí)能基本保持不變，直流輸出電壓平滑，脈沖成分小，交流電變換成直流電時(shí)轉(zhuǎn)換效率高。這種電源可以直接使用干電池，但比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法是利用由交流電源經(jīng)過交換而成的直流電源。 方框圖 216中電源變壓器用來把 220V 的市電變成合適的電壓；整流是把交變的電壓（電流）變成單 方向的脈動(dòng)電壓（電流）；濾波器的作用是把脈動(dòng)的電源要求更高，就需要穩(wěn)壓部分，穩(wěn)壓電路的作用是可使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載阻抗變化時(shí)，基本保持穩(wěn)定。 電網(wǎng)電壓 負(fù)載 圖 216 直流電源產(chǎn)生過程 電源變壓器 電網(wǎng)提供的交流電一般為 220V 或 380V，而各種電子設(shè)備所需要的直流電壓幅值，卻各不相同。因此，常常需要將電網(wǎng)電壓先經(jīng)過電源變壓器，然后經(jīng) 將 變換 以后的副邊電壓再去整流、 濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需的直流電壓幅