【導讀】精度、微型化、數(shù)字顯示的瓦斯檢測儀。該瓦斯檢測儀利用傳統(tǒng)的黑白元件來實現(xiàn)對。瓦斯的檢測，利用單片機的功能完成系統(tǒng)的控制。對煤礦井下瓦斯?jié)舛冗B續(xù)檢測是現(xiàn)。字顯示，通過查閱書籍和相關(guān)資料研制出了一種單片機控制的瓦斯檢測系統(tǒng)。且顯示數(shù)值穩(wěn)定，亮度適中。

　　

【正文】 A O AA O AV V V VRRR V V V VR???? ? ? 937993779937710 9 9438 10 7 7()( 1 )( 1 )O A AAAARV V V VRRRV V VRRRRVVRRR R RVVR R R R? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ?? 為了提高電路抑制共模干擾的能力，第一級兩個運算放大器的特性一致性要好，第二級差分放大器中四個電阻要精密配合 ,即取 56FR R R??； 7 8 9 10R R R R? ? ? 432 6 1 52 1 6 51212()()( ) 2Oi G i Gi i Giii i FGV V VV I R V I RV V I R RVVV V RR??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ? ? 所以 1221O Fi i GV RG V V R?? ? ?? 即調(diào)整電阻 GR 可以改變放大倍數(shù)。 所需要的放大倍數(shù)為 50，根據(jù)表 315，選擇電阻 56FR R R??=49K? 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 23 7 8 9 10R R R R? ? ?=2K? , GR =2K? 。 在選則電阻器的阻值時，根據(jù)設(shè)計電路時理論計算電阻值，在最靠近標稱值系列中選用。在普通電阻器阻值標稱系列值見表 3，實際電阻器的阻值是表中的數(shù) 字乘以 10n （ n 為整數(shù)）。 表 3 電阻器阻值標稱系列值 允許偏差（ %） 阻值（ Ω） ? 5% 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ? 10% 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ? 20% 、 、 、 、 、 第 四章 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計 檢測電橋輸出電壓經(jīng)過 放大后，原來的小信號由 0— 100 mV放大到了 0— 5 V的大信號，能被 A／ D轉(zhuǎn)換器準確轉(zhuǎn)換。 本設(shè)計的轉(zhuǎn)換電路選用的是 ADC0809。 ADC0809是帶有 8位 A/D轉(zhuǎn)換器、 8路多路開關(guān)以及微處理機兼容的控制邏輯的 CMOS組件。 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)由一個 8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個 A/D轉(zhuǎn)換器和一 個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8個模擬通道，允許 8路模擬量分時輸入，共用 A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當 OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。它是逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。 第一節(jié) 引腳結(jié)構(gòu) 及說明 ADC0809 芯片為 28 引腳雙列直插式封裝的芯片，其引腳排列如圖 9 所示： 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 24 IN3 1IN4 2IN5 3IN6 4IN7 5START 6EOC 7D3 8OE 9CLOCK 10V CC 11REF 12GND 13D1 14+2827262524232221201918171615IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7D6D5D4D0REFD2ADC0809 圖 9 ADC0809 芯片引腳圖 IN0－ IN7： 8 條 模擬量輸入通道 ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線： 4 條 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當 ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號 進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 A， B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表 4 所示 ： 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 25 表 4 ADC0809 輸入 通道選通地址表 對應(yīng)通道 地址 ADDC ADDB ADDA IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動信號。當 ST 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平 。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當 EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 D7－ D0 為數(shù)字量輸出線。 CLK 為時鐘輸入信號線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供， 通常使用頻率為 500KHZ。 VREF（＋）， VREF（－）為參考電壓輸入。 第二節(jié) ADC0809 的 工作過程 及與單片機的接口設(shè)計 ADC0809的工作過程是：首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。 START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A／ D轉(zhuǎn)換，之后 EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A／ D轉(zhuǎn)換完成， EOC變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當 OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 ADC0809與單片機的硬件接口有 3種方式，查詢方式、中斷方式和等待延時方式。 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 26 該設(shè)計中采用中斷方式，其硬件接口如圖 10所示： C L O C KADDAADDBADDCR E F ( )GNDA L ES T A R TR E F ( + )V c cA D C 0 8 0 9OEE O CD6D5D4D3D2D1D0IN 7IN 6IN 5IN 4IN 3IN 2IN 1IN 0D7IN T1 2AIN T231A231A地址選中RDWR數(shù)字輸出模擬輸入V C C 圖 10 ADC0809與單片機的硬件接口 第 五章 顯示電路設(shè)計 本設(shè)計的顯示電路設(shè)計部分 P1口通過 74LS244（單方向 8位總線驅(qū)動器）驅(qū)動 3位 LED發(fā)光二極管，位選由 P2口前 3位通過 3只 S8550 PNP或 三極管 9012PNP 或 9013三極管驅(qū)動完成，實現(xiàn) 濃度顯示功能。 第一節(jié) 顯示電路設(shè)計的電路圖 在此設(shè)計中我使用了共陽 7段 LED 顯示器，此設(shè)計的顯示的電路部分需要 三極管S8550PNP 驅(qū)動 7 段數(shù)碼管 ，其接口電路如 11 所示： 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 27 gfedcbadpdpgfedcba abcdefgdpdpabcdefgabcdefgdpdpabcdefgLED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED81A11A21A31A42A12A22A32A474LS244AT89S51 圖 11 三 極管驅(qū)動 7段數(shù)碼管接口電路 第二節(jié) 74LS244 驅(qū)動器 74LS244 是單向總線驅(qū)動器。是 8 輸入 8 輸出芯片，中 1G 和 2G 為使能端，低電平有效。它的外部管腳圖 如圖 12 所示 ： 圖 12 三態(tài)輸出的八緩沖器和線驅(qū)動器 74LS244 是一種三態(tài)輸出的八緩沖器和線驅(qū)動器，該芯片的邏輯電路圖和引腳圖如圖 9所示。從圖 9可見，該緩沖器有 8個輸入端，分為兩路 —— 1A1～ 1A4， 2A1～2A4，同時 8 個輸出端，也分為兩路 —— 1Y1～ 1Y4， 2Y1～ 2Y4，分別由 2 個門控信號1G和 2G 控制，當記為低電平時， 1Y1～ 1Y4 的 電平與 1A1～ 1A4 的電平相同，即輸出反映輸入電平的高低；同樣，當 2G 為低電平時， 1Y1～ 1Y4 的電平與 2A1～ 2A4 的電 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 28 平和同。而當 1G（或 2G）為高電平時，輸出 1A1～ 1A4（或 2A1～ 2A4）為高阻態(tài)。經(jīng)74LS244 緩沖后，輸入信號被驅(qū)動，輸出信號的驅(qū)動能力加大了。 其功能表如表 4所示，表中 H為高電平， L為低電平， A為高阻態(tài)， X 為任意狀態(tài) 表 5 74LS244引腳功能表 其推薦工作參數(shù)如下： 表 6 推薦工作參數(shù) 符號 參數(shù) 最小值 典型值 最大值 單位 Vcc 電源電壓 5 V VIH 輸入高電平電壓ViH 2 V VIL 輸入低電平電壓ViL V IOH 輸出高電平電流IOH 15 mA IOL 輸出低電平電流IOL 24 mA TA 工作溫度 0 70 176。C 74LS244 芯片說明 ： 74LS244 是 8 位三態(tài)門電路，無鎖存功能， 8個三態(tài)門分為兩組， 每組 4個。 74LS244 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 如圖 13 所示： 輸入 輸出 G A Y L L L L H H N X X 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 29 圖 13 74LS244管腳配置 第三節(jié) 三極管 三極管的選擇可以是 S8550PNP，也可是 9012PNP。我的設(shè)計中使用的是S8550PNP。 （ 1）主要用途： 三極管 S8550PNP 作為音頻放大器，應(yīng)用于收錄機、電動玩具等電子產(chǎn)品。（與S8050 互補）。三極管 9012PNP 是一種常用的小功率 PNP 型硅管，這個管子很常見在收音機以及各種放大電路中經(jīng)常看到它。 TO92 標準封裝，也有 SOT32 貼片封裝。 三極管 S8550PNP 其管腳圖如下圖 14所示： 圖 14 S8550PNP三極管管腳圖 （ 2）三極管 S8550PNP 極限值如下表 7 所示： 表 7 三極管 S8550PNP極限值 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 30 參數(shù) 符號 標稱值 單位 集電極、基極擊穿電壓 VCBO 40 V 集電極、發(fā)射極擊穿電壓 VCEO 25 V 發(fā)射極、基極擊穿電壓 VEBO 6 V 集電極電流 IC A 集電極功率 PC 1 W 結(jié)溫 TJ 125 ℃ 貯存溫 TSTG 55~125 ℃ （ 3）三 極管 S8550PNP 電參數(shù)（ Ta=25℃ ） 電參數(shù)表 8 參數(shù) 符號 測試條件 最小 值 典型 值 最大 值 單 位 集電極漏電流 ICBO VCB=35,IE=0 100 nA 發(fā)射極漏電流 IEBO VBE=6,IC=0 100 nA 集電極、發(fā)射極擊穿電壓 BVCEO IC=2mA,IB=0 25 V 發(fā)射極、基極擊穿電壓 BVEBO IE=100μ A,IC=0 6 V 集電極、基極擊穿電壓 BVCBO IC=100μ A,IE=0 40 V 集電極、發(fā)射極飽 和壓降 VCE(sat) IC=800mA,IB=80mA V 基極、發(fā)射極飽和壓降 VBE(sat) IC=800mA,IB=80mA V 基極、發(fā)射極壓降 VBE VCE=1V,IC=10mA V 直流電流增益 HFE1 VCE=1V,IC=100mA 85 300 HFE2 VCE=1V,IC=800mA 40 經(jīng)由以上參考，我們可以計算出與