【正文】 7段 LED 的段碼如下表 所示： 表 7 段 LED 的段碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 0 3FH C0H c 39H C6H 1 06H F9H d 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H T 31H CCEH 7 07H F8H y 6EH 91H 8 7FH 80H H 76H 89H 9 6FH 90H L 38H C7H A 77FH 88H “滅” 00H FFH B 7CH 83H ?? ?? ?? ?？刂撇煌M合的二級(jí)管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。 LED 顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系 統(tǒng)中常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。七段 LED 顯示管比八段 LED 少一只發(fā)光二極管 SP，其它和八段 LED相同。 LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 （ 1） LED 的結(jié)構(gòu)原理 發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。這種顯示方式雖然簡(jiǎn)便，電路也最簡(jiǎn)單，但顯示的位數(shù)很少（最多四位）。 圖 事故處理電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 現(xiàn)在驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管流行采用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，但發(fā)現(xiàn)一些顯示（ LED 數(shù)碼管）電 路設(shè)計(jì)復(fù)雜，沒有充分利用單片機(jī)的電器特點(diǎn)、沒有采用“硬件軟化”的方法。輸出部分的地線接機(jī)殼或大地， MCS8051系統(tǒng)的電源地線浮 空、不與交流電源的地線相接，這樣可以避免輸出部分電源變化對(duì)單片機(jī)電源的影響，減小系統(tǒng)所受的干擾，提高系統(tǒng)可靠性。方案選用 4N25。不至于回饋、影響另一端的電路。在本設(shè)計(jì)中，主要是起隔離、控制的作用，一頭連接單片機(jī)，另一頭連接電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。在傳輸脈沖信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間存在一定的延遲時(shí)間，不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器輸入、輸出延遲時(shí)間相差很大。 ③ 光電耦合器可作為線性耦合器使用 在發(fā)光二極管上提供一個(gè)偏置電流，再把信號(hào)電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號(hào)，其輸出電流將隨輸入的信號(hào)電壓作線性變化。當(dāng) IF0 時(shí)，在一定的 IF 作用下，所對(duì)應(yīng)的 IC 基本上與 VCE無關(guān)。 (2)基本工作特性 ① 共模抑制比很高 在光電耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很?。?2pF 以內(nèi)）所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對(duì)輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、 光電達(dá)林頓型、集成電路型等。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。 光電耦合器概述 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電 — 光 — 電轉(zhuǎn)換器件。 為防止市電對(duì)系統(tǒng)的干擾 ， T1和 T2端都經(jīng)過光電耦合管對(duì)電磁閥和排風(fēng)扇進(jìn)行控制 。單個(gè)傳感器電路在上文中已經(jīng)介紹到了，傳感器與 ADC0809的連接電路圖如圖 。 轉(zhuǎn)換結(jié)果送單片機(jī) P1 口供單片機(jī)進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理 。這樣不僅簡(jiǎn)化了電路，而且還降低了成本，實(shí)為良好的選擇。為此我們選擇高溫型一氧化碳傳感器 TP2。 (9)由于傳感元件的輸出信號(hào)一般比較小，為了便于能夠驅(qū)動(dòng)控制電路，在傳感器 電路中還應(yīng)該包括放大器。 (7)體積小、重量輕、價(jià)格低廉。 (5)時(shí)間老化特性優(yōu)良，抗腐蝕性強(qiáng)。 (2)滯后、漂移誤差小， (3)動(dòng)態(tài)特性良好。 (4)傳感器的分類 傳感器的分類見 表 所示： 傳感器設(shè)計(jì)要點(diǎn) 根據(jù)以上對(duì)傳感器相關(guān)知識(shí)的介紹，我們可以明確傳感器是測(cè)量、控制系統(tǒng)的入口，必須具備良好的性能。使用較多的是電橋電路，也使用其他特殊電路，如高阻抗輸入電路、脈沖調(diào)寬電路、維持振蕩的激振電路等。 測(cè)量電路 —— 能把傳感元件輸出的電信號(hào) 轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、控制和處理的有用電傳號(hào)的電路。 傳感元件可以直接感受被測(cè)量 (— 般為非電量 )而輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的電量。通?？捎梅綁K圖來表示，如下圖 所示： 圖 傳感器的組成 敏感元件 —— 直接感受被測(cè)量 (一般為非電量 )，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的其它量 (也可以包括電量 )的元件。檢測(cè)控制系統(tǒng)處于某種狀態(tài)的信息，并由此控制系統(tǒng)的狀態(tài)，或者跟蹤系統(tǒng)變化的目標(biāo)值。例如，磁盤與光盤的信息讀出磁頭就是一種傳感器。 ② 信息數(shù)據(jù)的交換 把以文字、符號(hào)、代碼、圖形等多種形式記錄在紙或膠片上的信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)等易處理的信號(hào)數(shù)據(jù)。這樣可以對(duì)系統(tǒng)或裝置進(jìn)行正常運(yùn)行與安全管理。同時(shí)傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之 — 。 圖 USB 供電示意圖 傳感器的選擇及電路 傳感器概述 (1)傳感器的定義 人們通常將能把非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件稱為傳感器 ，傳感器實(shí)質(zhì)是一種功能塊，其作用是將來自外界的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)：它是實(shí)現(xiàn)測(cè)試與自動(dòng)控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。使用的 810E2U 主板已經(jīng)使用 5VSB 為 USB 設(shè)備供電 。左右權(quán)衡之后，使用 5VSB 為 USB供電。 供電模式：進(jìn)行 STR 休眠喚醒后返回系統(tǒng)時(shí)因 USB設(shè)備經(jīng)過從失電至得電過程，有可能出現(xiàn)喚醒后 USB 設(shè)備無法工作必須重新插拔 USB 設(shè)備才能重新使用，雖然可以修改 BIOS 使得 USB 設(shè)備在這種情況下能使用，但將經(jīng)常發(fā)生 STR 后重新查找 USB 設(shè)備的問題。但是目前 USB設(shè)備生產(chǎn)廠家混雜，很多廠家 生產(chǎn)的設(shè)備超出了 USB SPEC的要求同時(shí)為了 COSTDOWN 沒有使用外置電源。 供電模式：所有電源對(duì) 5VSB 的最大電流都有規(guī)格定義，一般為 1A～ 2A。 在過去由于商用機(jī)型很少使用 USB 設(shè)備，因此對(duì)于 USB供電模式并沒有嚴(yán)格的要求，隨著 USB 設(shè)備的大量出現(xiàn)，不得不考慮這個(gè)問題。兩種供電模式的主要區(qū)別為： 1. 5VSB 供電模式下，系統(tǒng)關(guān)機(jī)（ S5）或進(jìn)入休眠（ S3）后 5VSB 仍然 存在， USB 端 口仍然會(huì)有 5V 電壓；使用 5V 供電（不論是直接使用電源的 5V 還是由其它地方分壓而來）在休眠后 USB 端口沒有電壓。下面對(duì) USB 供電做簡(jiǎn)單介紹。 編程器接口電路如圖 ： 電源電路 本次設(shè)計(jì)中應(yīng)用的電源為 +5V 直流電壓源。在寫入程序時(shí)，應(yīng)用單片機(jī)的, 以及 RESET 四個(gè)端口。 由于應(yīng)用 0809 的時(shí)序和單片機(jī)時(shí)序的不同，時(shí)鐘端不能直接相連，之間應(yīng)加入一個(gè)分頻電路，采用 D觸法器。 此次設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)最小系統(tǒng)。 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)， A/D 的輸入端接至采樣－保持電路的輸出。一次A/D 轉(zhuǎn)換的過程就完成了。由啟動(dòng)命令 START 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 。當(dāng)在此輸入端供給一個(gè)有效信號(hào)時(shí)，打開輸出三態(tài)緩沖器，把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果輸至數(shù)據(jù)總線。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成，輸出信號(hào) EOC (End of Convert)有效（低電平有效）。 其中， START 為啟動(dòng)命令，高電平有效。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)在內(nèi)部鎖存，通過三態(tài)緩沖器接至輸出端。 （ 1） ADC 0809 功能方框圖 模擬輸入部分有 8 路多路開關(guān)，可由三位地址輸入 ADDA、 ADDB、 ADDC 的不同組合來選擇（這三條地址輸入信號(hào)可鎖存）。 ⑦ 輸出與 TTL兼容。 ⑤ 輸出有三態(tài)緩沖器控制。 ③ 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100us。 1/2 LSB 和177。輸出的數(shù)字信號(hào)有 TTL 三態(tài)緩沖器控制，故可直接連至數(shù)據(jù)總線。片內(nèi)有 8路模擬開關(guān) ，可控制選擇 8個(gè)模擬量中的一個(gè)。 ADC0809是 8位 A/D轉(zhuǎn)換芯片，它是采用逐次逼近的方法完成 A/D 轉(zhuǎn)換的。 要選擇適當(dāng)?shù)?ADC，要看其使用目的。 V— F 變換型 ADC，突出優(yōu)點(diǎn)是高精度，其分辨率可達(dá) 16 位以上，價(jià)格低廉，但轉(zhuǎn)換速度不高。逐次比較型 ADC，在轉(zhuǎn)換速度上同雙積分型相比要快得多。還有電壓 — 頻率變換器 (V— F變換器 )構(gòu)成的 ADC。 下面介紹設(shè)計(jì)中如何使用 ADC0809 的功能。復(fù)位電路參數(shù)的選擇，應(yīng)能 保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期 [3]。按鈕復(fù)位又分為按鈕電平復(fù)位和按鈕脈沖復(fù)位。 MCS51 單片機(jī)通常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種復(fù)位方式。 C～ 十 1500℃。 P3口對(duì)應(yīng)引腳用于控制信號(hào)時(shí)的情況如表 所示。 P1 是一個(gè)純 I／ O口，它只用于數(shù)據(jù)的輸入輸出。其中， P0 口是地址／數(shù)據(jù)復(fù)合總線，它用于傳送低 8 位地址 A0～ A7；也用于傳送數(shù)據(jù) D0～ D7。作輸出時(shí)數(shù)據(jù)可以鎖??；作輸入時(shí)數(shù)據(jù)可以緩沖。 并行 I／ O接口有 P0、 P P2和 P3共四個(gè)，它們都是 8 位并行端口。 定時(shí)和控制部件用于產(chǎn)生指令執(zhí)行的同步信號(hào)及微操作信號(hào)。 ALU 部件含有 ALU 單元以及累加器 Acc、寄存器 B、棧指針 SP、數(shù)據(jù)指針 DPTR、程序狀態(tài)字 PSW、暫時(shí)寄存器TMP TMP2 等。 。 EPROM 有保險(xiǎn)功能，可保護(hù) EPROM 防止軟件誤寫入 ，可擴(kuò)展用途。 32條 I／ O線，輸出輸入能力強(qiáng)。 ／計(jì)數(shù)器。 8051 的封裝管腳如圖 所示 [2]。 單片機(jī)（ MICROCONTROLLER，又稱微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)算計(jì)，這些部件包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存貯器 RAM、程序存貯器 ROM、 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種 I/O 接口電路。 主控電路原理 主控電路中，以單片機(jī)為主體，通過分析 A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字值，控制事故處理模塊的運(yùn)行。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中用到的主要芯片有單片機(jī) MCS805模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC080 LED 數(shù)碼顯示器等。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)綜合控制。 在模擬電子技術(shù)方面，主要用來放大傳感器檢測(cè)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管以顯示傳感器檢測(cè)到氣體濃度。本設(shè)計(jì)應(yīng)用到的基本的硬件和軟件知識(shí)將在本節(jié)里作簡(jiǎn)單的介紹。 設(shè)計(jì)使用的基本知識(shí)介紹 我們?cè)趯W(xué)校里學(xué)到的幾乎都屬于基本知識(shí)，它是指最最基礎(chǔ)的東西，我們只有掌握了它才 能作更深一步的學(xué)習(xí)。當(dāng)然，在硬件電路里一些芯片是必不可少的，軟件設(shè)計(jì)也需要對(duì)芯片進(jìn)行編程序。硬件知識(shí)用來設(shè)計(jì)硬件電路，以實(shí)現(xiàn)電路的放大、驅(qū)動(dòng)、采集、隔離、匹配等功能。在下文中將詳細(xì)介紹串口通信技術(shù)。所以，在設(shè)計(jì)中，我考慮到將此一氧化碳報(bào)警器添加網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使其能夠和主機(jī)相連，從主機(jī)中能夠獲得分機(jī)所檢測(cè)的信息。 至此，本系統(tǒng)三大模塊功能和設(shè)計(jì)思路已經(jīng)確立，下文將介紹整個(gè)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程，并且給出設(shè)計(jì)電路。這個(gè)時(shí)候，用戶可以自行關(guān)閉煤氣，并通過對(duì)房間通風(fēng)來解決。 （ 3）報(bào)警及事故處理模塊 此模塊主要由蜂鳴器、電磁閥和排氣扇組成。 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用 ADC0809，接收經(jīng)過運(yùn)算放大器處理后的一氧化碳傳感器的檢測(cè)值，三路檢測(cè)結(jié)果經(jīng)過 ADC0809處理后送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 內(nèi)帶 4K字節(jié)的內(nèi)存和程序保護(hù)系統(tǒng) ， 便 于程序的調(diào)試修改和保密 ， 各管腳的功能將在隨后的知識(shí)中加以介紹。 圖 單個(gè)傳感器電路圖 （ 2）主控模塊 系統(tǒng)選用單片機(jī)控制，采用 MCS－ 51單片機(jī)。 系統(tǒng)各個(gè)模塊功能說明 （ 1） 氣體濃度檢測(cè)模塊 程控一氧化碳報(bào)警器采用三路巡回檢測(cè)的方法，可以