【正文】 這樣在沒有按鍵按下的情況下，該四個管腳的電平為高電平，如果有按鍵按下時，則相應的列線管腳為低電平，這時通過設置 、 、 、 為低電平觸發(fā)中斷方式，低電平就觸發(fā)中斷而進入中斷服務程序，從而基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 40 獲得輸入的數(shù)據(jù) 。鍵盤的行線作為鍵盤的控制輸出端，鍵盤的列線作為鍵盤的輸入端。該系統(tǒng)的鍵盤設計是采用掃描方式實現(xiàn)的矩陣鍵盤。如主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟 :每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20進行預定的操作圖 42 為該模塊的程序流程圖。 CPU對 DS18B20 的訪問流程是 ： 先對 DS18B20 初始化，再進行 RoI1 操作命令，最后 才能對存儲器操作、數(shù)據(jù)操作。見附錄 2。 } 根據(jù)上而流程圖給出簡單的程序， 下面 的程序是簡單化的處理，只是將得到的結(jié)果除以 100 獲得整數(shù)部分，該程序忽略小數(shù)部分的處理，該程序也是假定 上下限在 0100 之間。 //LCOK=0。 //ERASE=1。 } 該函數(shù)的功能是將 FLASH 里而的內(nèi)容擦除掉。 //WRT=1。 //LOCK=0。 } 該函數(shù)的功能是將一個 BYTE 類型的數(shù)據(jù)寫入到 FLASH 里面 。 //WRT=1。 //LOCK=0。該函數(shù)的功能是將一個 WOED 類型的數(shù)據(jù)寫 入到 FILASH 里面 。下面而給出主處理的流程圖，如圖 41所示。主處理模塊首先完成初始化上作，初始化后進入循環(huán)處理， 在循環(huán)過程中主處理獲得采集模塊的數(shù)據(jù)，井將 數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)處理 后的結(jié)果來進行顯示或者報警。 下面 具體介紹各個模塊的軟件設計 [1]。 與 LCD1602 的 RS 端相連接，用來控制數(shù)據(jù)命令， 與 RW 相連接，用來控制讀 /寫操作， 與使能端E 相連接。 圖 311 為顯示電路 .通過圖 311 看出，該顯示電路直接與單片機的數(shù)據(jù) I/O 口進行連接， VSS 為電源地， VDD 為電源正極，接 5V電源， RS為數(shù)據(jù)命令選擇， RW 為讀寫命令選擇， D0D7 用來接收數(shù)據(jù)， 由于MSP430F149 具有豐富的 I/O 口資源，這樣采用并行的接口方式非常容易，減小系統(tǒng)設計的復雜度，也可以增加系統(tǒng)的可靠性。 （ 10） 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 （ 8） 指令 8： DDRAM 地址設置。 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 35 （ 6） 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍 ，高電平閃爍，低電平不閃爍。高電平表示有效，低電平則無效。 （ 2） 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 33 表 31 引腳口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令原則 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的 ，表 32 為 LCD1602 的控制命令，表中給出了 11 條指令，這些指令包括清顯示，光標返回，置輸入模式，顯示開 /控制等等，其中‘ 1’為高電平，‘ 0’為低電平。 （ 8） 第 15腳 是 背光源正極。 （ 6） 第 6腳 E端為使能端， E端由高電平跳變成低電平時，執(zhí)行命令。 （ 5） 第 5 腳 R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 （ 3） 第 3 腳 VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 本設計采用的是 LCD1602，他有很多優(yōu)點： （ 1） 顯示質(zhì)量高 （ 2） 數(shù)字式接口 （ 3） 體積小、重量輕 （ 4） 功耗低 LCD1602 基本參數(shù) 及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光厚 ， 是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如 圖 310 所示： 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 32 圖 310 LCD1602 尺寸圖 1602LCD 主要技術參數(shù) ? 顯示容量 :162個字符 ? 芯片工作電壓 :— ? 工作電流 :() ? 模塊最佳工作電壓 : ? 字符尺寸 :(WH)mm 引腳功能說明 1602LCD 采用標準的 14腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口 說明如 表 31 所示 : （ 1） 第 1腳 VSS 為地電源。 圖 38 放大器增益 =20 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 31 圖 39 報警電路 由 圖 39 可知 LM386 的 IN+(3)口與 MSP430F149 的 端口通 過一個 100 歐姆的電阻相連接，來完成相應的控制。分別測試，發(fā)現(xiàn) 10uF/ 最為合適。它與揚聲器負載構(gòu)成了一階高通濾波器。此電容的作用有二：隔直 +耦合。 （ 7） 在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致 。工作穩(wěn)定后，該管腳 電壓值約等于電源電壓的一半。好處是： “＋ ”、 “－ ”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。非?？尚械姆椒ǎ簩⑸想姟⒌綦姇r間短的電源放到 +12V處，選擇上升相對較慢的電源作為 LM386 的 Vs，但不要低于 4V。質(zhì)量 太差的不要，否則受害的是耳朵；阻值不要太大， 10K 最合適，太大也會影響音質(zhì)！ （ 4） 電源的處理，也很關鍵。因此用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會帶來好處 噪音減少 （ 2） PCB 設計時，所有外圍元件盡可能靠近 LM386；地線盡可能粗一些；輸入音頻信號通路盡可能平行走線，輸出亦如此。 盡管 LM386 的應用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會產(chǎn)生非常討厭的噪聲。 如圖 37 所示 ,引腳 2 為反相輸入端， 3 為同相輸入端；引腳 5 為輸出端；引腳 6 和 4 分別為電源和地；引腳 1 和 8 為電壓增益設定端；使用時在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10μF。輸出端（引腳 5）應外接輸出電容后再接負載。 引腳 2為反相輸入端，引腳 3 為同相輸入端。第三級中的 T8和 T9 管復合成 PNP 型管，與 NPN 型管 T10 構(gòu)成準互補輸出級。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電 路。 （ 5） 低失真度。 （ 3） 外圍元件少。 LM386 具有以下特性 ,LM386 如圖 36所示 ： （ 1） 靜態(tài)功耗低，約為 4mA,可用于電池供電。 而驅(qū)動該蜂鳴器需要 LM386 功率放大器。另外還要考慮鍵盤的抖動處理。依次將 、 、 設置為低電平來判斷該 行是否有輸入，如果沒有輸 入的話， 、 、 、 均為高電平，如果有輸入的話， 、 、 上為低電平 ，就會觸發(fā)中斷，進入中斷服務程序，獲得輸入數(shù) 據(jù)。將 設置為低電平，如果該行上有按 鍵按下 的話，則 、 、 或者 上為低電平 [10]，就會觸發(fā)中斷，基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 27 進入中斷服務程序，獲得輸入的數(shù)據(jù)。這樣在沒有按鍵按下的情況下 ，該四個管腳的電平 為高電平，如果有按鍵按下時 ，則相應的列線管腳為低電平，這時通過設置 、 、 、 為低電平觸發(fā)中斷方式，低電平就觸發(fā)中斷而 進入中斷服務程序，從而獲得輸入的數(shù)據(jù) 。鍵盤的行線作為鍵盤的控制輸出端，鍵盤的列線作為鍵盤的輸入端。 該系統(tǒng)的 鍵盤電路圖如圖 35所示 。 復位電路如圖 34所示： 圖 34 復位電路 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 26 鍵盤輸入模塊 鍵盤輸入電路主要是用來輸入數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)人機交互。 基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 25 圖 33 電源電路 復位電路：在單片機系統(tǒng)里，單片機需要復位電路，復位 電路可以采用 RC 復位電路，也可以采用復位芯片實現(xiàn)的復位電路， RC 復位電路具有經(jīng)濟性，但可靠性不高，用復位芯片實現(xiàn)的復位電路具有很高的可靠性，因此為了保證復位電路的可靠性，該系統(tǒng)采用復位芯片實現(xiàn)的復位電路，該系統(tǒng)采用 MAX809 芯片 [1]。為了使輸出電源的紋波小，在輸出部分用了一個 和 的 電容，另外在芯片的輸入端也放置一個 的濾波電容，減少 輸入端受到的干擾。而整個系統(tǒng)采用 。 電源及復位模塊 本模塊采用 TPS76033（ 低功耗 50mA 低壓降 (LDO) 穩(wěn)壓器 ）芯片實現(xiàn)， 如圖 32 所示： 圖 32 TPS76033 實物圖 電 壓電路：由于 MSP430F149 單片機的工作電壓一般是 ~,并且功率極低。考慮到電源的輸入紋波對單片機的影響，在電源的管理腳增加一個 的電容來實現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。 從單片機最小系統(tǒng)電路可以看出，單片機接口電路非常簡單，分別采用單片機的一般 I/O 口實現(xiàn)與其他電路的連口，在單片機的時鐘設計上與其他單片機有一定的區(qū)別， MSP430F149 單片機采用兩個時鐘的輸入，一個 32kHz 的時鐘信號，一個 8MHz 的時鐘信號。顯示模塊采用 LCD1602 顯示溫度。鍵盤輸入模塊 主要是用來輸入數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)人機交互。 電源模塊 采用 TI 公司的TPS76033 芯片，保證 MSP430F149 單片機的工作電壓。 I/O 口 可以與 MSP430F149 的 口直接相連，來完成數(shù)據(jù)的傳送。由于該系統(tǒng)采用 DS18B20 作為溫度采集傳感器，這部分電路就比較簡單了， 圖 25 為溫度采集電路。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的單線 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20來采集溫度數(shù)據(jù)，作為 單片機 MSP430149 的溫度傳感器，該芯片有很多優(yōu)點，可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機處理。 注：為了使到在煙敏器件電路發(fā)生故障的時候煙灰缸還能工作，我們另外接了一個手動的開關（如電路圖中的開關 K），這樣，當電路發(fā)生故障的時候，我們可以手動的開啟電機，一樣能達到抽煙過濾的功能。過濾篩可以拆下來清理或更換，活性炭也可以更換。當 MQ－ 2 所處的環(huán)境煙霧在允許范圍內(nèi)時，其兩端輸出電極 HH 間導電基于 MSP430 單片機的室內(nèi)煤氣與天然氣泄漏報警系統(tǒng)設計 20 率很低，則加在電極間兩端 H— H 電壓很低，則輸出電壓升高，晶體管9013 導通，此時加在繼電器 JRC－ 4100F 兩端的電壓達到它的啟動電壓（５ V），繼電器跳轉(zhuǎn)，通電指示燈熄滅；風扇 FAN 電路接通，風扇工作，開始吸收煙霧。電路采用交流供電， 220V 交流市電從插頭引入電路，經(jīng)電源變壓器降壓后變?yōu)橹绷?，直流電壓直接供傳感?MQ－ 2 的加熱絲 HH 工作，加熱絲給傳感器 MQ－ 2預熱一定時間后，才能正常檢測煙霧。 元器件選擇 電源采用 輸入 AC： 220V 50Hz，輸出 DC：穩(wěn)壓 5V 的電源變壓器；煙霧傳感器 MQ－ 2；一個 50K 的電位