【正文】 電路圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路采用了常用的 8 位 8 通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片 ADC0809，電路如圖 45 所示。這種差值是由轉(zhuǎn)換過程中的各種誤差引起 的，主要指靜態(tài)誤差，它包括以下幾種（ 1）非線性誤差（ 2）比例系數(shù)誤差（ 3）漂移誤差（ 4）轉(zhuǎn)換時間。模擬量輸出偏離理想輸出的最大值稱為線性誤差。 （ 2）轉(zhuǎn)換特性： 輸入的是 n 位二進(jìn)制數(shù)字信息 B，輸出的是與輸入數(shù)字量 24 成正比例的電壓或電流。 輸出位數(shù)越多，分辨率越高。 GND：地。 VREF9=0， V REF90：參考電壓輸入端。 EOC:轉(zhuǎn)換完成信號，當(dāng) EOC 上升為高電平時，表明內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換已完成。當(dāng) OE=1 時，即為高電平， 允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。 D0～ D7:八位數(shù)據(jù)輸出線， A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果由 這 8根線 傳送給單片機。 A、 B、 C:3 位地址輸入端的不同組合選擇 ,八路模擬量輸入。在實用中，輸入信號有時是雙極性的（ 5V～ +5V），此時可采用圖 11電路。 ADC0809 轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字量通過三態(tài)緩沖器輸出，當(dāng)輸出允許 OE=“ 1”時，打開三態(tài)輸出門輸出數(shù)字量。 樹狀開關(guān)和 256R 分壓器組成一個基本 D/A 轉(zhuǎn)換器。 CLK 是時鐘端，典型的時鐘頻率為 640KHZ。 START 是啟動引腳，其上脈沖的下降沿啟動一次新的 A/D 轉(zhuǎn)換。 ALE 是通道地址鎖存信號，其上升沿時，把ADDA、 ADDB、 ADDC地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 IN0－ IN7 為 8 路模擬量輸入端，模擬量輸入電壓的范圍是 0－ 5V，對應(yīng)的數(shù)字量為 00H－ FFH，轉(zhuǎn)換時間為 100μs 。芯片內(nèi)有一個 8 路模擬開關(guān)，一個比較器，一個帶有樹狀模擬開關(guān)的 256R 分壓器和一個逐次逼近的寄存器等等，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 51所示。下面以 ADC0809 為例介紹集成 A/D 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部特性。因此，它在各種測量儀器 、儀表和醫(yī)療儀器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng) 21 RR? 時放大器的增益為 1+2（ RPR/1 ），調(diào)節(jié)電位器 RP，便可改變增益的大小。 在圖 43中， 1A 和 2A 都為同相放大器， 3A 為差動放大器，它把 1A 和 2A 的差動輸出變成單端輸出。 儀表放大電路 圖 43 的儀表放大器是由三個運算放大器組成的差動放大器，由于它主要用于測量儀 表中，所以稱為儀表放大器。若令3RRf ? ， 21 RR? 則 )( 1210 UURRU f ?? 上式是差動放大電路的常用公式，起輸出增益取決于 1/RRf 21 上式說明在四個電阻值相等的條件下，差動放大電路成為了一個減法器，其輸出為兩個輸入信號直接相減。 首先假設(shè)同相輸入端對地短接，顯然電路變成了反相放大器。 （ a）電路框圖 20 （ b）符號 圖 41 集成運算放大器內(nèi)部電路框圖 差動放大電路 如果將輸入信號同時加到運算放大器的同相端和反相輸入端，便構(gòu)成了差動放大電路，如圖 42 所示。當(dāng)在 ?U 端輸入 iU 時，輸出信號 0U 與 iU 的極性相同，故稱 ?U 端為同相端；當(dāng)在 ?U 端輸入 iU 時，輸出信號 0U 與 iU 的極性相反，故稱?U 端為反相輸入端。 集成運算放大器的種類繁多，內(nèi)部電路各不相同，但原則上它們都是由輸入級、中間放大級、低阻輸出級偏置電路組成，其構(gòu)成框圖如圖 41（ a）所示。因此，集成運算放大器已成為模擬電路中的一個基本單元電路。它首先被應(yīng)用于模擬計算機的數(shù)值運算，所以稱之為運算放大器 。這些元件尺寸極小、元件密度高、引線短，使得外部接線大為減少，從而提高了電子設(shè)備的可靠性與靈活性，降低了成本，使電子設(shè)備的裝配大為減化，為電子技術(shù)的應(yīng)用開辟了一個嶄新的時代。消除開關(guān)量抖動的軟件方式是在檢測到開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變換時，進(jìn)行一段的程序延遲，以避開開關(guān)抖動所造成的狀態(tài)不穩(wěn)時間。 軟件接口是通過編程來實現(xiàn)。但還要考慮傳感器的響應(yīng)、預(yù)處理電路特性和微處理機速度等。一般是計算機發(fā)出啟動信號，啟動 A/D 開始轉(zhuǎn)換，并用狀態(tài)標(biāo)志位來檢測轉(zhuǎn)換的結(jié)束，若轉(zhuǎn)換期 18 間狀態(tài)標(biāo)志位呈現(xiàn)低電平，一 旦轉(zhuǎn)換完成，狀態(tài)標(biāo)志位便呈現(xiàn)高電平，計算機的CPU通過各種方法檢測到這個狀態(tài)位的高電平的出現(xiàn)，并把數(shù)據(jù)取走。首先經(jīng)過預(yù)處理，把傳感器輸出為 0~5V的電壓信號，再經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換為 8 為數(shù)字信號。但要兼顧成本、時間和技術(shù)力量選擇合適的器件。 輸出 =輸入（ 1+12RR ） 輸出 =輸入211RR R? 圖 37 放大與分壓電路 其二是器件的選用。首先要把模擬信號變?yōu)檫m合 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換。 如圖（ b）所示的數(shù)字脈沖列信號，一般是用計數(shù)電路進(jìn)行計數(shù)，然后送入計算機。但對于程序控制器，多半采用觸點輸出形式。的消除抖動電路。 16 (c) 圖 35 如圖 35（ a）為微動開關(guān)與光電開關(guān)等傳感器輸出的數(shù)字開關(guān)量。 接口設(shè)計是應(yīng)考慮以下兩個問題，其一是傳感器的輸出與計算機輸入的匹配。所謂軟件接口就是不管傳感器與微型計算機連接方式如何，要在 CPU 控制下用相應(yīng)程序取自傳感器的數(shù)據(jù)存入計算機，由計算機進(jìn)行處理。 如圖 34 傳感器的接口電路 接口電路就是將傳感器與后續(xù)有關(guān)電路相聯(lián)系，構(gòu)成實用傳感器系統(tǒng)。輸出特性也使得 AD590 易于老化，可以使 CMOS 多路轉(zhuǎn)換器來開關(guān)期間的輸出電流或用邏輯門的輸出作為器件的工作電源來切換。A的電流變化，相等于 1176。用絕緣良好的雙絞線連接 ，可以使器件在距電源 25m 處正常工作。 C），使得 AD590 特別適于工作運動測量。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，便可在輸出端 VT 獲得與絕對溫度成正比的電壓量，即 10 mV/K。 應(yīng)用 電路如圖 34所示。當(dāng)電壓高于 以后，就被認(rèn)為是有人接觸到此傳感器，送到 ADC0809 的信號就會為“ 1”，通過主機發(fā)出報警信號通知用戶，如圖 33所示。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度 (如 CO 濃度達(dá)到 0． 06％ )時， VA 端獲得適當(dāng)?shù)碾妷?(設(shè)為 3 V)。 TGS202 氣體傳感器應(yīng)用電路如圖 32 所示，它能探測 CO2， CO，甲烷、煤氣等多種氣體，他靈敏度高，穩(wěn)定性好，氣體傳感器 TGS202 適合于火災(zāi)中氣體的探測。本系統(tǒng)所用到的是氣體傳感器和溫度傳感器。因此，信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路以及所需電源都應(yīng)作為傳感器組成的一部分 。需要有信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路將其放大或轉(zhuǎn)換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式。 13 傳感器的組成 ： 一般講傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件是指傳感器中能直接感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換 元件指傳感器中能將敏感元件輸出轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號部分。 系統(tǒng) 原理設(shè)計框圖 如圖 12 所示 C23B24A25D017D114D215D38D418D519D620D721A L E22S T A R T6OE9V C C11A IN 026A IN 127A IN 228A IN 31A IN 42A IN 53A IN 64A IN 75C R E F +12V R E F 16CLK10E O C70 8 0 9VSS13U2A D C 08 0 91D32D43D74D85D136D147D178D181Q22Q53Q64Q95Q126Q157Q168Q19V C C20GND10OC1C117 4 L S 3 7 3U37 4L S 3 731 2/3 403 403 403 40D1D2D3D4C 1 +1V+2C 1 3C 2 +4C 2 5V6T 2O U T7R 2 IN8R 2 O U T9T 2I N10T 1I N11R 1 O U T12R 1 IN13T 1O U T14GND15V C C16U4M A X 2 32+ 5V綠燈黃燈紅燈紅燈C11 uFC21 uFC31 uFC?3 0p FC41 uF0 .1 u FC?3 0p F+ 5VP 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R E S E T9P 3. 010P 3. 111P 3. 212P 3. 3 /IN T 113P 3. 414P 3. 515P 3. 6 /W R16P 3. 7 /R D17X T A L 218X T A L 119V S S20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E30E A /V p p31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C408 9 C 5 1U1A T 89 C 5 111 2M H Z+ C?1 0u FR?1 0K+ 5V+ 5VR?R E S 2+ 12 V+ 5V+ 5V 第三章 傳感器電路及接口 傳感器的工作原理及組成 傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。消防指揮中 12 心根據(jù)接收到的火警信息，立即在消防信息數(shù)據(jù)庫中 查詢單位位置、周圍道路、交通、水源情況等基本信息，根據(jù)所獲得的信息迅速確定最佳救火方案，通過網(wǎng)絡(luò)將出警命令直接下達(dá)各消防中隊?，F(xiàn)場火災(zāi)報警器通過對傳感器火情信息的檢測， 通過放大器將信號進(jìn)行放大，然后通過 A/D 轉(zhuǎn)換，將信號送到單片機， 使用智能識別算法實現(xiàn)對火災(zāi)的監(jiān)測。該方案比較使用，技術(shù)也比較成熟，