【正文】 邏輯把 DATA OUT 拉至低電平以確保其余位的值為零。 10 位數(shù)據(jù)通過 DATA OUT 被發(fā)送到主機串行界面。開始 10 個 I/O 時鐘提供采樣模擬輸入的控制時序。串行界面然后把 I/O CLOCK 序列提供給 I/O CLOCK 并從 DATA OUT 接收前次轉(zhuǎn)換結(jié)果 。 1LSB ◆片內(nèi)系統(tǒng)時鐘 ◆引腳兼容 TLC549 和 TLV1549 ◆ COMS 工藝 極限參數(shù) ◆電源電壓范圍： 至 ◆輸入電壓范圍： 至 Vcc+ ◆輸出電壓范圍： 至 Vcc+ ◆正基準電壓： Vcc+ ◆負基準電壓： ◆峰值輸入電流： 20mA ◆峰值總輸入電流： 30mA 工作原理 第三章 硬件設(shè)計 12 在 AD 芯片 CS 引腳 無效 的 情況下， 輸入輸出時鐘 I/O CLOCK 被禁止且 引腳 DATA OUT 呈 高阻狀態(tài)。 ◆ VCC：電源正極。最大輸入電壓的范圍是 REF+電壓和 REF電壓的差值。 ◆ I/O CLOCK：輸入 /輸出時鐘口。 ◆ DATA OUT：當 CS 是高電平時， AD 轉(zhuǎn)換的結(jié)果就為高阻抗，當 CS 為低電平時 ，AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果有效。 ◆ CS：片選引腳。 （ 1）芯片 TLC1549 的介紹 芯片 TLC1549 是 10 位串行 逐次比較型 AD 轉(zhuǎn)換器，本文采用雙列直插式，下面就詳細地介紹此芯片，其管腳圖如圖 331。 圖 322 氣體傳感器實物圖 Figure 321 The physical map of the gas sensor AD 轉(zhuǎn)換模塊 AD 轉(zhuǎn)換模塊是本設(shè)計的一個很重要的部分，它是連接氣體傳感器和單片機微處理器之間的“橋梁”，所以對這部分模塊的熟知具有承上啟下的作用。為了煤氣檢測系統(tǒng)能夠正常使用，最后選擇了現(xiàn)成的氣體傳感器模塊，它集采集信號、調(diào)理和放大信號、傳輸信號等功能于一體。 ⑤ 對液化氣、天然氣、城市煤氣的 靈敏度好?？梢杂蓡坞娫垂╇?，能夠減少溫漂引起的失調(diào)電壓 。其中， UIA 是運算放大器，實現(xiàn)放大信號的功能； C1 是 的電容，起到濾波的作用； Rp 是滑動變阻器，可以調(diào)節(jié)氣體傳感器的靈敏度； LED是上電指示燈。 南京工業(yè)大學學士學位論文 9 條件 VH:177。 2℃； 65%177。 負載電阻 RL 可調(diào) 標準測試條件下氣敏元件特性 加熱電阻 RH 31Ω177。煤氣中含有的主要氣體成分是 CO，所以 MQ2 煙霧傳感網(wǎng)符合設(shè)計的要求。 （ 1）氣體傳感器的選擇 根據(jù)傳感器的靈敏度、使用壽命、穩(wěn)定性等因素，并結(jié)合電子商城氣體傳感器的存貨狀況，本文選擇了 MQ2 煙霧傳感器。它是整個煤氣檢測系統(tǒng)的探測器，所以氣體傳感器的性能好壞及靈敏度等將會影響檢測結(jié)果的準確度。系統(tǒng)設(shè)計整體框圖如圖 312。根據(jù)課題的要求，結(jié)合自身情況，整體設(shè)計采用如圖 311 的設(shè)計方案。氣體傳感器模塊負責感知空氣中有毒氣體，采集數(shù)據(jù)； AD 轉(zhuǎn)換模塊負責將傳感器采集的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號；單片機處理模塊負責處理數(shù)據(jù)，驅(qū)動液晶顯示以及報警器工作。對這些基本知識的了解和掌握，有助于系統(tǒng)設(shè)計的順利完成。 本章 小結(jié) 本章介紹了系統(tǒng)設(shè)計過程中涉及基本的軟件 :硬件電路圖的繪制工具 protel 99 se 和Altium Designer,單片機程序編寫軟件 Keil uVision4 以及程序燒寫軟件 SSTEasyIAP 和BootStrap Loader(BSL)。它由若干個 5X7 或者 5X11 等 點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用 。本文采用 LCD1602 液晶顯示模塊。 液晶顯示模塊以其顯 示信息量大、微功耗、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在小型、便攜、數(shù)字、智能化儀表中得到了廣泛的應用。在選擇氣體傳感器的時候，設(shè)計者一定要綜合以上的參考要素。 氣體傳感器按照不同工作原理可以分成好幾類，包括有：半導體氣體傳感器，電化第二章 相關(guān)軟件和芯片介紹 6 學式氣體傳感器，催化燃燒式氣體傳感器，紅外線氣體傳感器等。它可以仿真 51 系列、 ARM 等單片機，在原理圖的虛擬模型上編程，配合外部電路可以看到運行后的結(jié)果。它拓寬了板級設(shè)計的傳統(tǒng)界面，讓設(shè)計 人員能將 FPGA 和 PCB 設(shè)計集成到一起。設(shè)計者可以更加輕松地進行電路圖設(shè)計，熟悉使用這軟件可使電路設(shè)計質(zhì)量和效率翻倍。 圖 211 單片機與電腦連接示意圖 Figure 211 Diagram of connection of MCU and PC Altium Designer Altium Designer 主要在 Windows XP 系統(tǒng)中運行，它是 Altium 公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。這軟件可以根據(jù)單片機南京工業(yè)大學學士學位論文 5 外部的晶振頻率選擇合適的波特率。 51 單片機程序燒寫軟件 本設(shè)計是將 SST 系列單片 機作為處理器，所以采用 SST 公司提供的 SSTEasyIAP 和BSL(BootStrap Loader)軟件，將程序燒寫到單片機中。 uVision4 版本是本次程序編寫的主要軟件工具。 Keil 軟件包含編譯器、宏匯編和強大的仿真調(diào)試器。 Keil 軟件 Keil C51 是 51 系列 的、 兼容 單片機 C 語言 程序的 軟件開發(fā)系統(tǒng) 。同時， Protel 公司引進先進的技術(shù)，幫助設(shè)計者在設(shè)計過程中運用信號完整性分析功能，是設(shè)計獲得一次性成功。 Protel 99 SE 和之前的老版本一樣，初學者方便易學。 Protel 99 se 采用數(shù)據(jù)庫管理方式 ，同時 Protel 99 se 也有獨特的設(shè)計管理和 團隊合作 技術(shù) ，它是 全方位的印制板設(shè)計系統(tǒng)。下面逐一介紹一些軟件和主要芯片 軟件部分 Protel 軟件 Protel 是 一 個龐大的 EDA(ElectronicDesignAutomation)軟件 ， 也 是完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，它 可以繪制電路的原理圖，進行模數(shù)電 混合信號 的 仿真、 設(shè)計多層印制電路板 （ 其中 包 括 印制電路板 的 自動布線 等 ）、 設(shè)計 可編程邏輯器件 等， 還 具有客戶 /服務器體系結(jié)構(gòu)，同時兼容其他設(shè)計軟件的 文 檔格式 ， 比 如 ORCAD， EXCEL 等 等 ， 它的 多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度 PCB 的 100%布通率。第二章 相關(guān)軟件和芯片介紹 4 第二章 相關(guān)軟件和芯片介紹 對軟件工具的熟悉和運用是完成硬件電路設(shè)計和程序設(shè)計的基礎(chǔ)。在達到預期功能的基礎(chǔ)優(yōu)化升級。 前期查閱大量資料、相關(guān)書籍，對各個模塊進行研究學習，并且熟悉各個模塊的工作原理及其內(nèi)部電路圖；中期制定各模塊件的連接布局，焊電路板以及調(diào)試電路板，保證電路板的可使用性和可靠性。 本 論文 的主要任務 由于條件的限制，本文主要做的是基于 AT89C51 單片機的煤氣檢測報警系統(tǒng)，它是屬于小型的，便于攜帶的檢測裝置。當探測器檢測到現(xiàn)場的燃氣濃度超過標準值是，屏蔽電纜線會將此信號傳送給控制器，此時控制器會發(fā)出聲光警告，同時啟用排風裝置或者關(guān)閉燃氣閥門從而切斷氣源，確保人員等安全。 控制器與探測器相結(jié)合使用，可以長期監(jiān)控防爆現(xiàn)場的有毒氣體的濃度。 檢漏儀的體積比較小，方便，所以可以隨身攜帶或者手持，主要應用在檢查燃氣的密封性以及定期的檢查。 (2)工業(yè)用可燃性氣體報警器及有毒有害氣體報警器只是檢測探頭有差異，在原理和應用中都差不多。 (1)民用可燃氣體報警器即為居民家用的燃氣報警器 ,一般安放在廚房（或使用燃氣熱水器的洗澡間），遇到燃氣 泄漏的時候，報警器會發(fā)出聲光報警，有的同時還會有有關(guān)濃度的數(shù)字顯示，同時驅(qū)動外部設(shè)備，可以提醒用戶燃氣泄漏。近年來，在氣體選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上也有較大的進步。但目前，我國已經(jīng)達到生產(chǎn)型號多樣、品種較齊全，應用范圍也由單一的煉油系統(tǒng)擴展到幾乎所有危險作業(yè)環(huán)境的各種類型報警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷地增加。 氣體報警器技術(shù)在國外已經(jīng)相當成熟，應用面也相當?shù)膹V泛，幾乎每個家庭度裝有至少一個這樣的報警器。 生 產(chǎn)量超過20 萬支的廠家 主要 有 5 家， 分別是 黑龍江敏感集團、太原電子廠、云南春光器材廠、天津費加羅公司（合資）、北京電子管廠（特種電器廠），其中 的 前四家 公司 都 已經(jīng) 超過 了 100萬支， 根 據(jù)行業(yè)協(xié)會 的 統(tǒng)計， 1998 年全國 的 氣敏元件 的 總產(chǎn)量 已經(jīng) 超過 了 600 萬支 總的看來，我國氣敏元件傳感器 和它的 應用技術(shù)有了 很快地 進展， 但 是 與國外 發(fā)達的先進水平仍有 很 大的差距，主要 是在 產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化 和 應用等方面的，與日本 相比就 要落后 好幾 年。 （ 2）工藝方面 已經(jīng) 引入了表面摻雜、表面覆膜 和 制作表面催化反應層 以及 修隔離層等工藝，使燒結(jié)型元件由廣譜性發(fā)展成 為 選擇性；結(jié)構(gòu)方面 已經(jīng) 研制了補償復合結(jié)構(gòu)、組合差動結(jié)構(gòu)以及集成化陣列結(jié)構(gòu) 等 ； 在 氣敏材料方面 ， Sn 和 材料 已經(jīng) 用于批量生產(chǎn)，最 新研 制 開發(fā)的 氣敏材料 、 石英晶體和有機半導體等也開始用于氣敏材料 的生產(chǎn) （ 3）低功耗 的 氣敏元件從產(chǎn)品研究進入 了 中試 階段。 國內(nèi) 研發(fā)現(xiàn)狀 氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器 在被 國家列為重點支持發(fā)展的情況下，國內(nèi)的發(fā)展已經(jīng) 有 了 一定基礎(chǔ)。二是增 加傳感器的 可靠性，實現(xiàn) 元器件 和應用電路集成化，多功能化，發(fā)展 MEMS 技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場適用的變送器和智能型傳感器。 目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢集中表現(xiàn)為：一是提高 其 靈敏度和工作性能， 增加使用壽命， 降低功耗和 生產(chǎn) 成本，縮小尺寸，簡化電路， 和 應用整機 相互 結(jié)合，這是氣體傳感器 技術(shù)始終想達到的 目標。 氣敏傳感器的現(xiàn)狀 國 外研發(fā)狀況 國外氣體傳感器發(fā)展 速度 很快，一方面是 因為 人們 的 安全意識 很強 ， 同時他們 對環(huán)境的 安全性和生活 的 舒適性要求 很 高；另一方面是由于傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的有效 推動。論文采用 AT89C51 單片機和 10 位 TLC1549AD 轉(zhuǎn)換芯片對氣體濃度模擬量信號進行采集和處理，通過單片機程序的分析、處理、比較，驅(qū)動液晶顯示模塊和蜂鳴器報警模塊工作實現(xiàn)了煤氣泄露的檢測系統(tǒng)。 用于煤氣檢測的氣敏感測器能將煤氣的濃度情況轉(zhuǎn)換為電信號（電流或電壓），根據(jù)這些電信號的強弱大小就可以獲得空氣中煤氣濃度存在情況信息，并通過交互界面與單片機組成檢測并對煤氣濃度進行報警的系統(tǒng)。煤氣（主要成分 CO）的泄漏會造成嚴重的環(huán)境污染，并可能誘發(fā)爆炸甚至是人中毒死亡等事故。這些 氣體物質(zhì)中有些是易燃易爆的，有些是會引起人們窒息、中毒的、甚至是死亡。TLC1549。 Abstract With the advancement of electronic technology and the development of society, people are increasingly demanding high quality of life. Natural gas and coal gas have entered peoples’ lives. There is also some potentially danger in practice, though it brings convenience to people. Every year the accident caused by the leak of the gas in China can not be ignored, so the detection and control of toxic gases is being more and more important. Currently, there have been a lot of gas alarm equipments, most of these products is made for the leak’s alarm of gas, and they are mainly for family. The detection of gas leak is generally used in gas stations, families of gas consuming, pipeline transport of oil and gas, the factory of petroleum refining, and so on. It checks or detects mainly the gas such as CH4,CO and so on. The system of gas leak detection is posed by sensor groups, A/D converter, proces