【正文】 線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個(gè)八位I/O控制，形成段碼線的多路復(fù)用，各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時(shí)選通。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極或共陽(yáng)極連接在一起并接地；每位的段碼線分別于一個(gè)八位的鎖存器輸出相連。：顯示程序流程圖如圖53：選通個(gè)位，關(guān)閉十位，關(guān)閉百位送個(gè)位段碼調(diào)用延時(shí)選通十位，關(guān)閉個(gè)位，關(guān)閉百位送十位段碼調(diào)用延時(shí)選通百位，關(guān)閉個(gè)位，關(guān)閉十位送百位段碼調(diào)用延時(shí)中斷返回 圖53 顯示程序流程圖本設(shè)計(jì)中選用LED數(shù)碼管作為顯示部分。本設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換采用中斷方式編程，因?yàn)橹袛喾绞叫矢?，占用單片機(jī)資源較少。中斷控制方式是在啟動(dòng)信號(hào)送到ADC之后，單片機(jī)執(zhí)行別的程序。用單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，可采用查詢和中斷兩種方式。在程序中當(dāng)執(zhí)行MOVX DPTR,A時(shí)單片機(jī)的WR低電平信號(hào)有效，從而產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，給ADC0809的START引腳送入脈沖，開始對(duì)選中通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（3）單片機(jī)在處理完報(bào)警險(xiǎn)情后，會(huì)啟動(dòng)串行通信電路，將報(bào)警信息上傳給小區(qū)控制中心。單片機(jī)收到此信號(hào)后，會(huì)使顯示電路工作，進(jìn)而完成漏氣顯示報(bào)警的任務(wù)。燃?xì)庑孤栋l(fā)生時(shí)，檢測(cè)電路將輸出信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，從而進(jìn)入中斷系統(tǒng)。本次軟件設(shè)計(jì)的核心思想是應(yīng)用中斷方式進(jìn)行編程。 軟件方案的控制綜述作為家用語(yǔ)音燃?xì)鈭?bào)警系統(tǒng)，主要完成燃?xì)庑孤稒z測(cè)，險(xiǎn)情報(bào)警，自動(dòng)切斷燃?xì)忾y門和信息上傳物業(yè)小區(qū)控制中心等任務(wù)。匯編語(yǔ)言是面向機(jī)器的語(yǔ)言。 5 總體方案的軟件描述及其程序設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)僅僅依靠硬件的構(gòu)成是不夠的，軟件在自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有的是主導(dǎo)地位，完整高質(zhì)量的控制系統(tǒng)需要軟硬件的結(jié)合才可以，他們的搭配就像是一輛極品的賽車需要一位優(yōu)秀的車手來駕駛才完美。另外，系統(tǒng)還受到各種外部電磁噪聲的干擾，設(shè)計(jì)上，把探測(cè)器與控制器之間的信號(hào)線用屏蔽電纜連接。但環(huán)境溫度、濕度對(duì)傳感器有一定的影響。 (4)環(huán)境、外部噪聲引起的誤差 環(huán)境因素包括環(huán)境溫度、濕度、空氣中的塵埃等。本系統(tǒng)選用ACDC電源模塊，將220V市電轉(zhuǎn)化為5V直流電壓，分別給模擬電路和數(shù)字電路供電。另外所選的阻容器件都是經(jīng)過精確測(cè)量后再焊接上去的，并經(jīng)過仔細(xì)調(diào)試以獲得最佳性能。運(yùn)放誤差是造成前置放大誤差的主要原因，運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓，輸入失調(diào)電流是影響電路精度的重要因素。在元器件方面硬存在一定誤差，誤差主要來自以下四個(gè)方面： (1)傳感器非線性誤差 本系統(tǒng)選用TGS813型半導(dǎo)體氣體傳感器，氣體濃度與輸出電壓存在一定的非線性，使用折線插值方法進(jìn)行線性化處理。對(duì)于穩(wěn)壓管的選取，用78系列組成的穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路。在經(jīng)過濾波電容濾波之后，接到三端穩(wěn)壓管7808上，輸出即為穩(wěn)定的8伏直流電壓。輸出8伏電源電路，采用AC220伏/AC12伏的降壓變壓器得到一個(gè)交流12伏電壓。串行通訊電路如圖48：圖48 串行通訊：該設(shè)計(jì)的電源電路主要包括兩個(gè)部分：電源變壓器和三端穩(wěn)壓管的選擇。連接至A引腳的上拉電阻R2連接至B引腳的下拉電阻R28用于保證未連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)的SP485R芯片處于空閑狀態(tài)，以提高這個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)的工作可靠性。接收器同樣有一個(gè)使能管腳，RE低電平時(shí)可以令接收器使能。發(fā)送器有一個(gè)使能管腳，當(dāng)DE為低電平時(shí)輸出成三態(tài)。輸出電壓范圍從0伏到VCC。本串行電路采用SP485R作為485總線的收發(fā)器。RS485標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定了平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器的電特性，而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應(yīng)用層通訊協(xié)議。RS485是電子工業(yè)協(xié)會(huì)于1983年制定并發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)通訊工業(yè)協(xié)會(huì)修訂后命名為TIA/EIA485A，習(xí)慣的稱之為RS485標(biāo)準(zhǔn)。此部分電路與單片機(jī)P2口相連，只要對(duì)此端口進(jìn)行控制，即可完成光報(bào)警和自動(dòng)切斷燃?xì)忾y門的任務(wù)。只要對(duì)這兩個(gè)端口進(jìn)行控制，即可完成單片機(jī)對(duì)語(yǔ)音電路的操控。如果有待機(jī)時(shí)按住A2則開始放音，放音直到錄音的尾聲或中途放開A2鍵。A3（PLAYL）為放音鍵，按一下它就可以播放錄音，當(dāng)放音達(dá)到錄音的尾聲時(shí)或中途按下了A2停止鍵則停止放音。這個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)LED指示燈、三個(gè)微動(dòng)開關(guān)，可以對(duì)芯片的錄音、播放、停止進(jìn)行控制。三極管用來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，它們的基極也與單片機(jī)P1口相連。CD4511的4位數(shù)據(jù)輸入端與51單片機(jī)的P1口低4位相連，8位數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)碼管相連。由于ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)要求最高不能超過640kHZ，所以51單片機(jī)ALE端通過74LS74 D觸發(fā)器二分頻后連接到ADC0809的CLOCK時(shí)鐘端（51單片機(jī)利用6MHZ晶振，經(jīng)D觸發(fā)器輸出的時(shí)鐘頻率為500KHZ），就能夠滿足ADC0809的正常工作。OE為1時(shí)，選通三態(tài)門使輸出鎖存器中的轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線。將ADC0809的8位數(shù)據(jù)輸出線與51單片機(jī)P0數(shù)據(jù)口相連。檢測(cè)電路中傳感器的檢測(cè)電壓，一路已進(jìn)入LM311電壓比較器，而另一路連接ADC0809的IN0端。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。ADC0809首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。由于傳感器上電時(shí)有一調(diào)整期，在此期間有可能導(dǎo)致電路誤動(dòng)作，所以在傳感器電路中還需要加入電容防止電壓突變?？扇夹詺怏w與傳感器相接觸并且濃度超標(biāo)時(shí)，檢測(cè)電路的輸出電壓將會(huì)超過設(shè)定的基準(zhǔn)電壓，此信號(hào)經(jīng)LM311電壓比較器的同相端輸出高電平。其整體框圖如圖41：傳感器語(yǔ)音報(bào)警A\D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘電路檢測(cè)電路光報(bào)警51單片機(jī)顯示報(bào)警輸出控制串行通行復(fù)位電路系統(tǒng)電源電路41 系統(tǒng)整體框圖 核心主控芯片的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制中樞由AT89C51來實(shí)現(xiàn)，其最小構(gòu)成系統(tǒng)如圖42：圖42 單片機(jī)最小系統(tǒng) 漏氣檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)檢測(cè)電路由8伏電源供電，由于傳感器加熱電路需要5伏電壓才能正常工作，所以在傳感器的加熱電路上串聯(lián)一個(gè)電阻使加熱電路能夠得到5伏的正常工作電壓。在單片機(jī)完成這些的工作中，尤其是信號(hào)處理中，比較濃度值后送入顯示的軟件實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，要求單片機(jī)具備較快的運(yùn)算速度，使檢測(cè)人員能夠較準(zhǔn)確地觀測(cè)到氣體濃度，并根據(jù)情況做進(jìn)行相應(yīng)處理。4 總體方案的硬件描述及優(yōu)化設(shè)計(jì) 硬件電路的構(gòu)成及設(shè)計(jì)在報(bào)警器的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是其核心部件。圖32 上電與按鈕復(fù)位電路 小結(jié)本章主要介紹了本課題所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的核心器件——單片機(jī)AT89C51。（3）“看門狗”復(fù)位方式AT89C51單片機(jī)定時(shí)向單穩(wěn)電路保持暫態(tài)。將一個(gè)按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電自動(dòng)復(fù)位電路，按一下開關(guān)就會(huì)在RST端出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平，使單片機(jī)復(fù)位。在加電瞬間，RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平保持時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可以使AT89C51有效復(fù)位。（1）上電自動(dòng)復(fù)位方式對(duì)于AT89C51單片機(jī)，只要在RST復(fù)位端接一個(gè)電容至Vss即可。此外，在系統(tǒng)工作異常等特殊情況下，也可以人為地使系統(tǒng)復(fù)位或通過“看門狗”是系統(tǒng)復(fù)位。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 單片機(jī)AT89C51振蕩器特性 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)TTL門電流。Vcc：供電電壓，接+5V電源。 單片機(jī)AT89C51管腳說明 AT89C51單片機(jī)采用40引腳雙列直插封裝（DIP）形式。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。3 核心控制芯片簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 (7)自動(dòng)控制相關(guān)安全裝置的擴(kuò)展功能 留有繼電器接口，可以帶動(dòng)排風(fēng)扇或大功率蜂鳴器，也可以控制管道電子閥門，可在報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)安全裝置。 (5)看門狗自檢單片機(jī)狀態(tài)功能 調(diào)用單片機(jī)中的看門狗程序，定時(shí)檢查單片機(jī)工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)單片機(jī)出現(xiàn)死循環(huán)狀態(tài)，立即復(fù)位，保證報(bào)警器工作正常。因?yàn)槿藢?duì)變化的信號(hào)更為敏 感，所以變化的聲音及燈光更容易引起用戶的注意。 (2)氣體濃度顯示通過液晶屏顯示可燃?xì)怏w的濃度值，并且可以切換到設(shè)置狀態(tài)，通過鍵盤設(shè)置或者更改報(bào)警限值，以便于用戶或檢測(cè)人員隨時(shí)觀測(cè)氣體濃度及更改報(bào)警限。，保證處理后空氣中燃?xì)鉂舛冗_(dá)到國(guó)家有關(guān)規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)。，要求在20—60度時(shí)可正常工作?；趦煞N模塊的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用市場(chǎng)，和成本性價(jià)的比較，本設(shè)計(jì)最終選擇方案二，基于單片機(jī)語(yǔ)音燃?xì)鈭?bào)警器的方案。該模塊具有設(shè)計(jì)靈活，外圍擴(kuò)展功能相對(duì)強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，但目前多用于微型控制方面，且價(jià)格相對(duì)較貴，應(yīng)用市場(chǎng)有待拓展。傳感器對(duì)可燃?xì)怏w濃度信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并且轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，然后與設(shè)定的電壓信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)氣體濃度超過設(shè)定值時(shí)，經(jīng)單片機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音聲光報(bào)警，并斷開燃?xì)忾y門，通過顯示電路，顯示漏氣濃度，上傳漏氣情況。傳感器放大器串口A/D晶振顯示聲光其它RCM5700圖21 基于MINI CORE的實(shí)現(xiàn) 基于單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案基于AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的燃?xì)鈭?bào)警的具體方案如圖22所示。該方案主要包括了可燃?xì)怏w傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤控制電路、Rabbit RCM5700模塊電路、語(yǔ)音報(bào)警電路、光報(bào)警電路及LED顯示電路等。并最終選擇其中一種方案進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。以上是根據(jù)報(bào)警器應(yīng)具備的功