【正文】 CM 將各自所寄存的上一階段結(jié)果送入運(yùn)放 MAIN,NULL 的調(diào)零端 .這使得圖 所示電路長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 電子信息系 10 幾乎不存在失調(diào)和漂移 .可見 ICL7650 是一種高增益、高共模抑制比和具有雙端輸入功能的運(yùn)算放大器 . 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇 的介紹 本設(shè)計(jì)共有 16路漏點(diǎn)信號(hào)，為滿足要求需采用 CD4051 為擴(kuò)展電路組成數(shù)據(jù)采集電路。低位開關(guān)片內(nèi)的譯碼信號(hào)，高位經(jīng)譯碼器 74LS138 作為開關(guān)選通信號(hào)。 [4] 表 21 CD4051通道 地址鎖存器 74LS373 地址鎖存器 74LS373 是一種三態(tài)門的 8D鎖存器，其引腳如圖 所示。 Q7— Q0： 8位數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)存到鎖存器中。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，三態(tài)門打開，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。 74LS373功能表見表 22所示。 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)。 AT89C51 單片機(jī)的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)是內(nèi)部含有可編程 Flash 存儲(chǔ) 器，用戶可以很方便地進(jìn)行程序的擦寫操作，在嵌入式控制領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用。 OE LE D Q L L L H H H L X H L X X H L QD HZ D 0D 5D 4D 3D 2D 1D 7D 6Q 1Q 0Q 3Q 2Q 4Q 7Q 6Q 5LEOEP 0 . 0P 0 . 5P 0 . 7P 0 . 2P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 6P 0 . 1ALEA 3A 6A 7A 5A 4A 2A 1A 0長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 電子信息系 12 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 本次設(shè)計(jì)中采用逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 AD574A。它的轉(zhuǎn)換速度最大為 35us，轉(zhuǎn)換精度≤ %，是目前我國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用最廣泛、價(jià)格適中的 A/D 轉(zhuǎn)換器。由于 AD574A片內(nèi)包含高精度的參考電壓源和時(shí)鐘電路，這使它不在需要任何外部電路和時(shí)鐘信號(hào)的情況下完成一切 A/D 轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用非常方便。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。 單頻音報(bào)警接口方案 實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡(jiǎn)單，其發(fā)音元件可采用壓電蜂鳴器，這種蜂鳴器只需在其兩引線上加 3~5V的直流電壓，就能產(chǎn)生 3KHZ左右的蜂鳴震蕩音響，比電研式蜂鳴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗電少，且更適合于在單片機(jī)系統(tǒng)之中應(yīng)用。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 電子信息系 13 壓 電 式蜂 鳴 器1M C S 5 1P 1 . 7+ 5 V壓 電 式蜂 鳴 器M C S 5 1P 1 . 73 . 3 千 歐5 . 6 千 歐+ 5 V 蜂鳴報(bào)警器圖 選用價(jià)格便宜的蜂鳴報(bào)警器，可以節(jié)省資源。由于這是一種常用的存儲(chǔ)器地址分配的方法，它能有效地利用存儲(chǔ)器的空間，適用于大容量的多芯片的存儲(chǔ)器擴(kuò)展。最常用的譯碼芯片是 74LS138 （ 38 譯碼器）；由于使用靈活，完全可根據(jù)設(shè)計(jì)者的要求來組合譯碼，產(chǎn)生片選信號(hào)。因?yàn)樵趯?shí)際氣體巡檢系統(tǒng)中，僅靠片內(nèi)的 RAM 往往不夠用，必須擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 所擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間地址，由 P2 口提供高 8 位的地址， P0口分時(shí)提供低8 位地址和用作 8 位的雙向數(shù)據(jù)總線，片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 的讀和寫有 AT89C51 的長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 電子信息系 14 （ ）和（ ）信號(hào)控制，而片外程序存儲(chǔ)器 EPROM 的輸出允許端，由讀選通信號(hào)控制，盡管與 EPROM 共處同一個(gè)地址空間，但由于控制信號(hào)不同，不會(huì)發(fā)生總線沖突。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 電子信息系 15 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 氣敏傳感器 氣敏傳感器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)氣體的機(jī)理有多種。利用氣體成分的反應(yīng)性如催化燃燒式可燃性氣體傳感器利用可燃性氣體在元件表面催化燃燒是因升 溫而引起的鉑絲電阻變化，測(cè)出可燃性氣體的濃度，利用待測(cè)氣體對(duì)固體的分配平衡，如半導(dǎo)體氧敏元件和體電導(dǎo)體半導(dǎo)體可燃性氣敏元件，屬于這類的有 TiO、 CoO 等，可用于氧氣、煤氣、液化氣、酒精等的檢測(cè)；還可利用氣體成分的選擇性透過，如固體電解氧敏元件，當(dāng)元件兩側(cè)的氧濃度不同時(shí)，形成濃差電池電動(dòng)勢(shì)也不同，這就是可用來檢測(cè)氧濃度的變化，這類有 ZrO2CaO、 ZrO2Y2O ZrO2MgO、 TrO2Y2O3 等。除半導(dǎo) 體表面吸附氣體發(fā)生電子傳遞的表面型氣敏半導(dǎo)體外，還發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體吸附氣體后與體內(nèi)發(fā)生電子傳遞的體電導(dǎo)氣敏半導(dǎo)體和氣體分子在金屬半導(dǎo)體接觸面上產(chǎn)生電子傳遞的結(jié)型氣敏半導(dǎo)體。 QMN10 型氣敏元件是以金屬氧化物 SnO2 為主體材料的 N型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸還原性氣體時(shí)，其電導(dǎo)率隨氣體濃度的增加而迅速升高。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 電子信息系 16 表 32 QMN10型氣敏傳感器的參數(shù) 型號(hào) 標(biāo)定氣體中電壓 響應(yīng)時(shí)間t1 恢復(fù)時(shí)間t2 最佳工作條件 允許工作條件 測(cè)量回路電壓Uc 加熱電壓Uf 負(fù)載電阻RL 測(cè)量回路電壓Uc 加熱電壓Uf 負(fù)載電阻 RL QMN10 ≥ 2V ≤10s ≤30s 10V 5V 2kΩ 515V kΩ 測(cè)試 條件 %丁烷 清凈空氣 清潔空氣中電阻（ Ra） ≤ 2021kΩ U0=10V Uf=5V RL=2 kΩ 檢測(cè)范圍 50020210ppm 元件工耗 ≤ 靈敏度（ S=Ra/Rdg） ≥ 4 QMN10 氣敏傳感器，以電壓采樣方式，原理如圖 。 [11] CV DR LR XV 1V H 圖 氣敏傳感器原理如圖 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 電子信息系 17 1131211109876543219181716151420 2129282726252423223433323130383736354039P 1 . 0P 1 . 0P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 7P 1 . 6P 3 . 1P 3 . 7P 3 . 6P 3 . 5P 3 . 4P 3 . 3P 3 . 2P 3 . 0XTALC 1XTAL 2GNDP 2 . 0 （ A 8 ）P 2 . 5 （ A 13 ）P 2 . 4 （ A 12 ）P 2 . 3 （ A 11 ）P 2 . 2 （ A 10 ）P 2 . 1 （ A 9 ）P 2 . 7 （ A 15 ）P 2 . 6 （ A 14 ）PS E NALE / P R O GEA / VPPP 0 . 7 （ AD 7 ）P 0 . 2 （ AD 2 ）P 0 . 3 （ AD 3 ）P 0 . 4 （ AD 4 ）P 0 . 5 （ AD 5 ）P 0 . 6 （ AD 6 ）P 0 . 1 （ AD 1 ）P 0 . 0 （ AD 0 ）VCCRDWRTXDRXD0IN T1INT AT89C51 簡(jiǎn)介 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)。 AT89C51 主要特性 : 圖 AT89C5引腳圖 主要性能參數(shù)： 4K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 電子信息系 18 全靜態(tài)操作： 0Hz—— 24MHz 128*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 2個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 可編程串行 UART 通道 空閑方式停止 CPU 的工作，但允許RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。但振蕩器停止工作并禁止其它所有不見工作 直到下一個(gè)硬件復(fù)位。這 40 條引腳可分為 I/O 端口線、電源線、控制線、外接晶體線四部分。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 電子信息系 19 圖 AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)結(jié)構(gòu) AT89C51 系列單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上基本相同，只是在個(gè)別模塊和功能上有些區(qū)別。它包含了作為微型計(jì)算機(jī)所必需的基本功能部件，各功能部件通過片內(nèi)單一總線連成一個(gè)整 體，集成在一塊芯片上。 CPU 是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，是一個(gè) 8 位二進(jìn)制數(shù)的中央處理單元，主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器陣列構(gòu)成。運(yùn)算器主要由算術(shù)邏輯單元（ ALU）、累加器（ ACC）、暫存寄存器（ TMPTMP2）和狀態(tài)寄存器（ PSW）組成。它不僅可以對(duì) 8 位二進(jìn)制變量進(jìn)行與、或、非、異或等邏輯運(yùn)算，加、減、乘、除的四則運(yùn)算，還具有運(yùn)算結(jié)果判斷、數(shù)據(jù)傳送、程序轉(zhuǎn)移等功能。 （ 2）累加器（ ACC）：用來存放參與算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的一個(gè)操作數(shù)或運(yùn)算的結(jié)果。 （ 4）狀態(tài)寄存器（ PSW）： PSW 是一個(gè) 8 位標(biāo)志寄存器，用來存放 ALU 操作 結(jié)果的有關(guān)狀態(tài)。 表 33 PSW各位定義表 位編號(hào) PSW7 PSW6 PSW5 PSW4 PSW3 PSW2 PSW1 PSW0 位定義 CY AC F0 RS1 RS0 OV — P 位地址 D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H ①進(jìn)位標(biāo)志符 CY：表示累加器 A 在加減運(yùn)算過程中其最高位 A7有無進(jìn)位或借位。 CPU 在進(jìn) 行移位操作時(shí)也會(huì)影響這個(gè)標(biāo)志位。若有則 AC=1，若沒有則 AC=0。 ④寄存器選擇位 RS RS0： AT89C51 共有四組，每組八個(gè)工作寄存器 R0~ R7。但每組工作寄存器在內(nèi)部 RAM 中的物理地址不同。RS RS0 狀態(tài)與工作寄存器 R0~R7 的 物理地址關(guān)系如表 34所示。故 R0~R7 對(duì)應(yīng)的是 0 組的物理地址 00~07H。 ⑤溢出標(biāo)志位 OV：當(dāng)執(zhí)行算術(shù)指令時(shí)，由硬件自動(dòng)置位或清零，表示累加器 A的溢出狀態(tài)。 2．控制器 控制器是單片機(jī)內(nèi)部按一定時(shí)序協(xié)調(diào)工作的控制核心，是分析和執(zhí)行指令的部件。 程序計(jì)數(shù)器 PC 是專門用于存放現(xiàn)行指令的 16 位地址的。每取出現(xiàn)行指令的一個(gè)字節(jié)后， PC 就自動(dòng)加 1，即（ PC） +1→ PC，指向下一個(gè)要讀取字節(jié)的地址。所以，需要執(zhí)行程序的機(jī)器碼，必須在程序執(zhí)行前預(yù)先一條條地按順序放到程序存儲(chǔ)器 ROM 中，并使 PC 中的初始地址為程序第一條指令的內(nèi)存地址。 指令譯碼器 ID 是用于分析指令操作的部件，指令操作碼經(jīng)譯碼后產(chǎn)生相應(yīng)于某一特定操作的信號(hào)?？刂七壿嫺鶕?jù)指令譯碼器產(chǎn)生的操作信號(hào)，按一定時(shí)間順序發(fā)出一系列節(jié)拍脈沖控制信號(hào)來完成指令所規(guī)定的全部操作。 通用寄存器組用來存放過渡性的數(shù)據(jù)和地址，提高 CPU 的運(yùn)行速度。例如前面介紹的 PC、 PSW、累加器 A 等。 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部有 128 個(gè)字節(jié)的 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 4KB 的內(nèi)存程序存儲(chǔ)器（ Flash），當(dāng)不夠使用時(shí)，可分別擴(kuò)展為 64KB 外部 RAM 存儲(chǔ)器和 64KB 外部程序存儲(chǔ)器。這種結(jié)構(gòu)的單片機(jī)稱為哈佛型結(jié)構(gòu)單片機(jī)。 數(shù)據(jù)程序存儲(chǔ)器是既可讀有可寫的，用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)暫存及數(shù)據(jù)緩沖等。單片機(jī)的 I/O 端口分為并行 I/O 端口和串行 I/O 端口，它們的結(jié)構(gòu)和作用并不相同。也可以按位操作進(jìn)行輸入或輸出信息。因此，CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出時(shí)可以將數(shù)據(jù)鎖存，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入時(shí)可以得到緩沖。但當(dāng) AT89C51 擴(kuò)展擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器或使用外部中斷、外部計(jì)數(shù)等