【正文】 示，該設(shè)計(jì)是由89s52單片機(jī)主要控制單元晃陽：單片機(jī)MCS51原理及應(yīng)用開發(fā)教程 [M],：376385。顯示和鍵盤是由HD7279A控制的，數(shù)據(jù)采集是由TLC2543進(jìn)行。主機(jī)單元主要由89s52單片機(jī)與X5045看門狗定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS12887和7805電源電路組成。主機(jī)模塊是由主控芯片AT89s5X504DS12887芯片和電源電路構(gòu)成。電源電路提供+5v的穩(wěn)定電源；X5045防止系統(tǒng)死機(jī)，保證程序正常運(yùn)行，內(nèi)部的EEPROM有掉電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，用于保存各采集通道的報(bào)警上限；DS12887存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)刻之前發(fā)生的10個(gè)歷史報(bào)警記錄，包括報(bào)警的發(fā)生通道、性質(zhì)和發(fā)生時(shí)間，可以對時(shí)、分、秒、年、月、日進(jìn)行準(zhǔn)備計(jì)時(shí)，具有掉電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，以邊日后實(shí)現(xiàn)可燃性氣體的報(bào)警監(jiān)督功能。圖31主機(jī)模塊總連接圖本設(shè)計(jì)中的主芯片采用美國ATMEL公司的。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳,8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）,32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷,2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,看門狗（WDT）電路,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器，主要功能表特性見表31?？臻e模式下,CPU暫停工作,而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器,串行口, 外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。表31 主要功能表特性：兼容MCS51指令系統(tǒng)8k可反復(fù)擦寫(1000次）ISP Flash ROM32個(gè)雙向I/O口3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率033MHz全雙工UART串行中斷口線256x8bit內(nèi)部RAM2個(gè)外部中斷源低功耗空閑和省電模式中斷喚醒省電模式3級(jí)加密位看門狗（WDT）電路軟件設(shè)置空閑和省電功能靈活的ISP字節(jié)和分頁編程雙數(shù)據(jù)寄存器指針圖32 89s52各個(gè)引腳在本設(shè)計(jì)中，P0作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS12887的數(shù)據(jù)傳送總線；，ALEP接口用來鎖存外接存儲(chǔ)器的地址， RD和WR接口分別接實(shí)時(shí)時(shí)鐘的RD和WR，用來讀控制和寫控制外部存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，RESET接X5045的RS接口受其看門狗監(jiān)督，；。其最簡單的連接圖如圖33。其管腳名稱及其分部如圖34所示。其DS12887芯片地址分部如圖35所示。所有字節(jié)都可以在除以下的情況直接讀寫，除了寄存器C、D和寄存器第7與秒字節(jié)的高位為只讀 DS12887 數(shù)據(jù)手冊 [OL]，DALLAS公司出品。因?yàn)橐婕暗酵獠看鎯?chǔ)設(shè)備的寫入和讀取，所以DS12887的RD和WR兩個(gè)引腳，直接接89S52的RD和WR兩個(gè)引腳，可以實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)的通信控制。要使得DS12887可以正常的工作，就必須使得RESET置于低電位200ms以上，所以在VCC之間連接一個(gè)電阻并在GND之間連接一個(gè)電容，這樣就可以使得充電時(shí)間保持有200MS以上的低電位，并且正常工作接上電源VCC。圖36就是本設(shè)計(jì)中的電路連接實(shí)際情況。這種組合設(shè)計(jì)減少了電路對電路板空間的需求。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時(shí)間時(shí)，電路中的看門狗將通過RESET信號(hào)向CPU 作出反應(yīng)。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時(shí)，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。可以存放512個(gè)字節(jié)，可擦寫100萬次以上并且存儲(chǔ)100年。 圖37 X5045引腳X5045的管腳排列如圖37 所示，它共有8個(gè)引腳，各引腳的功能如下： CS ：電路選擇端，低電平有效SO ：串行數(shù)據(jù)輸出端；SI ：串行數(shù)據(jù)輸入端； SCK：串行時(shí)鐘輸入端； WP ：寫保護(hù)輸入端，低電平有效； RESET ：復(fù)位輸出端； VCC ：電源端；VSS ：接地端。而WP和Vcc是直接接電源，RS上拉10k電阻接電源，并且接上89S52的RESET引腳，用作控制單片機(jī)復(fù)位信號(hào)使用，并且上電復(fù)位。圖38 設(shè)計(jì)中X5045的連接 電源電路電源采用直流電源變壓器輸出12V的電壓，其電源連接電路如圖39所示，并由去耦電容、開關(guān)、7085穩(wěn)壓器及電源指示燈組成。電路安全穩(wěn)定可靠，測試電壓為+5V，并且在12V和5V電路中引線排針，以供日后使用?？梢詫?shí)現(xiàn)89S52單片機(jī)的對傳感器信號(hào)進(jìn)行采集計(jì)算比較，并產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警措施。并且自行進(jìn)行DIY的ISP程序加載模塊，可以對程序進(jìn)行燒寫。它除具有高速的轉(zhuǎn)換器和通用的控制能力外，還具有通用靈活的串行接口(SPI)。TLC2543是l2位開關(guān)電容逐次逼近型ADC 每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端：片選(CS)、輸入/輸出時(shí)鐘(I/O CLK)及地址數(shù)據(jù)輸入端(DATA INPUT)。通過編程器件的DATA INPUT管腳串行輸入的8位通道/方式控制字節(jié)的高4位(MSBs)，可選擇11個(gè)模擬輸入通道中的任一個(gè)。通道／方式控制字節(jié)的低四位(LSBs)用于選擇輸出數(shù)據(jù)的長度(12或16位)、輸出數(shù)據(jù)的順序(以MSB開始或LSB開始)和是否需要單極性(二進(jìn)制)或雙極性(二進(jìn)制補(bǔ)碼)格式。TLC2543引腳介紹如圖310所示。TLC2543的工作過程分為兩個(gè)周期與接口時(shí)序，分別為I/O周期、轉(zhuǎn)換周期和接口時(shí)序。器件進(jìn)入I/O周期后同時(shí)進(jìn)行兩種操作。其中前4位為模擬通道地址,控制14通道模擬多路器從11個(gè)模擬輸入和三個(gè)內(nèi)部測電壓中選通一路送到采樣保持電路,該電路從第4個(gè)I/O CLOCK脈沖的下降沿開始對所選信號(hào)進(jìn)行采樣,直到最后一個(gè)I/O CLOCK脈沖的下降沿。當(dāng)工作于12或16位時(shí),在前8個(gè)時(shí)鐘脈沖之后,DATA INPUT無效。當(dāng)CS保持為低時(shí),第一個(gè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)在EOC的上升沿。這個(gè)數(shù)據(jù)串是前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果,在第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)位之后的每個(gè)后續(xù)位均由后續(xù)的I/O時(shí)鐘下降沿輸出。轉(zhuǎn)換完成后EOC變高,轉(zhuǎn)換結(jié)果鎖存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中,待下一個(gè)I/O周期輸出。c)接口時(shí)序可以用四種傳輸方法使TLC2543得到全12位分辯率,每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用12或16個(gè)時(shí)鐘周期。根據(jù)芯片的規(guī)范和要求。Vcc借+5v電源，GND接地，各路模擬接通道接數(shù)據(jù)處理后的信號(hào)。當(dāng)使用TLC2543這種12位A/D器件時(shí)，用作去耦電容。使用TLC2543時(shí)一定要注意電路板的布線，電路板的布線要確保數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)隔開，模擬線和數(shù)字線特別是時(shí)鐘信號(hào)線不能互相平行總體設(shè)計(jì)如圖311。這樣可以靈活的處理各方面的數(shù)據(jù)而且可以達(dá)到基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性，不會(huì)收到電源電壓的干擾。該芯片可連接多達(dá) 64 個(gè)鍵的鍵盤矩陣 , 并含有去抖動(dòng)電路。可以廣泛應(yīng)用在儀器儀表 ,工業(yè)控制 ,條形顯示器 ,控制面板等領(lǐng)域。HD7279的引腳介紹如圖313所示。引腳1 ,2 (VDD)為正電源。引腳4 (VSS)為接地端。引腳7 (CLK)為同步時(shí)鐘輸入端 ,向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí) ,該引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效。當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí),此引腳在‘讀’指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆?。引腳10～16 (SG～SA)為段g～段a驅(qū)動(dòng)輸出。引腳18～25 (DIG0～DIG7)為數(shù)字 0～7位驅(qū)動(dòng)輸出。引腳 27(RC)為 RC振蕩器連接端。HD7279的指令通信是采用串行方式與微處理器通訊 ,串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入芯片 ,并由 CLK端同步。HD7279A的指令結(jié)構(gòu)有三種類型(表 1) :11 不帶數(shù)據(jù)的純指令 ,指令的寬度為8個(gè)BIT位 ,即微處理器需要發(fā)送8 個(gè) CLK脈沖。31讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令 ,寬度為16個(gè)BIT位 ,前8個(gè)BIT位為微處理器發(fā)送到 HD7279A的指令,后8個(gè)BIT位為 HD7279A返回的鍵盤代碼。電路接法和注意事項(xiàng)是比較關(guān)心的部分。如果不用到鍵盤，則連接到鍵盤的8只10K電阻和8只100k下來電阻均可以省去。實(shí)際中下拉電阻和位選電阻應(yīng)該遵循一定的比例，下拉電阻應(yīng)該大于位選電阻的5倍而小于50倍。下拉電阻盡可能的小，可以提高鍵盤的抗干擾能力。 HD7279A 數(shù)據(jù)手冊 [OL]，比高公司出品HD7279A需要一個(gè)外接的RC震蕩電路，經(jīng)典值是R=，C=15PF，并且盡量靠近芯片，使之電路連線最短。在上電后大約經(jīng)過1225ms的時(shí)間才會(huì)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。當(dāng)有按鍵按下，KEY引腳輸出變低電平，此時(shí)接到讀鍵盤指令時(shí)，將輸出鍵盤代碼。圖314 HD7279A的總體連接本設(shè)計(jì)中總體連接如圖314采用經(jīng)典的連接方法，電路安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)。接法如圖315。如圖316。本設(shè)計(jì)中涉及到多個(gè)傳感器，而且每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)不一，有些是輸出電壓信號(hào)，有些是輸出電流信號(hào)（工業(yè)用），所以本設(shè)計(jì)中采用不同的方法作為信號(hào)處理。這就需要兩個(gè)基準(zhǔn)電壓，+5v和+1v。圖317 工業(yè)模式處理模塊電壓信號(hào)輸出時(shí)，需要采用放大器，才能夠正常給A/D芯片使用。儀表儀器放大器的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，就是典型的差動(dòng)放大器。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、儀器儀表、電氣測量等數(shù)字采集的系統(tǒng)中。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。用聲音或是燈光報(bào)警時(shí)，連續(xù)的聲響或常亮的燈光往往不易被人們的警覺，只有斷續(xù)的聲音或山所的燈光才能取得最佳的報(bào)警效果。圖320 聲光報(bào)警電路利用74HC373N芯片進(jìn)行下載模塊的設(shè)計(jì)，并有25PIN的串口進(jìn)行與電腦通信。ISP下載線的引線不要太長，不然抗干擾能力差，一般小于20厘米。在 ATMEL 官方是推出了 10PIN 接口的延長線標(biāo)準(zhǔn)的，這種接口線具有良好穩(wěn)定性。具體連接如下圖321。（MOSI）和RST引腳，（MISO）（SCK）引腳。圖321 ISP下載模塊電路對于煤氣報(bào)警器的實(shí)現(xiàn)，感應(yīng)器的選擇也相當(dāng)?shù)闹匾?，是系統(tǒng)重要的組成部分之一，其性能對于系統(tǒng)的精確度和實(shí)現(xiàn)范圍有這相當(dāng)大的影響，也是體現(xiàn)煤氣監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀的標(biāo)志。可燃?xì)怏w的危險(xiǎn)性主要視其爆炸極限，爆炸下限數(shù)值越小、爆炸下限與上限之間的范圍越大，越危險(xiǎn)。表32 典型可燃?xì)怏w的主要特性氣體名稱化學(xué)式爆炸界限/Vol%容許濃度/ppm比重（空氣=1） 碳化氫及其派生物甲烷CH4丙烷C3H81000丁烷C4H8汽油氣500乙炔C2H2甲醇CH3OH200醇乙醇C2H5OH1000醚乙醚C2H5O無機(jī)氣體一氧化碳CO50氫H2其中CO的氣體毒性是對人體有非常大的傷害的，見下表33表33 CO對人體的有害程度空氣中一氧化碳的濃度吸入時(shí)間和中毒癥狀200ppm23小時(shí)前頭部輕度頭痛400ppm800ppm45 分鐘頭暈眼花2小時(shí)精神失1600ppm20分鐘頭暈、頭痛眼花2小時(shí)死亡3200ppm510分鐘頭暈、頭痛、眼花30分鐘死亡6400ppm12分鐘頭暈、頭痛、眼花1015分鐘死亡12800ppm13分鐘死亡在設(shè)計(jì)中考慮到的是家庭的情況，是特別對于一氧化碳會(huì)中毒，所以選用了MQ9比較適中而且價(jià)格比較便宜。（1）傳感器基本結(jié)構(gòu)：氣體傳感器由工作電極、對電極、參比電極、電解質(zhì)、液體保持材料、過濾干擾氣體物質(zhì)、貴金屬引線、接線柱等組成，使用的典型電極材料包括鉑、金、銀、銠、碳、釕、鈀等，傳感器信號(hào)通過引線傳導(dǎo)到外部電路，通過放大等處理進(jìn)行顯示，如圖322所示。圖322 電化學(xué)氣體傳感器典型構(gòu)造（2）電化學(xué)氣體傳感器優(yōu)點(diǎn)：1）對于氣體的濃度能夠線形輸出信號(hào)重現(xiàn)性好2）對被測氣體具有良好選擇性，不受溫濕度的影響3）空氣中的輸出值漂移小，可以獲得穩(wěn)定的輸出信號(hào)4）功耗低，電池即可驅(qū)動(dòng)器工作5）體積小，重量輕，作為便攜式儀器首選6）本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能穩(wěn)定（3）電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器基本特點(diǎn)：本質(zhì)特征：NAP505型電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器屬工業(yè)級(jí)別產(chǎn)品，通過成熟的電極制備處理技術(shù)及傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有長壽命、高靈敏度、液體密閉性良好等技術(shù)特點(diǎn)。產(chǎn)品組裝工藝簡化，有利的降低了產(chǎn)品成本。NAP505的工作及保存條件： 工作溫度 20—50℃工作濕度 15—90%RH保存環(huán)境溫度 0—20℃工作氣壓 1atm 177。10nAppm重復(fù)性誤差 177。在這里我們主要他對對氫氣的檢測功能能。圖325 靈敏度圖縱坐標(biāo)以傳感器電阻比（Rs/Ro）表示，Rs，Ro的定義如下： Rs ＝不同濃度氣體中的電阻值 ,Ro ＝1000ppm一氧化碳中的電阻值 基本測試回路： 此傳感器需要施加 2 個(gè)電壓：加熱器電壓（VH