【正文】 15 圖 時鐘電路 其次模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用的 ADC0809 芯片，其主要特性如下： ① 8 路輸入通道， 8 位 A／ D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8位。 ③ 轉(zhuǎn)換時間為 100μ s(時鐘為 640kHz 時 )， 130μ s（時鐘為 500kHz 時） ， 單個＋ 5V 電源供電。 ⑤ 工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度 。 引腳圖如圖 所示： 圖 ADC0809引腳圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 硬件電路設(shè)計 16 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A／ D 轉(zhuǎn)換器，它由 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近組成。 IN0～ IN7： 8路模擬量輸入端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 。 START： A／ D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。 CLK：時鐘脈沖輸入端。 REF（ +）、 REF（ ） ：基準(zhǔn)電壓。 GND：地。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。下降沿啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。當(dāng) OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認(rèn)完成后，才能進行傳送。例如 ADC0809 轉(zhuǎn)換時間為 128μ s，相當(dāng)于 6MHz 的 MCS51單片機共 64 個機器周期。 ② 查詢方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如 ADC0809 的 EOC 端。 ③ 中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（ EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口 地址并以信號有效時， 即 OE信號有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接收 。如果沒有床阿尼對原始參數(shù)進行 精確 可靠的測量，那么，無論是信號轉(zhuǎn)換或者信息處理，或者最佳數(shù)據(jù)的實現(xiàn)和控制都將無法完成 。 ② 傳感器的作用 人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。 新技術(shù)革命的到來，世界開始進入信息時代。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 硬件電路設(shè)計 18 產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量。 在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位。此外， 還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認(rèn)識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁場 等等。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。 傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測 、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其廣 泛的領(lǐng)域 。 由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。 相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相對 的新水平。通常可用方框圖表示，如圖 所示： 被測量 圖 傳感器的組成 敏感元件 —— 直接感受被測量（一般為非電量），并輸出與被測量成確定關(guān)系的其他量（也可以包括電量）的元件。傳感元件可以直接感受被測量（一般為非電量）而輸出與被測量成確定關(guān)系的電量。 敏感 元件 傳感 元件 測量 電路 敏感 元件 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 硬件電路設(shè)計 19 測量電路 —— 能把傳感元件輸出的電信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、控制和處理的有用電信號的 電路。使用較多的是電橋電路，也有 用其他特殊電路，如高阻抗輸入電路、脈沖調(diào)寬電路、維持震蕩 的激振電路等。 ③ 傳感器的分類 可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理 (傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng) )；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致拉伸現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的。 按照其用途，傳感器可分類為：壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅鳌⒛芎膫鞲衅?、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器及 24GHz 雷達傳感器。 以其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為： 模擬傳感器 —— 將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。 膺數(shù)字傳感器 —— 將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換 )。 在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作，可以歸納為下述三個方向： 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 硬件電路設(shè)計 20 ① 在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實際使用。 ③ 在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和 新 反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以具體實施。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。 集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。 薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底 (基板 )上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。 厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3 制成的，然后進行熱處理，使厚膜成形。 完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進行燒制。 每種 工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點和不足。 根據(jù)以上對傳感器的相關(guān)知識的介紹，我們可以明確傳感器是測量、控制系統(tǒng)的，必須具備良好的性能。 ② 滯后、漂移誤差小。 ④ 功耗小。 ⑥ 與被測體匹配良好， 不因接入傳感器而使得被測對象受到影響， 且 受被測量之外的影響小。 ⑧ 故障率低，易于校準(zhǔn)和維護。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 硬件電路設(shè)計 21 鑒于以上選擇要點，本文中用到的傳感器必須具備良好的測量效果、功耗小、動態(tài)特性良好和體積小、重量輕、價格低廉等幾個主要特性。 報警電路的設(shè)計 報警電路采用了蜂鳴器以及繼電器。如果大于則報警，即蜂鳴器鳴叫，繼電器閉合。首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因為 MQ7型半導(dǎo)體電阻式氣體傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集氣體信息，需要一段時間預(yù)熱。 AT89C51 單片機對傳感器檢測的氣體濃度信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換，將濃度值與報警 設(shè)定值相比較，判斷是否報警。 圖 主程序流程圖 程序編程與調(diào)試 C 語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 軟件部分 23 匯編語言的功能。 C 語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計中廣 泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)。因此，使用 C語言進行程序設(shè)計已成為軟件開發(fā)的一個主流。所以作為一個技術(shù)全面并涉及 較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機開發(fā)人員最好能夠掌握基本的 C 語言編程。 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 C51編譯器的功能不斷增強，更加貼近 CPU 本身 及其它的衍生產(chǎn)品。 uVision4 IDE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。保存該文件，加上擴展名 .c，這里將文件保存為一氧化碳 .c。這個對話框要求選擇目標(biāo) CPU（即我們所 使用的芯片型號 AT89C51），點擊 ATMEL 前面的“ +”號，展開該層，點擊其中的 89C51，然后點擊確定按鈕，回到主界面。選中其中的“ Add file to Group“ Source Group1”對話框，要求尋找 源文件，注意該對話框下面的“文件類型“默認(rèn)為 C Source file (*.c),也就是以 C 為擴展名的文件。注意 在文件加入項目后，該對話框并不消失，等待繼續(xù)加入其他文件，但初學(xué)時常會認(rèn)為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時會出現(xiàn)對話框，提示你所選的文件已在列表中，此時點擊確定，返回前一對話框，然后點擊 ” Close” 即可返回主界面，返回后，點擊“ Source Group 1”前的加號，會發(fā)現(xiàn)一氧化碳 .c 文件已在其中。 ③ 工程的詳細設(shè)置：首先點擊左邊 Project 窗口的 Target 1,然后使用菜單“ ProjectOption for target‘ target 1’ ”即出現(xiàn)對工程設(shè)置的對話框， 這個對話框可謂非常復(fù)雜，共有 8 個頁面，要全 部搞清可不容易，好在絕大部分設(shè)置項取默認(rèn)值就行了。 ④ 編譯、連接：在設(shè)置好工程后，既可以進行編譯、連接。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的 Build 頁中，如果源程序有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定到出錯的位置，對源程序反復(fù)修改后，最終提示獲得了名為一氧化碳 .hex 的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時還產(chǎn)生了一些其他相關(guān)文件可被用于 Keil 的仿真與調(diào)試，仿真電路見附錄 E。該系統(tǒng)主要以方便、廉價、可靠和實用等為目的，綜合運用了單片機技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)，使煤氣泄露自動測試系統(tǒng)數(shù)字化、智能化、微型化。 ② 針對傳感器零點漂移問題，提出了采用溫度補償校正的方法，同時應(yīng)用高精度低溫漂的運算放大器 ,從而抑制了零點漂移，較好地解決了模擬式報警器零點漂移問題。 煤氣泄露控制是一項十分重要且非常有意義的工作，盡管本文取得了一些成果，但在檢測精度、檢測系統(tǒng)的可靠性等方面，仍存在一些不足需要進一步研究。 ② 關(guān)于零點漂移的抑制問題 ,生產(chǎn)現(xiàn)場需要研究一種無需人工干預(yù)的零點漂移抑制辦法 。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 參考文獻 26 參考文獻 [1]曹國華 .單片機原理及接口設(shè)計 [M].第二版