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1、北京理工大擘珠海,学院ZH1.HAICAMPUS.BEIJINGINSTITUTEOFTECHNO1.OGY毕业设计（论文）煤气警报器设计学院：信息科学技术学院专业：电子科学与技术姓名：李俊鸿学号：0601531003指导老师：谢海军职称：越师中国珠海-0-0年五月北京理工高校珠海学院毕业设计诚信承诺书本人慎重承诺：我所呈交的毕业设计煤气报警器设计是在指导老师的指导下，独立开展探讨取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按依次列出其参考文献，论文运用的数据真实牢靠。承诺人签名：日期：年月日煤气报警器设计当今社会上，出现了很多煤气报警器，而这些产品大都是针对煤气的泄漏所做出的相应的报警，即
2、为家庭式煤气报警器。本课题设计煤气报警采纳了AT89S52单片机为报警器的核心部件，对煤气报警器进行限制。通过NAP-505电化学一氧化碳气体传感器对煤气进行检测，将所得的浓度值与设定浓度值相比较得到偏差。通过对偏差信号的处理获得限制信号，发生报警信号，并把报警通道显示并储存在DS12887的RAM中，八个单元的煤气浓度对应模拟量利用A/D转换为数字量，并加入了键盘输入限制，从而实现对家用和工业煤气漏气的监控。整个系统的硬件电路设计合理，性能平安牢靠。关键词：单片机煤气浓度报警器DesignofthecoalgasalarmdeviceABSTRACTTherearemanycoalgasal
3、arm,sdevicesinourlives.Thesedeviceswillalarmafterthecoalgasleaking.Wecallthemhouseholdorindustyappliances.Thispaperintroducesthedesignofacoalgasalarm,sdevicethatusetheAT89S52SCMasthemostimportantcontroller.Itisacore-componentsthatcontrolthewholeprogramsandcircuitofthecoalgasalarm,device.Theappliance
4、monitorsthedensityofcoalgaswiththesensorofNAP-505andcomparesthecurrentdensitywiththesettingdensity.WegetthecontrolsignalthroughthedealingwiththedeviationsignalandthensentaalarmsignalthatismemoriedinaRAMofDS12887.TheanalogsignalofeightdensitiesofthecoalgasaretransfonnedintothedigitalsignalwiththeA/Dc
5、onverter,inadditionwhichiscotrolledwiththekeyboard.Wecanmonitortheleakofcoalgasinthehouseorindusty.Thehardwaredesignofcircuitsisreasonableandtheperformanceofthecoalgasalarm,sdeviceissafeandreliable.Keywords:SCMDensityAlarm,device摘要IABSTRACTII1前言111T寸z112-Vj*22系统总体设计321H3223E33硬件系统设计与传感器选用431oP实时时钟芯片
6、及其电路6看门狗定时器及复位电路831IHI卜1.32月匕R9白勺6*S10白勺1.JIH1215)*16下载电路DIY3.3 传感器的选用型电化学式传感器半导体气体传感器3.4 硬件设计小结4软件设计4.1 主程序设计初始化程序和主程序.中断服务程序4.2 功能实现主要子程序zf.jJ*数据处理模块报警记录和报警模块.人机对话子程序设计.3j5系统调试与分析.5.1 硬件焊接与调试.5.2 软件调试5.3 系统调试参考文献18233031313*353533834041附录1程序源代码.附录2焊接实物图56附录3元器件清单58谢辞601前言1.1 探讨背景随着我国燃气的变革及西气东输工程的进
7、行，煤气或天燃气已成为多数家庭的燃料。每年，因煤气泄露造成的煤气中毒事故中，因运用热水器不当或产品本身的质量问题,造成的一氧化碳中毒事故，全国均有不少事例.有甚者,因室内煤气浓度过高，引起煤气爆炸的事故也不少见。所以怎样防止煤气中毒与爆炸已成为人们的迫切须要。为此我们开发研制了智能煤气报警系统。计算机的普及和信息技术的迅猛发展，人们己不满意于传统的居住环境，对家庭及住宅小区提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并快速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求的日见增高，体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更平安。家庭及住宅小区智能化的定义，在国际上至今尚无一样的般认为，在现代化的城乡住宅小区内综合采纳
8、微型计算机、自动限制、通信与网络及智能卡等技术，建立一个由住宅小区综合物业管理中心与安防系统、信息通信服务与管理系统和家庭智能化系统组成的“三合一”住宅小区服务与管理集成系统，最终目的是使每一住户得到满意其要求的最佳方案。国家建设部规定，目前住宅小区应实现六项智能化要求，其中包括实行平安防范系统自动化监控管理;防盗报警系统应安装红外或微波与煤气泄漏报警器等各种类型报警探测器。基于此项规定，煤气泄漏自动报警实现智能化势在必行在社会信息化进程日益发展的今日，信息技术应用己渗透到人类生存、活动的各个领域，在建筑领域，人们的现代生活、工作对居住要求舒适健康、平安牢靠、高效便利。这时候气体燃料的应用也越
9、来越广泛。目前家用煤气，液化器、自然气作为气体燃料，已用与家庭旅馆，深化人民的生活之中。气体燃料的应用和普及，伴之而来的是气体泄漏造成的中毒、爆炸、火灾等事故也时有发生。其中由于一氧化碳泄漏中毒死亡尤为严峻。众多周知由于CO与血液中的血红素的结合实力是氧的240倍,因此,当它进入人体血液循环系统后,就会大量取代氧而与血红素结合,抑制血液中氧气的释放,从而导致发生头痛、耳鸣、呕吐、血压降低等不同程度的症状发生。假如CO中毒严峻,轻者于康复过程中可能会头昏眼花、丢失记忆或引起视觉及神经上的障碍,严峻者会导致脑部受损甚至发生死亡。这就对煤气自动报警的器的设计更加迫切2。为了预防一氧化碳的泄漏，人们采
10、纳了各种措施。家用智能煤气报警器是为了预防气体中毒的一种家用的自动报警器，也是一种高灵敏度的气体探测器，一般都是应用高灵敏度的气敏元件作气电转换元件，并配以电路和声光报警部分组成。当泄漏的气体达到危急极限值时报警器就会发生鸣响和声光报警。,姚丰、刘念聪：一种单片机灵能煤气系统的设计Jb天津职业高校学报2004年6月第13卷第13期。2周捷：有毒可燃气体报警器原理及设计J,科技信息2008年总第5期。1.2 探讨意义测控技术与仪器仪表技术已经是现在社会不行缺少的重要组件。从今日进入信息科技时代来看，仪器仪表是实现信息的获得、转换、存贮和揭示物质运动的必备工具，是当今普遍称之为时代标记的信息科技的
11、三大支柱（信息获得及处理、信息传输与通信、电子技术及计算机）的必要手段，也是新技术革命的一项重要内容。在现代化建设中，人们对仪器仪表所能起到的监控作用，在技术上有着高层次的要求，因而仪器仪表工业是促进国民经济各部门技术进步，进行技术改造，提高劳动生产率和社会经济效益，开发与节约能源和材料的先导工业。仪器仪表的装备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力的发展和科学技术的现代化水平。随着科技的发展，计算机技术的应用，测试技术与仪表专业的趋势越来越向智能化转变一一智能仪表。智能仪表一出现就显示了它强大的生命力，现已成为仪器仪表发展的一个重要方向。这不仅在一般的测量仪表中，而且在分析仪表、试验室仪表与
12、生物医学仪表中反映出来。仪器仪表设备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力发展水平，当前仪器仪表正从自动化向智能化方向发展，无疑这对于提高生产效率，优化产品质量，加速我国现代化建设有着极其重要的作用。从今可以看出，测控技术及仪表专业具有特别美妙的将来）在小区内保安室或是矿区主控室（以下简称总台）安装好一个限制主机和报警模块,在小区的每一个住户安装或是矿区的每一个矿点安装一个到多个探测头和报警模块。这样就可以同时在发生意外的时候刚好的在总台和发生意外的所在点产生声光报警，刚好的疏散意外所在点的人群并告之总台的限制端。总台可以通过显示模块得知哪个点发生意外，并刚好的进行处理和疏导人群。1.3 探讨
13、内容本设计主要探讨并设计一个基于单片机的煤气报警系统，并实现对AD数据的采集和声光的报警限制。限制系统主要是由MCS-52系列单片机、电源电路、AD数据采集电路、传感器电路、看门狗电路、复位电路、实时时钟电路、1.ED显示与键盘输入人机接口电路、声光报警电路等部分组成。单片机通过AD转换8路传感器来所得到的信号，进行比较处理，并且能够存储各个通道的报警上限和报警时的数据储存，并且在平安值内，轮回显示当前通道的测量值和设定值，在平安值外，产生声光报警，并且轮回显示报警通道的当前值、设定值。闫坤：基于CAN总线小区煤气泄漏报警系统的探讨与设计J,电子测试2007年第5期。2系统总体设计2.1 方案
14、的选择方案一，通过传感器感受到可燃性气体，降低自身的阻值，来增大电流，并且驱动蜂鸣器报警。电路简洁、牢靠但是敏捷性和好用性差。方案二，可以通过传感器感知信号多级放大电路，并用电位器调整得到固定的电压值，当得到可燃性气体信号时，电阻值立即变小，放大器的放大倍数增加，电压也就随着增加，驱动三极管导通报警电路。该方案有肯定的敏捷性和可执性，但是电路比较困难，智能性差。方案三，通过51系列单片机作为主控单元，并且能够通过传感器把模拟信号通过A/D信号转换为数字信号，并且读取和显示出来。键盘可以通过不同的应用场合和针对不同气体做出不同的浓度设定，并且储存报警的上限和报警时间，便利查询和日后的工作调查。综
15、合考虑，由于运用单片机设计敏捷性更强、用途更宽广，所以本设计采纳方案三。2.2 系统流程框图如图2-1所示，该设计是由89s52单片机主要限制单元4,由7805稳压芯片供应电源，具备有看门狗芯片X5045和实时时钟芯片DS12887作为主体单元。显示和键盘是由HD7279A限制的，数据采集是由T1.C2543进行。+5v电源看门狗X5045显示与键盘HD7279A实时时钟DS12887AD数据转换T1.C2543报警电路I信号处捻晃阳：单片机MCS-51原理及应用开发教程M,清华高校出版社2007.15.6：376-385。3硬件系统设计与传感器选用硬件系统的电路包括主机单元的电路和功能实现系
16、统模块电路。主机单元主要由89s52单片机与X5045看门狗定时器、实时时钟DS12887和7805电源电路组成。功能实现系统模块，由A/D转换电路、信号处理电路、人机接口电路、传感器和报警电路组成。3.1主机单元电路主机模块是由主控芯片A89s52X5045、DS12887芯片和电源电路构成。它是仪表的核心部分。电源电路供应+5v的稳定电源；X5045防止系统死机，保证程序正常运行，内部的EEPRoM有掉电数据存储功能，用于保存各采集通道的报警上限；DS12887存储当前时刻之前发生的10个历史报警记录，包括报警的发生通道、性质和发生时间，可以对时、分、秒、年、月、日进行打算计时，具有掉电数
17、据存储功能，以边日后实现可燃性气体的报警监督功能。总体连接如图3-1。图3-1主机模块总连接图3.1.1AT89S52单片机本设计中的主芯片采纳美国ATME1.公司的。限制器部分采纳了美国ATME1.公司的AT89S52单片机，AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机,片内含8kBytesISP(In-systemPrOgrammabIC)的可反复擦写100O次的FIaSh只读程序存储器，器件采纳ATME1.公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中心处理器和ISPFlaSh存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S
18、52可为很多嵌入式限制应用系统供应高性价比的解决方案）AT89S52具有如下特点：40个引脚,8kBytesFlaSh片内程序存储器,256bytes的随机存取数据存储器（RAM）,32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路,片内时钟振荡器，主要功能表特性见表3-1。此外,AT89S52设计和配置了振荡频率可为OHz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口，外中断系统可接着工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
19、同时该芯片还具有PDIP、TQFP和P1.CC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。(T2)R1.OCR1.3CR1.R3.OC(TXO)R3.1匚(INTO)R3.2U(IZTP)R3.3(TO)F三3.4U(TlR3.匚(WR)R3.U(MOR3.7UTXK1.2UXTAU1匚ONO匚O12347o12345z11111111112.E.1.11343VCC-1f三O.O(XXDO)ZJRO.1(AO1)ZJRO.2(XKD2)JPO-3(AO3)ZJRO.4(AO4)二RO.SAOS)Z)PO.6(XXO)RO.7AO7)_JZVVRRZlAURROO_RSEMTJR2.7(A1S)二)
20、R2.(A-IA)-1R2.S(A13)_JR2A(A-12)ZR2.3(A11)3R2.2(A1O)二R2.1(A)R2.O表3-1主要功能表特性:兼容MCS-51指令系统8k可反复擦写(1000次)ISPFlashROM32个双向I/O口4.5-5.5V工作电压3个16位可编程定时/计数器时钟频率0-33MHz全双工UART串行中断口线256x8bit内部RAM2个外部中断源低功耗空闲和省电模式中断唤醒省电模式3级加密位看门狗（WDT）电路软件设置空闲和省电功能敏捷的ISP字节和分页编程双数据寄存器指针图3-289s52各个引脚5李全钊、迟荣强：单片机原理及接口技术Ixl,高等教化出版史2
21、003年图3-389s52最小系统UO12J45G7入EZ7O,4321OSPO,PO.PO,PO,PO,PO.PO,PO.AS霆在本设计中，PO作为实时时钟DS12887的数据传送总线；P2.7作为片选CE的接口用来使能DS12887,A1.EP接口用来锁存外接存储器的地址，RD和WR接口分别接实时时钟的RD和WR,用来读限制和写限制外部存储器的数据，RESET接X5045的RS接口受其看门狗监督，P1.3和P1.4两个接口用来接X5045的数据输入和数据输出；Pl.1和Pl.2接X5045的片选接口和时钟接口。主机89s52完成对监控系统的数据采集过程、采集方式和报警过程的限制。其最简洁的
22、连接图如图3-3。Pl.4Pl.5Pi.Pl.7RSP3.1CXD)P3.2O)P3.(Hril)PJ.4CD)P3.511l)P3.6(WR)P.7(RD)X1A,I2XTX1.lOND3.1.2DS12887实时时钟芯片及其电路DS12887实时钟芯片的特点，可作为IBMAT计算机的时钟和日历；与MC146818B和DS12887的管脚兼容；在没有外部电源的状况下可工作10年；自带晶振及电池；可计算到2100年前的秒、分、小时、星期、日期、月、年七种日历信息并带闰年补偿；用二进制码或BCD码代表日历和闹钟信息；有12和24小时两种制式，12小时有AM和PM提示；可选夏令时模式；可以应用与N
23、Mc)TC)RC)1.A和INTER1.两种总线；数据/地址总线可以复用；内建128字节RAM(14字节时钟限制寄存器，114字节通用RAM)；可编程方波输出；总线兼容中断(/IRQ)；三种可编程中断。其管脚名称及其分部如图MOTNCNCADOADIAD2AD3AD4AD5AO6AO7QND3-4所示。vCCSQWNCNCNCIRRstDSNCR/WASCS图3-4DS12887的管脚分布ADO-AD7是双向地址/数据复用总线；NC是空脚；MOT总线类型选择，接地或不接时,选择INTE1.总线时序，接VCC是选用MOTORo1.A总线时序;CS是片选，当VCC低于4.25V时，DS12887从
24、内部禁止对外部CS的操作，此时时钟和RAM都被爱护起来；AS是地址锁存A1.E；R/W在INTER1.总线下做WR,DS在INTE1.总线下做/RD；RESET是复位信号，系统上电复位脚要保持低电平200MS以上才可以正常工作；IRQ是中断恳求输出，有中断恳求为低电位，无就为高电位，外接必需接上拉电阻；SQW是方波输出；当VeC低于4.25V是没有任何作用；VC为+5V电源，GND是电源地。其DS12887芯片地址分部如图3-5所示。全部地址包括114字节通用Ram、10字节用于记录时间、日历、闹钟的RAM以及字节的限制、状态RAM。全部字节都可以在除以下的状况干脆读写，除了寄存器C、D和寄存
25、器第7与秒字节的高位为只读6。ADSADCAD7GND0123456?AEH?6543210Popogpopopopopow*p2P2P2P2P2P2P2P2HCRWASCS图3-6DS12887与89S52的连接本设计中DS12887的DO到D7引脚接89S52的PO口作为数据和地址的传送通道。片选CE由单片机的P2.7限制信号。因为要涉及到外部存储设备的写入和读取，所以DS12887的RD和WR两个引脚，干脆接89S52的RD和WR两个引脚，可以实现外部存储的通信限制。而AS引脚自然接到单片机的A1.E引脚。要使得DS12887可以正常的工作,就必需使得RESET置于低电位200ms以上，
26、所以在VCC之间连接一个电阻并在GND之间连接一个电容，这样就可以使得充电时间保持有200MS以上的低电位，并且正常工作接上电源VCC。其余引脚在本设计中均没有涉及到，所以给于置空处理。图3-6就是本设计中的电路连接实际状况。3.1.3X5045看门狗定时器及复位电路X5045的特点是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程电路。这种组合设计削减了电路对电路板空间的需求。X5045中的看门狗对系统供应了爱护功能。当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过RESET信号向CPU作出反应。X5045供应了三个时间值供用户选择运用。它所具有的电压监控功能还可以爱护系统
27、免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。X5045的存储器与CPU可通过串行通信方式接口，共有4096个位,可以按512X8个字节来放置数据。可以存放512个字节，可擦写100万次以上并且存储100年ICSVccSORESET2SO2WPSCKVssSIHIiII图3-7X5045引脚X5045的管脚排列如图3-7所示，它共有8个引脚，各引脚的功能如下：CS：电路选择端，低电平有效SO：串行数据输出端；SI：串行数据输入端；SCK：串行时钟输入端；WP：写爱护输入端，低电平有效；RESET：复位输出端；VCC：电源端;VSS：接地端。本设计中由
28、于X5045是利用SPl通信协议的，所以电路连接特别简洁。Sl和So分别接89S52的Pl.3和P1.4用作数据的传输运用。而CS和SCK分别接单片机的P1.l和P1.2用作限制端口运用。而WP和VCC是干脆接电源，RS上拉IOk电阻接电源，并且接上89S52的RESET引脚，用作限制单片机复位信号运用，并且上电复位。设计中所用到的电路图如图3-8所示。.K2IOKWFJC7KSl图3-8P1.OP】.IeTe2K?C)IaPl.3Pl.4Pl.5Pl.GHI.7KrIP3.010I3.1CT)F3.2P3.3(Ib4Tl)PS.4CIP)P3.5(T1)P3.CCWKI.7、I.1JXTA1
29、.lObJDUqH7.74EZ.7.o.5.-MleU000OC000E1.RN2272N22VFPPPVPPAppm设计中X5045的连接3.1.4电源电路电源采纳直流电源变压器输出12V的电压，其电源连接电路如图3-9所示，并由去耦电容、开关、7085稳压器及电源指示灯组成。直流12V再经过电容滤波，7805集成稳压器稳压成为稳定的+5V电源，用一个发光二极管指示灯指示电源状态。电路平安稳定牢靠，测试电压为+5V,并且在12V和5V电路中引线排针，以供日后运用。*图3-9电源连接电路3.2 功能模块部分该部分中主要由数据采集模块、人机接口模块、信号处理模块、ISP下载程序模块和声光报警模块
30、。可以实现89S52单片机的对传感器信号进行采集计算比较，并产生相应的报警措施。人机对话方面，可以通过键盘和显示来调整各个通道的设置值，并且查看现场测试值。并且自行进行DlY的ISP程序加载模块，可以对程序进行烧写。8单片机制作专辑J,无线电杂志2003.33.2.1 T1.C2543的数据采集单元本设计A/D转换器选择了T1.C2543,该芯片是T1.C2543是德州仪器公司(Tl)新型模数转换器(ADC),具有12位的辨别率，运用开关电容逐次靠近技术完成AD转换过程，供应的最大采样率为66KSPS,供电电流仅需ImA(典型值)。它除具有高速的转换器和通用的限制实力外，还具有通用敏捷的串行接
31、口(SPI).它被广泛运用于数据采集系统。T1.C2543是12位开关电容逐次靠近型ADC每个器件有三个限制输入端：片选(CS)、输入/输出时钟(I/OC1.K)及地址数据输入端(DATAINPUT)。它还可以通过一个串行的3态输出端(DATAOUT)与主处理器或其它外围的串行口通讯，输出转换结果。通过编程器件的DATAINPUT管脚串行输入的8位通道/方式限制字节的高4位(MSBS),可选择U个模拟输入通道中的任一个。可用同样的方法选用另外三个测试电压VRH1八Vrh-.(VREF,+VreQ/2,用于转换器的枝正或其它用途。通道/方式限制字节的低四位(1.SBS)用于选择输出数据的长度(8
32、、12或16位)、输出数据的依次(以MSB起先或1.SB起先)和是否须要单极性(二进制)或双极性(二进制补码)格式。T1.C2543的功能特点，12bit辨别率A/D转换器；在工作温度范围内IOUS转换时间；H个模拟输入通道；4)3路内置自测试方式；采样率为66kb/s；线性误差+l1.SB(max);有转换结束(EOC)输出；具有单、双极性输出；可编程的MSB或1.SB前导；可编程的输出数据长度3T1.C2543引脚介绍如图3-10所示。匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚O334s6780ZZZZZZZZZZ2:为O图3-10T1.C2543的引脚图AlNO-AINlO为模拟输入端；/CS为片选端，由高到
33、低有效，由外部输入；DIN为串行数据输入端，用于选择转换及输出数据格式；DoIJT为A/D转换结果的三态串行输出端，A/D转换结果的输出端；EOC为转换结束端，向外部输出；C1.K为I/O时钟，由外部输入；REF+为正基准电压端，一般接+5V；REF一为负基准电压端，一般接地；VCC为电源，一般接+5V；GND为地。T1.C2543的工作过程分为两个周期与接口时序，分别为I/O周期、转换周期和接口时序。a)I/O周期I/O周期由外部供应的I/OC1.OCK定义,持续8、12或16个时钟周期,确定于选定的输出数据长度。器件进入I/O周期后同时进行两种操作。在I/OC1.OCK的前8个脉冲的上升沿
34、,以MSB前导方式从DATAINPUT端输入8位数据流到输入寄存器。其中前4位为模拟通道地址,限制14通道模拟多路器从11个模拟输入和三个内部测电压中选通一路送到采样保持电路,该电路从第4个I/OC1.OCK脉冲的下降沿起先对所选信号进行采样,直到最终一个I/OC1.OCK脉冲的下降沿。I/O周期的时钟脉冲个数与输出数据长度（位数）同时由输入数据的D3、D2位选择为8、12或16。当工作于12或16位时,在前8个时钟脉冲之后,DATAINPUT无效。在DATAoUT端串行输出8、12或16位数据。当CS保持为低时,第一个数据出现在EOC的上升沿。若转换由CS限制,则第一个输出数据发生在CS的下
35、降沿。这个数据串是前一次转换的结果,在第一个输出数据位之后的每个后续位均由后续的I/O时钟下降沿输出。b）转换周期在I/O周期的最终一个I/OC1.OCK下降沿之后,EOC变低,采样值保持不变,转换周期起先,片内转换器对采样值进行逐次靠近式A/D转换,其工作由与I/OC1.OCK同步的内部时钟限制。转换完成后EOC变高,转换结果锁存在输出数据寄存器中，待下一个I/O周期输出。I/O周期和转换周期交替进行,从而可减小外部的数字噪声对转换精度的影响。C）接口时序可以用四种传输方法使T1.C2543得到全12位分辩率,每次转换和数据传递可以运用12或16个时钟周期。一个片选脉冲要插到每次转换的起先处
36、,或是在转换时序的起先处改变一次后保持为低,直到时序结束。依据芯片的规范和要求,本设计中89S52的P2.0接上T1.C2543的I0clk用于在SPI通信中做模拟ClOCk用。T1.C2543的CS接在P2.3脚，作为片选运用。P2.1和P2.2分别接上输入ADIN和输出DoUT引脚。VCC借+5v电源，GND接地，各路模拟接通道接数据处理后的信号。而REF+接+5V基准电压，REF-因传感器不同，则有可能接GND也可以接+Iv基准电压。当运用T1.C2543这种12位A/D器件时，每个模拟IC的电源端必需用一个0.1UF的陶瓷电容连接到地，用作去耦电容。对模拟器件和数字器件，电源的地线回路
37、必需分开，以防止数字部分的噪声电流通过模拟地回路引入，产生噪声电压，从而对模拟信号产生干扰。运用T1.C2543时肯定要留意电路板的布线，电路板的布线要确保数字信号和模拟信号隔开，模拟线和数字线特殊是时钟信号线不能相互平行总体设计如图3-11而在基准电压方面，为了适应不同传感器的要求，利用1.M336-5.0经过电阻调整和分压，得到+5v和+Iv的基准电压，如图3T2所示。这样可以敏捷的处理各方面的数据而且可以达到基准电压的稳定性，不会收到电源电压的干扰。ATS9SS2T1.C25435CHlPO4HidmpiOCr2jPlI(T2EX)图3-11T1.C2543的总体设计P3(XRXD)P3
38、.1(TXD)P32(INTO)P3-XINT1)F3.4(T0)P3S(Tl)P36(WR)P37(RD)XTA1.2XTA1.lPSENP2.7P2.6AlNllAlNlAIN2AIN3AIN4AIN5AINSAIN7AIN8gC1.K1.DIHPUTDOUTCSREF.REF-AINlOAIN9图3-12基准电压的设计3.2.2 HD7279的人机接口电路模块HD7279A的特点是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴极数码管的智能显示驱动芯片。该芯片可连接多达64个键的键盘矩阵,并含有去抖动电路。HD7279A芯片内部有译码器，可以干脆接受16进制码，并且具有2种译码方式和多种限制指令
39、，如:消隐、闪耀、左移、右移、段寻址等。可以广泛应用在仪器仪表，工业限制，条形显示器，限制面板等领域。串行接口，无需外围元件可干脆驱动1.ED；各个独立限制译码/不译码及消隐和闪耀属性；循环左移和右移指令；具有段寻址指令，便利限制独立led；64键盘限制器，内含去抖动电路。HD7279的引脚介绍如图313所示。DDDDZOssZOOSC1.KDATAKEYSGSFSSOSC)三279A匚匚匚匚日匚匚1.HJ1.IJ匚匚Q-ABDSS111111111111111111111111RCO1.KOOlO7OIODIGSOIG40103DIG2DIG-IDIGO图3-13HD7279A引脚HD727
40、9A是标准28引脚双列直插式芯片。引脚1,2(VDD)为正电源;引脚3,5(NC)不连接，运用时要求悬空;引脚4(VSS)为接地端；引脚6(CS)片选输入端,此引脚为低电平常，可向芯片发送指令及读取键盘数据；引脚7(C1.K)为同步时钟输入端，向芯片发送数据及读取键盘数据时，该引脚电平上升沿表示数据有效;引脚8(DATA)为串行数据输入/输出端，当芯片接收指令时,此引脚为输入端；当读取键盘数据时,此引脚在读指令最终一个时钟的下降沿变为输出端；引脚9(KEY)为按键有效输出端，平常为高电平，当检测到有效按键时，此引脚变为低电平;引脚IO16(SGSA)为段g段a驱动输出；引脚17(DP)为小数点
41、驱动输出；引脚1825(DIGoDIG7)为数字O7位驱动输出；引脚26(C1.KO)为振荡输出端;引脚27(RC)为RC振荡器连接端；引脚28(RESET)为复位端。HD7279的指令通信是采纳串行方式与微处理器通讯，串行数据从DATA引脚送入芯片，并由C1.K端同步。当片选端CS信号变为低电平后，DATA引脚上的数据在C1.K引脚的上升沿被写入HD7279A的缓冲寄存器。HD7279A的指令结构有三种类型(表1):11不带数据的纯指令，指令的宽度为8个Brr位，即微处理器须要发送8个C1.K脉冲;21带数据指令，宽度为16个BlT位，即微处理器须要发送16个C1.K脉冲;31读取键盘数据指
42、令，宽度为16个BIT位，前8个BlT位为微处理器发送到HD7279A的指令,后8个Brr位为HD7279A返回的键盘代码。执行该指令时,HD7279A的DATA端在第9个C1.K脉冲的上升沿变为输出状态，并以第6个脉冲的下降沿复原为输入状态，等待接收下一个指令。电路接法和留意事项是比较关切的部分。HD7279A应连接共阴式数码管，无需用到的键盘和数码管可以不连接，省去数码管或对数码管消隐属性均不会影响键盘的运用。假如不用到键盘，则连接到键盘的8只IOK电阻和8只100k下来电阻均可以省去。假如运用了键盘，则要在电路中的100k下拉电阻均不行以省。实际中下拉电阻和位选电阻应当遵循肯定的比例，下
43、拉电阻应当大于位选电阻的5倍而小于50倍。下拉电阻为IOK-100k,位选电阻为1K-10K。下拉电阻尽可能的小，可以提高键盘的抗干扰实力。因为采纳循环扫描工作方式，采纳亮度高的数码管可以解决亮度不够问题。10HD7279A须要一个外接的RC震荡电路，经典值是R=1.5k,C=15PF,并且尽量靠近芯片，使之电路连线最短。复位RESET可以干脆与正电源连接，须要较高牢靠性时可以接一个外部的复位电路，或是有MCYU限制。在上电后大约经过12-25ms的时间才会进入正常工作状态。上电后全部的显示位为显示和不闪耀。当有按键按下，KEY引脚输出变低电平，此时接到读键盘指令时，将输出键盘代码。因为芯片干
44、脆驱动1.ED显示，电流较大，且为动态扫描，假如该部分电路的电源线较细较长，可能会有电源噪声干扰,所以在HD7279A的正负电源端并上去耦电容，提高电路的抗干扰实力。ImmI二HW三三三.图3-14HD7279A的总体连接-0124507AKM70542101ll1.ussuI.IA皿尸VVZVZdSBA图3-15HD7279A与89S52的连接本设计中总体连接如图3T4采纳经典的连接方法，电路平安牢靠，抗干扰实力强。其中89S52的P1.5连接CS做片选运用，P1.6连接C1.K做模拟时钟运用，P1.7接DATA做数据传输运用。Key接单片机的中断INT1,作为键盘中断程序入口限制。接法如图3-15。而与共阴极1.ED显示器接法基本也是很经典接法一至，只是利用了0、1、2、3、4、5、6、7作为运用的键盘，加上电源去耦电容。如图3-16。P1.oerN)P1.1C2K?oPl.2Pl.Pl.-IPlQPl.7Rfrr1.O11CO1*3.1l.2OIYH3.P3.CO)P3.5C1)P3.G(WR)IAI2crAJCiO
