本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì)BASEDONTHEUNDERGROUNDGASDENSITYSINGLECHIPMICROCOMPUTERINTELLIGENTSENSEORQANDESIGN學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化學(xué)生姓名肖冰冰指導(dǎo)老師姜媛媛2010年5月20日摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)煤炭的需求急劇增加，而各種礦難事故的發(fā)生，使得煤炭安全生產(chǎn)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這篇文章就是針對(duì)導(dǎo)致礦難頻發(fā)的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)控而設(shè)計(jì)的。在文章里，我針對(duì)瓦斯的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出同時(shí)監(jiān)測(cè)高低濃度的瓦斯系統(tǒng)，全天候不間斷的對(duì)井下瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)采用聲光報(bào)警系統(tǒng)，一旦瓦斯超標(biāo)，系統(tǒng)立即提醒正在井下作業(yè)的工人緊急撤離，避免人員傷亡，并且還運(yùn)用紅外遙控系統(tǒng)來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。設(shè)計(jì)這種智能傳感器采用閉環(huán)控制來確保采樣的平穩(wěn)。該傳感器以AT87C552單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的檢測(cè)、報(bào)警和控制，安全可靠，經(jīng)久耐用，適合各類煤礦瓦斯的監(jiān)控，可以大大降低煤礦事故的發(fā)生，降低企業(yè)成本，提高煤炭開采率，為我國(guó)煤炭事業(yè)做出貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞瓦斯，AT87C552，PID控制器BASEDONTHEUNDERGROUNDGASDENSITYSINGLECHIPMICROCOMPUTERINTELLIGENTSENSEORQANDESIGNABSTRACTWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFCHINASECONOMY,VARIOUSINDUSTRIESONTHESHARPINCREASEINTHEDEMANDFORCOALBUTEACHKINDOFMININGACCIDENTSOCCURRENCE,CAUSESTHECOALSAFETYINPRODUCTIONFACEDWITHTHESTERNCHALLENGETHISPIECEOFARTICLEAIMSATTHEGASTOCARRYONTHEMONITORINGTODESIGNINTHEARTICLE,IINVIEWOFTHEGASCHARACTERISTIC,DESIGNSIMULTANEOUSLYMONITORTHEHEIGHTDENSITYTHEGASSYSTEM,ALLWEATHERUNINTERRUPTEDCARRIESONTHEMONITORTOTHEMINESHAFTGASDENSITYSIMULTANEOUSLYUSESTHEACOUSTOOPTICSALARMSYSTEM,ONCEGASEXCEEDINGTHEALLOWEDFIGURE,THESYSTEMREMINDSTHEDOWNHOLEOPERATIONWORKERTOEVACUATEURGENTLYIMMEDIATELY,AVOIDSTHEPERSONNELCASUALTYALSOPUTTOUSEINFRAREDREMOTECONTROLSYSTEMCARRYTHROUGHLONGDISTENCESUPURRISORYCONTROLDESIGNTHISINTELLIGENTSENSORADOPTCLOSECYCLECONTROLINSURESAMPLINGPLACIDITYTHISSYSTEMTAKEAT87C552MONOLITHICINTEGRATEDCIRCUITASACORE,REALIZESTOTHEGASEXAMINATION,THEWARNINGANDTHECONTROL,SAFERELIABLE,DURABLE,SUITSEACHKINDOFCOALMINEGASTHEMONITORING,MAYREDUCECOALMININGACCIDENTSOCCURRENCEGREATLY,REDUCESTHEPRIVATECOSTS,RAISESTHECOALRECOVERYRATIO,MAKESTHECONTRIBUTIONFOROURCOUNTRYCOALENTERPRISEKEYWARDSGAS,AT87C552,PIDCONTROLLER目錄摘要（中文）I摘要（英文）II1緒論111引言112系統(tǒng)簡(jiǎn)介22系統(tǒng)功能介紹321性能描述322系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)33硬件電路介紹531甲烷傳感器5311KG9701型智能低濃度沼氣傳感器5312高濃度瓦斯傳感器國(guó)產(chǎn)型號(hào)ZR14GJW4/100632ADC0809引腳圖與接口電路8321A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809簡(jiǎn)介8322ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)9323信號(hào)引腳10324MCS51單片機(jī)與ADC0809的接口11325A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例1433AT89C51簡(jiǎn)介15331AT89C51概述15332主要特性16333管腳說明16334振蕩器特性18335芯片擦除18348155簡(jiǎn)介213418155各引腳功能223428155的地址編碼及工作方式233438155的定時(shí)/計(jì)數(shù)器2635DAC0832介紹2636LED顯示器29361LED顯示器的結(jié)構(gòu)29362LED顯示器的工作原理324PID控制3341PID控制器介紹3342PID控制實(shí)現(xiàn)385軟件流程圖40總結(jié)43參考文獻(xiàn)44致謝451緒論11引言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)煤炭需求量也越來越大，這就使得煤礦的安全生產(chǎn)面臨著一個(gè)十分嚴(yán)峻的問題。煤礦礦難事故屢屢發(fā)生，造成的原因有很多，其中不少是因?yàn)橥咚贡ㄒ鸬摹榱朔乐雇咚贡ㄊ鹿实陌l(fā)生，除了加強(qiáng)井下作業(yè)人員的管理，改善井下的作業(yè)環(huán)境外，還必須建立一個(gè)性能可靠的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。煤礦瓦斯是指礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體的總稱。有時(shí)也單獨(dú)指甲烷。瓦斯在空氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到一定的程度（512）時(shí)，在一定條件下可與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而形成瓦斯爆炸，對(duì)煤礦安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。礦井瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)是伴隨著煤炭工業(yè)發(fā)展而逐步發(fā)展起來的。1815年，英國(guó)發(fā)明的世界上第一種瓦斯監(jiān)測(cè)儀器瓦斯檢定燈。利用火焰的高度來檢測(cè)瓦斯?jié)舛龋?0世紀(jì)30年代，日本發(fā)明了光干涉瓦斯檢定器，一直沿用至今；20世紀(jì)40年代，美國(guó)研制了檢測(cè)瓦斯?jié)舛鹊拿舾性K絲催化元件；1954年，英國(guó)采礦安全所研制了最早的載體催化元件。電子技術(shù)的進(jìn)展推動(dòng)了瓦斯檢測(cè)控制裝置的進(jìn)一步發(fā)展，如20世紀(jì)70年代后期法國(guó)研制的CTT63/40U礦井監(jiān)控系統(tǒng)、英國(guó)的MINOS系統(tǒng)、美國(guó)的SCADA系統(tǒng)等。我國(guó)礦井瓦斯監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低水平到高水平的發(fā)展過程。從新中國(guó)成立初期到20世紀(jì)70年代，煤礦下井人員主要使用光學(xué)瓦斯檢定儀、風(fēng)表等攜帶式儀器檢測(cè)井下環(huán)境參數(shù)。20世紀(jì)60年代初期，我國(guó)開始研制載體催化元件，隨著敏感元件制造水平的提高和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使監(jiān)控技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。20世紀(jì)70年代瓦斯斷電儀問世，裝備在采掘工作面、回風(fēng)港道等井下固定地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯的自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)及超限自動(dòng)切斷被控制設(shè)備的電源。隨后，陸續(xù)研制了便攜式瓦斯監(jiān)控檢測(cè)報(bào)警儀、瓦斯報(bào)警礦燈。1983年至1985年，從歐美國(guó)家先后引進(jìn)了數(shù)十套監(jiān)控系統(tǒng)及配套的傳感器和便攜式儀器裝備煤礦礦井，并相應(yīng)地引進(jìn)了部分監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器和敏感元件制造技，由此推動(dòng)了我國(guó)礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。1983年以后，國(guó)內(nèi)有多種型號(hào)礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過了技術(shù)鑒定，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦礦井安全、生產(chǎn)多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，特別是網(wǎng)絡(luò)和信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，給瓦斯治理提供了機(jī)遇條件，煤礦瓦斯監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。這些裝備和系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，豐富了我國(guó)煤礦安全監(jiān)控產(chǎn)品的市場(chǎng)，改善了煤礦安全技術(shù)裝備的面貌，縮小了我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平的差距。傳統(tǒng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)大體可以分為兩大部分井下部分和井上部分。井下部分主要通過各種檢測(cè)設(shè)備（各種傳感器，如風(fēng)量傳感器、負(fù)壓（壓力）傳感器、一氧化碳傳感器和礦用設(shè)備開停傳感器等）來采集井下各種氣體的濃度與含量、井下空氣狀況、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，然后通過現(xiàn)場(chǎng)總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄稀Ｔ诰?，井下傳上來的?shù)據(jù)通過專線與煤礦安全管理辦公室服務(wù)器和更高一級(jí)安全主管部門服務(wù)器連接。服務(wù)器上面運(yùn)行的是監(jiān)控軟件。上面有井下每一個(gè)傳感器的標(biāo)簽，所顯示的數(shù)據(jù)通過上傳數(shù)據(jù)的改變而不斷刷新。同時(shí)，監(jiān)控軟件還可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、處理、分析和存檔，可以作為相關(guān)負(fù)責(zé)人員決策的重要依據(jù)。并且監(jiān)控軟件具有超標(biāo)自動(dòng)報(bào)警功能，用來提示工作人員對(duì)設(shè)備的故障或現(xiàn)場(chǎng)瓦斯?jié)舛惹闆r，以及時(shí)采取措施，避免重大事件的發(fā)生。煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)的意義不言而喻。以山西省為例，近幾年，特別是2006年以來，山西省煤炭系統(tǒng)在黨和各級(jí)政府及安全部門的重視下，全省煤礦信息化工作有了新發(fā)展，取得了新成績(jī)。特別是由瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)所形成的全省煤礦四級(jí)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)用于瓦斯安全治理的一項(xiàng)創(chuàng)舉，極大的促進(jìn)了山西煤炭信息化工作。山西省煤炭系統(tǒng)2005年底累計(jì)安裝使用瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)3868套。目前，該省國(guó)有重點(diǎn)煤礦121座礦井全部安裝了瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，并全部聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，在線運(yùn)行率達(dá)100。地方煤礦現(xiàn)有2806座礦井全部安裝了瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，已連網(wǎng)運(yùn)行2671座。這些系統(tǒng)的運(yùn)用，極大的降低了煤礦瓦斯事故。由此可知，為了最大限度的降低煤礦瓦斯事故的發(fā)生，除了對(duì)工作人員嚴(yán)格要求外，加緊建設(shè)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)必不可少，它對(duì)預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生具有舉足輕重的作用。12系統(tǒng)簡(jiǎn)介我設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鳎撓到y(tǒng)以單片機(jī)AT87C552為核心，包含甲烷濃度采樣器、把220V的交流電轉(zhuǎn)換成5V的直流電源、紅外遙控系統(tǒng)、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、LCD顯示器和報(bào)警裝置等組成。該傳感器可以有效的監(jiān)測(cè)井下低濃及高濃瓦斯，試用范圍非常廣泛。監(jiān)測(cè)到的信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后發(fā)出指令，如果瓦斯超過規(guī)定值，該系統(tǒng)可以立即發(fā)出聲光報(bào)警并自動(dòng)發(fā)出執(zhí)行指令以降低瓦斯?jié)舛?。該系統(tǒng)可有效的降低瓦斯事故發(fā)生率，結(jié)構(gòu)靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)，具有較高的性價(jià)比，AT87C552的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了電子硬件設(shè)計(jì)的“軟件化”，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，非常實(shí)用于各種大小煤礦井下瓦斯的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用，可靠性高。2系統(tǒng)原理介紹單片機(jī)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)顯示紅外遙控信號(hào)輸出電壓比較器瓦斯檢測(cè)電路脈寬控制電路鋸齒波發(fā)生器信號(hào)適配通道穩(wěn)幅電路聲光報(bào)警圖21原理框圖21電路簡(jiǎn)介根據(jù)上節(jié)所述的變流瓦斯檢測(cè)原理，設(shè)計(jì)了如圖7所示的變流瓦斯檢測(cè)電路，該電路主要由電橋不平衡信號(hào)取樣電路、鋸齒波發(fā)生電路、電壓比較器和脈沖穩(wěn)幅電路四個(gè)部分組成。圖7變流檢測(cè)電路FIG7METHANEDETECTINGCIRCUITONVARIABLECURRENTA部分為電橋不平衡信號(hào)取樣電路，用此信號(hào)去調(diào)節(jié)C部分電壓比較器輸出的脈沖電壓寬度；B部分為鋸齒波發(fā)生電路，由555構(gòu)成的時(shí)基電路工作在自激狀態(tài)，振蕩頻率為1KHZ，即周期為T1MS，輸出的鋸齒波電壓送到電壓比較器的正端；C部分電壓比較器的負(fù)端接受來自A部分的輸出電壓UO2，當(dāng)鋸齒波電壓超過控制電壓UO2時(shí)，比較器輸出電壓為高電平，鋸齒波回掃時(shí)，當(dāng)其電壓值低于UO2時(shí)，比較器輸出為低電平，這樣將形成一個(gè)矩形脈沖電壓。在一系列鋸齒波作用下，比較器就輸出一矩形脈沖電壓系列；D部分由高準(zhǔn)確度可控穩(wěn)壓管TL431構(gòu)成的脈沖穩(wěn)幅電路，當(dāng)通過TL431的電流在1100MA范圍內(nèi)時(shí)，只要分壓電阻的溫度系數(shù)相同，則輸出電壓有很高的穩(wěn)定性，從而保證了在輸入脈沖幅值變化時(shí)，輸出脈沖的幅值恒定。為保證有足夠的電流通過載體催化元件，設(shè)置了由三極管組成的脈沖電流放大環(huán)節(jié)。下面將詳細(xì)討論這四部分電路。211恒溫控制信號(hào)取樣電路圖8為恒溫控制信號(hào)取樣電路這里沒有采用傳統(tǒng)的惠斯通電橋來獲取瓦斯圖8恒溫控制信號(hào)取樣電路FIG8CONSTANTTEMPERATURECONTROLLINGSIGNALSAMPLINGCIRCUIT與催化元件反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的不平衡電壓，而是用運(yùn)放集成塊組成運(yùn)算電路，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行處理，這樣做的好處是抑制共模信號(hào)的能力增強(qiáng)了，同時(shí)由于黑元件上催化燃燒產(chǎn)生的電壓只有毫伏級(jí)，不能直接與鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較，在UO1的后面加入了同相比例運(yùn)算電路，對(duì)前面輸出的電壓進(jìn)行放大，以使其能與鋸齒波電壓進(jìn)行比較從而輸出所需的脈沖電壓。當(dāng)有瓦斯氣體時(shí)，在黑元件上發(fā)生催化燃燒，黑元件溫度上升，其阻值也隨之上升，它上面的電壓升高，不難推出20014ICHIRRIIIU白白黑黑黑白黑白白黑式中、為無瓦斯時(shí)的阻值，、為電流流經(jīng)元件時(shí)溫度上升產(chǎn)生0黑R0白I黑I白的阻值，為瓦斯氣體在元件上燃燒時(shí)溫度上升產(chǎn)生的阻值，前面已經(jīng)提及，所4CH黑謂的恒溫是指溫度在一個(gè)很小的范圍內(nèi)波動(dòng)近似看成的，因此、的IR黑I白4CH黑值都是非常小的，故U也很小，需要經(jīng)過放大才能與鋸齒波進(jìn)行比較。在圖8中有213URF則2114214235RRFFFFF212173214273147321211735731NUMURRRUUFFFFFFFFFFFFFFO適當(dāng)選取電阻值，使M1，N2，這樣便可獲得瓦斯在黑元件上燃燒產(chǎn)生的電壓。這里在實(shí)驗(yàn)室用QJ23單臂直流電橋?qū)︺K絲繞制的黑白元件的阻值進(jìn)行了測(cè)定，當(dāng)環(huán)境溫度為1619時(shí)，測(cè)得的黑白元件的阻值分別為8236和8227（實(shí)際上這時(shí)黑白元件的溫度已經(jīng)大于400，達(dá)到了工作狀態(tài)）。在檢測(cè)瓦斯時(shí)需要將催化元件加熱到500左右，給黑白元件提供3V的恒定電壓，發(fā)生催化燃燒時(shí)，假設(shè)溫度上升10，這時(shí)候黑元件阻值變?yōu)?0左右，電流大概是150MA，則黑元件上產(chǎn)生的電壓大概為0265V。在圖8中有12042OFOUR取為14左右，則可將瓦斯催化燃燒產(chǎn)生的電壓放大到合適的幅值與鋸齒波電壓進(jìn)204RF行比較。212鋸齒波發(fā)生電路555定時(shí)器是一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該芯片使用靈活方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器，因而廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。圖9為NE555和R2，R3，C1組成的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器圖9鋸齒波發(fā)生電路FIG9TOOTHEDWAVEGENERATINGCIRCUIT振蕩器的輸出頻率為13214CRF由此可算得輸出頻率為1KHZ，C2起正反饋?zhàn)饔茫丛赒1射級(jí)跟隨器輸出鋸齒波的同時(shí)，正反饋至R2的上端，故在C1充電期間，R2上的壓降保持不變，即C1的充電速率不變，因而極大地保證了鋸齒波的線性。其非線性可控制在1以下，且溫度穩(wěn)定性好。圖中在555的電壓控制端5腳外接了一個(gè)可調(diào)的控制電壓，用以改變555內(nèi)部比較器的基準(zhǔn)電壓值，即比較電平，由此可改變鋸齒波的振幅，這里通過調(diào)節(jié)RP1使輸出鋸齒波的最大值為4V。213電壓比較電路電壓比較器可將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二值信號(hào)，即只有高電平和低電平兩種狀態(tài)的離散信號(hào)。因此可用電壓比較器來產(chǎn)生脈沖方波電壓信號(hào)。電路如圖10所示圖10電壓比較器電路FIG10VOLTAGECOMPARINGCIRCUIT這里選用的電壓比較器的型號(hào)為AD790，它有同相和反相兩個(gè)輸入端，同相端接鋸齒波電壓信號(hào)，反相端接瓦斯檢測(cè)電路的輸出電壓，也就是脈沖電壓寬度的控制信號(hào)。比較器采用單電源供電，引腳8接邏輯電平，其取值決定于負(fù)載所需高電平，這里接5V，此時(shí)比較器輸出高電平為43V。引腳5為鎖存控制端，當(dāng)它為低電平時(shí)，鎖存輸出信號(hào)。圖10中C4、C5均為去耦電容，用于濾去比較器輸出產(chǎn)生變化時(shí)電源電壓的波動(dòng)，R8是輸出高電平時(shí)的上拉電阻。214脈沖電壓穩(wěn)幅電路電路中選用TL431芯片對(duì)比較器輸出的脈沖電壓進(jìn)行穩(wěn)幅。電路如圖11所示圖11脈沖穩(wěn)壓電路FIG11RANGEOFPULSESTABILITATINGCIRCUITTL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源,它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從VREF（25V）到36V的任何值，工作電流范圍為1MA100MA，K、A腳兩端輸出電壓為1025RVPO改變RP2的阻值，就可以改變輸出基準(zhǔn)電壓大小，這里通過調(diào)節(jié)RP2使輸出的脈沖電壓的幅值穩(wěn)定在3V。215聲光報(bào)警電路R3220KR33180KR3420KR3515KR36BG13DG6C14C15D12CPI6R10220R4Q3DIS7THR6CVOLT5TRIG2VCC8GND1R3710KC16C17BG23DG6BG33AX81R38820HIC18R39SCRDWR40C19D2D3C20CZCT上述是本設(shè)計(jì)瓦斯傳感器的聲光報(bào)警電路，有圖可以看出是以555為核心的電路由555電路組成一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，上電打開開關(guān)S1后，C1兩端電壓為0，555電路的輸出腳輸出高電平，報(bào)警器電路工作，進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。此時(shí)若水銀開關(guān)斷開，電源經(jīng)R2向C1充電，當(dāng)C1兩端的電壓充到高于2/3VCC時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)，輸出端變?yōu)榈碗娖捷敵觯瑘?bào)警電路失電停止工作。此時(shí)報(bào)警器便進(jìn)入報(bào)警守候狀態(tài)。這時(shí)若報(bào)警器受到振動(dòng)，就會(huì)使水銀開關(guān)中的水銀一起振動(dòng)，當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，555電路的2腳便輸入一個(gè)低電平信號(hào)，這個(gè)低電平信號(hào)使得單穩(wěn)電路輸出狀態(tài)改變，輸出端變?yōu)楦唠娖?，?bào)警電路工作，另一方面通過7腳將充于電容C1上的電荷放完，這時(shí)就算水銀開關(guān)再次斷開，由于C1兩電壓低于2/3VCC，電路也將保持輸出高電平，使報(bào)警電路工作，若一直有振通信號(hào)使水銀開關(guān)接通，系統(tǒng)將一直報(bào)警，若報(bào)警后報(bào)警器不再振動(dòng)，則當(dāng)C1上的電充到大于2/3VCC時(shí)，報(bào)警將自動(dòng)停止，因此每次報(bào)警的自動(dòng)關(guān)斷時(shí)間為R2和C1的充電常數(shù)值。該報(bào)警器由直流穩(wěn)壓電源、定時(shí)開關(guān)電路和聲控脈沖產(chǎn)生器三部分組成。圖中S為話筒，它將腳步聲或其他聲響轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，且放大后加至555時(shí)基電路的觸發(fā)端腳。555與R6、C2組成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，調(diào)節(jié)電阻R6使腳的電壓略高于L/3VDD。5553腳輸出低電平。當(dāng)有情況發(fā)生時(shí)，BG2輸出一定幅值的負(fù)脈沖，使555翻轉(zhuǎn)，相應(yīng)腳輸出高電平，信號(hào)經(jīng)BG2緩沖放大后使可控硅SCR觸發(fā)導(dǎo)通，將報(bào)警器的電源電路接通，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警時(shí)間長(zhǎng)短取決于電容器C2的充電時(shí)間常數(shù)TD11R6C2的大小。當(dāng)C2上的充電電壓超過2/3VDD時(shí)，555復(fù)位，3腳輸出低電平，BG2相應(yīng)截止，可控硅SCR斷開。在C2充電期間，即報(bào)警定時(shí)結(jié)束之前，應(yīng)使555腳通過R5和D1將輸出高電平反饋到觸發(fā)端腳，以免后繼脈沖或其他干擾影響定時(shí)精度。定時(shí)的長(zhǎng)短可通過改變時(shí)間常數(shù)R6C2的大小來調(diào)節(jié)。常見故障現(xiàn)象與查找方法1發(fā)光二極管不亮，用萬用表測(cè)12V供電電源是否正常；，用數(shù)字萬用表檢測(cè)電阻R1、發(fā)光二極管VDL、三極管VT2是否損壞；測(cè)LCL所構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，若ICL的腳始終輸出低電平，VT2將一直處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)光二極管不亮，可采用代換法判斷555集成電路的好壞。2發(fā)光二極管亮但不閃爍測(cè)三極管VT2，若VT2擊穿，更換VT2故障即可排除；測(cè)ICL、腳的電平，若為低電平，查RP1及連線是否有斷線或虛焊，查C1是否擊穿及ICL腳是否懸空。在外圍元件檢查無誤后，可采用代換法判斷LCL是否損壞；用上述方法，查找IC2、IC3及其外圍元器件。3發(fā)光二極管閃爍頻率不正常主要查單穩(wěn)態(tài)電路ICL，當(dāng)單穩(wěn)態(tài)電路工作不正常時(shí)會(huì)造成發(fā)光二極管閃爍頻率不正常，其主要原因是由于電容C2造成的，可調(diào)當(dāng)調(diào)整C2的大小。4揚(yáng)聲器不響查供電電源電壓及檢測(cè)三極管VT3、揚(yáng)聲器是否損壞；測(cè)量IC4第5腳的控制信號(hào)電壓，不正常查IC3第3腳信號(hào)及R4，也可通過示波器測(cè)量輸出波形判斷故障部位。21622變流瓦斯檢測(cè)方法的原理221變流瓦斯檢測(cè)方法的基本思想為了解決上節(jié)所提到催化傳感器存在的問題，就必須拋開連續(xù)電流供電的傳統(tǒng)方法，以保證測(cè)量元件與參比元件溫度永遠(yuǎn)相等，設(shè)計(jì)出真正的恒溫檢測(cè)橋路。實(shí)現(xiàn)方法是通過一個(gè)硬件電路構(gòu)成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，強(qiáng)迫檢測(cè)元件與參比元件保持在平衡狀態(tài)，使測(cè)量元件工作在恒溫狀態(tài)下。該檢測(cè)環(huán)路使測(cè)量元件的溫度與參比元件的溫度進(jìn)行比較，當(dāng)環(huán)境中的CH4氣體在測(cè)量元件表面燃燒時(shí)，測(cè)量元件的溫度將很快上升使電橋失去平衡，硬件電路構(gòu)成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到偏移信號(hào)后，輸出控制脈沖信號(hào)，將已經(jīng)偏移的橋路“矯正”回來，使回路周而復(fù)始地工作在偏移/校正的振蕩之中。測(cè)量元件的溫度是以微小的鋸齒波形狀的軌跡在恒溫區(qū)波動(dòng)26，如圖6所示圖6傳統(tǒng)的檢測(cè)橋路與恒溫橋路的濃度溫度特性曲線FIG6CONTRASTINGCURVEBETWEENTWOMETHODS這個(gè)波動(dòng)的溫差很小，只有零點(diǎn)幾度的差別，基本上可以認(rèn)為參比元件和測(cè)量元件的溫度是相等的。這種方法保證了在任何CH4濃度下，測(cè)量元件的溫度不變，徹底有效地杜絕了高濃CH4的燃燒，大大延長(zhǎng)了催化元件的使用壽命，也使儀器的零點(diǎn)穩(wěn)定性、精度穩(wěn)定性得到了的提高。本研究所研制的脈沖供電檢測(cè)橋路與傳統(tǒng)的測(cè)量機(jī)理截然不同，檢測(cè)元件工作于間歇脈沖供電狀態(tài)，不隨CH4溫度變化，反饋環(huán)路中的脈沖頻率與CH4濃度呈正比關(guān)系。從微觀的角度上看，單片機(jī)檢測(cè)的是測(cè)量元件上溫度的上升速率，而傳統(tǒng)方法則是檢測(cè)元件上的絕對(duì)溫度。測(cè)量橋路是恒溫的，無論檢測(cè)多高濃度的瓦斯，檢測(cè)元件的溫度都不變，所以它能夠抗高濃沖擊，能夠擁有更長(zhǎng)的壽命和極好的穩(wěn)定性。222變流瓦斯檢測(cè)方法的原理變流檢測(cè)方法是一種使載體催化傳感元件在檢測(cè)瓦斯氣體時(shí)保持恒溫狀態(tài)的新型檢測(cè)方法。它的基本原理是在瓦斯?jié)舛壬邥r(shí)，通過閉環(huán)反饋電路，使工作電流相應(yīng)減少，以保持催化元件的溫度不變，利用電流的減少量和瓦斯含量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)瓦斯含量的檢測(cè)。載體催化元件的靜態(tài)熱平衡方程是474010142TBATCHRI式中I載體催化元件的工作電流；R載體催化元件的電阻；瓦斯氧化反應(yīng)燃燒熱系數(shù)；空氣中瓦斯體積分?jǐn)?shù)；4CH載體催化元件溫度；1T環(huán)境溫度；0熱傳導(dǎo)系數(shù)；B元件面積；A輻射系數(shù)；角系數(shù)。方程式左邊是單位時(shí)間內(nèi)工作電流所產(chǎn)生的熱量和瓦斯氣體在載體催化傳感元件表面發(fā)生氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量之和，后者與瓦斯體積分?jǐn)?shù)成正比；方程式右邊是催化傳感元件在單位時(shí)間內(nèi)熱傳導(dǎo)和熱輻射損失的熱量之和，其中傳導(dǎo)熱是催化傳感元件通過導(dǎo)線和空氣傳遞的熱量之和，由于催化傳感元件工作在一個(gè)半封閉的氣罩內(nèi)，其同空氣的對(duì)流散熱很小，可忽略不計(jì)。方程兩邊在催化傳感元件達(dá)到熱平衡時(shí)是相等的。在變流瓦斯檢測(cè)中，工作電流隨著瓦斯?jié)舛仍黾佣鴾p小，元件處于恒溫狀態(tài)，載體催化元件工作溫度和阻值保持不變。故在環(huán)境溫度一定的情況下，方程式右邊為一常數(shù)，設(shè)401010TBATK對(duì)于該種檢測(cè)方法，因保持不變，即當(dāng)無瓦斯時(shí)，；當(dāng)有4CH02RKI瓦斯時(shí)RICHRI2042式中I、分別為有瓦斯、無瓦斯的工作電流，即0420RI此式表明電流變化與瓦斯體積分?jǐn)?shù)不是線性關(guān)系。因此，在設(shè)計(jì)檢測(cè)電路時(shí)，為使電流大小能反映瓦斯體積分?jǐn)?shù)，不能采用一般的可控直流電源，而需采用寬度可調(diào)的脈沖電流源，即脈沖電流的幅值恒定，但其寬度可由反饋信號(hào)調(diào)節(jié)。當(dāng)瓦斯體積分?jǐn)?shù)增加時(shí)，減少脈沖的寬度T以減少通過元件的平均電流。由式（33）知，瓦斯體積分?jǐn)?shù)為204IRCH與電流平方成線性關(guān)系，脈沖電流有效值為21021MTMIDTII式中T為脈沖電流周期，為脈沖電流幅值。在一定的條件下與占空比的平方根成線性關(guān)系，即其平方與占空比成線性關(guān)系。又脈沖電流平均值為/1PI，與占空比成線性關(guān)系，故脈沖電流的平均值可以線性地反映瓦斯體積分?jǐn)?shù)，MPIT即瓦斯?jié)舛取?23智能瓦斯監(jiān)測(cè)儀原理框圖3硬件電路介紹31甲烷傳感器311KG9701型智能低濃度沼氣傳感器KG9710型智能低濃度沼氣傳感器主要用于監(jiān)測(cè)煤礦井下環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛龋敲旱V預(yù)防瓦斯突出和瓦斯爆炸必不可少的測(cè)量?jī)x表。它可以連續(xù)自動(dòng)地將井下沼氣濃度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸送給關(guān)聯(lián)設(shè)備，并具有就地顯示瓦斯?jié)舛戎担蘼暪鈭?bào)警等功能。采用國(guó)家科技“九五”攻關(guān)項(xiàng)目成果高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命熱催化元件，通過改變制作工藝及催化劑配方自制等，大大提高了催化元件的性能指標(biāo)，利用人工智能技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行處理分析，增強(qiáng)了儀器抗高瓦斯沖擊的能力，將穩(wěn)定性能指標(biāo)由一周提高至一月，使用壽命由一年延長(zhǎng)至一年半。具有性能穩(wěn)定、測(cè)量精確、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、易使用易維護(hù)等特點(diǎn)，增加了遙控調(diào)校、斷電控制、故障自校自檢等新功能，大大節(jié)約了使用與維護(hù)費(fèi)用。目前該傳感器已廣泛應(yīng)用于全國(guó)大、中、小型煤礦，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率超過60，在煤礦預(yù)防瓦斯災(zāi)害方面經(jīng)常發(fā)揮重要作用，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。主要技術(shù)指標(biāo)測(cè)量范圍0400CH401000CH4測(cè)量精度000100CH4010CH4100200CH4020CH4200400CH4030CH44001000CH4800真值相對(duì)誤差元件檢測(cè)反應(yīng)速度20S調(diào)校周期1個(gè)月使用壽命15年信號(hào)帶負(fù)載能力0400報(bào)警方式二級(jí)間歇式聲光報(bào)警，85DB聲強(qiáng)，能見度20M光強(qiáng)報(bào)警點(diǎn)范圍0525連續(xù)可調(diào)采樣方式限制擴(kuò)散式整機(jī)工作電壓924VDC傳輸距離3KM供電18VDC使用15MM2截面銅芯電纜輸出信號(hào)2001000HZ、15MADC防爆型式EXIBD礦用本安兼隔爆型312高濃度瓦斯傳感器國(guó)產(chǎn)型號(hào)ZR14GJW4/100基本參數(shù)工作環(huán)境條件溫度040相對(duì)濕度98大氣壓力86KPA116KPA風(fēng)速0M/S8M/S測(cè)量范圍高濃0CH4100CH4溫度040測(cè)量范圍（CH4）高濃400100100基本誤差（CH4）10測(cè)量上限的10溫度基本誤差2分辨率高濃01CH4，溫度01顯示方式六位LED，其右三位顯示甲烷，左三位顯示溫度響應(yīng)時(shí)間20S報(bào)警點(diǎn)可調(diào),儀器出廠時(shí)設(shè)定在100CH4；在03CH435CH4內(nèi)可調(diào)斷電點(diǎn)可調(diào),儀器出廠時(shí)設(shè)定在150CH4復(fù)電點(diǎn)可調(diào),儀器出廠時(shí)設(shè)定在100CH4高低濃度轉(zhuǎn)換點(diǎn)1）從低到高35CH42）從高到低25CH4調(diào)節(jié)方式使用本公司生產(chǎn)的FYF型遙控器防爆標(biāo)志EXIBI防爆合格證號(hào)1044440安全標(biāo)志證號(hào)20042726報(bào)警方式聲光，其中音量85DB光可見度20M工作方式擴(kuò)散式防爆型式礦用本安兼隔爆型；防爆標(biāo)志EXIBDI。輸出信號(hào)兩路200HZ1000HZ頻率輸出。甲烷200600HZ對(duì)應(yīng)甲烷濃度為046001000HZ對(duì)應(yīng)甲烷濃度為4100。溫度200HZ1000HZ對(duì)應(yīng)040。UIDC20V；II90MA。關(guān)聯(lián)設(shè)備本公司生產(chǎn)的DJ4G2000固定式甲烷斷電儀防爆型式礦用隔爆兼本質(zhì)安全型防爆標(biāo)志EXDIBI，傳感器到斷電儀的距離不大于2000米。防爆合格證號(hào)1042460安全標(biāo)志證號(hào)20042728。配接設(shè)備本公司生產(chǎn)的KJF33通用監(jiān)控分站防爆型式礦用本質(zhì)安全型，防爆標(biāo)志EXIBI防爆合格證號(hào)1034356，安全標(biāo)志證號(hào)20033034傳感器到分站的距離不大于2000米。傳輸電纜電纜最大長(zhǎng)度2000M分布電容01FKM分布電感1MHKM外形尺寸200MM110MM35MM質(zhì)量11KG32ADC0809引腳圖與接口電路321A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809簡(jiǎn)介8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100S左右。圖321ADC0809引腳圖322ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖下圖所示圖322ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖中多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。表321為通道選擇表。表321通道選擇表323信號(hào)引腳ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見圖98。對(duì)ADC0809主要信號(hào)引腳的功能說明如下IN7IN0模擬量輸入通道ALE地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。START轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809；START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為STA、B、C地址線。通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見表91。CLK時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500KHZ的時(shí)鐘信號(hào)EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高OE輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。VCC5V電源。VREF參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為5VVREF5V,VREF5V324MCS51單片機(jī)與ADC0809的接口ADC0809與MCS51單片機(jī)的連接如圖323所示電路連接主要涉及兩個(gè)問題。一是8路模擬信號(hào)通道的選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。18路模擬通道選擇圖323ADC0809與MCS51的連接如圖323所示模擬通道選擇信號(hào)A、B、C分別接最低三位地址A0、A1、A2即（P00、P01、P02），而地址鎖存允許信號(hào)ALE由P20控制，則8路模擬通道的地址為0FEF8H0FEFFH此外，通道地址選擇以作寫選通信號(hào)，這一部分電路連接如圖912所示。圖324ADC0809的部分信號(hào)連接WRALE地址所存START寄存器清“0”A/D啟動(dòng)圖325信號(hào)的時(shí)間配合從圖中可以看到，把ALE信號(hào)與START信號(hào)接在一起了，這樣連接使得在信號(hào)的前沿寫入（鎖存）通道地址，緊接著在其后沿就啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。圖919是有關(guān)信號(hào)的時(shí)間配合示意圖。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換只需要一條MOVX指令。在此之前，要將P20清零并將最低三位與所選擇的通道好像對(duì)應(yīng)的口地址送入數(shù)據(jù)指針DPTR中。例如要選擇IN0通道時(shí)，可采用如下兩條指令，即可啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換MOVDPTR,FE00H；送入0809的口地址MOVXDPTR,A；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換（IN0）注意此處的A與A/D轉(zhuǎn)換無關(guān)，可為任意值。1轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。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?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時(shí)傳送方式對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128S，相當(dāng)于6MHZ的MCS51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期。可據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（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(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測(cè)試EOC的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。不管使用上述那種方式，只要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束，便可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為MOVX讀指令，仍以圖917所示為例，則有MOVDPTR,FE00HMOVXA,DPTR該指令在送出有效口地址的同時(shí)，發(fā)出有效信號(hào)，使0809的輸出允許信號(hào)OE有效，從而打開三態(tài)門輸出，是轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送入A累加器中。這里需要說明的示，ADC0809的三個(gè)地址端A、B、C即可如前所述與地址線相連，也可與數(shù)據(jù)線相連，例如與D0D2相連。這是啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換的指令與上述類似，只不過A的內(nèi)容不能為任意數(shù)，而必須和所選輸入通道號(hào)IN0IN7相一致。例如當(dāng)A、B、C分別與D0、D1、D2相連時(shí)，啟動(dòng)IN7的A/D轉(zhuǎn)換指令如下MOVDPTR，F(xiàn)E00H；送入0809的口地址MOVA，07H；D2D1D0111選擇IN7通道MOVXDPTR，A；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換325A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例設(shè)有一個(gè)8路模擬量輸入的巡回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采樣數(shù)據(jù)依次存放在外部RAM0A0H0A7H單元中,按圖910所示的接口電路，ADC0809的8個(gè)通道地址為0FEF8H0FEFFH其數(shù)據(jù)采樣的初始化程序和中斷服務(wù)程序（假定只采樣一次）如下初始化程序MOVR0,0A0H；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)首地址MOVR2,08H；8路計(jì)數(shù)器SETBIT1；邊沿觸發(fā)方式SETBEA；中斷允許SETBEX1；允許外部中斷1中斷MOVDPTR,0FEF8H；D/A轉(zhuǎn)換器地址LOOPMOVXDPTR,A；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換HERESJMPHERE；等待中斷中斷服務(wù)程序DJNZR2,ADENDMOVXA,DPTR；數(shù)據(jù)采樣MOVXR0,A；存數(shù)INCDPTR；指向下一模擬通道INCR0；指向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器下一單元MOVXDPTR,AADENDRETI3387C552簡(jiǎn)介33187C552概述87C552單片機(jī)系統(tǒng)87C552具有如下特點(diǎn)68個(gè)引腳，8K字節(jié)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，可外部擴(kuò)展64K字節(jié)。256字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），5個(gè)外部雙向8位輸入/輸出（I/O）口，4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。此外，87C552設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0HZ并可通過軟件設(shè)置省電模式?？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。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。NC35VSS36VSS37NC38P20/A0839P21/A0940P22/A1041P23/A1142P24/A1243P25/A1344P26/A1445P27/A1546PSEN47ALE/PROG48EA/VPP49P07/AD750P06/AD651P05/AD552P04/AD453P03/AD354P02/AD255P01/AD156P00/AD057AVREF58AVREF59AVSS60AVDD61P57/ADC762P56/ADC663P55/ADC564P54/ADC465P53/ADC366P52/ADC267P51/ADC168P50/ADC01VDD2STADC3PWM04PWM15EW6P40/CMSR07P41/CMSR18P42/CMSR29P43/CMSR310P44/CMSR411P44/CMSR512P46/CMT013P47/CMT114RST15P10/CT0I16P11/CT1I17P12/CT2I18P13/CT3I19P14/T220P15/RT221P16/SCL22P17/SDA23P30/RXD24P31/TXD25P32/INT026P33/INT127P34/T028P35/T129P36/WR30P37/RD31NC32XTAL233XTAL13487C552J87C552332主要特性與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間10年全靜態(tài)工作0HZ24MHZ三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路333管腳說明VCC供電電壓GND接地STADC啟動(dòng)AD操作PWM0脈寬調(diào)制輸出0（低電平有效）PWM1脈寬調(diào)制輸出1（低電平有效）EW看門狗使能P0口P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。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)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。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4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。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)。P3口P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。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。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P30RXD（串行輸入口）P31TXD（串行輸出口）P32/INT0（外部中斷0）P33/INT1（外部中斷1）P34T0（記時(shí)器0外部輸入）P35T1（記時(shí)器1外部輸入）P36/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P37/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）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)。P4口8位可編程的I/O口P5口8位輸入出口ADC0ADC7可選功能AD的8位輸入口路輸入通道RST復(fù)位輸入。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。ALE/PROG當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。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。XTAL2來自反向振蕩器的輸出。AVDD模擬電源AVSS模擬地AVREFAD轉(zhuǎn)換參考電阻高端AVREFAD轉(zhuǎn)換參考電阻低端VSS數(shù)字地334振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。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)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。XTAL1接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì)CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振。335芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10MS來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。串口通訊單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是你編寫軟件的關(guān)鍵。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它們是SCON，TCON，TMOD，SCON等，各代表什么含義呢SBUF數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個(gè)可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起過“為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個(gè)寄存器SBUF而不是收發(fā)各用一個(gè)寄存器。”實(shí)際上SBUF包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址99H。CPU在讀SBUF時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫時(shí)會(huì)指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時(shí)的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們?cè)趯懓l(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作SBUF寄存器的方法則很簡(jiǎn)單，只要把這個(gè)99H地址用關(guān)鍵字SFR定義為一個(gè)變量就可以對(duì)其進(jìn)行讀寫操作了，如SFRSBUF0X99當(dāng)然你也可以用其它的名稱。通常在標(biāo)準(zhǔn)的REG51H或AT89X51H等頭文件中已對(duì)其做了定義，只要用INCLUDE引用就可以了。SCON串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)引用到接口控制寄存器。SCON就是51芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98H，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51芯片串行口的工作狀態(tài)。51芯片的串口可以工作在幾個(gè)不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用SCON寄存器。它的各個(gè)位的具體定義如下SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0、SM1為串行口工作模式設(shè)置位，這樣兩位可以對(duì)應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置。串行口工作模式設(shè)置。SM0SM1模式功能波特率000同步移位寄存器FOSC/120118位UART可變1029位UARTFOSC/32或FOSC/641139位UART可變?cè)谶@里只說明最常用的模式1，其它的模式也就一一略過，有興趣的朋友可以找相關(guān)的硬件資料查看。表中的FOSC代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART為UNIVERSALASYNCHRONOUSRECEIVER）的英文縮寫。SM2在模式2、模式3中為多處理機(jī)通信使能位。在模式0中要求該位為0。REM為允許接收位，REM置1時(shí)串口允許接收，置0時(shí)禁止接收。REM是由軟件置位或清零。如果在一個(gè)電路中接收和發(fā)送引腳P30,P31都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個(gè)子程序的開始處加入REM0來禁止接收，在子程序結(jié)束處加入