某一氧化碳檢測(cè)傳感器的硬件和軟件設(shè)計(jì)案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u24369某一氧化碳檢測(cè)傳感器的硬件和軟件設(shè)計(jì)案例概述 1139761礦用安全型一氧化碳傳感器的總體設(shè)計(jì) 1124971.1總體的功能要求 189021.2整體的設(shè)計(jì)要求 1177171.3整體的組成及方案設(shè)計(jì) 2262252系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3217182.1總體電路 341672.2單片機(jī)最小系統(tǒng) 349312.3CO氣體傳感電路的設(shè)計(jì) 5201812.3.1MQ-7元件的介紹 5248962.3.2ADC0809介紹 7252272.4液晶顯示電路設(shè)計(jì) 9238622.4.1液晶顯示電路 9145952.4.2液晶顯示器的介紹 9112332.4.3LCD1602引腳圖說明 10172572.5聲光報(bào)警指示電路 11254942.5.1指示燈電路 11269322.5.2LED的介紹 1157872.6蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊 12167842.7按鍵電路 1275292.8負(fù)載控制電路 13207723礦用CO傳感器的軟件設(shè)計(jì) 1419993.1軟件設(shè)計(jì)概述 14141183.2主程序仿真圖 1451953.3主程序流程圖 16194073.4CO報(bào)警器的C程序 17礦用安全型一氧化碳傳感器的總體設(shè)計(jì)總體的功能要求整體的功能主要包括以下兩個(gè)功能：(1)能夠隨時(shí)地測(cè)出礦井下CO的濃度；(2)紅光報(bào)警功能：該系統(tǒng)采用礦井下紅光自動(dòng)報(bào)警的功能：當(dāng)?shù)V井下CO的濃度超過限定的報(bào)警值，報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出紅光，發(fā)出蜂鳴響，然后通過井下繼電器的自動(dòng)吸和,控制井下排氣管風(fēng)扇的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，來有效地減少礦井下CO的濃度，使CO的濃度低于限定值。整體的設(shè)計(jì)要求在了解和學(xué)習(xí)了整個(gè)系統(tǒng)的硬件工作原理和軟件設(shè)計(jì)原理，就能大概理解了這個(gè)信息系統(tǒng)的主要技術(shù)功能特點(diǎn)。系統(tǒng)中所需要采用的每種類型單片的主機(jī)和多臺(tái)微處理器的價(jià)格都比較低廉，比較滿足各種大型工程設(shè)備使用的成本需要和一些中小規(guī)模的產(chǎn)品。為了增強(qiáng)市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，控制系統(tǒng)得盡可能的消耗功率小，選用5v電源供電；占用的體積要小，這樣探測(cè)器所需要的空間就會(huì)減少，使用和操作起來也會(huì)比較方便；使用成本低廉才能更好地滿足相關(guān)系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)條件的基本要求。整體的組成及方案設(shè)計(jì)整體方案的硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、CO氣體檢測(cè)電路、液晶顯示電路的設(shè)計(jì)、聲光報(bào)警指示電路、按鍵電路和負(fù)載控制電路等模塊組成，礦用本質(zhì)安全型一氧化碳傳感器的組成結(jié)構(gòu)如下圖所示[5]COCO氣體采集模塊按鍵模塊液晶顯示模塊復(fù)位電路晶振電路負(fù)載控制模塊聲光報(bào)警提示模塊ATS8952單片機(jī)圖2.SEQ圖2.\*ARABIC系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)總體電路電路的protel原理圖如圖3所示圖3.SEQ圖3.\*ARABIC1電路原理圖任意時(shí)刻都能自動(dòng)地顯示當(dāng)前的CO濃度值，現(xiàn)在設(shè)置一個(gè)報(bào)警濃度值(當(dāng)前濃度設(shè)置可以由手動(dòng)控制按鍵操作來進(jìn)行設(shè)定),默認(rèn)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)在開機(jī)時(shí)的當(dāng)前報(bào)警濃度值為25，當(dāng)CO濃度值少25時(shí)，綠燈開始工作發(fā)出綠光，繼電器自動(dòng)停止正常工作，當(dāng)CO濃度值高于25時(shí)，紅燈開始工作發(fā)出紅光，繼電器被自動(dòng)抽和，控制器的風(fēng)扇開始運(yùn)行。單片機(jī)最小系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)市面上各類新型單片機(jī)的硬件功耗,制作時(shí)間費(fèi)用以及性價(jià)比等多個(gè)關(guān)鍵方面分別進(jìn)行了一次綜合設(shè)計(jì)分析,以在盡量最大不同程度地充分利用各類單片化主機(jī)上的硬件資源優(yōu)勢(shì)上作為技術(shù)基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)原則,本次產(chǎn)品設(shè)計(jì)中分別選用了一種使用德國(guó)atmel公司采用高密度非易大損失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)而且集成的各種AT89s52型號(hào)單片化主機(jī)器件作為其中最核心的數(shù)據(jù)處理控制芯片。AT89s52是一種能夠具有較小的低功耗,高性能的的cmos8位的微控制器，穩(wěn)定性好，產(chǎn)品系列豐富等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大用戶的喜歡，使用率也是在市場(chǎng)處于遙遙領(lǐng)先位置[6]所謂的單片機(jī)最小控制系統(tǒng),或者被我們稱之為最小的應(yīng)用系統(tǒng),它是一種泛指使用最低元件而能夠正常運(yùn)行的單片機(jī)軟硬件集合體電路。一般而言,它們都應(yīng)該由:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位控制電路及編程器等組成。所謂的單片機(jī)最小系統(tǒng)并非簡(jiǎn)單地進(jìn)行最小化,而是在保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠度基礎(chǔ)上所設(shè)計(jì)的電路方案才能夠確保單片機(jī)的正常運(yùn)行[7]。本節(jié)主要圍繞單片機(jī)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了以上一系列的功能,以期保證最小系統(tǒng)的正常運(yùn)行，如下圖所示圖3.SEQ圖3.\*ARABIC2單片機(jī)的最小系統(tǒng)復(fù)位電路復(fù)位電路晶振電路AT89S52單片機(jī)I/O接口圖3.SEQ圖3.\*ARABIC3單片機(jī)系統(tǒng)的框圖圖示中，左上角的復(fù)位電路就是使9腳保持一個(gè)2微秒的高電平，程序完成后重頭開始啟動(dòng)繼續(xù)執(zhí)行。C3和R是當(dāng)單片機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，這時(shí)候電容開始充電，電壓就會(huì)慢慢得減小，10K的下拉電阻就會(huì)使9腳會(huì)有一段高電平的輸出，單片機(jī)再次重新啟動(dòng)程序執(zhí)行。左下角的晶振電路相當(dāng)于單片機(jī)的工作速度，圖示所示的晶振上的兩個(gè)電容與晶振頻率有關(guān)，削減諧波，對(duì)電路起到穩(wěn)定的作用。右上角p0口接上拉電阻，因?yàn)閜0口輸出不了高電平，只能呈現(xiàn)高阻態(tài)或低電平狀態(tài)，相當(dāng)于懸空狀態(tài)，所以p0口要輸出一個(gè)高電平的話，電源需要接一個(gè)上拉電阻，電源通過這個(gè)上拉電阻給負(fù)載提供電流。若p0口沒有接上拉電阻，無法完成驅(qū)動(dòng)其他芯片的操作。3腳普遍接電源，3腳接高電平時(shí)，單片機(jī)讀取內(nèi)部ROM，接低電平時(shí)，讀取外部的ROM[8]。AT89S52中斷技術(shù)主要應(yīng)用適合于對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)中斷狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制,[9]要求一臺(tái)智能單片上主機(jī)系統(tǒng)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地自動(dòng)進(jìn)行中斷響應(yīng)或者處理中斷,請(qǐng)求源在向后臺(tái)客戶服務(wù)提出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中斷申請(qǐng)時(shí),中斷快速并能做出準(zhǔn)確反饋、及時(shí)處理。它們也是可以通過片內(nèi)電源中斷控制系統(tǒng)的來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個(gè)中斷請(qǐng)求源向一個(gè)計(jì)算機(jī)終端發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí),如果一個(gè)中斷請(qǐng)求被一個(gè)計(jì)算機(jī)得到允許,則中斷會(huì)自動(dòng)使得一個(gè)單片機(jī)暫時(shí)自動(dòng)停止當(dāng)前正在正常運(yùn)行的一個(gè)計(jì)算機(jī)中斷主處理程序,轉(zhuǎn)到一個(gè)新的中斷查詢服務(wù)請(qǐng)求處理程序當(dāng)中去重新處理一個(gè)關(guān)于中斷請(qǐng)求服務(wù)的后續(xù)請(qǐng)求。中斷網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的主處理程序首先進(jìn)行中斷處理,在原先經(jīng)歷了一次請(qǐng)求中斷網(wǎng)絡(luò)服務(wù)處理請(qǐng)求之后,再通過返回發(fā)送到原先被請(qǐng)求中斷網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的處理程序地址所在地,繼續(xù)執(zhí)行被請(qǐng)求中斷網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一次主中斷程序。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC4中斷過程若一個(gè)單片化主機(jī)不能夠具備一個(gè)定時(shí)中斷控制系統(tǒng),則很有可能就會(huì)使得一個(gè)單片機(jī)大量的工作時(shí)間被大量浪費(fèi)使用到一個(gè)由于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或者其他設(shè)備所啟動(dòng)引起的定時(shí)數(shù)據(jù)查詢中斷操作上。所以其采用的待機(jī)中斷控制技術(shù)徹底消除了目前傳統(tǒng)工業(yè)單片化主機(jī)數(shù)據(jù)查詢工作模式中普遍存在的待機(jī)等候中斷現(xiàn)象,大大地大幅改善了傳統(tǒng)單片機(jī)的系統(tǒng)工作效率與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性。[10]。CO氣體傳感電路的設(shè)計(jì)MQ-7元件的介紹MQ-7氣體傳感器是對(duì)CO氣體進(jìn)行的傳感器，空氣中的一氧化碳的濃度越大，MQ-7的電導(dǎo)率就會(huì)越大，MQ-7傳感器高溫時(shí)祛除低溫時(shí)殘留的氣體。通過使用簡(jiǎn)單的電路，就能夠把電導(dǎo)率的變化，轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的消耗信號(hào)。下圖為元器件的集成電路圖圖3.SEQ圖3.\*ARABIC5電路圖MQ-7氣體檢測(cè)傳感器對(duì)于富含一氧化碳的氣體檢測(cè)靈敏性很好,這種新型氣體檢測(cè)傳感器不僅能夠同時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)多種類型富含大量一氧化碳的化學(xué)氣體,它也是一款廣泛適用于多種檢測(cè)領(lǐng)域的低功耗成本氣體傳感器,有著長(zhǎng)期的使用壽命、低使用費(fèi)率、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)所測(cè)試的氣體有極高的靈敏度和信噪比[11]。靈敏度：S=Ro/Rx常見S值為8左右，Rx為器件在丁烷濃度為.2%時(shí)的阻抗。MQ-7基座采用優(yōu)質(zhì)堅(jiān)韌耐磨抗高溫的優(yōu)質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合塑料進(jìn)行壓制，引腳螺絲采用優(yōu)質(zhì)鍍鋅不銹銅絲,上部及罩面板具有較高的整體抗震抗蝕強(qiáng)度和耐腐防爆防火性能。MQ-7由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層,測(cè)量電極和加熱器組成的，敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必須安全的工作加熱環(huán)境[12]。下圖為元件外形結(jié)構(gòu)圖圖3.SEQ圖3.\*ARABIC6元件結(jié)構(gòu)圖下圖為MQ-7傳感器的基本測(cè)試電路。此電路需要一個(gè)加熱器電壓Vh，Vh用來給溫度傳感系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)特定的溫度工作量和溫度。還需要一個(gè)測(cè)試電壓Vc,Vc必須使用直流電，它是用來測(cè)試負(fù)載電阻RL上的電壓，MQ-7具有較小的極性。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC和VH接口可以共享一個(gè)相應(yīng)的通信電源電路。為更好利用傳感器的性能特點(diǎn)和檢測(cè)性能，需要充分地考慮它的RL值[13]。RLVhVcGRLVhVcGND圖3.SEQ圖3.\*ARABIC7基本測(cè)試回路下圖是MQ-7型元件氣體濃度測(cè)試特性，MQ-7型的靈敏度高，當(dāng)丁烷的濃度值在0.6%以下。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC8濃度測(cè)試特性圖3.SEQ圖3.\*ARABIC9通電時(shí)間特性上圖是MQ-7型氣敏元件通電時(shí)間特性曲線。由曲線圖中可以得出結(jié)論，在60s-90s,MQ-7氣敏元件已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定待測(cè)工作的狀態(tài)。根據(jù)繪制的電路圖，曲線圖，MQ-7具有廣泛的探測(cè)范圍[14]，較高的靈敏度，穩(wěn)定性能好，選用MQ-7型氣敏元件為CO氣體檢測(cè)電路提供了極大的便利。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC10一氧化碳采集的電路圖是一氧化碳采集的電路，R7為保護(hù)電阻，也可直接接地，4電容為濾波電容。當(dāng)一氧化碳濃度增大時(shí)，實(shí)際上MQ-7相當(dāng)于阻性元器件，電阻值會(huì)減小，IN口輸出的電壓值越大，與R3分壓，得出一個(gè)電壓信號(hào)輸出給ADC0809，ADC0809采集模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，然后數(shù)字量信號(hào)經(jīng)過輸出后送給單片機(jī)P口，最后由單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)值的讀取和處理。[15]。ADC0809介紹為了實(shí)現(xiàn)各種需求，現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)外許多生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的廠家設(shè)計(jì)并且制作了各種各樣的ADC芯片。比如美國(guó)AD公司的ADC芯片產(chǎn)品就有幾十個(gè)系列，近百種型號(hào)的等。它們具有精度高，速度快等功能，性價(jià)比也比較高[16]。ADC0809是CMOS器件，它主要作為包含8位逐次尋址逼近型的ADC組成部分，還需要它同時(shí)提供一個(gè)8通道的8位模擬多路控制開關(guān)和一個(gè)模擬通道尋址控制邏輯，所以沒有理由不把它當(dāng)作簡(jiǎn)單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”?？梢灾苯虞斎?個(gè)單端的模擬信號(hào)從而進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，ADC89芯片在生活中廣受歡迎，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制，過程控制和多點(diǎn)巡回檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。下圖為ADC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如上圖所示為ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，左上角采用多路數(shù)據(jù)采集方法，開通8位模擬開關(guān)，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器[17]。地址鎖存器與譯碼器對(duì)ADDA、ADDB、ADDC3個(gè)特定的三態(tài)地址輸出位置進(jìn)行輸入鎖存和輸出譯碼，譯碼器的輸出方式是主要作用于翻譯通道的一種選擇,它的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后結(jié)果一般是通過一種三態(tài)地址輸出鎖存器方式來進(jìn)行存放、輸出,所以它們都同樣可以直接與整個(gè)操作系統(tǒng)的各個(gè)數(shù)據(jù)總線接口進(jìn)行數(shù)據(jù)串聯(lián)。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC12引腳圖如上圖所示，IN-IN78位模擬量輸入引腳，ADC0809對(duì)于模擬量的輸入選用的信號(hào)要是單極性，電壓是-5v之間，當(dāng)信號(hào)太小時(shí)，要對(duì)電路進(jìn)行放大；模擬量在輸入轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該始終保持不變，當(dāng)模擬量輸入過快的時(shí)候，應(yīng)該在輸入前增加采樣，以此來保證電路的穩(wěn)定性。A、B、C為地址輸入線,A為低地址，C為高地址；ALE為地址鎖存允許輸入線，通過時(shí)為高電平。當(dāng)ALE模擬一個(gè)高電平時(shí)，地址鎖存器和信號(hào)譯碼器將會(huì)對(duì)包含ADDA、ADDB、ADDC三條不同地址通道線的地址信號(hào)進(jìn)行順序鎖存，經(jīng)過多次譯碼后被順序選擇的通道模擬量信號(hào)通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換.。A,B,C用于IN0-IN78位模擬量輸入。道選擇表如下所示圖3.SEQ圖3.\*ARABIC13通道選擇表根據(jù)圖3.14VCC為5v工作電壓；GND接地；REF(+)參考電壓正端，REF(-)為參考電壓負(fù)端，為DAC片內(nèi)電阻網(wǎng)絡(luò)提供基準(zhǔn)電壓[18]。START為A/D轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)輸入信號(hào)的一個(gè)輸入端，當(dāng)遇到一個(gè)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部的信號(hào)寄存器都會(huì)被自動(dòng)清零。當(dāng)ST下跳沿時(shí)，開始對(duì)該轉(zhuǎn)換電路信號(hào)進(jìn)行一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換，在這個(gè)電路轉(zhuǎn)換執(zhí)行過程期間，START電路一直處于一個(gè)低電平狀態(tài)。EOC為中斷轉(zhuǎn)換請(qǐng)求過程中已經(jīng)結(jié)束的中斷信號(hào)的輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)（E0C=0）是一個(gè)低電平狀態(tài)，當(dāng)EOC=處于高電平狀態(tài)時(shí)，明轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC也可以作為中斷請(qǐng)求方式，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送.OE為輸出允許控制端，用來控制進(jìn)行電路控制輸出三態(tài)輸入數(shù)據(jù)并由輸出鎖存器向單片機(jī)發(fā)送輸出轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)；當(dāng)OE=0時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)線會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)高阻的狀態(tài)；當(dāng)OE=1時(shí)，輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換所接受到的數(shù)據(jù)。因?yàn)锳DC0809內(nèi)部本質(zhì)上沒有一個(gè)時(shí)鐘電路，所以外界提供的使用頻率一般是5KHZ;D7-D位8位數(shù)字量輸出端，為三態(tài)可控制輸出，可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。D7是最高位，D為最低位。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC14ADC0809液晶顯示電路設(shè)計(jì)液晶顯示電路·圖3.SEQ圖3.\*ARABIC15硬件原理圖根據(jù)液晶顯示電路設(shè)計(jì)圖示，三角的R5和R6串聯(lián)在電源和地之間，主要起到分壓作用，中間輸出一個(gè)電壓值，三角采集電壓值來控制液晶的灰度，如果兩個(gè)電阻接的不適當(dāng)，那么液晶可能會(huì)出現(xiàn)屏幕比較暗或者跟本沒有畫面，R5的選取一般是200Ω-.5KΩ之間[22]。液晶顯示器的介紹液晶顯示器主要是充分利用了液晶的物理與化學(xué)特性，通過一定的電壓對(duì)其所在的顯示范圍進(jìn)行了控制，通電了就會(huì)顯示圖像。液晶顯示器有很多種類型，按照顯示方式可分為字符式、點(diǎn)陣式、段氏等。液晶顯示器不但包括黑白的圖像，顯示屏上也包括灰度和彩色的圖像等。按照驅(qū)動(dòng)的方式來分，可以細(xì)化為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、單純矩陣驅(qū)動(dòng)、和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)。液晶顯示器已經(jīng)在我們的現(xiàn)實(shí)生活中被廣泛采用，大多數(shù)的電子產(chǎn)品通過液晶顯示器來直接顯示數(shù)字、圖像和符號(hào)，例如計(jì)算器，電子表等家用電子產(chǎn)品。LCD1602液晶顯示器顯示既能直接實(shí)現(xiàn)視頻高畫質(zhì)，而且又能同時(shí)是數(shù)字式接口，較之傳統(tǒng)單片機(jī)的數(shù)字系統(tǒng)顯示接口簡(jiǎn)易,操作也方便。而且這種型號(hào)液晶型的電視顯示器還同樣可以具有機(jī)身體積小、重量輕、功耗低一些的大優(yōu)勢(shì),它的機(jī)能在體積和機(jī)器重量上都一定要比其他傳統(tǒng)型號(hào)的液晶電視顯示器的機(jī)在體積和機(jī)器重量上都要輕得多,主要的電源功耗都主要是直接消費(fèi)在內(nèi)部的液晶電極和電源驅(qū)動(dòng)器的IC上,所以它的主要功耗比其他傳統(tǒng)型號(hào)的液晶電視顯示器的主要功耗小[23]。最初被廣泛應(yīng)用的液晶顯示器時(shí)CRT顯示器，CRT亮度不太高，質(zhì)量不佳，容易被損壞，隨著科技的發(fā)展，LCD類型的液晶也隨之問世，除了對(duì)于色彩還原度較高的醫(yī)療行業(yè)，還在使用CRT，大部分已經(jīng)使用LCD液晶顯示器了。本設(shè)計(jì)采用的是1602字符型液晶顯示器，實(shí)物圖如下所示。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC16字符型液晶顯示器實(shí)物L(fēng)CD1602引腳圖說明圖3.SEQ圖3.\*ARABIC17引腳圖聲光報(bào)警指示電路指示燈電路圖3.SEQ圖3.\*ARABIC19燈光提示電路R4和R2是分流穩(wěn)壓的驅(qū)動(dòng)電阻，因?yàn)長(zhǎng)ED在工作時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓是3V,供電穩(wěn)壓方式是5V，因此必須串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，而綠燈的驅(qū)動(dòng)電流比較大，所以串聯(lián)的電阻比較小，而LEDR的驅(qū)動(dòng)電流比較小，串聯(lián)的電阻比較大。LED的介紹LED也叫發(fā)光二極管，一種能夠?qū)⑺械墓怆娔芏嫁D(zhuǎn)化為可見光的新型固態(tài)液晶半導(dǎo)體發(fā)光元件，它本身就是一種具有能夠直接把所有的光能電轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)變成電能發(fā)射光;它完全徹底改變了目前傳統(tǒng)的基色白熾燈具中鎢絲式直接發(fā)光和基色節(jié)能光源照明燈三者的基色發(fā)光粉末式直接發(fā)光的傳統(tǒng)工作電路原理,而是完全采用了單向電場(chǎng)式直接發(fā)光。據(jù)分析,LED的主要發(fā)光性能設(shè)計(jì)特征之一是它本身具有極其突出的發(fā)光性能,壽命長(zhǎng)、光效高、輻射低與能源功耗較小。作為目前正在中國(guó)乃至當(dāng)今全球世界范圍內(nèi)最為備受廣泛關(guān)注的新一代環(huán)保照明應(yīng)用光源，LED因其產(chǎn)品具有高亮度、低功率和無熱量、長(zhǎng)期的使用壽命、無毒、能夠有效進(jìn)行資源回收再生和綜合利用等諸多重要優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為即將是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的現(xiàn)代綠色環(huán)保照明應(yīng)用光源。我國(guó)的LED景觀照明家具產(chǎn)業(yè)最早研究起步于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過近40年的不斷進(jìn)步和快速發(fā)展,產(chǎn)品在大型工業(yè)照明景觀民用照明和普通景觀照明民用領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的研究應(yīng)用，我國(guó)已逐步發(fā)展壯大成為當(dāng)今世界第一個(gè)景觀照明民用家具產(chǎn)品生產(chǎn)商和第二個(gè)普通照明民用家具產(chǎn)品出口商。近幾年來,隨著現(xiàn)代科學(xué)信息技術(shù)和工業(yè)人們對(duì)于白光半導(dǎo)體超高發(fā)光亮度器件的材料制造理論技術(shù)研究的不斷深入，LED白光技術(shù)材料制造工藝過程和生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步，新型超高發(fā)光亮度材料(主要包括彩色氮化物和電晶體和彩色熒光粉)的技術(shù)研究創(chuàng)新開發(fā)和應(yīng)用推廣,各種不同顏色的超高發(fā)光亮度技術(shù)LED白光技術(shù)已經(jīng)取得了一系列具有突破性的技術(shù)進(jìn)展，其中在超高發(fā)光亮度效率上已經(jīng)完全提高了將近1000倍,色度和光等級(jí)等各方面已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)了用于可見光不同波段的所有各種顏色,其中最重要的特別的就是超高發(fā)光亮度的彩色白光技術(shù)LED的成功問世，使得白光LED技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域范圍從傳統(tǒng)熒光燈擴(kuò)展到高發(fā)光效率的戶外照明的白光源各個(gè)行業(yè)都逐漸變得已經(jīng)成為一個(gè)一種可能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件采用了不同的煙霧顏色和LED來精確指示各種不同煙霧噴射氣體的額定濃度值并進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊圖3.SEQ圖3.\*ARABIC20聲音報(bào)警電路聲音報(bào)警電路采用的是9012PNP型三極管，主要利用三極管的開關(guān)作用，低電平導(dǎo)通，R4為限流電阻，只要單片機(jī)的IO口輸出一個(gè)低電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器就會(huì)工作發(fā)出聲音，三極管關(guān)閉，蜂鳴器就會(huì)停止工作。蜂鳴器為發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動(dòng)方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來選擇。本設(shè)計(jì)采用的是有源蜂鳴器。按鍵電路圖3.SEQ圖3.\*ARABIC21按鍵電路本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要采用一個(gè)按鍵與IO口接地的操作方式，當(dāng)單片機(jī)剛啟動(dòng)開始時(shí)，處于一個(gè)高電平狀態(tài)，只要按鍵再次關(guān)閉，單片機(jī)的IO口就有可能變成一個(gè)低電平，程序上就會(huì)檢測(cè)一個(gè)低電平，如果是一個(gè)低電平，則需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行一個(gè)相應(yīng)的控制。單片機(jī)的這種鍵盤主要類型有兩類分為一種獨(dú)立式鍵盤和分為矩陣型的鍵盤，其中獨(dú)立式的鍵盤每一個(gè)鍵的I/O口上都可以連接一個(gè)電源按鍵，按鍵的另外每一端都可以接觸到一個(gè)電源或接地（一般接地），這種獨(dú)立方式硬件接法的操作程序結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單且使用操作系統(tǒng)也更加穩(wěn)定;而矩陣式的這種鍵盤型硬件接法則使編譯器的操作程序結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較復(fù)雜，但是所需要占用的I/O少。基于本設(shè)計(jì)的需要這里選用了獨(dú)立式鍵盤接法。獨(dú)立鍵盤模塊控制鍵盤的主要實(shí)現(xiàn)原理方法是運(yùn)用一個(gè)單片機(jī)I/O口讀取的輸入電壓水平值以及高低數(shù)據(jù)來直接判定鍵盤有沒有打到。將常規(guī)開啟按鍵的一端接地，另一端接一個(gè)I/O口，程序開始時(shí)將此I/O口置于高電平，平時(shí)無鍵按下時(shí)I/O口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此I/O口與地短路迫使I/O口為低電平。按鍵釋放后，單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻使I/O口仍然保持高電平。我們所要做的就是在程序中查尋此I/O口的電平狀態(tài)就可以了解我們是否有按鍵動(dòng)作了。在用一個(gè)單片機(jī)對(duì)整個(gè)鍵盤信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程同時(shí)，它還需要涉及使用到一個(gè)重要的操作過程，那就是對(duì)整個(gè)鍵盤進(jìn)行去抖動(dòng)。這里所講的鍵盤電壓抖動(dòng)其實(shí)指的僅僅是一種具有機(jī)械性質(zhì)的抖動(dòng),它指的是一種指由于當(dāng)一個(gè)鍵盤在未按下或者沒有被再次按下達(dá)到的臨界時(shí)間區(qū)內(nèi)所同時(shí)產(chǎn)生的一種振動(dòng)電壓水平不變或穩(wěn)定正常的抖動(dòng)現(xiàn)象,并且也不是我們?cè)诿看伟聪乱粋€(gè)鍵盤時(shí)通過特別注意力就能夠完全避免的。這種線性抖動(dòng)一般范圍為10~200毫秒之間,這種非常穩(wěn)定的超大電流水平線性抖動(dòng)使其持續(xù)時(shí)間對(duì)于每個(gè)人來說太快,而對(duì)于一臺(tái)抖動(dòng)時(shí)鐘大約為幾毫微秒的小型單片式主機(jī)而言則往往可能會(huì)因此變得緩慢。硬件工作去除這些抖動(dòng)就是通過利用部分驅(qū)動(dòng)電路將這些抖動(dòng)的某一部分直接附加鍵盤上去進(jìn)行處理,軟件的工作去除這些抖動(dòng)不是為了有效避免這些抖動(dòng),而是為了有效規(guī)避這些抖動(dòng)部分的工作持續(xù)時(shí)間,等到你的鍵盤系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后再對(duì)它部分進(jìn)行抖動(dòng)處理。所以這里我們主要選擇了一個(gè)按鍵軟件工具來有效減少按鍵抖動(dòng),實(shí)現(xiàn)它的方法也就是先開機(jī)查找一個(gè)新的按鍵,然后將發(fā)現(xiàn)有一個(gè)低電平的按鍵抖動(dòng)當(dāng)這個(gè)按鍵正常出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí)10~200毫秒以完全有效避開延時(shí)抖動(dòng)(經(jīng)典延時(shí)值約20毫秒),延時(shí)抖動(dòng)終止后再反復(fù)重新閱讀一次該機(jī)I/O時(shí)值,這一次的最小延時(shí)值如果設(shè)置為1,則可能表示該機(jī)的按鍵在一個(gè)低電平上連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的抖動(dòng)持續(xù)時(shí)間如果小于10~200毫秒,視為沒有受到抖動(dòng)干擾的輸出信號(hào)。在數(shù)據(jù)庫(kù)中讀出的文字位置的數(shù)值為0時(shí)則也就代表已經(jīng)有多個(gè)文字按鍵被依次地分別按下,調(diào)用了一個(gè)相應(yīng)的文字?jǐn)?shù)據(jù)處理器。負(fù)載控制電路圖3.SEQ圖3.\*ARABIC22繼電器控制負(fù)載電路電磁式自動(dòng)繼電器通常認(rèn)為是由電磁鐵心、線圈、銜接磁鐵、接觸點(diǎn)或者電磁簧片等主要部件所結(jié)合組成。只要將線圈銜鐵在連接線圈兩端附近分別加上一定的勵(lì)磁電壓,線圈中就可以有這種機(jī)會(huì)自動(dòng)流過一定的勵(lì)磁電流，從而可以產(chǎn)生線圈相應(yīng)的回歸電磁彈簧效果,銜接帶鐵就可以有這種機(jī)會(huì)在被電磁力所直接吸引的外力作用下，因?yàn)榭朔€圈回歸電磁彈簧的巨大拉力而將線圈鐵芯自動(dòng)吸向連接線圈，從而可以使原來銜接帶鐵的線圈動(dòng)觸點(diǎn)與線圈靜觸點(diǎn)(常稱為啟動(dòng)觸點(diǎn))相互發(fā)生吸合。所以當(dāng)電磁線圈開始停止連續(xù)供電后,電磁波的相互吸收力也可能會(huì)隨之逐漸減弱或者隨之消失，銜電磁鐵就是說它會(huì)在電磁彈簧的相互逆轉(zhuǎn)和作用力場(chǎng)的回歸中找到原來的觸發(fā)位置，使原來動(dòng)觸發(fā)的點(diǎn)和原來靜觸點(diǎn)(常稱為閉觸點(diǎn))相互作用釋放。這樣就能進(jìn)行導(dǎo)線吸合、釋放，從而基本實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)集成電路系統(tǒng)中的導(dǎo)線接通、切斷。對(duì)于各種繼電器的"常開、常閉"觸點(diǎn)，我們其實(shí)可以用這種設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行正確區(qū)分:即當(dāng)繼電器的兩個(gè)線圈不能正常進(jìn)行通電時(shí),處于連續(xù)停止或者連續(xù)關(guān)閉通電狀態(tài)的靜觸點(diǎn),稱為"常開觸點(diǎn)";線圈處于連續(xù)不能接通的關(guān)閉狀態(tài)下的兩個(gè)靜觸網(wǎng)接點(diǎn)被固定稱為"常閉觸點(diǎn)"。繼電器通常一般具有兩股控制電路，為交流低壓自動(dòng)控制和直流高壓自動(dòng)操縱。本設(shè)計(jì)繼電器驅(qū)動(dòng)的原理和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)原理一樣，都采用的是PNP型三極管，起到開關(guān)作用，只要單片機(jī)的IO口FS輸出一個(gè)低電平，三極管就會(huì)導(dǎo)通，線圈就會(huì)得到電，而線圈和LED是并聯(lián)關(guān)系，因此LED也會(huì)得到電，R3是個(gè)分壓電阻，因?yàn)樵O(shè)置的電壓是5V,而led的工作電壓是3v,單片機(jī)輸出低電平，繼電器得電，接線端子開關(guān)就會(huì)吸合，此時(shí)風(fēng)扇就會(huì)得電，風(fēng)扇的黑線接地，紅色的線接到電源上。礦用CO傳感器的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)