《基于單片機(jī)的智能液化氣報(bào)警器設(shè)計(jì)》

1、摘要在日常?；詈褪突て髽I(yè)，一旦發(fā)?？扇夹詺怏w的泄漏而未采取有效的措 施，將會對人身及財(cái)產(chǎn)產(chǎn)牛極大的影響，甚至?xí)a(chǎn)生毀滅性的災(zāi)難。對可燃?xì)怏w 泄漏做出預(yù)先判斷，在事故未擴(kuò)大之前采取措施，可以避免事故的發(fā)生。液化氣 屬于可燃性氣體的一種，因此對其檢測、監(jiān)控、報(bào)警是很有比要的；而單片機(jī)在 可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性方面都有突出優(yōu)點(diǎn)。木設(shè)計(jì)將這兩方面結(jié)合起來，設(shè)計(jì) 了基于單片機(jī)的智能液化氣報(bào)警器。該設(shè)計(jì)基于pic單片機(jī)為核心，以氣敏傳感器檢測可燃?xì)怏w的質(zhì)量濃度，經(jīng) 過信號調(diào)理后，直接讀入單片機(jī)中，單片機(jī)對檢測的信號進(jìn)行判斷。如果質(zhì)量濃 度超過預(yù)定數(shù)值吋，將發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)帶有液晶顯示和鍵盤輸入，可設(shè)

2、置報(bào) 警器的相關(guān)參數(shù)；系統(tǒng)采用市電和電池兩路供電。該系統(tǒng)電路操作方便，體積小, 成木低，功耗低，可靠性高，壽命長等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：液化氣，pic單片機(jī)，氣敏傳感器，智能報(bào)警器abstractin everyday life and petrochemical enterprise, in the event of leakage of flammable gases and are not taking effective measures, will have a tremendous impact on personal and property, even will have a deva

3、stating disaster. combustible gas leak to prejudge, taken measures prior to the accident did not expand, you can avoid the occurrence of accidents. liquefied gas is flammable gas, so it is than to its detection, monitoring, alerting and single-chip computer in terms of reliability, real-time and fle

4、xibility has a big advantage. this design will combine these two aspects, design of mcu-based intelligent gas alarms.the design is based on pic single-chip computer as the core, to gas sensor detection of combustible gas concentration, after signal conditioning, read directly into single chip, singl

5、e-chip microcomputer on the test signal of judgment. if the concentration exceeds the book value, there will be a sound and light alarm. system with lcd display and keyboard input, you can set the alarm parameters; two ways power supply system and use both batteries. the system circuit is easy to op

6、erate, small size, low cost, low power consumption, high reliability, long life and other characteristics.keywords: liquefied petroleum gas, pic microcontroller, gas sensor, intelligent alarm目錄摘要iabstractii目錄ill第1章緒論11研究背景及意義11.2可燃?xì)怏w檢測與報(bào)警技術(shù)概述11.2.1可燃?xì)怏w一一液化氣概述11.2.2可燃?xì)怏w檢測技術(shù)現(xiàn)狀21.2.3可燃?xì)怏w報(bào)警器發(fā)展現(xiàn)狀4第2章pic1

7、6f87x系列基本結(jié)構(gòu)52pic單片機(jī)概述52.1.1 pic單片機(jī)簡介52.1.2 pic系列單片機(jī)與mcs51系列的區(qū)別62.2 pic單片機(jī)的型號72.3 pic16f87x 結(jié)構(gòu)特征72.4 pic16f87x cpu 的特殊性能7第3章硬件電路設(shè)計(jì)103智能液化氣報(bào)警器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103.2智能報(bào)警務(wù)各單元電路設(shè)計(jì)103.2.1微控制器的選擇103.2.2單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)123.3傳感器的設(shè)計(jì)143.4 a/d轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓的設(shè)計(jì)163.5鍵盤電路的設(shè)計(jì)183.6聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)193.7顯示電路設(shè)計(jì)20第4章軟件設(shè)計(jì)234建立傳感器的線性模型234.2算法實(shí)現(xiàn)及主程序流程圖244.

8、3鍵盤部分的軟件設(shè)計(jì)254.4顯示部分的軟件設(shè)計(jì)264.5系統(tǒng)源文件28結(jié)論29參考文獻(xiàn)30附錄a31第1章緒論1研究背景及意義隨著近代工業(yè)的進(jìn)步，在生活、工業(yè)上排放的氣體種類、數(shù)量日益增多。這些氣 體如天然氣、液化石油氣等都是易燃、易爆或?qū)θ梭w有害的。而本設(shè)計(jì)的研究方向是 針對于液化石油氣的報(bào)警器。液化氣報(bào)警器作為一種檢測液化氣泄漏并及時(shí)發(fā)出聲光 報(bào)警等可預(yù)防著火、傷亡的安全裝置。對于像液化氣、天然氣、煤氣等可燃性氣體的檢測、監(jiān)控和報(bào)警的研究可分為兩 大方向。一方面是從傳統(tǒng)的傳感器為主要研究對象，通過擴(kuò)展其外圍電路功能，來增 強(qiáng)其應(yīng)用性能。另一方面是利用計(jì)算機(jī)、單片機(jī)與智能傳感器相結(jié)合。結(jié)合

9、高性能， 高穩(wěn)定性和可靠性的芯片，使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品更便捷小巧，易于操作。國外從20世紀(jì)30年代便開始研究開發(fā)與可燃性氣體相關(guān)的報(bào)警系統(tǒng)，而我國目 前在氣體檢測儀器儀表領(lǐng)域規(guī)模較人的有河南漢威電子股有限公司，深圳市豪恩實(shí)業(yè) 有限公司等。隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，對可燃?xì)怏w報(bào)警器的研究主要集中在智能化與集成化。 有基于can總線以arm微處理器為核心的氣體報(bào)警器，也有基于at89系列和pic 系列單片機(jī)的設(shè)計(jì)。目前這一領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間和許多需要進(jìn)一步研究的問題。為了提高使用液化氣的可靠性，減少因液化氣泄露而造成的事故。同時(shí)基于人類 對生態(tài)環(huán)境凈化的要求越來越高，不僅要求檢測、監(jiān)控易燃易爆氣體，而口

10、要確保身 心健康，減少環(huán)境污染。因此設(shè)計(jì)出一種高靈敏度、超小型、多功能化的報(bào)警器就顯 得很有必要性。1.2可燃?xì)怏w檢測與報(bào)警技術(shù)概述1.2.1可燃?xì)怏w液化氣概述液化氣是液化石油氣的簡稱，是原油在加工提煉汽、柴油過程中產(chǎn)生的蒸憾部分, 主要成分是碳?xì)浠衔锖蜌錃?，較多含有丙烷、丁烷。它不同于天然氣與煤氣。因?yàn)?天然氣是自然形成的氣體，主要成分是甲烷，此外還含有不同數(shù)量的乙烷、丙烷、丁 烷等低碳烷桂以及二氧化碳、氮?dú)?、氫氣、硫化物等非坯類物質(zhì)。煤氣是用煤或焦炭 等固體原料經(jīng)干憎或汽化制得的。其主要成分是一氧化碳、甲烷和氫氣等。因此，煤 氣有毒，易于在空氣屮形成爆炸性混合物。而液化氣具有易燃易爆性、

11、汽化性、受熱 膨脹性、滯留性、帶電性、腐蝕性及窒息性等特點(diǎn)。液化氣具有污染少、發(fā)熱量高、 易于運(yùn)輸、壓力穩(wěn)定儲存設(shè)備簡單，供應(yīng)方式靈活等優(yōu)勢。家用液化氣罐可根據(jù)需要, 調(diào)整火力，使用起來既方便又衛(wèi)生，液化石油氣雖然使用方便，但也有不安全的隱患。 萬一管道漏氣或閥門未關(guān)嚴(yán)，液化石油氣向室內(nèi)擴(kuò)散。由于氣態(tài)的液化氣比空氣重約 1.5倍，當(dāng)其空氣混合物含量達(dá)到爆炸極限（1.7%10%）時(shí)，遇到火星或電火花就會 發(fā)生爆炸。為了提醒人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)液化氣是否泄漏，加工廠常向液化氣中混入少量有 惡臭味的硫醇或硫醛類化合物。1.2.2可燃?xì)怏w檢測技術(shù)現(xiàn)狀1927年，oliver w.johnson發(fā)明并提出了一種

12、可燃?xì)怏w在一個(gè)鉗絲上催化燃燒機(jī)理 的便攜式可燃?xì)怏w檢測器。即使80多年后的今天，大多數(shù)密閉空間檢測中用到的檢測 器仍然采用這種原理，當(dāng)然己融入了更多的現(xiàn)在技術(shù)成分。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及傳感器技術(shù)的發(fā)展，氣體檢測技術(shù)從原來的單方面應(yīng)用一些化 學(xué)反應(yīng)發(fā)展為多方面、多科學(xué)交義應(yīng)用，在多方面獲得了發(fā)展。從檢測原理上分，目 前運(yùn)用比較多的主要有六種，下面逐一介紹。（1）利用電阻式氣敏元件測量氣體濃度。電阻式氣敏元件經(jīng)過一段時(shí)間的預(yù)熱后, 其阻值與周圍氣體濃度有著確定的關(guān)系，因此，只需測岀運(yùn)行狀態(tài)下氣敏元件的電阻 值，便可推算出當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下待測氣體的濃度。這是氣體濃度測量中最常用的傳統(tǒng) 方法，在實(shí)際運(yùn)用中，

13、一般采用脈沖調(diào)制技術(shù)，即基于時(shí)間的比較方法，它利用標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)基信號，將與被測氣體濃度有關(guān)的氣敏傳感器電阻的信息記錄下來，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的 模擬信號或數(shù)字信號，然后進(jìn)行處理以達(dá)到測量目的。利用氣敏元件測量氣體濃度原理簡單，操作也比較方便，但存在以下不足：1）由于在檢測儀中一般將氣敏元件與標(biāo)準(zhǔn)元件組成測量電橋電路，因此電橋電路 的非線性會影響測量精度；2）電橋供電電壓的大小對測量精度有很大影響；3）檢測時(shí)還需考慮現(xiàn)場溫度、空氣擾動等因素，需要串接上補(bǔ)償電路。所以這種 方法主要用在測量精度要求不高的場合。當(dāng)前，利用新的傳感器技術(shù)測量氣體濃度倍受關(guān)注。所謂新的傳感器技術(shù)是指在 測量中采用了除電阻元件外的其他

14、新型的傳感器，通過傳感將待測濃度信號量轉(zhuǎn)換為 電路中的電信號，再通過a/d轉(zhuǎn)換電路等對電信號進(jìn)行分析處理，根據(jù)傳感器的特性 參數(shù)和相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式推算出氣體濃度的當(dāng)前值，這種檢測技術(shù)在實(shí)際中應(yīng)用廣泛， 并常被穿插在其他檢測技術(shù)中。近年來岀現(xiàn)了一些新型固態(tài)氣敏傳感器，主要有：氧 化物半導(dǎo)體傳感器、有機(jī)高聚物半導(dǎo)體傳感器、聲表面波傳感器和固態(tài)電解質(zhì)傳感器 等。例如：利用固態(tài)電解質(zhì)構(gòu)成電化學(xué)電池來測量其電極電位的變化或由于電極反應(yīng) 所產(chǎn)牛的電流值，就可以達(dá)到測量氣體濃度的目的。（2）超聲波技術(shù)測量氣體濃度。超聲波在某種氣體中的傳播速度v與當(dāng)前氣體溫 度t和氣體性質(zhì)有一定的關(guān)系。超聲技術(shù)就是利用了這種關(guān)

15、系，通過測量超聲波在氣 體中的傳播速度v以及當(dāng)前氣體溫度t,推算出該氣體的大概濃度。如果需要測出氣 體濃度的具體值，可以通過實(shí)驗(yàn)推算出v, t與氣體濃度的對應(yīng)關(guān)系。由分析和實(shí)驗(yàn) 可知?dú)怏w濃度s與聲速v,氣體溫度t間呈非線性二元函數(shù)關(guān)系，通過對不同濃度的 某種特定氣體（如氨氣）做精確測量，并利用計(jì)算機(jī)對實(shí)測數(shù)據(jù)采用最小二乘法作統(tǒng) 計(jì)處理和進(jìn)行曲線擬合，便可以得到多項(xiàng)式回歸方程5（t,v）= a（t）4-a（t）v + a（t）y2（1.1）式（1）中，系數(shù)a。、ai和a?由計(jì)算機(jī)解出，它們均為溫度t的函數(shù)，如式（1.2） 人=2+勺尸+伏尸（1.2）當(dāng)對測量精度要求不是很嚴(yán)格時(shí)，式（1.1）可簡

16、化為線性方程，式（1.2）也可簡 化為t的二次方程。這對簡化編程，提高運(yùn)算速度很有幫助。（3）氣相色譜法測量氣體濃度。氣相色譜法是基于不同的氣體在通過色譜柱時(shí)速 度不同的原理，主要適用于工廠生產(chǎn)現(xiàn)場的檢測、設(shè)備檢修過程中動力作業(yè)的安全檢 測。該方法對混合氣體進(jìn)行多次采樣，注入色譜儀直至色譜峰值全部出現(xiàn)后再進(jìn)行色 譜分析，很多地方也稱其為光譜測量法。不同濃度的混合氣體的色譜存在明顯差界， 根據(jù)當(dāng)前呈現(xiàn)的色譜便能分析出當(dāng)前氣體濃度的高低。在氣體濃度檢測中占有很重要 的地位，但在測量中必須合理地選擇色譜柱及載氣流速等參數(shù)，只只有進(jìn)行多次重復(fù) 試驗(yàn)后方能獲得理想的測量效果。（4）載體催化燃燒法檢測氣體

17、濃度。這種檢測方法線性和穩(wěn)定性較好。以爆炸下 限百分體積濃度為單位的濃度標(biāo)度方法能統(tǒng)一衡量各種可燃?xì)怏w濃度所呈現(xiàn)的爆炸危 險(xiǎn)度，而且量程符合工業(yè)要求，故常被用于爆炸危險(xiǎn)場所可燃性氣體的測爆。該檢測 方法以載體型氣敏元件作為濃度的傳感器，該元件由鉗絲上燒結(jié)一層陶瓷載體后，再 涂覆催化活性物（ph、pd等）構(gòu)成。當(dāng)釦絲中通工作電流使之達(dá)到臨界反應(yīng)溫度（320 350°c）時(shí)，可燃?xì)饩驮谠砻娲呋紵Q絲電阻增加，在完全燃燒且熱輻射可忽 略時(shí)，電阻增量ar與可燃?xì)怏w一般將催化元件（檢知元件）及與之配對的參比元件 組成電橋，作為濃度信號采樣單元。由于催化元件的氣敏特性除了與可燃?xì)怏w濃度有

18、 關(guān)之外好受到工作電流、環(huán)境的溫度和濕度、氣壓的影響，所以在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)采用 橋式單元或其他參比元件對其余與補(bǔ)償。（5）示蹤氣體濃度衰減法測量氣體濃度。示蹤氣體檢測法是向被測空間中注入一 定量的示蹤氣體，如co2等，通風(fēng)（包括自然通風(fēng)）后使示蹤氣體的濃度得到稀釋， 通過測出示蹤氣體濃度的變化，間接地求岀通風(fēng)量和空氣齡。該方法基于示蹤氣體質(zhì) 量守恒方程，常用于研究單一建筑物滲透通風(fēng)的特性。利用示蹤氣體測量建筑物滲透 通風(fēng)特性在國外己有大約四十年的歷史，并且發(fā)展出了各種不同的測量方法。在此所 應(yīng)用的示蹤氣體應(yīng)具有可測、穩(wěn)定（一般情況下不與空氣及其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）、 無毒的特性，并且在空氣中含量

19、較少。針對不同的研究目的，示蹤氣體法可以應(yīng)用在 不同的研究領(lǐng)域。（6）光干涉法測量氣體濃度。光干涉法是一種創(chuàng)新的檢測方法，它基于同一光源 發(fā)出的光波會被平面鏡分為兩束光，經(jīng)不同路線后又匯集成一束光，發(fā)生光干涉，產(chǎn) 生干涉條紋的物理現(xiàn)象。光干涉式氣體濃度測定器目前被廣泛應(yīng)用與煤礦井下空氣中 的甲烷、瓦斯等濃度，以及其他環(huán)境下各種氣體濃度的測定；在實(shí)驗(yàn)室也往往采用這 種測定儀器作為相對參考的儀器。用該方法測定氣體濃度時(shí)，必須考慮到氣體的溫度、 壓力、含量、換算結(jié)果，以及光在該氣體中的折射率等問題。檢測環(huán)境的多樣化增加了氣體濃度檢測儀器開發(fā)的難度。氣體濃度檢測技術(shù)在應(yīng) 用中述需要考慮很多額外的因素，

20、國內(nèi)外對其的研究雖多，有的甚至開發(fā)岀了一定的 成型裝置，但是各種方法都有一定的缺陷，在本文中，根據(jù)測量環(huán)境及技術(shù)耍求，采 用了半導(dǎo)體式氣敏元件法來檢測氣體濃度。1.2.3可燃?xì)怏w報(bào)警器發(fā)展現(xiàn)狀目前世界上可燃?xì)怏w報(bào)警器的產(chǎn)品規(guī)格有300到400種?？扇?xì)怏w檢測設(shè)備從儀 器結(jié)構(gòu)上可檢測方法上可分為便攜式、袖珍式和固定式3類。便攜式檢測儀器主要為 泵吸式。泵吸式儀器一般帶有較長的取樣管，可用于危險(xiǎn)作業(yè)場所（如管道、小水道、 船艙、氣罐等）對未知濃度的有害易燃易爆氣體進(jìn)行檢測，適用于檢測人員定期進(jìn)行 安全檢測和日常檢測；袖珍式儀器的檢測方法主要以擴(kuò)散法為主，適合于在危險(xiǎn)作業(yè) 環(huán)境中安全人員隨身攜帶使用

21、，由單一性和復(fù)合性兩種；固定式檢測儀器用于實(shí)施在 線檢測，安裝與可能產(chǎn)生危險(xiǎn)事故的現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測報(bào)警，檢測方法通常以擴(kuò)散 法為主。在許多野外或臨時(shí)的危險(xiǎn)場所采用單一的測試手段已不能滿足安全需要，往往先 進(jìn)行泵吸法測試，然后再用其他方法對作業(yè)環(huán)境實(shí)行檢測。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了能將 擴(kuò)散法與泵吸法融為一體的檢測儀器，采用一機(jī)分體多探頭結(jié)構(gòu)增加傳感器的失效判 斷和實(shí)用功能，大大方便了用戶。第2章pic16f87x系列基本結(jié)構(gòu)2.1 pic單片機(jī)概述2.1.1 pic單片機(jī)簡介pic(peripheral interface controller)是外設(shè)接口控制器的簡稱，它是由美國microchip

22、 公司開發(fā)的嵌入式控制器(embedded controller)0嵌入式控制器國內(nèi)習(xí)慣稱為單片機(jī)。 pic是一種采用精簡指令集計(jì)算機(jī)risc(reduced instruction set computer)結(jié)構(gòu)、哈佛總 線結(jié)構(gòu)、2級流水線取指令方式，具有實(shí)用、低價(jià)、指令集小、簡單易學(xué)、低功耗、高 速度、體積小、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，體現(xiàn)了單片機(jī)發(fā)展的一種新趨勢。pic系列單片機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡潔，指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)精煉。在所有的單片機(jī)品種中, 它是最容易學(xué)習(xí)、最容易應(yīng)用的單片機(jī)品種之一。pic單片機(jī)的特點(diǎn)：(1) 哈佛總線結(jié)構(gòu)。pic系列單片機(jī)不僅采用哈佛體系結(jié)構(gòu)，而且還采用哈佛總 線結(jié)構(gòu)。在pic系列

23、單片機(jī)中采用的這種哈佛總線結(jié)構(gòu)(與其相對的是馮.諾依曼結(jié)構(gòu)), 就是在芯片內(nèi)部將數(shù)據(jù)總線和指令總線分離，并且釆用不同的寬度。便于實(shí)現(xiàn)指令提 取的“流水作業(yè)”，也就是在執(zhí)行一條指令的同時(shí)對下一條指令進(jìn)行取指令操作，便于 實(shí)現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化、單周期化，從而有利于提高cpu執(zhí)行指令的速度。(2) 精簡指令集(risc)技術(shù)。精簡指令集是采用rics結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，數(shù)據(jù)線和 指令線分離。即所謂的哈佛結(jié)構(gòu)。這種單片機(jī)指令多為單字節(jié)，程序存儲器的空間利 用率大大提高，有利于實(shí)現(xiàn)超小型化。(3) 尋址方式簡單。pic系列單片機(jī)只有4種尋址方式(寄存器間接尋址、立即 數(shù)尋址、直接尋址和位尋址)，容易掌握。(

24、4) 功耗低。pic系列單片機(jī)的功率消耗極低，是目前世界上功耗最低的單片機(jī) 晶種之一。其中有些型號，在4mhz時(shí)鐘頻率下工作時(shí)電流不超過2ma,在睡眠模式 下的電流可以低到1ua以下。(5) 驅(qū)動能力強(qiáng)。(6) i2c和spi串行總線端口。(7) 外接電路簡潔。(8) 開發(fā)方便。(9) 程序存儲器版木齊全。(10) 品種豐富。(11) 程序保密性強(qiáng)。2.1.2 pic系列單片機(jī)與mcs51系列的區(qū)別mcs51是許多人熟悉的單片機(jī)之一。pic系列單片機(jī)與mcs51系列單片機(jī)的 組成及結(jié)構(gòu)存在一定區(qū)別。其主要區(qū)別在于總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)、寄存器組及基本 特性方面。(1) 總線結(jié)構(gòu)。mcs-51的總

25、線結(jié)構(gòu)是馮諾依曼型，該系列單片機(jī)在同一個(gè)存 儲空間取指令和數(shù)據(jù)，兩者不能同吋進(jìn)行；而pic的總線結(jié)構(gòu)是哈佛結(jié)構(gòu)，指令和數(shù) 據(jù)空間是完全分開的，一個(gè)用于指令，一個(gè)用于數(shù)據(jù)，由于可以對程序和數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn) 行訪問，所以提高了數(shù)據(jù)吞吐率。正因?yàn)樵趐ic系列單片機(jī)中采用了哈佛總線結(jié)構(gòu)， 所以與常見的微控制器不同的一點(diǎn)是，程序和數(shù)據(jù)總線可以采用不同的寬度。數(shù)據(jù)總 線都是8位的，但指令總線位數(shù)依基本型(pic12cxx/16c5x )、屮級型(pic 16c6x/16c7x/16f87x).高級型(pic17cxx/18cxx)分別為 12、14、16 位。(2) 流水線結(jié)構(gòu)。mcs-51的取指令和執(zhí)行采用單

26、指令流水線結(jié)構(gòu)，即取一條 指令，執(zhí)行完成后再取下一條指令；而pic的取指令和執(zhí)行采用雙指令流水線結(jié)構(gòu)， 當(dāng)一條指令被執(zhí)行吋，允許下一條指令同吋被取出，這樣就實(shí)現(xiàn)了單周期指令。(3) 寄存器組。pic的所有寄存器，包括i/o 口、定吋器及程序計(jì)數(shù)器等都采用 ram結(jié)構(gòu)形式，而且都需要一個(gè)指令周期就可以完成訪問和操作；而mcs-51需要 兩個(gè)或兩個(gè)以上的周期才能改變寄存器的內(nèi)容。(4) 基本特性。pic具有高性能精簡指令集計(jì)算機(jī)cpu,只需學(xué)會35條單字指 令；而mcs51需要111條指令。pic多達(dá)8kx 14字節(jié)可重復(fù)多次寫入的閃速flash程序存儲器、多達(dá)368x8字 節(jié)數(shù)據(jù)存儲器(ram)

27、、多達(dá)256x8字節(jié)e2prom數(shù)據(jù)存儲器；而mcs51有4千 字節(jié) eprom, 128 字節(jié) ramopic終端源多達(dá)14個(gè)；而mcs51有中斷源5個(gè)。pic有3個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器timero：帶有8位預(yù)分頻器的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。定 時(shí)器timerl：帶有預(yù)分頻器的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，在休眠期間外部晶振/時(shí)鐘可以工 作。定時(shí)器timer2：帶有8位周期寄存器、預(yù)分頻器和后分頻器的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器; 而mcs51有2個(gè)16位定吋器/計(jì)數(shù)器(timef/counter)。pic有兩個(gè)捕獲(capture)比較(compare)、脈沖寬度調(diào)制pwm模式、10位多 通道a/d轉(zhuǎn)換器、帶有spi

28、tm (主模式)和i2ctm (主/從)的同步串行端口 ssp (synchronous serial port)、帶有9位地址檢測的通用同步異步接收發(fā)送器usart (usart/sci)、8位寬并行從屬端口 (parallel slave port, psp)、有節(jié)電鎖定復(fù)位 (brown-out reset, bor)的節(jié)電檢測電路等；而mcs51沒有。2.2 pic單片機(jī)的型號microchip可提供的pic單片機(jī)系列，按其指令的位數(shù)可分為3類：初級產(chǎn)品、中 級產(chǎn)品和高級產(chǎn)品，每種產(chǎn)品包含多種型號。初級產(chǎn)品8位指令系列（pic16c5xx/pic12c5xx）其中pic16c5x是最早

29、發(fā) 展的系列。適用于各種對成木要求嚴(yán)格的嵌入式控制。而pic12c5xx是第一個(gè)8腳低 價(jià)單片機(jī)，其小巧，應(yīng)用前景廣闊。中級產(chǎn)品12位指令字系列（pic12c6xx/pic16c/fxxx）,它是品種最豐富的 系列。它在pic16c5x的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很多改進(jìn)，并保持很高的兼容性。從8腳到68 腳各種形式的封裝，pic12c6xx/16cxxx可應(yīng)用于各種高、中、低檔電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。 它的特點(diǎn)是保持低價(jià)格的前提下具有很高的性能，如帶a/d、內(nèi)部eeprom數(shù)據(jù)存儲 器、雙時(shí)鐘工作、比較輸出、捕捉輸入、pwm輸出、pc和spi接口、異步串行通信 （usart）、模擬電壓比較器及l(fā)cd驅(qū)動等，已被廣

30、泛引用在各種電子產(chǎn)品中，且表 現(xiàn)極佳。高級產(chǎn)品16位指令字系列（pic17cxxx和pic18cxxx/fxxx）是8位單片 機(jī)中運(yùn)行速度最快的，它具備一個(gè)指令周期內(nèi)（最短160ns）完成8位二進(jìn)制乘法運(yùn)算 的能力，可以在一些需要高速數(shù)字運(yùn)算的應(yīng)用場合中取代dsp （數(shù)字信號處理器）。再 加上pic17cxxx還具有豐富的i/o控制功能，并可以外接擴(kuò)展eprom和ram,使 它成為目前8位單片機(jī)中性能最高的機(jī)種之一，被廣泛應(yīng)用于高、中檔電子設(shè)備中。pic系列單片機(jī)所有型號都有商用級（070°c）、工業(yè)級（4085°c）和汽車工 業(yè)級（40125°c）芯片，可以適應(yīng)

31、各種環(huán)境溫度。2.3 pic16f87x結(jié)構(gòu)特征pic16f87x 器件主要有 4 種：pic16f873, p1c16f874, pic16f876, pic16f877。 其中p1c16f876/873為28引腳封裝，而pic16f877/874器件為40引腳封裝。28引腳 器件不能實(shí)現(xiàn)并行從屬端口功能。pic16f87x系列性能比較表如表2.1所示2.4 pic16f87x cpu的特殊性能pic處理器具有不同于一般微處理器的許多特性，它給岀最大系統(tǒng)可靠性，通過減 少外部元件使成本最少。另外，還提供節(jié)電工作模式及提供編碼保護(hù)等。cpu的特殊 性能包括：（1）振蕩器osc可選擇。（2）復(fù)位

32、reset功能豐富有上電復(fù)位（por）、電 源上升定時(shí)器（pwrt）振蕩器開啟定時(shí)器（ost）節(jié)電復(fù)位（bor）。（3）中斷源多。（4）具有看門狗定時(shí)器（wdt）。（5）具有睡眠（sleep）功能。（6）具有編碼保護(hù)功能。(7)具有標(biāo)識id碼存儲單元。(8)能在線串行編程。(9)能低電壓編程。(10) 能在線調(diào)試。表2.1 pic16f87x系列性能比較型號功能、pic 16f873pic16f874pic16f876pic16f877工作頻率/mhzdc-20dc-20dc-20dc-20flash/bit4kx 144kx148kx148kx14ram/b192192368368eepro

33、m/b128128256256中斷/個(gè)13141314i/o 端口a、b、ca、b、c> d、ea、b、ca、b、c、d、e定時(shí)器/個(gè)3333ccp模塊/個(gè)2222串行通信模塊mssp,usartmssrusartmssrusartmssrusart并行通信模塊psppspa/d通信數(shù)/個(gè)5858指令集/條35353535封裝引腳/個(gè)2840/442840/44復(fù)位/延時(shí)por,bor、(pwrt,ost)por,bor、(pwrt,ost)por,bor、(pwrt,ost)por,bor、(pwrt,ost)pic器件有一個(gè)看門狗定時(shí)器，它可以單獨(dú)通過組態(tài)位關(guān)閉。為增加可靠性，它可

34、以打開自己的rc振蕩器。它還有兩個(gè)定時(shí)器在電壓的上升沿時(shí)刻提供必要的延時(shí)， 一個(gè)是振蕩器啟動定時(shí)器ost,它將保持振蕩器在復(fù)位狀態(tài)直到晶體振蕩器穩(wěn)定。列 一個(gè)是電源上升定時(shí)器pwrt,僅在電源上升中提供一個(gè)72ms的固定延遲。在復(fù)位中 的這些設(shè)計(jì)使電源更加穩(wěn)定。由于芯片中存在這兩個(gè)定時(shí)器，在很多的應(yīng)用中不需要 外部復(fù)位電路。睡眠(sleep)模式提供一個(gè)小電流降壓模式設(shè)計(jì)。通過外部復(fù)位，用戶可以把 cpu從睡眠中喚醒，也可以通過看門狗定時(shí)器或通過中斷喚醒。為配合這些應(yīng)用，幾 種振蕩器可供選擇。選擇rc振蕩器節(jié)約系統(tǒng)成本，選擇lp晶體節(jié)電。組態(tài)位設(shè)置用 來決定各種選擇。pic16f87x可以在4

35、種不同的振蕩器模式中選擇，用戶可編程兩個(gè)組態(tài)位(fosc1 和fosco)選擇這4種模式之一：(1) lp：低電源品體；(2) xt：品體/諧振器；(3) hs高速晶體/諧振器；(4) rc：電阻器/電容器。第3章硬件電路設(shè)計(jì)3智能液化氣報(bào)警器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過分析決定將報(bào)警系統(tǒng)分為三大部分：檢測部分、微控制處理器以及輸出部分。 設(shè)計(jì)中，液化氣氣體質(zhì)量濃度檢測控制系統(tǒng)是通過單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)對液化氣氣體濃度 的采集、顯示、控制、報(bào)警等一系列功能的系統(tǒng)。具體控制過程是：液化氣氣體傳感 器直接與環(huán)境中的被測氣體反應(yīng)，產(chǎn)生線性變化的微弱電流信號，該信號經(jīng)濾波放大 后轉(zhuǎn)換為電壓信號送給單片機(jī)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換、

36、模型運(yùn)算等處理，直接顯示出被測氣 體的質(zhì)量濃度。且該儀器可設(shè)置二級報(bào)警，當(dāng)氣體質(zhì)量濃度達(dá)到預(yù)置的報(bào)警值吋將依 據(jù)報(bào)警級別的不同，發(fā)出不同頻率的聲、光報(bào)警信號，還具有自檢、電池欠壓指示、 調(diào)零和標(biāo)定等功能。硬件電路結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。在整體框圖3.1中增添了一個(gè)基準(zhǔn)電壓部分用來作為a/d和d/a轉(zhuǎn)換吋的基準(zhǔn)電壓。因此采用pic16lf877可簡化硬件電路部分的設(shè)計(jì)。其引腳圖如圖3.2所示opic16lf877 外部引腳功能說明如表3.2所示。234567891()1 1121314151617181920mclr/vpprb7/pgdra0/an0rb6/pgcrai/an1rb5ra2/a

37、n2/vref-rb4ra3/an3/vref+rb3/pgmra4/tockirb2ra5/an4/ssrbireo/rd/an5rbo/1ntre1/w*r/an6vddre2/cs/an7vsspic16lf877vddrd7/psp7vssrd6/psp6osci/clkinrd5/psp5osc2/clkoutrd4/psp4rcomosomckirc7/rx/dtrc1/tiosi/ccp2rc6/tx/ckrc2/ccp1rc5/sdorc3/sck/scl rc4/sdi/sdardo/pspord3/psp3rd1/psp1rd2/psp2403938373635343332

38、3130292827262524232221圖 3.2 pic16lf877 引腳圖表3.2 pic16lf877的引腳功能說明引腳名稱功能說明osc1/clkin時(shí)鐘振蕩器晶體連接端/外部時(shí)鐘源輸入端osc2/clkout時(shí)鐘振蕩器晶體連接端/時(shí)鐘信號輸出端mclr/vpp人工復(fù)位輸入端（低電平有效）/編程電壓 輸入端ra0/an0雙向i/o端口 /模擬輸入an0ra1/an1雙向i/o端口/模擬輸入an1ra2/an2/vreh.雙向i/o端口/模擬輸入an2/負(fù)參考電壓端ra3/an3/vref+雙向i/o端口/模擬輸入an3/正參考電壓端ra4/tocki雙向i/o端口/定時(shí)器0的時(shí)鐘

39、輸入端ra5/an4/ ss雙向i/o端口/模擬輸入an4/同步串口選擇 端rbo/int雙向i/o端口/外部中斷輸入端rbi雙向i/o端口rb2雙向i/o端口rb3/pgm雙向i/o端口/低電壓編程輸入端rb4雙向i/o端口還具有電平變化中斷功能rb5雙向i/o端口還具有電平變化小斷功能rb6/pgc雙向i/o端口/在線調(diào)試輸入端和串行編程 時(shí)鐘輸入端rb7/pgd雙向i/o端口/在線調(diào)試輸入端和串行編程 時(shí)鐘輸入端rco/tioso/ticki雙向i/o端口/定時(shí)器1的振蕩器輸入端或 時(shí)鐘輸入端rc1/t1osi/ccp2雙向i/o端口/定時(shí)器1的振蕩器輸出端或 捕捉器2的輸入端或比較器2

40、的輸出端或脈 寬調(diào)制器pwm2的輸出端rc2/ccp1雙向i/o端口/捕捉器1的輸入端或比較器1 的輸出端或脈寬調(diào)制器pwm1的輸出端rc3/sck/scl雙向i/o端口/作為spi和fc串口的同步時(shí) 鐘輸入或輸出端rc4/sdi/sda雙向i/o端口/作為spi串口的數(shù)據(jù)輸入端 和i2c串口的數(shù)據(jù)輸入/輸出端rc5/sd0雙向i/o端口/作為spi串口的數(shù)據(jù)輸出端rc6/tx/ck雙向i/o端口/作為通用同步/異步收發(fā)器 uasrt的全雙工異步發(fā)送腳或半雙工同步 傳輸?shù)臅r(shí)鐘腳rc7/rx/dt雙向i/o端口/作為通用同步/異步收發(fā)器 uasrt的全雙工異步發(fā)送腳或半雙工同步 傳輸?shù)膮肩娔_rd

41、o rd7可作為從動并行端口與其他微處理器總線pspopsp7連接re0/rd/an5雙向i/o端口/并口讀出控制線/模擬輸入通 道5re1avr/an6雙向i/o端口/并口寫入控制線/模擬輸入通 道6re2/cs/an7雙向i/o端口/并口片選控制線/模擬輸入通 道7vss接地端vdd正電源端3.2.2單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)鐘和復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)的必要組成部分，為單片機(jī)提供時(shí)鐘輸入、上電復(fù) 位及手工復(fù)位等功能。（1）時(shí)鐘電路前文中介紹了 pic16f877可以在4種不同的振蕩器模式（lp、xt、hs、rc）中 選擇。在xt、lp或hs模式晶體或陶瓷諧振器連接到osc1/clkin和osc2/

42、clkout 引腳建立振蕩。當(dāng)在xt、lp或hs模式時(shí)，器件可以有外部時(shí)鐘源驅(qū)動osc1/clkin 引腳。相比之下rc振蕩器比較節(jié)省成本，其振蕩器的頻率是電源電壓、電阻r和電 容c的值及工作溫度的函數(shù)，此外，對于這些，通常工藝參數(shù)的變化振蕩器頻率將會 有變化。選用“rc”器件的缺點(diǎn)就是在封裝形式之間電容的引線結(jié)構(gòu)不同也會影響振 蕩頻率，特別是對那些低值c。綜合考慮選擇rc振蕩器作為單片機(jī)的時(shí)鐘電路。與單片機(jī)的連接方式如圖3.2所示。 在圖3.2中3kq wrw100kq,c>20pf。osc2端被剩余下來，但是這個(gè)引腳資源此時(shí) 并沒有被閑置，而是作為時(shí)序頻率的4分頻的輸出端，供外部電路

43、使用。（2）復(fù)位電路任何單片機(jī)在工作之前都要進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位對單片機(jī)來說就像計(jì)算機(jī)的重新啟動, 是在做一些準(zhǔn)備工作。一般來說，pic單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間為5ms。只耍將pic單片機(jī)的 rst引腳上加負(fù)脈沖就完成了復(fù)位，前提是加高電平的時(shí)間要大于5mso單片機(jī) pic16lf877的上電復(fù)位是當(dāng)檢測到vdd上升時(shí)（1.21.7v范圍），片上上電復(fù)位脈 沖產(chǎn)生。為了獲得por的優(yōu)越性，只要把mclr引腳直接（預(yù)通過電阻）連接到vdd。 這將簡化要形成一個(gè)上電復(fù)位所需的外部rc元件。復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)是有很多方法，但是從功能上一般分為兩種：一種是電源復(fù)位（如 圖3.3所示），即外部電路的復(fù)位電路在系統(tǒng)上電之后

44、自動進(jìn)行復(fù)位；另一種方法是在 復(fù)位電路按鍵設(shè)計(jì)開關(guān)，通過按鍵開關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，從而控制單片機(jī)復(fù)位（如圖3.4）。對于一個(gè)慢的上升時(shí)間，可以使用外部加電復(fù)位。圖3.3電源攵位但要注意，只有當(dāng)vdd電源上升速率太慢時(shí)，需要外部上電復(fù)位電路。二極管幫 助電容在vdd電源下降時(shí)迅速放電。為了確保r兩端的電壓降不違反器件的電子技術(shù) 規(guī)范，rv4kq。rliooq1kq將限制任何電流從外部電容器c流入mclr,以防 止由于靜電放電或電子過壓時(shí)萬一 mclr/vpp引腳損壞。由上分析，選擇按鍵復(fù)位作為復(fù)位電路方式。vddmclr/vpp11vdd1 12:vss圖3.4按鍵復(fù)位3.3傳感器的設(shè)計(jì)氣敏傳感器有

45、很多種，在第1章中己經(jīng)做出介紹，通過比較確定采用半導(dǎo)體型氣 體傳感器，它可以根據(jù)電阻值的變化來確定被檢測氣體的濃度。然而，環(huán)境氣氛中的 氣體與吸附氧的反應(yīng)，會因傳感器探頭的溫度和傳感器的材料而改變，因此，只有將 傳感器的溫度（也就是加熱器的溫度）與傳感器的材料適當(dāng)組合，才能夠制作出合乎 用途要求的傳感器。最常見的通用性氣體傳感器是在檢測氣體的探頭部分使用以snch （氧化錫）為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體材料。環(huán)境氣氛中如果存在還原性氣體成 分，測氣探頭的電阻值就會下降，所以可以檢測各種還原性氣體。測氣探頭對于各種氣體的靈敏度取決于探頭上帶有的加熱器的溫度。例如，在一 氧化碳?xì)怏w的情況下適合10

46、0°c以下的溫度；然而，由于探頭容易受到環(huán)境氣氛中水分 的影響，因此必須將它反復(fù)地加熱到高溫狀態(tài)使用，為了達(dá)到這個(gè)目的，現(xiàn)有兩種氣 敏傳感器可供選擇。一種是qm-n10；另一種是tgs109。qm-n10是一種高靈敏度、高穩(wěn)定性的有害氣體傳感器，其主要技術(shù)參數(shù)如下：響應(yīng)時(shí)間：wlos；恢復(fù)時(shí)間：w60s；加熱電壓：5v±0.5v；加熱功率：w0.5w （加熱絲冷態(tài)電阻為50q±20q）抗干擾能力：丁烷報(bào)警濃度設(shè)在0.3%時(shí)，在溫度為10°c+50°c,濕度為w95% 的條件下不會誤報(bào)警。但qm-n10在開機(jī)時(shí)，約有10分鐘的預(yù)熱期，在這個(gè)吋間內(nèi)

47、產(chǎn)生不穩(wěn)定因素，導(dǎo) 致誤報(bào)，因此在電路設(shè)計(jì)上可設(shè)計(jì)一個(gè)開機(jī)延時(shí)電路。tgs109型傳感器是費(fèi)加羅氣體傳感器的一種。是當(dāng)前廣泛使用的一種固體傳感 器，主要由燒結(jié)狀的二氧化錫組成。該氣敏傳感器等效于隨氣體濃度變化而變化的一 個(gè)可變電阻ro。在一定范圍內(nèi)，它的加熱絲冷態(tài)電阻值rs和濃度c的關(guān)系近似為tgs109型氣敏傳感器的制作工藝簡單、成本低、功耗小、靈敏度高，口主要用于 制作液化氣報(bào)警器。在空氣中吋電阻較人，電流較小，如果接有蜂鳴器報(bào)警器則不能 驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲；當(dāng)被測氣體濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電阻變小從而使流經(jīng)屯路的電流變 大，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。通過比較判斷選用tgs109型氣敏傳感比較適合低電壓的要

48、求，同吋適合家用安tgs109的構(gòu)造圖和電氣符號如圖3.5 （a）、（b）所示:圖3.5 （b）電氣符號tgs109基本測量電路如圖3.6所示圖3.6基木測量電路圖3.6中vn為加熱電壓（tgs109的加熱電壓為iv）； vc為電路電壓；u。為傳感 器輸出電壓；rl為負(fù)載電阻；rs為sno?的電阻值，隨著氣體濃度而改變。uo的計(jì)算公式如式（3.1）所示。(3.1)用加熱器加熱可得到理想的響應(yīng)速度。在敏感元件上串聯(lián)4k q負(fù)載電阻的回路上 加100v電壓，測量負(fù)載電阻兩端的電壓既是傳感器輸出電壓。tgs109型氣敏傳感辭一般直徑20mm,高15.5mm,重量4.6g。底座使用玻璃纖 維強(qiáng)化的聚乙

49、烯對苯二酸酯樹脂（熱復(fù)形溫度240°c）o為了防爆，用100目sus316 不銹鋼絲網(wǎng)制作的雙層結(jié)構(gòu)。由于傳感器輸出的信號為弱電信號需要經(jīng)過放大為電壓信號才能有效地傳輸?shù)教?理器中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在本設(shè)計(jì)中采用了 tlv2324運(yùn)算放大器。該運(yùn)算放大器是四路 低電壓微功耗運(yùn)算放大器，廣泛應(yīng)用于低電壓單電源系統(tǒng)中，其所有功能都可在最低 2v電壓的工作條件下進(jìn)行，當(dāng)然其所有特性在3v到5v電壓下也可進(jìn)行。通常情況 下其輸入電壓包含陰極和增加幅度在iv以內(nèi)的陽極。tlv2324的工作電流在環(huán)境溫度范圍為40°c85°c下僅為27 u a。在40°c85°

50、;c 之間時(shí)具有大范圍的承受電壓為28v。單電源供電，在25°c時(shí)普通型號的最低陰極 電壓為vdd二iv。高輸入阻抗，其阻抗數(shù)量級可達(dá)10巳 具有四個(gè)管腳，每個(gè)通道最 大電流為0.017ma。3.4 a/d轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓的設(shè)計(jì)在高精度的數(shù)字測量及輸出電路中，a/d或d/a轉(zhuǎn)換器的精度都依賴于它的基 準(zhǔn)參考電壓，基準(zhǔn)源是一類專用的芯片。選擇電壓基準(zhǔn)源時(shí)，應(yīng)當(dāng)針對系統(tǒng)的要求， 綜合考慮電壓基準(zhǔn)源的技術(shù)指標(biāo)。電壓基準(zhǔn)源的技術(shù)指標(biāo)很多，主要的指標(biāo)是：初始 精度、輸出電壓溫度漂移、提供電流以及吸入電流的能力、靜態(tài)電流、長期穩(wěn)定性、 輸出電壓溫度遲滯、噪音等。早期的穩(wěn)壓器件是齊納二極管，盡管它在電

51、路中可以作為穩(wěn)壓器件使用，但是要 作為系統(tǒng)的基準(zhǔn)源還是不行的，原因是它的溫漂系數(shù)過大，達(dá)到2mv/°c,同時(shí)它的負(fù) 載調(diào)整率也很差。通過一些補(bǔ)償?shù)姆椒?，早期的設(shè)計(jì)人員還是設(shè)計(jì)出了一些齊納式基 準(zhǔn)，比如國產(chǎn)的2dw7就是采用了雙齊納管反相串聯(lián)的補(bǔ)償方法，用硅二極管的正向 -2mv/°c的溫漂和齊納擊穿的正溫漂進(jìn)行補(bǔ)償。還有nsc的lm399,是采用了 90°c溫 度穩(wěn)定的方法來設(shè)計(jì)基準(zhǔn)源，能夠獲得1 ppm/°c的穩(wěn)定性，但缺點(diǎn)是功耗太大，尤其 是在現(xiàn)代的便攜式設(shè)備中根木無法使用。目前常用的基準(zhǔn)源都屬于帶隙原理，依據(jù)半導(dǎo)體物理學(xué)理論，具體是設(shè)計(jì)的兩個(gè) 配對

52、晶體管t1和t2,利用t1的基極發(fā)射極電壓vbel和晶體管t2的基極發(fā)射極電 壓vbe2的互補(bǔ)作用，其中一個(gè)電壓的溫度系數(shù)是正的，另一個(gè)的負(fù)溫度系數(shù)是負(fù)的， 使兩者之和的溫度系數(shù)接近于零。實(shí)際上輸出電壓的溫度系數(shù)不可能為零。ic設(shè)計(jì)、 封裝和制造測試都會影響輸出電壓的溫度系數(shù)，通常溫度系數(shù)可以達(dá)到5100ppm/°c, 目前高水準(zhǔn)的帶隙基準(zhǔn)能夠達(dá)到lppm/°co下面對幾種常用的帶隙基準(zhǔn)源做簡單介紹。(1) lm336lm336包含兩種輸出規(guī)格，即lm336-2.5和lm336-5.0,穩(wěn)定電壓分別是2.5v和 5.0v。以lm336-2.5為例做介紹olm336-2.5還

53、包含兩個(gè)溫度區(qū)段的產(chǎn)品即lm236-2.5 和lm336-2.5,它們是精密的2.5v穩(wěn)壓二極管，使用方式類似于齊納式穩(wěn)壓管。電路 提供了第三個(gè)溫度系數(shù)調(diào)整端，能夠方便地進(jìn)行溫度系數(shù)微調(diào)，不過由于大量高穩(wěn)定 性基準(zhǔn)的出現(xiàn)，目前設(shè)計(jì)者已經(jīng)沒有做這樣的應(yīng)用了。一般lm336采用三引腳的to92封裝，其中1腳為溫漂調(diào)整，2腳為正向輸入, 同吋也是穩(wěn)壓輸出端，3腳接地。圖3.7是它的典型無補(bǔ)償方式應(yīng)用原理圖。vcc圖3.7應(yīng)用原理圖它采用限流電阻r來限制穩(wěn)壓電路的總電流，總電流i由式(3.2)所示/ = (%-2.5)/?(32)負(fù)載電流可以在很大范圍內(nèi)變化，但是由于屈于并聯(lián)穩(wěn)壓電源，不可使lm336

54、承 受的電流低于最低工作電流或者超過最大工作電流，以避免輸出不穩(wěn)定，或者造成芯 片損壞。它的具體性能指標(biāo)如下：輸出穩(wěn)定電壓值：2.5v；標(biāo)稱輸出電壓精度：1%;溫度系數(shù)：典型為20ppm/r；止向穩(wěn)定電流范圍:0.410ma；典型應(yīng)用電流：1ma；反相電流：最大10ma動態(tài)輸出阻抗：典型200m q ；使用溫度范圍：lm336為070°c, lm236為4085°c(2) lm385當(dāng)需要較低輸出電壓和較低的靜態(tài)功耗時(shí)，比如在設(shè)計(jì)電池供電的設(shè)備中，可以 選擇lm385,它有1.235v和2.5v兩種輸出規(guī)格lm385-1.2和lm38525。根據(jù)使用 的溫度范圍，它分為民用

55、、工業(yè)和軍品三檔，具體為：lm385/lm285/lm185o它與 lm336類似，也是兩端并聯(lián)式帶隙基準(zhǔn)，也是to92封裝，且引腳排列也與lm336 一致，只是1腳為空引腳。以lm385-1.2為例，它的具體性能指標(biāo)如下：輸出穩(wěn)定電壓值：典型為1.235v標(biāo)稱輸出電壓精度：1%溫度系數(shù)：典型為20ppm/°c止向穩(wěn)定電流范圍：0.01 20ma動態(tài)輸出阻抗：典型1q(3) max6126a在一些要求低壓電池供電，并且高穩(wěn)定輸出的苛刻環(huán)境，可以選擇串聯(lián)輸岀帶隙 基準(zhǔn)max6126o它特別適合在ate設(shè)備、數(shù)字電壓表、高精度工業(yè)與過程控制、高 精度基準(zhǔn)、高分辨率a/d與d/a轉(zhuǎn)換器及精

56、密電流源等設(shè)計(jì)中應(yīng)用。它采用超小型so/ umax封裝形式，1腳為噪聲縮減控制端，要求使用者對地連接0.1(1f高頻電容；2 腳為輸入電源端，最小值要求為：v°ut+0.2v； 3腳和4腳共同接地，5腳和8腳是工 廠測試端子，使用者不必做任何連接，空置即可；6腳和7腳需要連接在一起，作為 2.048v穩(wěn)壓輸出端。具體性能指標(biāo)如下：輸出穩(wěn)定電壓值：典型為2.048v噪聲：1.3pvp-p超低噪聲(0.1 hz至10hz, 2.048v輸出)標(biāo)稱輸出電壓精度：0.02%溫度系數(shù)：典型為3ppm/°c輸入輸出壓差：最大200mv動態(tài)輸出阻抗：典型25mq工作電流：380 m a負(fù)

57、載能力：±10ma電容負(fù)載能力：0.1 pf至10pf時(shí)保證穩(wěn)定工作長期穩(wěn)定性：20ppm/1000小時(shí)的長期穩(wěn)定性由上比較分析，采用lm385作為a/d轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)參考電壓源，為a/d轉(zhuǎn)換提供2v 電壓。3.5鍵盤電路的設(shè)計(jì)鍵盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)對話輸入設(shè)備。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控 制系統(tǒng)的工作狀態(tài)及向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，一般均設(shè)有按鍵或鍵盤。鍵盤一般有編碼鍵盤 和非編碼鍵盤兩種。編碼鍵盤本身除了按鍵之外，還包括產(chǎn)生鍵碼的硬件電路。只要按下某一個(gè)鍵就 能產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼。這種鍵盤使用比較方便。需要編寫的按鍵輸入程序也比較簡單。 不過由于使用的硬件較復(fù)雜，在單片機(jī)系統(tǒng)中使用還不多。非編碼鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)矩陣，按鍵的作用只是簡單地實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)的 接通和斷開。非編碼鍵盤必須有一套相應(yīng)的程序與之配合，才能產(chǎn)生出相應(yīng)的鍵碼。 由于非編碼鍵盤在硬件