全自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)

第2頁(yè)共24頁(yè)摘要本論文研究了火災(zāi)報(bào)警器中的溫度控系統(tǒng)。介紹了火災(zāi)報(bào)警器的現(xiàn)狀，進(jìn)行以52單片機(jī)為核心的火災(zāi)報(bào)警器溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。論文首先介紹了基于AT89C52單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。硬件部分由系統(tǒng)電源電路、信號(hào)輸出電路、前端控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)及其周邊電路、報(bào)警顯示電路等組成。文中給出了電路圖，并介紹了系統(tǒng)的工作原理。單片機(jī)及其周邊電路模塊采用了AT89C52作為微處理器；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采用了ICL7135芯片；前端控制模塊采用了CD4052芯片；報(bào)警顯示部分采用發(fā)光二極管。軟件部分由主程序、AD中斷子程序、初始化子程序、顯示子程序、AD計(jì)算子程序等組成。論文給出了各程序模塊的部分原程序代碼。關(guān)鍵詞：溫度控制;單片機(jī)AT89C52;ICL7135設(shè)計(jì)任務(wù)：1.畫(huà)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.畫(huà)出電路原理圖3.寫出詳細(xì)說(shuō)明書(shū)，要求書(shū)寫工整，原理敘述正確，計(jì)算主要元器件的一些參數(shù)，并進(jìn)行元器件選擇4.畫(huà)圖要求：畫(huà)圖規(guī)范化，畫(huà)圖清晰，符號(hào)要求采用國(guó)標(biāo)統(tǒng)一，線條均勻，提倡用計(jì)算機(jī)畫(huà)圖5.寫出元器件明細(xì)表，并附在說(shuō)明書(shū)后面目錄1.緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．=1\*ROMANI1.1.引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..11.2.火災(zāi)報(bào)警器的現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…….11.3.本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．……．22.報(bào)警器溫控系統(tǒng)的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．……..32.1.火災(zāi)探測(cè)器的分類和原理．．．．．．．．．．．．．．……..32.1.1感溫式火災(zāi)探測(cè)器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.2感煙式火災(zāi)探測(cè)器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.3感光式火災(zāi)探測(cè)器管理方案論證．．．．．．．．．．．42.1.4可燃?xì)怏w探測(cè)器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..42.1.5復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2.火災(zāi)報(bào)警器的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.53.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1.系統(tǒng)的前端控制電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.1.1模擬采樣電路的設(shè)計(jì)鐘的設(shè)定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.1.2模擬開(kāi)關(guān)4052概述、特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．….3.2.系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73.2.1系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路及其工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．…..73.2.2ICL7135概述、特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81、ICL7135主要特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82、ICL7135的管腳圖及管腳說(shuō)明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93、ICL7135的外圍電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．104、ICL7135與單片機(jī)的接口．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．……．113.3.系統(tǒng)顯示電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.4.系統(tǒng)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.4.1單片機(jī)電路圖及其工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.4.2AT89C52結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)況．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．141、性能參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．152、AT89C52單片機(jī)的主要特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．153.4.3單片機(jī)的外圍電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．213.5.系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．224.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．244.1.主程序設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．244.2.定時(shí)與中斷系統(tǒng)．．．．．244.3.中斷處理程序結(jié)構(gòu)．245.程序設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.1.流程圖如圖所示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.2.程序源代碼．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26結(jié)束語(yǔ)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33第15頁(yè)1緒論1.1、引言隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，城市高層、超高層建筑、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加?，F(xiàn)階段火災(zāi)的特點(diǎn)是，由于人為因素導(dǎo)致火災(zāi)信息漏報(bào)、遲報(bào)，報(bào)警設(shè)備出現(xiàn)故障沒(méi)有及時(shí)恢復(fù)開(kāi)通，造成火勢(shì)蔓延，釀成無(wú)法估量的損失?；馂?zāi)報(bào)警器溫控系統(tǒng)作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的核心電路，可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)，能及時(shí)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，并及時(shí)輸出控制信號(hào)，以便啟動(dòng)減災(zāi)設(shè)備和滅火設(shè)備，盡可能的減小火災(zāi)損失。1.2、火災(zāi)報(bào)警器的現(xiàn)狀進(jìn)入上世紀(jì)90年代后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)步入高速發(fā)展的時(shí)期，城市化建設(shè)不斷加快，城市建筑也由分散式低密度向集中式高密度過(guò)渡，林立的高層建筑成了城市的主要標(biāo)志。居民住進(jìn)了高層塔樓，企業(yè)搬進(jìn)了摩天CBD，高層建筑有效利用空間，節(jié)約了城市中本就十分緊張的土地資源。任何事物的發(fā)展都具有兩面性，高層建筑中各種通訊線路、動(dòng)力和照明線路、以及各種BA系統(tǒng)中線路縱橫交錯(cuò)，致使火災(zāi)的發(fā)生概率也在大幅增加。加之現(xiàn)代建筑的密閉性較強(qiáng)，一旦發(fā)生火災(zāi)，整幢大樓就像一個(gè)大的火爐，而樓梯道、各種通風(fēng)管道、線路豎井都是效果極佳的火筒，從而給滅火施救造成了巨大的難度，對(duì)火災(zāi)發(fā)生后及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)控制的要求促使了火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品起步較發(fā)達(dá)國(guó)家晚幾十年，從上世紀(jì)70年代我國(guó)才開(kāi)始研制生產(chǎn)這類產(chǎn)品。進(jìn)入80年代后，國(guó)內(nèi)主要廠家也多是模仿國(guó)外的產(chǎn)品，或是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，沒(méi)有真正意義上的核心技術(shù)，并且市場(chǎng)也剛剛開(kāi)始發(fā)育?；馂?zāi)報(bào)警產(chǎn)品真正發(fā)展是在90年代以后，隨著政府逐漸開(kāi)放國(guó)門，國(guó)外企業(yè)開(kāi)始大量進(jìn)入中國(guó)消防市場(chǎng)，帶來(lái)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)也不斷催化著市場(chǎng)的成熟。這時(shí)期我國(guó)的火災(zāi)報(bào)警企業(yè)大量出現(xiàn)，部分企業(yè)進(jìn)行了合資生產(chǎn)、技術(shù)合作，取得了不菲的成績(jī)，也造就了現(xiàn)今市場(chǎng)上許多有實(shí)力的商家，部分技術(shù)已接近或趕上了國(guó)際水平。89C52單片機(jī)由于其較好的性能，低廉的價(jià)格而成為主流產(chǎn)品。1.3、本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程火災(zāi)報(bào)警器溫控系統(tǒng)主要采用AT89C52作為微處理器，采用鉑電阻（PT100）作為溫度傳感器，采用了ICL7135芯片作為測(cè)溫電路與單片機(jī)的轉(zhuǎn)換通道。報(bào)警顯示部分采用發(fā)光二極管。系統(tǒng)接線少，價(jià)格低廉，工程布線靈活性，安裝調(diào)試簡(jiǎn)便，效率高，抗干擾能力強(qiáng)，而且對(duì)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)的功耗、線阻、壓降等等一些指標(biāo)要求低。本文設(shè)計(jì)的“火災(zāi)報(bào)警器溫控系統(tǒng)”系統(tǒng)工作電源為正負(fù)5V，主要功能是通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器的實(shí)時(shí)檢測(cè)，來(lái)控制消防減災(zāi)設(shè)備和滅火設(shè)備。通過(guò)系統(tǒng)硬件部分的電源電路、信號(hào)輸出電路、前端控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)及其周邊電路和顯示電路，軟件部分程序?qū)Σ蓸拥降臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)溫度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警等控制功能。2報(bào)警器溫控系統(tǒng)的概述2.1、火災(zāi)探測(cè)器的分類和原理火災(zāi)探測(cè)器是整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的檢測(cè)單元，可分為感溫式、感煙式、感光式、可燃?xì)怏w式和復(fù)合式五種基本類型。它們各有特點(diǎn)，但仍有一定的局限和適用范圍，要根據(jù)安裝高度、預(yù)期火災(zāi)特性及環(huán)境條件等選用。2.1.1、感溫式火災(zāi)探測(cè)器火災(zāi)時(shí)物質(zhì)的燃燒產(chǎn)生大量的熱量，使周圍溫度發(fā)生變化。感溫式火災(zāi)探測(cè)器是對(duì)警戒范圍中某一點(diǎn)或某一線路周圍溫度變化時(shí)響應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器。它是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以達(dá)到報(bào)警目的。工作原理是把搜集的燃燒生成物的傳感信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。感溫探測(cè)器對(duì)火災(zāi)發(fā)生時(shí)溫度參數(shù)的敏感，其關(guān)鍵是由組成探測(cè)器核心部件——熱敏元件決定。熱敏元件是利用某些物體的物理性質(zhì)隨溫度變化而發(fā)生變化的敏感材料制成。例如：易熔合金或熱敏絕緣材料、雙金屬片、熱電偶、熱敏電阻、半導(dǎo)體材料等。2.1.2、感煙式火災(zāi)探測(cè)器火災(zāi)的起火過(guò)程一般都伴有煙、熱、光三種燃燒產(chǎn)物。在火災(zāi)初期，由于溫度較低，物質(zhì)多處于陰燃階段，所以產(chǎn)生大量煙霧。煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一，感煙式火災(zāi)探測(cè)器是能對(duì)可見(jiàn)的或不可見(jiàn)的煙霧粒子響應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器。它是將探測(cè)部位煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)實(shí)現(xiàn)報(bào)警目的一種器件。感煙式火災(zāi)探測(cè)器有離子感煙式、光電感煙式、激光感煙式等幾種型式。離子感煙式探測(cè)器是點(diǎn)型探測(cè)器，它是在電離室內(nèi)含有少量放射性物質(zhì)（镅-241），可使電離室內(nèi)空氣成為導(dǎo)體，允許一定電流在兩個(gè)電極之間的空氣中通過(guò)，射線使局部空氣成電離狀態(tài)，經(jīng)電壓作用形成離子流，這就給電離室一個(gè)有效的導(dǎo)電性。當(dāng)煙粒子進(jìn)入電離化區(qū)域時(shí)，它們由于與離子相接合而降低了空氣的導(dǎo)電性，形成離子移動(dòng)的減弱。當(dāng)導(dǎo)電性低于預(yù)定值時(shí)，探測(cè)器發(fā)出警報(bào)。2.1.3、感光式火災(zāi)探測(cè)器物質(zhì)燃燒時(shí)，在產(chǎn)生煙霧和放出熱量的同時(shí)，也產(chǎn)生可見(jiàn)或不可見(jiàn)的光輻射。感光式火災(zāi)探測(cè)器又稱火焰探測(cè)器，它是用于響應(yīng)火災(zāi)的光特性。即擴(kuò)散火焰燃燒的光照強(qiáng)度和火焰的閃爍頻率的一種火災(zāi)探測(cè)器。根據(jù)火焰的光特性，目前使用的火焰探測(cè)器有兩種：一種是對(duì)波長(zhǎng)較短的光輻射敏感的紫外探測(cè)器，另一種是對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光輻射敏感的紅外探測(cè)器。紫外火焰探測(cè)器是敏感高強(qiáng)度火焰發(fā)射紫外光譜的一種探測(cè)器，它使用一種固態(tài)物質(zhì)作為敏感元件，如碳化硅或硝酸鋁，也可使用一種充氣管作為敏感元件；紅外光探測(cè)器基本上包括一個(gè)過(guò)濾裝置和透鏡系統(tǒng)，用來(lái)篩除不需要的波長(zhǎng)，而將收進(jìn)來(lái)的光能聚集在對(duì)紅外光敏感的光電管或光敏電阻上。2.1.4、可燃?xì)怏w探測(cè)器可燃?xì)怏w探測(cè)器是對(duì)單一或多種可燃?xì)怏w濃度響應(yīng)的探測(cè)器。可燃?xì)怏w探測(cè)器有催化型和半導(dǎo)體型兩種類型。催化型可燃?xì)怏w探測(cè)器是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來(lái)測(cè)定可燃?xì)怏w濃度。當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)（無(wú)焰燃燒），其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化；半導(dǎo)體可燃?xì)怏w探測(cè)器要用靈敏度較高的氣敏半導(dǎo)體元件，它在工作狀態(tài)時(shí)，遇到可燃?xì)怏w，半導(dǎo)體電阻下降，下降值與可燃?xì)怏w濃度有對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.1.5、復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器是對(duì)兩種或兩種以上火災(zāi)參數(shù)響應(yīng)的探測(cè)器，它有感煙感溫式、感煙感光式，感溫感光式等幾種型式。2.2、火災(zāi)報(bào)警器的選擇感溫式火災(zāi)探測(cè)器適宜安裝于起火后產(chǎn)生煙霧較小的場(chǎng)所，尤其在潮濕、粉塵等其它火災(zāi)探測(cè)器不能適應(yīng)的惡劣環(huán)境下，更具有其可靠獨(dú)特的優(yōu)越性。感煙式火災(zāi)探測(cè)器適宜安裝在發(fā)生火災(zāi)后產(chǎn)生煙霧較大或容易產(chǎn)生陰燃的場(chǎng)所，它不宜安裝在平時(shí)煙霧較大或通風(fēng)較快的場(chǎng)所。感光式火災(zāi)探測(cè)器宜安裝在有瞬間產(chǎn)生爆炸的場(chǎng)所。如石油、炸藥等化工制造的生產(chǎn)存放場(chǎng)所等?？扇夹詺怏w探測(cè)器需用難熔金屬鉑絲加熱或靈敏度較高的氣敏半導(dǎo)體元件對(duì)周圍環(huán)境要求較高。復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器造價(jià)高，電器連接線路較多。針對(duì)設(shè)計(jì)的應(yīng)用環(huán)境及各種探測(cè)器的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)用的是選感溫火災(zāi)探測(cè)器。電氣連接簡(jiǎn)單，工程調(diào)試方便，價(jià)格低廉，但性能可靠，信價(jià)比較高。本設(shè)計(jì)選用PT100作為溫度傳感器。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1、系統(tǒng)的前端控制電路設(shè)計(jì)本測(cè)試系統(tǒng)采用了AT89C52作為微處理器，采用鉑電阻（PT100）作為溫度傳感器，采用了ICL7135芯片作為測(cè)溫電路與單片機(jī)的轉(zhuǎn)換通道。在采樣的時(shí)候通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)CD4052切換，使ICL7135能分別采樣到Ux和UF的值。二極管實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。3.1.1、模擬采樣電路的設(shè)計(jì)該部分主要是模擬2路溫度信號(hào)，通過(guò)調(diào)整電位器，調(diào)整輸入的電壓，模擬溫度變化情況，驗(yàn)證后續(xù)電路的工作情況，同時(shí)用4052切換兩路溫度值。圖3.1模擬PT100輸出電路3.1.2、模擬開(kāi)關(guān)4052概述、特點(diǎn)1、模擬開(kāi)關(guān)介紹與應(yīng)用模擬開(kāi)關(guān)是一種三穩(wěn)態(tài)電路，它可以根據(jù)選通端的電平，決定輸入端與輸出端的狀態(tài)。當(dāng)選通端處在選通狀態(tài)時(shí)，輸出端的狀態(tài)取決于輸入端的狀態(tài)；當(dāng)選通端處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，則不管輸入端電平如何，輸出端都呈高阻狀態(tài)。模擬開(kāi)關(guān)在電子設(shè)備中主要起接通信號(hào)或斷開(kāi)信號(hào)的作用。由于模擬開(kāi)關(guān)具有功耗低、速度快、無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)、體積小和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。因而，在自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。(1)模擬開(kāi)關(guān)的電路組成及工作原理模擬開(kāi)關(guān)電路由兩個(gè)或非門、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管及一個(gè)非門組成。模擬開(kāi)關(guān)真值表見(jiàn)表3.1。表3.1模擬開(kāi)關(guān)真植表2、模擬開(kāi)關(guān)的工作原理如下當(dāng)選通端Ｅ和輸入端Ａ同為1時(shí)，則S2端為０，Ｓ1端為１，這時(shí)ＶＴ1導(dǎo)通，ＶＴ2截止，輸出端Ｂ輸出為１，Ａ=Ｂ，相當(dāng)于輸入端和輸出端接通。當(dāng)選通Ｅ為0時(shí)，而輸入端Ａ為０時(shí)，則S2端為1，S1端為０，這時(shí)ＶＴ1截止，VT2導(dǎo)通，輸出端Ｂ為０，Ａ＝Ｂ，也相當(dāng)于輸人端和輸出端接通。當(dāng)選通端Ｅ為０時(shí)，這時(shí)ＶＴ1和ＶＴ2均為截止?fàn)顟B(tài)，電路輸出呈高阻狀態(tài)。從上面的分析可以看出，只有當(dāng)選通端Ｅ為高電平時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)才會(huì)被接通，此時(shí)可從Ａ向Ｂ傳送信息；當(dāng)輸人端Ａ為低電平時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)關(guān)閉，停止傳送信息。4052是4對(duì)1多路開(kāi)關(guān)，其內(nèi)部有兩個(gè)完全獨(dú)立的4選1模擬開(kāi)關(guān)。由表3.1可知，當(dāng)INH=B=A=0時(shí)，輸出X與輸入X0接通，輸出Y與輸入Y0接通。當(dāng)INH=B=0，A=1時(shí)，X和Y分別與X1和Y1接通，等等。信號(hào)只可從Xi（I=0，1，2）向X傳送，從Yi（I=0，1，2）向Y傳送。3.2、系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)3.2.1、系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路工作原理該電路主要是由ICL7135芯片及其外圍電路組成，其功能主要是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，即把Ux和Uf的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送給單片機(jī)。A/D轉(zhuǎn)換模塊，負(fù)責(zé)把前端的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。由A/D轉(zhuǎn)換芯片ICL7135及其周邊電路和分頻器4060組成。A/D轉(zhuǎn)換芯片ICL7135可以完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，4060負(fù)責(zé)給ICL7135提供合適的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘信號(hào)。3.2.2、ICL7135概述、特點(diǎn)ICL7135是采用CMOS工藝制作的單片4

1/2位A/D轉(zhuǎn)換器，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動(dòng)器及電阻電容等元件，就可組成一個(gè)滿量程為2V的數(shù)字電壓表。ICL7135是采用CMOS工藝制作高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片。是一種四位半的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動(dòng)器及電阻電容等元件，就可組成一個(gè)滿量程為2V的數(shù)字電壓表。具有精度高（精度相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù)），價(jià)格低廉，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。4位半的最高位只有0，1，4又4分之3位最高位只有0，1，2，3有時(shí)稱19999碼和39999碼，與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率有關(guān)。31/2位的萬(wàn)用表是指最大顯示數(shù)為1999的數(shù)字萬(wàn)用表，“3”是指后面3位能顯示完全10進(jìn)制（0-9）的數(shù)目，“2”是指1999進(jìn)位后能達(dá)到的整數(shù)位值即“2”，“1”即指首位數(shù)1.31/2位的萬(wàn)用表，多用集成電路ICL7106，7107，5106…等專用IC設(shè)計(jì)。33/4位的萬(wàn)用表是指最大顯示數(shù)為3999得數(shù)字萬(wàn)用表，“3”是指后面3位能顯示完全10進(jìn)制（0-9）的數(shù)目，“4”是指3999進(jìn)位后能達(dá)到的整數(shù)位值即“4ICL7135具有正負(fù)20000個(gè)數(shù)的分辨率，而且有BCD碼和STB選通信號(hào)輸出，與微機(jī)接口十分方便，因此有很多文章介紹ICL7135作為微機(jī)的高精度A/D接口電路。本設(shè)計(jì)與其他的設(shè)計(jì)不同之處是利用ICL7135的“busy”輸出信號(hào)與單片機(jī)MCS-52銜接。1、ICL7135主要特點(diǎn)如下：在每次A/D轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電路都自動(dòng)進(jìn)行調(diào)零操作。在±2000字（2V滿量程）范圍內(nèi)，保證轉(zhuǎn)換精度±1字。具有自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能。輸出電流典型值1PA。所有輸出端和TTL電路相容。有過(guò)量程（OR）和欠量程（UR）標(biāo)志信號(hào)輸出，可用作自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)。

輸出為動(dòng)態(tài)掃描BCD碼。對(duì)外提供六個(gè)輸入，輸出控制信號(hào)(R/H，BUSH，ST，POL，OR，UR)，因此除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接收/發(fā)送器，微處理器或其它控制電路連接使用。采用28外引線雙列直插式封裝，外引線功能端排列。2、ICL7135的管腳圖及管腳說(shuō)明(1)ICL7135的管腳如圖3.4所示：(2)ICL7135個(gè)外引線功能端文字符號(hào)說(shuō)明V-——負(fù)電源端

V——外接基準(zhǔn)電壓輸入端

AGND——模擬地

INT——積分器輸出，外接積分電容（Cint）端

AZ——外接調(diào)零電容（Caz）端

BUF——緩沖器輸出，外接積分電阻（Rint）端

Rr+、Rr-——外接基準(zhǔn)電壓電容（Cr）端圖3.4INTO、INHI——被測(cè)電壓（低、高）輸入端

V+——正電源端

D5、D4、D3、D2、D1——位掃描選通信號(hào)輸出端，其中D5（MSD）對(duì)應(yīng)萬(wàn)數(shù)選通，其余依次為D4、D3、D2、D1（LSD，個(gè)位）

B8、B4、B2、B1——BCD碼輸出端，采用動(dòng)態(tài)掃描方式輸出

BUST——指示積分器處于積分狀態(tài)的標(biāo)志信號(hào)輸出端

CLK——時(shí)鐘信號(hào)輸入端

DGNG——數(shù)字電路接地端

R/H——轉(zhuǎn)換/保持控制信號(hào)輸入端

ST——選通信號(hào)輸出端，主要用作外部寄存器存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的選通控制信號(hào)

OR——過(guò)量程信號(hào)輸出端

UR——欠量程信號(hào)輸出端在電路內(nèi)部，CLK和R/H兩個(gè)輸入端上分別設(shè)置了非門和場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電路，以保證該兩端在懸空時(shí)為高電平。V+=+5V，V-=-5V，TA=25℃，時(shí)鐘頻率為120KHz時(shí)，每秒可轉(zhuǎn)換3次。功耗：1000mW（MAX）；電源電壓：V+：+6V（MAX）；V-：-6V（MAX）。3、ICL7135的外圍電路(1)積分電阻積分電阻（RINT）的數(shù)值由滿度輸入電壓和積分放大器的輸出電流決定。積分放大器能以可忽略的非線性度提供20μA的電流。決定該電阻值“(見(jiàn)式3.1)”RINT=滿度電壓/IINT(3.1)5至40μA的積分放大器電流IINT能得到良好的結(jié)果。標(biāo)稱和推薦的電流為20μA。又因?yàn)闈M度電壓=2V所以（RINT）=滿度電壓/IINT=2V/20μA=100KΩ(3.2)(2)積分電容積分電阻和電容的乘積應(yīng)當(dāng)選擇成能給出最大的電壓擺幅而不致使積分放大器輸出飽和和太接近于電源電壓。當(dāng)放大器的輸出處于任一電源電平的0.3V以內(nèi)時(shí)，發(fā)生飽和。在采用±5V電源及ANLGCOMMON接至地時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)設(shè)計(jì)±3.5V至±4V的積分放大器擺幅。標(biāo)稱電容值為0.47μF。確定積分電容（CINT）“(見(jiàn)式3.3)”（CINT）=（10000×?xí)r鐘周期×IINT）/積分器輸出電壓擺幅(3.3)其中：IINT標(biāo)稱值為20μA。具有大容限和高介質(zhì)吸收的電容器可能使轉(zhuǎn)換不精確。太小的電容可以使積分放大器飽和。最后還要說(shuō)明一點(diǎn)，由于數(shù)字部分以DGNG端作為接地端，所以所有輸出端輸出電平以DGNG作為相對(duì)參考點(diǎn)?；鶞?zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓的輸入必須對(duì)于模擬公共端COM是正電壓。在小型化儀表中，應(yīng)該以最少的元件完成盡可能多的任務(wù)，MCS-52需外接EPROM，剩下的16個(gè)I/O口是十分寶貴的。如果利用ICL7135的BCD碼和STB選通信號(hào)就要占5個(gè)I/O口，而利用ICL7135的“busy”端，只要一個(gè)I/O口和MCS-52內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器就可以把ICL7135的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)。4、ICL7135與單片機(jī)的接口ICL7135是高精度四位半CMOS雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，具有如下特點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)換速度為3～10次/秒，分辨率相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換誤差為±1LSB，轉(zhuǎn)換精度高。（2）量程范圍0～1.9999V。（3）對(duì)輸入的模擬信號(hào)過(guò)（欠）量程能夠識(shí)別；具有自動(dòng)轉(zhuǎn)換和自動(dòng)調(diào)零功能，可保證零點(diǎn)在常溫下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。（4）與單片機(jī)可直接連接，不需地址選擇信號(hào)。當(dāng)ICL7135工作于雙極性情況時(shí)，時(shí)鐘最高頻率為125kHz，可采用555定時(shí)器作為ICL7135的CLK時(shí)鐘輸入。當(dāng)ICL7135的積分器在積分過(guò)程中（對(duì)信號(hào)積分和反向積分），其BUSY端輸出高電平，積分器反向積分過(guò)零后輸出低電平。ICL7135的POL端為極性輸出端。當(dāng)輸入信號(hào)為正時(shí)POL輸出高電平；當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)時(shí)POL輸出為低電平。ICL7135的OR和UR端分別為過(guò)量程和欠量程標(biāo)志輸出端。B1、B2、B4、B8是BCD碼輸出端。D5～D1是BCD碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，分別選通萬(wàn)、千、百、十、個(gè)位。ICL7135的輸出時(shí)序如圖3.6.1所示，為簡(jiǎn)化硬件電路，結(jié)合ICL7135的工作特點(diǎn)及輸出時(shí)序圖，我們采用中斷計(jì)數(shù)法。這種方法是依STRORBE選通信號(hào)脈沖序列與ICL7135轉(zhuǎn)換輸出的萬(wàn)、千、百、十、個(gè)位BCD碼有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)計(jì)的，其硬件接口如圖3.6.2所示。ADC采用自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換工作方式。A/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓的精度和穩(wěn)定性是影響轉(zhuǎn)換精度的主要因素。為保證ICL7135的轉(zhuǎn)換精度，電路采用的是用電阻分壓的方式。3.3、系統(tǒng)顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路電路圖及其原理顯示電路部分由兩個(gè)發(fā)光二極管和單片機(jī)電路相連。當(dāng)溫度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，發(fā)光二極管亮，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，說(shuō)明引起注意，容易引起火災(zāi)；當(dāng)溫度未達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，發(fā)光二極管不亮，說(shuō)明不會(huì)引起火災(zāi)。電路如圖3.7所示：圖3.7顯示電路電路圖3.4、系統(tǒng)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)3.4.1、單片機(jī)電路圖及其工作原理本系統(tǒng)就選用了AT89C52型號(hào)單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心。T89C51的Flash存儲(chǔ)容量最小，只有1KB；而AT89C52，AT89LV52，AT89S8252的Flash存儲(chǔ)器容量最大，有8KB。原因之一就是其擁有8KB存儲(chǔ)器容量，因?yàn)樵诒敬握{(diào)試過(guò)程中液晶顯示器字符編碼占用了極大的存儲(chǔ)空間，因此起初選用的AT89C51程序存儲(chǔ)空間不能滿足本次設(shè)計(jì)的要求。單片機(jī)電路，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的全部數(shù)字量處理，由89C52單片機(jī)和周邊電路組成。由單片機(jī)完成堆顯示的控制，堆模數(shù)轉(zhuǎn)換量的采集及對(duì)前端控制電路的控制。電路圖如圖3.8所示：圖3.8單片機(jī)電路圖3.4.2、AT89C52結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)況AT89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89c52單片機(jī)適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。1、性能參數(shù)與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容8K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器10000次檫寫周期全靜態(tài)操作:0HZ-24MHZ三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器256*8字節(jié)RAM32個(gè)可編程I/O口3個(gè)16為定時(shí)/計(jì)數(shù)器8個(gè)中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式2、AT89C52單片機(jī)的主要特征AT89C52是1個(gè)由運(yùn)算器和控制器組成的8位微處理器，其主要特征如下：128B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，用來(lái)存放運(yùn)算的中間結(jié)果和最終結(jié)果。其內(nèi)部程序存儲(chǔ)器為8KB（ROM），可用來(lái)存放程序，一些原始數(shù)據(jù)和表格。擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址范圍可達(dá)64KB。擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器的尋址范圍可達(dá)64KB。21B專用寄存器，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部功能部件的控制和數(shù)據(jù)運(yùn)算。4個(gè)8位并行I/O接口P0、P1、P2、P3，即32條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨(dú)做I/O的控制。1個(gè)全雙工串行通信端口。2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，可用于根據(jù)確定的時(shí)間間隔或?qū)ν獠渴录?jì)數(shù)的多少發(fā)出控制信號(hào)。5個(gè)中斷向量源，可編程為兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。111條指令，含有乘法指令和除法指令。其引腳分配如下:P3.0：RXD，串行通信輸入?P3.1：TXD，串行通信輸出?P3.2：INT0，外部中斷0輸入?P3.3：INT1，外部中斷1輸入?P3.4：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入?P3.5：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入?P3.6：WR:外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)?P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)?3.4.3、單片機(jī)的外圍電路單片機(jī)的外圍電路主要包括復(fù)位電路、震蕩電路、P0口上拉電路、EA/Vpp引腳上拉電路。AT89C52的上電復(fù)位電路如圖3.11所示，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個(gè)電阻到地即可。圖3.11復(fù)位電路3.5、系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)電路如圖3.13所示：圖3.13系統(tǒng)電源電路系統(tǒng)電源部分是交流220V電壓經(jīng)過(guò)變壓器，經(jīng)過(guò)整流橋，再通過(guò)電容濾波，再分別經(jīng)過(guò)7805、7905，使輸出變?yōu)椤?V。電源是各種電子設(shè)備必不可缺少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開(kāi)關(guān)電源兩大類，由于開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，開(kāi)關(guān)電源效率可達(dá)80%~90%，比普通線性穩(wěn)壓電源提高近一倍，目前已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。本章介紹一種應(yīng)用單相橋式整流開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)該方案的可行性通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，整個(gè)程序包括主程序、AD中斷子程序、初始化程序、顯示子程序、AD計(jì)算子程序、控制子程序、顯示中斷程序。所有的程序均采用匯編語(yǔ)言編寫，由于本人本次設(shè)計(jì)主要方向是硬件設(shè)計(jì)，限于篇幅，本章只給出主程序的流程圖、中斷處理程序結(jié)構(gòu)、ICL7135的A/D轉(zhuǎn)換程序。4.1、主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主程序主要完成AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)的初始化、設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘和中斷字，調(diào)用各個(gè)處理子程序，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序，完成不同的功能，如數(shù)據(jù)的采集與處理。4.2、定時(shí)與中斷系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用于檢測(cè)、控制及智能儀器等領(lǐng)域時(shí)，常需要實(shí)時(shí)時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制，也常需要計(jì)數(shù)器對(duì)外界事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。AT89C52內(nèi)部的兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)這些功能。中斷系統(tǒng)是單片機(jī)的重要組成部分。實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理往往采用中斷系統(tǒng)，單片機(jī)與外圍設(shè)備間傳送數(shù)據(jù)常采用中斷方式。中斷系統(tǒng)的應(yīng)用使單片機(jī)的功能更強(qiáng)，效率更高，使用更加方便靈活。4.3、中斷處理程序結(jié)構(gòu)中斷處理就是執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序從中斷入口地址開(kāi)始執(zhí)行，到返回指令“RETI”為止，一般包括兩部分內(nèi)容，一是保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，二是完成中斷源請(qǐng)求的服務(wù)。通常，主程序和中斷服務(wù)程序都會(huì)用到累加器A、狀態(tài)寄存器PSW及其它一些寄存器，當(dāng)CPU進(jìn)入中斷服務(wù)程序用到上述寄存器時(shí)，會(huì)破壞原來(lái)存儲(chǔ)在寄存器中的內(nèi)容，一旦中斷返回，將會(huì)導(dǎo)致主程序的混亂，因此，在進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，一般要先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，然后，執(zhí)行中斷處理程序，在中斷返回之前再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。5.程序設(shè)計(jì)本模塊設(shè)計(jì)的程序源代碼如下:DISPLAY:JNBKEYB，DISPTEMPMOVP0，#00HMOVA，DISPDINCAMOVDISPD，ACLRCADDA，#44HCJNEA，#49H，DISP21MOVDISPD，#00HMOVA，DISP6CJNEA，#02H，DISP22MOVP0，#00H;XX.XXMOVA，P2ANLA，#00001111BORLA，#01000000BMOVP2，A;OPENDOTSETBLED8 NOPNOPLJMPDISPENDDISP22:MOVP0，#00H;XXX.XMOVA，P2ANLA，#00001111BORLA，#00100000BMOVP2，A;OPENDOTSETBLED8 NOPNOPLJMPDISPENDDISP21:MOVR0，AMOVP0，#00HMOVA，DISPDMOVDPTR，#TAB1 MOVCA，@A+DPTR ;OPENLEDDATEMOVTMP，AMOVA，P2ANLA，#00001111BORLA，TMPMOVP2，AMOVA，@R0MOVDPTR，#TAB0 MOVCA，@A+DPTR ;OPENLEDMOVP0，ADISPEND:NOPMOVR2，F(xiàn)SDT1MOVR3，F(xiàn)SDT2MOVR4，#27HMOVR5，#10HLCALLSUBDMOVA，R3MOVR4，AMOVA，R2MOVR5，AMOVR6，#64HMOVR7，#00HMOVR0，#40HLCALLMULDMOVR2，F(xiàn)SDT1MOVR3，F(xiàn)SDT2MOVR4，F(xiàn)SDT3MOVR5，F(xiàn)SDT4MOVR7，#00HMOVR6，#83LCALLDIVDMOVFSDT1，R3;SHANGMOVFSDT2，R2LCALLBINBCDMOVDISP1，R6MOVDISP2，R5MOVDISP3，R4LCALLDISP10CLRBZ1NOPNOPRETDISP10:MOVA，DISP1SWAPAANLA，#0FHMOVR2，AMOVA，DISP1ANLA，#0FHMOVR3，AMOVA，DISP2SWAPAANLA，#0FHMOVR4，AMOVA，DISP2ANLA，#0FHMOVR5，AMOVA，DISP3SWAPAANLA，#0FHMOVR6，AMOVA，DISP3ANLA，#0FHMOVR7，ACJNER2，#00H，DIS11CJNER3，#00H，DIS12MOVDISP6，#02HMOVDISP1，R4MOVDISP2，R5MOVDISP3，R6MOVDISP4，R7LJMPADENDDIS12:MOVDISP6，#01HMOVDISP1，R3MOVDISP2，R4MOVDISP3，R5MOVDISP4，R6LJMPADENDDIS11:MOVDISP6，#00HMOVDISP1，R2MOVDISP2，R3MOVDISP3，R4MOVDISP4，R5LJMPADENDNOPADEND:JBKEYT，ADEND1NOPNOPNOPNOPRETDISPTEMP:CLRCMOVR2，BJINGHMOVR3，BJINGLMOVR4，ADR1HMOVR5，ADR1LLCALLDBCXJNCDTEMP1SETBLED01LJMPDTEMP2DTEMP1:CLRLED01DTEMP2:CLRCMOVR2，BJINGHMOVR3，BJINGLMOVR4，ADR2HMOVR5，ADR2LLCALLDBCXJNCDTEMP3