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便携式可燃气体检测仪_毕业设计论文

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桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第7页 共67页

P3.4:T0,计时计数器0输入。 P3.5:T1,计时计数器1输入。

P3.6:WR:外部数据存储器的写入信号。 P3.7:RD,外部数据存储器的读取信号。

RST——复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

对FLASH存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。

如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效。

PSEN——程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C52由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲,在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP——外部访问允许,欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端为高电平(接VCC端),CPU则执行内部程序存储器的指令。

FLASH存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。

AT89S52发送与接收时序图如图2.1.3(b)所示:

图2.1.3(b)AT89s52发送

与接收时序图

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桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第8页 共67页

2.2 MQ-X系列可燃气体传感器 2.2.1传感器的定义与组成

传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

在有些国家和有些科学领域,也将传感器称为变换器、检测器或探测器等。

一般来讲,传感器由敏感元件和转换元件组成。但是,由于传感器输出的信号一般都很微弱,需要有信号调节与转换电路将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。因此,信号调节与转换电路以及所需电源都应作为传感器组成的一部分。常见的信号调节与转换电路有放大器、电桥、振荡器、变阻器等等。图2.2.1为传感器组成方块图

图2.2.1传感器组成方块图

2.2.2MQ-X系列可燃气体传感器工作原理

MQ系列气体传感器的敏感材料是活性很高的金属氧化物半导体,最常用的如SnO2。

金属氧化物半导体在空气中被加热到一定温度时,氧原子被吸附在带负电荷的半导体表面,半导体表面的电子会被转移到吸附氧上,氧原子就变成了氧负离子,同时在半导体表面形成一个正的空间电荷层,导致表面势垒升高,从而阻碍电子流动(见图1)。在敏感材料内部,自由电子必须穿过金属氧化物半导体微晶粒的结合部位(晶界)才能形成电流。由氧吸附产生的势垒同样存在于晶界而阻碍电子的自由流动,传感器的电阻即缘于这种势垒。在工作条件下当传感器遇到还原性气体时,氧负离子因与还原性气体发生氧化还原反应而导致其表面浓度降低,势垒随之降低(图2和图3)。导致传感器的阻值减小。

在给定的工作条件下和适当的气体浓度范围内,传感器的电阻值和还原性气体浓度之间的关系 可近似由下面方程表示: 其中:Rs:传感器电阻 A:常数 [C]:气体浓度

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桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第9页 共67页

α:Rs曲线的斜率

MQ-X系列传感器属于催化燃烧行传感器。催化型可燃性气体检测仪是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度 。当可燃气体进入探测器时,在铂丝表面引起氧化反应(无焰燃烧),其产生的热量使铂丝的温度升高,而铂丝的电阻率便发生变化,所以当遇到高温等因素时铂丝的温度发生变化,而铂丝的电阻率便发生变化,探测的数据也会发生变化。

2.2.3MQ-X系列可燃气体传感器操作注意事项 1必须避免的情况

1.1暴露于有机硅蒸气中 1.2 高腐蚀性的环境

1.3 碱、碱金属盐、卤素的污染 1.4接触到水 1.5 结冰 1.6 施加电压过高 2尽可能避免的情况 2.1 凝结水

2.2 处于高浓度气体中 2.3 长期贮存

2.4 长期暴露在极端环境中 2.5 振动 2.6 冲击 2.2.3基本测试回路

Vc

H V

GND 图是传感器的基本测试电

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VRL

RL

图2.2.3传感器测试电路 路。该传感器需要施加2个电

桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第10页 共67页

压:加热器电压(VH)和测试电压(VC)。其中 VH用于为传 感器提供特定的工作温度。VC 则是用于测定与传感器串联 的负载电阻(RL)上的电压(VRL)。这种传感器具有轻微的 极性, VC需用直流电源。在满足传感器电性能要求的前提 下,VC和VH可以共用同一个电源电路。为更好利用传感器的 性能,需要选择恰当的RL值。 2.3TLC549芯片 2.3.1TLC549简介

TLC549是 TI公司生产的一种低价位、高性能的8位 A/D转换器,它以8位开关电容逐次逼近的方法实现 A/D转换,其转换速度小于 17us,最大转换速率为 40000HZ,4MHZ典型内部系统时钟,电源为 3V至 6V。它能方便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接,构成各种廉价的测控应用系统。 2.3.2TLC549引脚及各引脚功能

REF+:正基准电压输入 2.5V≤REF+≤Vcc+0.1。

REF-:负基准电压输入端,-0.1V≤REF-≤2.5V。且要求:(REF+)-(REF-)≥1V。 VCC:系统电源3V≤Vcc≤6V。 GND:接地端。

/CS:芯片选择输入端,要求输入高电平 VIN≥2V,输入低电平 VIN≤0.8V。 DATA OUT:转换结果数据串行输出端,与 TTL 电平兼容,输出时高位在前,低位在后。

ANALOGIN:模拟信号输入端,0≤ANALOGIN≤VCC,当 ANALOGIN≥REF+电压时,转换结果为全“1”(0FFH),ANALOGIN≤REF-电压时,转换结果为全“0”(00H)。

I/O CLOCK:外接输入/输出时钟输入端,同于同步芯片的输入输出操作,无需与芯片内部系统时钟同步。模数转换芯片TLC549的引脚图如图3.2.2所示:

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