全自動火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計單片機

第2頁共24頁摘要本論文研究了火災(zāi)報警器中的溫度控系統(tǒng)。介紹了火災(zāi)報警器的現(xiàn)狀，進行以52單片機為核心的火災(zāi)報警器溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計。論文首先介紹了基于AT89C52單片機的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計。硬件部分由系統(tǒng)電源電路、信號輸出電路、前端控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、單片機及其周邊電路、報警顯示電路等組成。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AT89C52;ICL7135設(shè)計任務(wù)：1.畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.畫出電路原理圖3.寫出詳細說明書，要求書寫工整，原理敘述正確，計算主要元器件的一些參數(shù)，并進行元器件選擇4.畫圖要求：畫圖規(guī)范化，畫圖清晰，符號要求采用國標統(tǒng)一，線條均勻，提倡用計算機畫圖5.寫出元器件明細表，并附在說明書后面目錄1.緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．=1\*ROMANI1.1.引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..11.2.火災(zāi)報警器的現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…….11.3.本設(shè)計的實現(xiàn)過程.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．……．22.報警器溫控系統(tǒng)的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．……..32.1.火災(zāi)探測器的分類和原理．．．．．．．．．．．．．．……..32.1.1感溫式火災(zāi)探測器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.2感煙式火災(zāi)探測器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.3感光式火災(zāi)探測器管理方案論證．．．．．．．．．．．42.1.4可燃氣體探測器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..42.1.5復(fù)合式火災(zāi)探測器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2.火災(zāi)報警器的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.53.系統(tǒng)硬件設(shè)計53.1.系統(tǒng)的前端控制電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.1.1模擬采樣電路的設(shè)計鐘的設(shè)定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.1.2模擬開關(guān)4052概述、特點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．….3.2.系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81、ICL7135主要特點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82、ICL7135的管腳圖及管腳說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93、ICL7135的外圍電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．104、ICL7135與單片機的接口．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．……．113.3.系統(tǒng)顯示電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.4.系統(tǒng)單片機電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.4.1單片機電路圖及其工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.4.2AT89C52結(jié)構(gòu)簡況．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．141、性能參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．152、AT89C52單片機的主要特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．153.4.3單片機的外圍電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．213.5.系統(tǒng)電源電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．224.系統(tǒng)軟件設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．244.1.主程序設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．244.2.定時與中斷系統(tǒng)．．．．．244.3.中斷處理程序結(jié)構(gòu)．245.程序設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.1.流程圖如圖所示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.2.程序源代碼．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26結(jié)束語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33第15頁1緒論1.1、引言隨著經(jīng)濟和技術(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)的特點是，由于人為因素導(dǎo)致火災(zāi)信息漏報、遲報，報警設(shè)備出現(xiàn)故障沒有及時恢復(fù)開通，造成火勢蔓延，釀成無法估量的損失。火災(zāi)報警器溫控系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的核心電路，可以實現(xiàn)火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)，能及時發(fā)出火災(zāi)報警信號，并及時輸出控制信號，以便啟動減災(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)報警器的現(xiàn)狀進入上世紀90年代后，我國經(jīng)濟步入高速發(fā)展的時期，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渡，林立的高層建筑成了城市的主要標志。居民住進了高層塔樓，企業(yè)搬進了摩天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、動力和照明線路、以及各種BA系統(tǒng)中線路縱橫交錯，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，一旦發(fā)生火災(zāi)，整幢大樓就像一個大的火爐，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，對火災(zāi)發(fā)生后及時發(fā)現(xiàn)、及時控制的要求促使了火災(zāi)報警產(chǎn)品應(yīng)運而生。我國火災(zāi)報警產(chǎn)品起步較發(fā)達國家晚幾十年，從上世紀70年代我國才開始研制生產(chǎn)這類產(chǎn)品。進入80年代后，國內(nèi)主要廠家也多是模仿國外的產(chǎn)品，或是引進國外技術(shù)進行生產(chǎn)，沒有真正意義上的核心技術(shù)，并且市場也剛剛開始發(fā)育?；馂?zāi)報警產(chǎn)品真正發(fā)展是在90年代以后，隨著政府逐漸開放國門，國外企業(yè)開始大量進入中國消防市場，帶來先進技術(shù)的同時也不斷催化著市場的成熟。這時期我國的火災(zāi)報警企業(yè)大量出現(xiàn)，部分企業(yè)進行了合資生產(chǎn)、技術(shù)合作，取得了不菲的成績，也造就了現(xiàn)今市場上許多有實力的商家，部分技術(shù)已接近或趕上了國際水平。89C52單片機由于其較好的性能，低廉的價格而成為主流產(chǎn)品。1.3、本設(shè)計的實現(xiàn)過程火災(zāi)報警器溫控系統(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芯片作為測溫電路與單片機的轉(zhuǎn)換通道。報警顯示部分采用發(fā)光二極管。系統(tǒng)接線少，價格低廉，工程布線靈活性，安裝調(diào)試簡便，效率高，抗干擾能力強，而且對遠程開關(guān)的功耗、線阻、壓降等等一些指標要求低。本文設(shè)計的“火災(zāi)報警器溫控系統(tǒng)”系統(tǒng)工作電源為正負5V，主要功能是通過對現(xiàn)場探測器的實時檢測，來控制消防減災(zāi)設(shè)備和滅火設(shè)備。通過系統(tǒng)硬件部分的電源電路、信號輸出電路、前端控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、單片機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)進行處理，當溫度達到一定數(shù)值時實現(xiàn)火災(zāi)自動檢測、報警等控制功能。2報警器溫控系統(tǒng)的概述2.1、火災(zāi)探測器的分類和原理火災(zāi)探測器是整個報警系統(tǒng)的檢測單元，可分為感溫式、感煙式、感光式、可燃氣體式和復(fù)合式五種基本類型。它們各有特點，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)探測器火災(zāi)時物質(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)探測器是對警戒范圍中某一點或某一線路周圍溫度變化時響應(yīng)的火災(zāi)探測器。它是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號以達到報警目的。工作原理是把搜集的燃燒生成物的傳感信號轉(zhuǎn)換成電信號。感溫探測器對火災(zāi)發(fā)生時溫度參數(shù)的敏感，其關(guān)鍵是由組成探測器核心部件——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)探測器火災(zāi)的起火過程一般都伴有煙、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)探測器是能對可見的或不可見的煙霧粒子響應(yīng)的火災(zāi)探測器。它是將探測部位煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號實現(xiàn)報警目的一種器件。感煙式火災(zāi)探測器有離子感煙式、光電感煙式、激光感煙式等幾種型式。離子感煙式探測器是點型探測器，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電極之間的空氣中通過，射線使局部空氣成電離狀態(tài)，經(jīng)電壓作用形成離子流，這就給電離室一個有效的導(dǎo)電性。當煙粒子進入電離化區(qū)域時，它們由于與離子相接合而降低了空氣的導(dǎo)電性，形成離子移動的減弱。當導(dǎo)電性低于預(yù)定值時，探測器發(fā)出警報。2.1.3、感光式火災(zāi)探測器物質(zhì)燃燒時，在產(chǎn)生煙霧和放出熱量的同時，也產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。感光式火災(zāi)探測器又稱火焰探測器，它是用于響應(yīng)火災(zāi)的光特性。即擴散火焰燃燒的光照強度和火焰的閃爍頻率的一種火災(zāi)探測器。根據(jù)火焰的光特性，目前使用的火焰探測器有兩種：一種是對波長較短的光輻射敏感的紫外探測器，另一種是對波長較長的光輻射敏感的紅外探測器。紫外火焰探測器是敏感高強度火焰發(fā)射紫外光譜的一種探測器，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；紅外光探測器基本上包括一個過濾裝置和透鏡系統(tǒng)，用來篩除不需要的波長，而將收進來的光能聚集在對紅外光敏感的光電管或光敏電阻上。2.1.4、可燃氣體探測器可燃氣體探測器是對單一或多種可燃氣體濃度響應(yīng)的探測器。可燃氣體探測器有催化型和半導(dǎo)體型兩種類型。催化型可燃氣體探測器是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃氣體濃度。當可燃氣體進入探測器時，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)（無焰燃燒），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)體可燃氣體探測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，遇到可燃氣體，半導(dǎo)體電阻下降，下降值與可燃氣體濃度有對應(yīng)關(guān)系。2.1.5、復(fù)合式火災(zāi)探測器復(fù)合式火災(zāi)探測器是對兩種或兩種以上火災(zāi)參數(shù)響應(yīng)的探測器，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)報警器的選擇感溫式火災(zāi)探測器適宜安裝于起火后產(chǎn)生煙霧較小的場所，尤其在潮濕、粉塵等其它火災(zāi)探測器不能適應(yīng)的惡劣環(huán)境下，更具有其可靠獨特的優(yōu)越性。感煙式火災(zāi)探測器適宜安裝在發(fā)生火災(zāi)后產(chǎn)生煙霧較大或容易產(chǎn)生陰燃的場所，它不宜安裝在平時煙霧較大或通風(fēng)較快的場所。感光式火災(zāi)探測器宜安裝在有瞬間產(chǎn)生爆炸的場所。如石油、炸藥等化工制造的生產(chǎn)存放場所等。可燃性氣體探測器需用難熔金屬鉑絲加熱或靈敏度較高的氣敏半導(dǎo)體元件對周圍環(huán)境要求較高。復(fù)合式火災(zāi)探測器造價高，電器連接線路較多。針對設(shè)計的應(yīng)用環(huán)境及各種探測器的特點，本設(shè)計用的是選感溫火災(zāi)探測器。電氣連接簡單，工程調(diào)試方便，價格低廉，但性能可靠，信價比較高。本設(shè)計選用PT100作為溫度傳感器。3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1、系統(tǒng)的前端控制電路設(shè)計本測試系統(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芯片作為測溫電路與單片機的轉(zhuǎn)換通道。在采樣的時候通過模擬開關(guān)CD4052切換，使ICL7135能分別采樣到Ux和UF的值。二極管實現(xiàn)報警功能。3.1.1、模擬采樣電路的設(shè)計該部分主要是模擬2路溫度信號，通過調(diào)整電位器，調(diào)整輸入的電壓，模擬溫度變化情況，驗證后續(xù)電路的工作情況，同時用4052切換兩路溫度值。圖3.1模擬PT100輸出電路3.1.2、模擬開關(guān)4052概述、特點1、模擬開關(guān)介紹與應(yīng)用模擬開關(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)。當選通端處在選通狀態(tài)時，輸出端的狀態(tài)取決于輸入端的狀態(tài)；當選通端處于截止狀態(tài)時，則不管輸入端電平如何，輸出端都呈高阻狀態(tài)。模擬開關(guān)在電子設(shè)備中主要起接通信號或斷開信號的作用。由于模擬開關(guān)具有功耗低、速度快、無機械觸點、體積小和使用壽命長等特點。因而，在自動控制系統(tǒng)和計算機中得到了廣泛應(yīng)用。(1)模擬開關(guān)的電路組成及工作原理模擬開關(guān)電路由兩個或非門、兩個場效應(yīng)管及一個非門組成。模擬開關(guān)真值表見表3.1。表3.1模擬開關(guān)真植表2、模擬開關(guān)的工作原理如下當選通端Ｅ和輸入端Ａ同為1時，則S2端為０，Ｓ1端為１，這時ＶＴ1導(dǎo)通，ＶＴ2截止，輸出端Ｂ輸出為１，Ａ=Ｂ，相當于輸入端和輸出端接通。當選通Ｅ為0時，而輸入端Ａ為０時，則S2端為1，S1端為０，這時ＶＴ1截止，VT2導(dǎo)通，輸出端Ｂ為０，Ａ＝Ｂ，也相當于輸人端和輸出端接通。當選通端Ｅ為０時，這時ＶＴ1和ＶＴ2均為截止狀態(tài)，電路輸出呈高阻狀態(tài)。從上面的分析可以看出，只有當選通端Ｅ為高電平時，模擬開關(guān)才會被接通，此時可從Ａ向Ｂ傳送信息；當輸人端Ａ為低電平時，模擬開關(guān)關(guān)閉，停止傳送信息。4052是4對1多路開關(guān)，其內(nèi)部有兩個完全獨立的4選1模擬開關(guān)。由表3.1可知，當INH=B=A=0時，輸出X與輸入X0接通，輸出Y與輸入Y0接通。當INH=B=0，A=1時，X和Y分別與X1和Y1接通，等等。信號只可從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。A/D轉(zhuǎn)換模塊，負責(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。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負責(zé)給ICL7135提供合適的轉(zhuǎn)換時鐘信號。3.2.2、ICL7135概述、特點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)動器及電阻電容等元件，就可組成一個滿量程為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)動器及電阻電容等元件，就可組成一個滿量程為2V的數(shù)字電壓表。具有精度高（精度相當于14位二進制數(shù)），價格低廉，抗干擾能力強等優(yōu)點。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位的萬用表是指最大顯示數(shù)為1999的數(shù)字萬用表，“3”是指后面3位能顯示完全10進制（0-9）的數(shù)目，“2”是指1999進位后能達到的整數(shù)位值即“2”，“1”即指首位數(shù)1.31/2位的萬用表，多用集成電路ICL7106，7107，5106…等專用IC設(shè)計。33/4位的萬用表是指最大顯示數(shù)為3999得數(shù)字萬用表，“3”是指后面3位能顯示完全10進制（0-9）的數(shù)目，“4”是指3999進位后能達到的整數(shù)位值即“4ICL7135具有正負20000個數(shù)的分辨率，而且有BCD碼和STB選通信號輸出，與微機接口十分方便，因此有很多文章介紹ICL7135作為微機的高精度A/D接口電路。本設(shè)計與其他的設(shè)計不同之處是利用ICL7135的“busy”輸出信號與單片機MCS-52銜接。1、ICL7135主要特點如下：在每次A/D轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電路都自動進行調(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。有過量程（OR）和欠量程（UR）標志信號輸出，可用作自動量程轉(zhuǎn)換的控制信號。

輸出為動態(tài)掃描BCD碼。對外提供六個輸入，輸出控制信號(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的管腳圖及管腳說明(1)ICL7135的管腳如圖3.4所示：(2)ICL7135個外引線功能端文字符號說明V-——負電源端

V——外接基準電壓輸入端

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-——外接基準電壓電容（Cr）端圖3.4INTO、INHI——被測電壓（低、高）輸入端

V+——正電源端

D5、D4、D3、D2、D1——位掃描選通信號輸出端，其中D5（MSD）對應(yīng)萬數(shù)選通，其余依次為D4、D3、D2、D1（LSD，個位）

B8、B4、B2、B1——BCD碼輸出端，采用動態(tài)掃描方式輸出

BUST——指示積分器處于積分狀態(tài)的標志信號輸出端

CLK——時鐘信號輸入端

DGNG——數(shù)字電路接地端

R/H——轉(zhuǎn)換/保持控制信號輸入端

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

OR——過量程信號輸出端

UR——欠量程信號輸出端在電路內(nèi)部，CLK和R/H兩個輸入端上分別設(shè)置了非門和場效應(yīng)管的輸入電路，以保證該兩端在懸空時為高電平。V+=+5V，V-=-5V，TA=25℃，時鐘頻率為120KHz時，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。標稱和推薦的電流為20μA。又因為滿度電壓=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。當放大器的輸出處于任一電源電平的0.3V以內(nèi)時，發(fā)生飽和。在采用±5V電源及ANLGCOMMON接至地時，設(shè)計師應(yīng)設(shè)計±3.5V至±4V的積分放大器擺幅。標稱電容值為0.47μF。確定積分電容（CINT）“(見式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。最后還要說明一點，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作為相對參考點?；鶞孰妷?，基準電壓的輸入必須對于模擬公共端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I/O口是十分寶貴的。如果利用ICL7135的BCD碼和STB選通信號就要占5個I/O口，而利用ICL7135的“busy”端，只要一個I/O口和MCS-52內(nèi)部的一個定時器就可以把ICL7135的數(shù)據(jù)送入單片機。4、ICL7135與單片機的接口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：（1）轉(zhuǎn)換速度為3～10次/秒，分辨率相當于14位二進制數(shù)，轉(zhuǎn)換誤差為±1LSB，轉(zhuǎn)換精度高。（2）量程范圍0～1.9999V。（3）對輸入的模擬信號過（欠）量程能夠識別；具有自動轉(zhuǎn)換和自動調(diào)零功能，可保證零點在常溫下的長期穩(wěn)定性。（4）與單片機可直接連接，不需地址選擇信號。當ICL7135工作于雙極性情況時，時鐘最高頻率為125kHz，可采用555定時器作為ICL7135的CLK時鐘輸入。當ICL7135的積分器在積分過程中（對信號積分和反向積分），其BUSY端輸出高電平，積分器反向積分過零后輸出低電平。ICL7135的POL端為極性輸出端。當輸入信號為正時POL輸出高電平；當輸入信號為負時POL輸出為低電平。ICL7135的OR和UR端分別為過量程和欠量程標志輸出端。B1、B2、B4、B8是BCD碼輸出端。D5～D1是BCD碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動信號輸出端，分別選通萬、千、百、十、個位。ICL7135的輸出時序如圖3.6.1所示，為簡化硬件電路，結(jié)合ICL7135的工作特點及輸出時序圖，我們采用中斷計數(shù)法。這種方法是依STRORBE選通信號脈沖序列與ICL7135轉(zhuǎn)換輸出的萬、千、百、十、個位BCD碼有嚴格的對應(yīng)關(guān)系設(shè)計的，其硬件接口如圖3.6.2所示。ADC采用自動連續(xù)轉(zhuǎn)換工作方式。A/D轉(zhuǎn)換器的基準電壓的精度和穩(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)計顯示電路電路圖及其原理顯示電路部分由兩個發(fā)光二極管和單片機電路相連。當溫度達到一定數(shù)值時，發(fā)光二極管亮，實現(xiàn)報警功能，說明引起注意，容易引起火災(zāi)；當溫度未達到一定數(shù)值時，發(fā)光二極管不亮，說明不會引起火災(zāi)。電路如圖3.7所示：圖3.7顯示電路電路圖3.4、系統(tǒng)單片機電路設(shè)計3.4.1、單片機電路圖及其工作原理本系統(tǒng)就選用了AT89C52型號單片機作為系統(tǒng)的核心。T89C51的Flash存儲容量最小，只有1KB；而AT89C52，AT89LV52，AT89S8252的Flash存儲器容量最大，有8KB。原因之一就是其擁有8KB存儲器容量，因為在本次調(diào)試過程中液晶顯示器字符編碼占用了極大的存儲空間，因此起初選用的AT89C51程序存儲空間不能滿足本次設(shè)計的要求。單片機電路，負責(zé)系統(tǒng)的全部數(shù)字量處理，由89C52單片機和周邊電路組成。由單片機完成堆顯示的控制，堆模數(shù)轉(zhuǎn)換量的采集及對前端控制電路的控制。電路圖如圖3.8所示：圖3.8單片機電路圖3.4.2、AT89C52結(jié)構(gòu)簡況AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準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存儲單元，功能強大AT89c52單片機適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。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閃速存儲器10000次檫寫周期全靜態(tài)操作:0HZ-24MHZ三級加密程序存儲器256*8字節(jié)RAM32個可編程I/O口3個16為定時/計數(shù)器8個中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式2、AT89C52單片機的主要特征AT89C52是1個由運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)存儲器(RAM)，用來存放運算的中間結(jié)果和最終結(jié)果。其內(nèi)部程序存儲器為8KB（ROM），可用來存放程序，一些原始數(shù)據(jù)和表格。擴展片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍可達64KB。擴展片外程序存儲器的尋址范圍可達64KB。21B專用寄存器，主要用來實現(xiàn)對內(nèi)部功能部件的控制和數(shù)據(jù)運算。4個8位并行I/O接口P0、P1、P2、P3，即32條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做I/O的控制。1個全雙工串行通信端口。2個16位的定時器/計數(shù)器，可用于根據(jù)確定的時間間隔或?qū)ν獠渴录嫈?shù)的多少發(fā)出控制信號。5個中斷向量源，可編程為兩個優(yōu)先級。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，計時計數(shù)器0輸入?P3.5：T1，計時計數(shù)器1輸入?P3.6：WR:外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號?P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號?3.4.3、單片機的外圍電路單片機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)過變壓器，經(jīng)過整流橋，再通過電容濾波，再分別經(jīng)過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關(guān)電源兩大類，由于開關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，開關(guān)電源效率可達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)用單相橋式整流開關(guān)電源的設(shè)計方案，并對該方案的可行性通過實驗加以驗證。系統(tǒng)軟件設(shè)計本系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計的方法，整個程序包括主程序、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言編寫，由于本人本次設(shè)計主要方向是硬件設(shè)計，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)計系統(tǒng)的主程序主要完成AT89C52單片機系統(tǒng)的初始化、設(shè)置系統(tǒng)時鐘和中斷字，調(diào)用各個處理子程序，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、定時與中斷系統(tǒng)單片機應(yīng)用于檢測、控制及智能儀器等領(lǐng)域時，常需要實時時鐘來實現(xiàn)定時或延時控制，也常需要計數(shù)器對外界事件進行計數(shù)。AT89C52內(nèi)部的兩個定時器/計數(shù)器可以實現(xiàn)這些功能。中斷系統(tǒng)是單片機的重要組成部分。實時控制、故障自動處理往往采用中斷系統(tǒng)，單片機與外圍設(shè)備間傳送數(shù)據(jù)常采用中斷方式。中斷系統(tǒng)的應(yīng)用使單片機的功能更強，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，一是保護現(xiàn)場，二是完成中斷源請求的服務(wù)。通常，主程序和中斷服務(wù)程序都會用到累加器A、狀態(tài)寄存器PSW及其它一些寄存器，當CPU進入中斷服務(wù)程序用到上述寄存器時，會破壞原來存儲在寄存器中的內(nèi)容，一旦中斷返回，將會導(dǎo)致主程序的混亂，因此，在進入中斷服務(wù)程序后，一般要先保護現(xiàn)場，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。5.程序設(shè)計本模塊設(shè)計的程序源代碼如下: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