（家用煤气泄漏报警控制器硬件设计）㊣精品文档值得下载

图所示。

在图中接口为气体传感器的接口，气体传感器与电阻和构成电桥采集信号，直流电压用过同相输入端获得个稳定的输出电压，的通断由输出决定，由于的极电源比较稳定，而级电流决定三级管导通时的放大倍数，因此通过极的电压也比较稳定。

与构成恒压电路，为电桥提供恒压。

的接地，端接入的模块引脚。

系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。

与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有些显著优点。

该四放大器可以工作在低到伏或者高到伏的电源下，静态电流为的静态电流的五分之。

共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。

它有个引出脚，其中为两个信号输入端，为正负电源端，为输出端。

两个信号输入端中，为反相输入端，表示运放输出端的信号与该输入端的位相反为同相输入端，表示运放输出端的信号与该输入端的相位相同。

的引脚排列见右图。

运放电路及转换电路从氧化碳传感器输出信号为差分信号，该模拟信号需要经过运放后送入转换器。

本系统中运放采用了仪用放大器实现，运放后信号送入转换器。

图中为模拟输入端为片选端为串行数据输入端为转换结果的三态串行输出端为转换结束端为时钟为正基准电压端为负基准电压端为电源为地。

正电源端，般接。

正电源地。

正基准电压端，般接。

图负基准电压端，般接地。

路模拟量输入引脚。

片选端，由高到低有效，由外部输入。

转换结束端，向外部输出。

控制输入输出的时钟，由外部输入。

控制字输入端，用于选择转换及输出数据格式。

转换结果的输出端。

的工作过程分为两个周期周期和转换周期。

周期周期由外部提供的定义，延续或个时钟周期，决定于选定的输出数据长度。

器件进入周期后同时进行两种操作。

在的前个脉冲的上升沿，以前导方式从端输入位数据流到输入寄存器。

其中前位为模拟通道地址，控制通道模拟多路器从个模拟输入和三个内部测电压中选通路送到采样保持电路，该电路从第个脉冲的下降沿开始对所选信号进行采样，直到最后个脉冲的下降沿。

周期的时钟脉冲个数与输出数据长度位数同时由输入数据的位选择为或。

当工作于或位时，在前个时钟脉冲之后，无效。

在端串行输出或位数据。

当保持为低时，第个数据出现在的上升沿。

若转换由控制，则第个输出数据发生在的下降沿。

这个数据串是前次转换的结果，在第个输出数据位之后的每个后续位均由后续的时钟下降沿输出。

转换周期在周期的最后个下降沿之后，变低，采样值保持不变，转换周期开始，片内转换器对采样值进行逐次逼近式转换，其工作由与同步的内部时钟控制。

转换完成后变高，转换结果锁存在输出数据寄存器中，待下个周期输出。

周期和转换周期交替进行，从而可减小外部的数字噪声对转换精度的影响。

接口时序可以用四种传输方法使得到全位分辩率，每次转换和数据传递可以使用或个时钟周期。

个片选脉冲要插到每次转换的开始处，或是在转换时序的开始处变化次后保持为低，直到时序结束。

在设计制作时要注意如下个问题电源去耦当使用这种位器件时，每个模拟的电源端必须用个的陶瓷电容连接到地，用作去耦电容。

在噪声影响较大的环境中，建议每个电源和陶瓷电容端并个的钽电容，这样能够减小噪声的影响。

接地对模拟器件和数字器件，电源的地线回路必须分开，以防止数字部分的噪声电流通过模拟地回路引入，产生噪声电压，从而对模拟信号产生干扰。

所有的地线回路都有定的阻抗，因此地线要尽可能宽或用地线平面，以减小阻抗，连线应当尽可能短，如果使用开关电源，则开关电源要远离模拟器件。

电路板布线使用时定要注意电路板的布线，电路板的布线要确保数字信号和模拟信号隔开，模拟线和数字线特别是时钟信号线不能互相平行，也不能在芯片下面布数字信号线。

对时序要求特别严格，数每隔小段时间就会有变化。

解决的办法采集关中断。

内置看门狗的利用由于需要通过转换器对来自于气敏传感器的各种模拟量进行多次采样，外部干扰有可能会影响的正常运行，从而引起混乱。

但自带有看门狗，看门狗电路作为程序运行监控器，每隔定时间，由控制器向看门狗发出个复位信号，使其复位端保持无效。

程序旦跑飞或进入死循环造成系统失效，由看门狗发出个复位信号，使系统能尽快复位并恢复正常工作。

主控制器与显示屏的接口设计液晶屏采用液晶屏单电源供电采用标准的脚接口，其中第脚为地电源第脚接正电源第脚为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生鬼影，使用时可以通过个的电位器调整对比度第脚为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器低电平时选择指令寄存器。

第脚为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

当和共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当为低电平为高电平时可以读忙信号，当为高电平为低电平的特征可知，其输入失调电压为失调电压漂移为放大倍数是有的偏差。

而其输入失调电压造成的误差在调试时会被电桥的调节补偿，放大倍数的误差也会在放大电路的调试中被补偿。

假设系统工作环境的温度变化，由其失调电压漂移可以计算出的外接电阻为精密电阻，其温漂为，假设系统工作环境的温度变化，由的增益公式Ω，可得的增益会随温度的变化而变化，在增益大于时，其典型值为，而且这个变化值与外接的精密电阻无关。

转换的误差主要来自参考电源和转换的量化误差，因为本系统的参考电压是系统的电源电压，波动比较大，所以本系统在设计事增加了路由构成的基准电压，转换参考电压源的误差主要来自基准电压，其误差大小为本系统采用的是位的转换器，可以计算出系统误差由于，所以此系统的测量精度在理论上算满足要求。

总结本文从整体到部分详细介绍了家用煤气泄露报警控制器的设计。

通过查阅大量资料，本文提出了几种可行性方案，对硬件电路的实现方案进行了分析对比，并最终选择了基于模块的实现方案。

在比较重要的部分进行了详细的论述，并且给出了程序及说明。

其可靠性和稳定性都达到了很好的效果。

本课题实用性强，综合应用了数字电路模拟电路传感器技术单片机通信与控制技术等电子信息工程大学本科教育的主要基础知识，具有较高的技术含量。

在现代电子科技的高速发展过程中，微型化集成化高密度化以及设备的高精度化已经成为种长期的趋势，这就要求我们力求使用更精确的设备。

本设计中使用的芯片只是当前电子科技发展的般产物，随着科技的不断发展，更高密度，更高精度的芯片将会取代现有的产品，所以我们还要不断的学习，不断的丰富和更新我们的产品，提出更高的要求。

就在当前亚洲金融风暴使经济形势出现低迷的情况下，电子产品要找到新的增长点，唯的出路是数字化。

可以说，切电子产品，包括通信广播电视控制家用电器电视音响等消费类电子产品，数字化的时代已经到来，数字化的魅力无穷模拟处处数字化的景象已经展现，今后将会迎来新的高潮。

参考文献余锡存曹国华，单片机原理及接口设计第二版，西安电子科技大学出版社侯建华，基于的转换模板的设计，机电产品开发与创新，颜克华苏开才，串行转换器与的接口及编程，电子质量，刘艳玲，采用实现单片机与机的通信，天津理工学院学报，周世龙，单电源供电运算放大器设计方法，电子工程师丁国骏，陈敏，图解电子电路，科学出版社，王猛，姜旭，可燃气体报警器计量检定现状与发展，沈阳市能源标准计量所，高吉祥，数字系统与自动控制系统设计，电子工业版社，谢自美，电子线路综合设计，华中科技大学出版社，谢自美，电子线路设计实验测试，华中科技大学出版社，，单电源，满电源幅度输出，低价格仪表放大器霍亮生，电子技术基础，清华大学出版社，致谢通过本次毕业设计，我不仅系统的学习了年的基础与专业知识，提高了思考能力与自我的动手能力，培养了自己严谨认真注重实践的科学态度，锻炼了自己从失败中总结教训，积累经验的科学心态。

而且发现了在做工作中自己的许多不足，认识到了知识的重要性，体会出只有不断的充实自己，不断的挑战自己，才能在今后的工作生活中获得更多的收获。

四年的本科学习和课题研究期间，老师们给予我许多悉心的指导和帮助，教给我知识和为人处世的道理。

在这里非常感谢刘林泉老师在设计中给我的建议支持和帮助，诚挚感谢老师在我写论文期间对我的引导和启发。

在整个论文的选题理论研究需求分析总体设计详细设计的过程中，自始至终得到了导师老师的悉心指导和深切关怀。

感谢导师老师对我论文不厌其烦的精心修改，老师多次耐心地审阅了论文全稿，提出了许多宝贵的意见。

还有只在身边支持的我组员和同学，在我遇到问题时，他们都尽心为我解答，如果遇到我们都不熟悉的问题，他们都和我起动手解决。

由于老师的支持和同学的各方配合使我的课题能顺利的完成。

在此，我向他们致以最诚挚的谢意，附录硬件清单氧化碳气体传感器，个氢气传感器，个烷类传感器，个主控芯片，个晶振，个转换器，个蜂鸣器，个串口通信，个电源模块，个运算放大器，个电动调节三通球阀，个液晶屏，个可以写入数据。

第脚端为使能端，当端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第脚为位双向数据线。

第脚空脚与显示屏的接口，本设计采用直接访问方式接口电路。

图主控制器与显示屏的接口设计气体自动控制阀的原理台湾电动阀门它是种直角回转结构，它与阀门定位器配套使用，可实现比例调节型阀芯最适用于各种调节场合，具有额定流量系数大，可调比大，密封效果好，调节性能零敏，体积小，可竖卧安装。